Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нелумбо
Временной диапазон: Меловой период - современный
Открытый цветок Nelumno nucifera - ботанический сад adelaide2.jpg
N. nucifera (священный лотос)
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Клэйд :Трахеофиты
Клэйд :Покрытосеменные
Клэйд :Eudicots
Заказ:Proteales
Семья:Nelumbonaceae
Род:Нелумбо
Аданс.
Разновидность

Nelumbo является родом из водных растений с крупными, эффектными цветами . Члены обычно называются лотосами , хотя « лотос » - это имя, также применяемое к различным другим растениям и группам растений, включая неродственный род лотос . Члены семейства внешне напоминают членов семейства Nymphaeaceae («водяные лилии»), но насамом деле Nelumbo очень далеки от Nymphaeaceae. «Nelumbo» происходит от сингальского слова Sinhala : නෙළුම් neḷum , названия лотоса Nelumbo nucifera . [1]

Есть только два известных живых вида лотоса; N. nucifera является родным для Восточной Азии , Южной Азии и Юго-Восточной Азии и более известна. Это обычно культивируется; его едят и используют в традиционной китайской медицине . Этот вид является цветочной эмблемой как Индии, так и Вьетнама .

Другой лотос лотос жёлтый и родная для Северной Америки и Карибского бассейна . Между этими двумя аллопатрическими видами были получены садовые гибриды .

Есть несколько ископаемых видов, известных из слоев мелового , палеогенового и неогенового возраста по всей Евразии и Северной Америке .

Виды [ править ]

N. lutea (американский лотос)
Нелумбо миссис Perry D. Slocum'- Сушеный стручок семян

Сохранившиеся виды [ править ]

  • Nelumbo lutea Willd. - Американский лотос ( Восточная часть США , Мексика , Большие Антильские острова , Гондурас )
  • Nelumbo nucifera Gaertn. - священный или индийский лотос, также известный как Роза Индии и священная водяная лилия индуизма и буддизма . [2] Это национальный цветок из Индии и Вьетнама . Его корни и семена также широко используются в кулинарии в Восточной Азии, Южной Азии и Юго-Восточной Азии.
Бутон Nelumbo nucifera
Микроскопические капли воды, покоящиеся над поверхностью листа, позволяют продолжить газообмен.

Ископаемые виды [ править ]

  • † Nelumbo aureavallis Hickey - Eocene ( Северная Дакота ), описан по листьям, обнаруженным в формации Золотая долина в Северной Дакоте, США. [3]
  • † Nelumbo changchangensis Eocene, ( остров Хайнань , Китай), описан по нескольким окаменелостям листьев, семенных коробочек и корневищ из слоев эоценового возраста в бассейне Чанчан на острове Хайнань.
  • † Nelumbo minima Pliocene ( Нидерланды ), описанный по листьям и семенным коробочкам, которые предполагают очень маленькое растение. Первоначально описанный как представитель рода Nelumbites , как « Nelumbites minimus ».
  • † Nelumbo nipponica Eocene - миоцен , ископаемые листья известны из слоев эоценового возраста в Японии и слоев миоценового возраста в России .
  • † Nelumbo orientalis Cretaceous (Япония), один из старейших известных видов, окаменелости найдены в слоях мелового возраста Японии.
  • † Nelumbo protolutea Eocene ( Миссисипи ), окаменелости листьев убедительно указывают на то, что по форме растение было похоже на американский лотос.

Классификация [ править ]

Существуют остаточные разногласия по поводу того, в какое семейство следует поместить этот род. Традиционные системы классификации признавали Nelumbo как часть Nymphaeaceae, но традиционные систематики, вероятно, были введены в заблуждение конвергентной эволюцией, связанной с эволюционным переходом от наземного к водному образу жизни. В более старых системах классификации это было признано под биологическим отрядом Nymphaeales или Nelumbonales. Nelumbo в настоящее время признан только живого родом в Nelumbonaceae , один из нескольких отличительных семей в eudicot порядке протеецветных . Ближайшие из ныне живущих родственников - (Proteaceae и Platanaceae ) - это кустарники или деревья.

На листы из Nelumbo можно отличить от тех родов в Nymphaeaceae , поскольку они являются щитовидными , то есть они имеют полностью круглые листы. У кувшинок , напротив, есть единственная характерная выемка от края к центру кувшинчика. Seedpod из Nelumbo очень своеобразен.

APG [ править ]

Листва Nelumbo nucifera : пример эффекта лотоса после дождя.

В системе APG IV 2016 года Nelumbonaceae признается отдельным семейством и помещается в порядок Proteales клады эвдикотов , как и более ранние системы APG III и APG II . [4]

Ранние системы классификации [ править ]

Система Кронквиста 1981 года признает семейство, но помещает его в отряд кувшинок Nymphaeales . Система Дальгрена 1985 года и система Торна 1992 года признают семью и помещают ее в свой собственный порядок, Nelumbonales. Министерство сельского хозяйства США до сих пор относит семейство лотоса к отряду кувшинок. [5]

Характеристики [ править ]

Ультрагидрофобность [ править ]

Листья Nelumbo обладают высокой водоотталкивающей способностью (т. Е. Проявляют ультрагидрофобность ) и дали название тому, что называется эффектом лотоса . [6] Ультрагидрофобность включает два критерия: очень большой угол контакта с водой между каплей воды и поверхностью листа и очень низкий угол скатывания. [7] Это означает, что вода должна контактировать с поверхностью листа ровно в одной крошечной точке, и любые манипуляции с листом путем изменения его угла приведут к скатыванию капли воды с листа. [7] Ультрагидрофобность обеспечивается обычно плотным слоем сосочков на поверхности Nelumbo.листья и маленькие, крепкие восковидные трубочки, которые выступают из каждого сосочка. [8] Это помогает уменьшить площадь контакта между каплей воды и листом. [8]

Утверждается, что ультрагидрофобность дает очень важное эволюционное преимущество. Как водное растение с листьями, которые покоятся на поверхности воды, род Nelumbo характеризуется концентрацией устьиц на верхнем эпидермисе своих листьев, в отличие от большинства других растений, у которых устьица концентрируются на нижнем эпидермисе под листом. [8] Скопление воды на верхнем эпидермисе, будь то дождь, туман или близлежащие водные потоки, очень вредно для способности листа осуществлять газообмен через устьица. Таким образом, НелумбоУльтрагидрофобность позволяет каплям воды очень быстро накапливаться вместе, а затем очень легко скатываться с листа при малейшем повреждении листа, что позволяет устьицам нормально функционировать без ограничений из-за блокировки каплями воды. [9]

Терморегуляция [ править ]

Уникальным свойством рода Nelumbo является то, что он может выделять тепло [10], что он и делает, используя альтернативный оксидазный путь (AOX). [11] [12] Этот путь включает альтернативный обмен электронами, отличный от обычного пути, по которому электроны следуют при генерации энергии в митохондриях , известного как AOX, или альтернативный оксидазный путь.

Типичный путь в митохондриях растений включает комплексы цитохрома . Путь, используемый для генерации тепла в Nelumbo, включает устойчивую к цианиду альтернативную оксидазу, которая является другим акцептором электронов, чем обычные комплексы цитохрома. [13] Растение также снижает концентрацию убиквитина в процессе термогенеза , что позволяет АО в растении функционировать без деградации. [14] Термогенез ограничен цветоложом , тычинками и лепестками.цветка, но каждая из этих частей производит тепло независимо, не полагаясь на выработку тепла в других частях цветка. [15]

Существует несколько теорий о функции термогенеза, особенно в водном роде, таком как Nelumbo . Наиболее распространенная теория утверждает, что термогенез в цветках привлекает опылителей по разным причинам. Нагретые цветы могут привлечь насекомых-опылителей. Когда опылители согреваются, отдыхая внутри цветка, они откладывают пыльцу на цветок и с него. [10] Термогенная среда также может способствовать спариванию опылителей - опылителям может потребоваться определенная температура для размножения. Обеспечивая идеальную термогенную среду, цветок опыляется спариванием опылителей. [16]Другие предполагают, что производство тепла способствует выбросу летучих соединений в воздух, чтобы привлечь опылителей, летающих над водой, или что тепло распознается в темноте термочувствительными опылителями. Ни один из них не был убедительно доказан как более правдоподобный, чем другие. [17]

После цветения цветонос лотоса переходит от преимущественно термогенной к фотосинтетической структуре, что видно по быстрому и резкому увеличению количества фотосистем , фотосинтетически задействованных пигментов, скорости переноса электронов и присутствию 13 ° C в сосуде и лепестках - все это из которых помогают в увеличении скорости фотосинтеза. [18] После этого перехода весь термогенез в цветке теряется. После оплодотворения завязи не нужно привлекать опылителей , и, таким образом, ресурсы сосуда лучше используются при фотосинтезе для производства углеводов, которые могут увеличить биомассу растений или массу плодов.[16]

Другие растения используют терморегуляцию в своем жизненном цикле. Среди них восточная скунсовая капуста , которая нагревается сама, чтобы растопить лед над ней и протолкнуть землю ранней весной. [19] Также слоновий батат , который нагревает свои цветы, чтобы привлечь опылителей. Кроме того, цветок падальщика , который нагревается, рассеивая водяной пар по воздуху, разносит свой запах дальше, привлекая больше опылителей.

Культурное значение [ править ]

Основная статья: Nelumbo nucifera

Священный лотос N. nucifera считается священным как в индуизме, так и в буддизме . [2]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hyam R, Pankhurst RJ (1995). Растения и их названия: краткий словарь . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-866189-4.
  2. ^ a b "Nelumbo nucifera (священный лотос)" . Королевский ботанический сад Кью. Архивировано из оригинального 30 мая 2014 года . Проверено 26 июля 2015 года .
  3. Перейти ↑ Hickey L (1977). Стратиграфия и палеоботаника формации Золотой долины (ранний третичный период) Западной Северной Дакоты . Боулдер, Колорадо: Геологическое общество Америки. С.  110 и пластина 5 . ISBN 978-0-8137-1150-8.
  4. ^ Группа филогении покрытосеменных (2016). «Обновленная классификация филогенетической группы покрытосеменных для отрядов и семейств цветковых растений: APG IV» . Ботанический журнал Линнеевского общества . 181 (1): 1–20. DOI : 10.1111 / boj.12385 . ISSN 0024-4074 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  5. ^ http://plants.sc.egov.usda.gov/core/profile?symbol=NENU2 , щелкните вкладку «Классификация», три справа от вкладки «Общие», под которой открывается веб-страница. (Это все тот же веб-адрес.)
  6. ^ Дарманин T, Гиттард F (1 июня 2015). «Супергидрофобные и суперолеофобные свойства в природе» . Материалы сегодня . 18 (5): 273–285. DOI : 10.1016 / j.mattod.2015.01.001 .
  7. ^ а б Мармур А (2004-04-01). «Эффект лотоса: супергидрофобность и метастабильность». Ленгмюра . 20 (9): 3517–3519. DOI : 10.1021 / la036369u . PMID 15875376 . 
  8. ^ a b c Чжан И, Ву Х, Ю Х, Чен Ф, Ву Дж (март 2012 г.). «Микроскопические наблюдения за листом лотоса для объяснения выдающихся механических свойств». Журнал бионической инженерии . 9 (1): 84–90. DOI : 10.1016 / S1672-6529 (11) 60100-5 .
  9. ^ Ensikat HJ, Ditsche-Куру Р, Neinhuis С, Barthlott Вт (2011-03-10). «Супергидрофобность в совершенстве: выдающиеся свойства листа лотоса» . Журнал нанотехнологий Бейльштейна . 2 : 152–61. DOI : 10.3762 / bjnano.2.19 . PMC 3148040 . PMID 21977427 .  
  10. ^ a b Уотлинг-младший, Робинсон С.А., Сеймур Р.С. (апрель 2006 г.). «Вклад альтернативного пути в дыхание во время термогенеза в цветках священного лотоса» . Физиология растений . 140 (4): 1367–73. DOI : 10.1104 / pp.105.075523 . PMC 1435819 . PMID 16461386 .  
  11. ↑ Сеймур RS, Schultze-Motel P, Lamprecht I (1 июля 1998 г.). «Производство тепла священными цветами лотоса зависит от температуры окружающей среды, а не от светового цикла» . Журнал экспериментальной ботаники . 49 (324): 1213–1217. DOI : 10.1093 / JXB / 49.324.1213 .
  12. ^ Грант Н.М., Миллер Р.А., Уотлинг-младший, Робинсон С.А. (2010-11-12). «Распределение термогенной активности в тканях цветка Nelumbo nucifera». Функциональная биология растений . 37 (11): 1085–1095. DOI : 10.1071 / FP10024 . ISSN 1445-4416 . 
  13. ^ Hiroma Т, Ито К, Хара М, Torisu R (2011-06-01). «Анализ системы терморегуляции Lotus с точки зрения техники управления» . Сёкубуцу Канкё Когаку (на японском языке). 23 (2): 52–58. DOI : 10,2525 / shita.23.52 . ISSN 1880-2028 . 
  14. Перейти ↑ Wang R, Zhang Z (март 2015). «Цветочный термогенез: адаптивная стратегия биологии опыления магнолиевых» . Коммуникативная и интегративная биология . 8 (1): e992746. DOI : 10.4161 / 19420889.2014.992746 . PMC 4594551 . PMID 26844867 .  
  15. ↑ Li JK, Huang SQ (май 2009 г.). «Цветочная терморегуляция способствует оплодотворению священного лотоса Азии» . Летопись ботаники . 103 (7): 1159–63. DOI : 10.1093 / Aob / mcp051 . PMC 2707905 . PMID 19282320 .  
  16. ^ a b Миллер Р. Э., Уотлинг-младший, Робинсон С. А. (2009). «Функциональный переход цветочного сосуда священного лотоса (Nelumbo nucifera): от термогенеза к фотосинтезу» . Функциональная биология растений . 36 (5): 471–480. DOI : 10.1071 / FP08326 .
  17. ↑ Wagner AM, Krab K, Wagner MJ, Moore AL (2008-07-01). «Регуляция термогенеза в цветении Araceae: роль альтернативной оксидазы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1777 (7–8): 993–1000. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2008.04.001 . PMID 18440298 . 
  18. Перейти ↑ Grant NM, Miller RE, Watling JR, Robinson SA (2008-02-01). «Синхронность термогенной активности, альтернативный путь дыхательного потока, содержание белка АОХ и углеводов в тканях сосудов священного лотоса во время развития цветков» . Журнал экспериментальной ботаники . 59 (3): 705–14. DOI : 10.1093 / JXB / erm333 . PMID 18252702 . 
  19. ↑ Ито К, Ито Т, Онда Й, Уэмура М (2004-03-15). «Периодические термогенные колебания, вызванные температурой в скунсовой капусте (Symplocarpus foetidus)» . Физиология растений и клеток . 45 (3): 257–264. DOI : 10.1093 / PCP / pch038 . ISSN 0032-0781 . PMID 15047873 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • ссылки на CSDL