Samara Journal of ScienceSamara Journal of Science2309-43702782-3016Samara State University of Social Sciences and Education7809210.17816/snv2021102104Research ArticleVariability of male gametophyte traits in morphological forms of <i>Taraxacum officinale</i> Wigg. s.l. under conditions of technogenic soil transformationZhuikovaTatyana Valerievna<p>doctor of biological sciences, associate professor, dean of Faculty of Natural Sciences, Mathematics and Computer Science</p>hbfnt@rambler.ruKovalenkoAnna Andreevna<p>student of the Faculty of Natural Science, Mathematics and Computer Science</p>aak.bio.chim@mail.ruMezinaAnna Vladimirovna<p>master student of Natural Sciences and Physical and Mathematical Education Department</p>krivosheevaanna1997@gmail.comNizhny Tagil State Social and Pedagogical Institute (Branch) of Russian State Vocational Pedagogical University01062021102313916082021Copyright © 2021, Zhuikova T.V., Kovalenko A.A., Mezina A.V.2021<p>The paper studies endogenous, individual and group variability of the traits pollen grain fertility and size of fertile pollen grains among two morphological forms of <em>Taraxacum officinale</em> Wigg. s.l., growing in coenopopulations in the gradient of technogenic soil transformation. The study area is the Pritagil zone of the Middle Urals (Nizhny Tagil city, Sverdlovsk Region, N 58, E 60). It was found that the studied morphological forms of dandelion in most cases are characterized by average endogenous, individual and group variability of the trait pollen grain fertility and low endogenous and individual variability of the trait pollen grain size. The group variability for this trait is medium and low. The endogenous variability of pollen grain fertility and size among f. <em>dahlstedtii</em> on agrozems is slightly higher than on technozems. Among f. <em>pectinatiforme </em>the endogenous variability of pollen grain fertility is higher on agrozems only. An increase in the level of soil contamination on agrozems leads to a decrease in the endogenous variability of pollen grain fertility among both forms of dandelion. On technozems a similar reaction is expressed only among f. <em>pectinatiforme</em>. The analysis of the studied trait in the entire gradient of technogenic soil transformation indicates a significant influence of this factor only on the endogenous variability of pollen grain fertility among f. <em>dahlstedtii</em>. Despite the absence of statistically significant differences in the individual variability of the pollen grain fertility trait between dandelion forms, on average, the coefficients of its variation on agrozems are lower among f. <em>dahlstedtii</em>, and on technozems among f. <em>pectinatiforme</em>. The same conclusion applies to the individual variability of the trait size of fertile pollen grains. In general, among f. <em>dahlstedtii</em> the coefficients of variation of the studied signs of the male gametophyte are lower in agrozems than in technozems, among f. <em>pectinatiforme</em> the picture is reversed. On average, the proportion of plants with low (<em>C</em>ᵥ 11%) individual variability in pollen grain fertility among f. <em>dahlstedtii</em> out of all the studied coenopopulations is 43,3% versus 61,7% among f. <em>pectinatiforme</em>. The influence of technogenic transformation of the environment is manifested in an increase in the proportion of f. <em>pectinatiforme </em>plants with a low level of variability of the studied traits in the coenopopulations of the buffer and impact zones. Among f. <em>dahlstedtii</em> the reverse pattern is characteristic only for pollen fertility. The group variability of pollen grain fertility in both agrozems and technozems is higher among f. <em>dahlstedtii</em>. With an increase in pollution on agro-soils, this indicator increases among both forms of dandelion, and decreases in technozems. There is a tendency to increase the group variability of pollen grain fertility among plants of both forms of <em>T</em>. <em>officinale</em> on technozems. An increase in the level of soil contamination on agrozems leads to an increase in the group variability of the trait size of fertile pollen grains among f. <em>dahlstedtii</em> and a decrease among f. <em>pectinateforme</em>. On technozems the opposite effect is noted. In general, the group variability of the studied trait among plants of both morphological forms of dandelion on agrozems is higher than on technozems.</p>endogenous variabilityindividual variabilitygroup variabilitymale gametophyteTaraxacum officinale Wigg. s.l.agrozemstechnozemstechnogenic soil transformationэндогенная изменчивостьиндивидуальная изменчивостьгрупповая изменчивостьмужской гаметофитTaraxacum officinale Wigg. s.l.агроземытехноземытехногенная трансформация почвы[Звягина А.С. Показатель фертильности мужского гаметофита как критерий в биотестировании влияния гербицидов на репродуктивную систему озимой мягкой пшеницы // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (98). С. 675–685.][Осколков В.А., Воронин В.И. Репродуктивный процесс сосны обыкновенной в Верхнем Приангарье при техногенном загрязнении. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2003. 140 с.][Третьякова И.Н., Носкова Н.Е. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Экология. 2004. № 1. С. 26–33.][Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1973. 284 с.][Мамаев С.А., Махнев А.К. Проблемы биологического разнообразия и его поддержания в лесных экосистемах // Лесоведение. 1996. № 3. С. 3–10.][Волков И.В. Биоморфологические адаптации высокогорных растений: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.00.16, 03.00.05. Новосибирск, 2008. 35 с.][Артамонова В.С., Еремченко О.З. Адаптивные признаки Chlorococcum beiyrinck и Bacillus mycoides Flugge в городских почвах // Вестник Пермского университета. Биология. 2015. Вып. 2. С. 158–166.][Легощина О.М. Адаптивные реакции и фитоиндикационная способность древесных растений в условиях техногенного загрязнения: дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Кемерово, 2018. 144 с.][Луговская А.Ю. Некоторые аспекты изучения морфо-биологической изменчивости растений в зависимости от антропогенной нагрузки: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Новосибирск, 2020. 19 с.][Глотов Н.В., Семериков Л.Ф., Верещагин A.A. Естественно-историческое и популяционное исследование скального дуба (Quercus petraea Liebl.) на Северо-Западном Кавказе // Журнал общей биологии. 1975. Т. 36, № 4. С. 537–554.][Ермакова И.М. Одуванчик лекарственный: Номенклатура и систематическое положение // Биологическая флора Московской области / под ред. В.Н. Павлова и др. М., 1990. С. 210–269.][Флора европейской части СССР / отв. ред. Н.Н. Цвелев. Л.: Наука, 1989. Т. 8. 412 с.][Жуйкова Т.В. Реакция ценопопуляций и травянистых сообществ на химическое загрязнение среды: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.00.16, 03.00.05. Екатеринбург, 2009. 40 с.][Global Environmental Monitoring System (GEMS) SCOPE Report 3. Canada, 1973. 74 p.][Жуйкова Т.В., Мелинг Э.В., Кайгородова С.Ю., Безель В.С., Гордеева В.А. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на среднем Урале // Экология. 2015. № 3. С. 163–172.][Ившина И.Б., Костина Л.В., Каменских Т.Н., Жуйкова В.А., Жуйкова Т.В., Безель В.С. Почвенный микробиоценоз как показатель стабильности луговых сообществ при химическом загрязнении среды тяжелыми металлами // Экология. 2014. № 2. С. 83–90.][Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Агропромиздат, 1988. 271 с.][Филипченко Ю.А. Изменчивость и методы ее изучения. Изд. 5-е. М.: Наука, 1978. 238 с.][Щекалев Р.В., Тарханов С.Н. Радиальный прирост сосны обыкновенной при аэротехногенном загрязнении в бассейне Северной Двины // Лесоведение. 2007. № 2. С. 47–51.][Тарханов С.Н. Состояние лесных экосистем в условиях атмосферного загрязнения на Европейском Севере: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.02.08. Сыктывкар, 2011. 38 с.][Тарханов С.Н. Внутрипопуляционная изменчивость биохимических признаков и поврежденность форм Pinus sylvestris (Pinaceae) в стрессовых условиях северной тайги // Растительные ресурсы. 2016. № 52 (4). С. 543–564.][Рогозин М.В. Изменение параметров ценопопуляций Рinus sylvestris L. и Рicea × fennica (Regel) Кom. в онтогенезе при искусственном и естественном отборе: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.02.01. Пермь, 2013. 47 с.][Мокин А.Ю. Критерии устойчивости нелокальных разностных схем: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.01.07. М., 2009. 14 с.][Лудилов В.А. Семеноведение овощных и бахчевых культур. М.: Росинформагротех, 2005. 391 с.][Ishikama M., Robertson A.J., Gusta L. Comparation of viability tests for assessing cross-adaptation to freezing, heat salt stress induced by abscisic in bromegrass (Bromus inermis Leyss) suspension culture cells // Plant Science. 1995. Vol. 107. P. 83–93.][Hughes M.A., Dunn M.A. The molecular biology of plant acclimation to low temperature // Journal of Experimental Botany. 1996. Vol. 47. P. 296–305.][Franco E., Alessandrelli S., Masojidek J. Modulation of D1 protein turnover under cadmium and heat stress monitored by [³⁵S] methionine incorporation // Plant Science. 1999. Vol. 144. P. 53–61.][Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. 160 с.][Воробьев Г.В., Алябьев А.Ю., Огородникова Т.И., Хамидуллин А.Ф., Воробьев В.Н. Адаптивные возможности одуванчика лекарственного в условиях загрязнения атмосферы автомобильным транспортом // Экология. 2014. № 2. С. 91–96.][Безель В.С., Жуйкова Т.В., Позолотина В.Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов // Экология. 1998. № 5. С. 376–382.][Жуйкова Т.В. Ценопопуляции Taraxacum officinale s.l. в условиях токсического загрязнения среды: автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 1999. 26 с.][Позолотина В.Н., Безель В.С., Жуйкова Т.В. Механизмы адаптации к техногенному стрессу в ценопопуляциях растений (Taraxacum officinale s.l.) // Доклады академии наук. 2000. Т. 371, № 4. С. 565–568.][Мазная Е.А., Лянгузова И.В. Эколого-популяционный мониторинг ягодных кустарничков при аэротехногенном загрязнении. СПб.: ВВМ, 2010. 195 с.][Злобин Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. Казань, 1989. 147 с.][Сурсо М.В. Репродуктивная биология и полиморфизм хвойных видов (семейства Pinaceae Lindl., Cupressaceae Rich. ex Bartl.): автореф. дис. … канд. биол. наук: 06.03.01. Архангельск, 2013. 43 с.][Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев: дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1979. 231 с.][Веселова Т.В., Веселовский В.А., Чернавский Д.С. Стресс у растений (биофизический подход). М.: Изд-во Московского ун-та, 1993. 144 с.][Безель В.С., Позолотина В.Н., Бельский Е.А., Жуйкова Т.В. Изменчивость популяционных параметров: адаптация к токсическим факторам среды // Экология. 2001. № 6. С. 447–453.][Северцов А.С. Направленность эволюции. M.: Изд-во МГУ, 1990. 272 с.][Северцов А.С. Внутривидовое разнообразие как причина эволюционной стабильности // Русский орнитологический журнал. 2014. Т. 23. Экспресс-выпуск 1072. С. 3659–3673.][Симинел В.Д., Кильчевская О.С. Особенности биологии цветения; опыления и оплодотворения тритикале / отв. ред. Ф.Г. Кириченко. Кишинев: Штиинца, 1984. 152 с.][Авров Ф.Д. Экология и селекция лиственницы // Проблемы региональной экологии. Вып. 7. Томск: Спектр, 1996. 213 с.][Титов С.В., Кузьмин А.А., Шмыров А.А. Репродуктивная стратегия как фактор межвидовой гибридизации и изоляции симпатрических видов сусликов // Современные проблемы биологической эволюции (к 100-летию Дарвиновского музея): мат-лы конф. М.: ГДМ., 2007. С. 255–257.][Чернодубов А.И. Сосна обыкновенная в островных борах Восточно-Европейской равнины (история – генетика – экология – география). Воронеж: Воронежская гос. лесотехническая акад., 2009. 156 с.][Машкина О.С., Кузнецова Н.Ф., Исаков Ю.Н., Буторина А.К. Самофертильность у сосны обыкновенной как один из механизмов ее устойчивости к химическим мутагенам // Экология. 2009. № 4. С. 423–428.][Чекменева Ю.В. Изучение индивидуальной изменчивости хвойных интродуцентов для мониторинга в городской среде: дис. … канд. с/х. наук: 06.03.01. Воронеж, 2011. 227 с.][Хлебова Л.П., Ерещенко Л.П. Ритмы суточной митотической активности у березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях Алтайского края // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3/1. С. 100–104.]