Structure of floral nectaries and comparison of reproductive and vestigial organs in the staminate and pistillate flowers of dioecious Silene latifolia (Caryophyllaceae)

Silene latifolia Poiret of Eurasia has established in North America, prompting this structural study of its mature unisexual buds and flowers. Floral nectaries, anther and stigma changes, and vestigial reproductive structures were studied using light and scanning electron microscopy. In staminate flowers, anthers dehisced before anthesis and >90% of their pollen was liberated within 36 h. Accumulated in the tubular calyx, nectar descended an anthophore from the stomatal-bearing nectary at the stamen bases. Nectary tissue surrounded the pistillode, a central filamentous organ lacking ovules but tipped by hairs resembling stigmatic papillae. In pistillate flowers, nectar flowed into an inflated calyx. The annular nectary had 10 regularly spaced, stomatal-lined craters and was continuous with the adaxial surfaces of the infertile antisepalous and epipetalous staminodes. Key elements of entomophilous pollination leading to successful sexual reproduction of this invasive species include secondary nectar presentation from disparate floral nectaries that, for pistillate flowers, also incorporate the staminodes; rapid pollen release from anthers; and elongation of papillae by tip growth that enhances each stigma's receptive surface. Context is also provided for future studies of floral nectary development in this model dioecious species. Keywords: anther, dioecy, floral nectary, invasive species, pistillode, staminode, stigma, nectary stomata, unisexual flowers. Silene latifolia Poiret d'Eurasie s'est établie en Amérique du Nord, incitant de ce fait les auteurs à réaliser cette étude structurale de ses bourgeons et ses fleurs matures unisexuées. Les changements des nectaires floraux, des anthères et des stigmates, et les structures reproductives vestigiales ont été étudiés en microscopie optique et en microscopie électronique à balayage. Chez les fleurs staminées, les anthères entraient en déhiscence avant l'anthèse et >90% de leur pollen était libéré en moins de 36 h. Accumulé dans le calice tubulaire, le nectar amenait un anthophore du nectaire portant les stomates vers les bases des étamines. Le tissu du nectaire entourait le pistillode, un organe filamenteux central dépourvu d'ovules, mais portant des poils ressemblant à des papilles stigmatiques. Chez les fleurs pistillées, le nectar s'écoulait dans un calice gonflé. Le nectaire annulaire comportait dix creux régulièrement espacés, bordés de stomates et il était continu avec des surfaces adaxiales de staminodes infertiles antisépales et épipétales. Les éléments clés de la pollinisation entomophile donnant lieu à une reproduction sexuée fructueuse chez cette espèce envahissante comprennent la présentation de nectar secondaire à partir de nectaires floraux disparates qui, chez les fleurs pistillées, intègrent aussi les staminodes; une libération rapide de pollen à partir des anthères et l'élongation des papilles par une croissance apicale qui accroît la surface réceptrice de chaque stigmate. Les auteurs contextualisent aussi les études futures du développement des nectaires floraux grâce à ce modèle d'espèce dioïque. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : anthère, dioécie, nectaire floral, espèce envahissante, pistillode, staminode, stigmate, stomate du nectaire, fleurs unisexuées.
Introduction Only 6% of angiosperm species feature dioecy (Renner and Ricklefs 1995), an extreme strategy for sexual reproduction, being reliant on proximity of male and female plants, synchronicity in flowering [...]