Цитологічна (каріологічна) інформація
Цитологія — наука про будову клітин та процеси, що йдуть у них. На сучасному (ультраструктурному) рівні її розвитку - це одна з наук, що охоплюють кілька рівнів організації живого (а отже, і рівнів його пізнання).
У разі це молекулярний рівень і клітинно-організмний рівень. При цьому щодо одноклітинних організмів (у тому числі ціанобактерій — синьо-зелених водоростей — та одноклітинних водоростей із різних відділів) цитологія дає повну характеристику організмів, а це означає, що, вивчаючи їх, ми можемо охарактеризувати й наступний рівень організації — популяційно-видовий. А щодо більшої частини рослин — багатоклітинних організмів — цитологічні характеристики (хоч би як вони були повні) — це лише частина характеристик організмів, які можна використовувати на популяційно-видовому рівні. Вони важливі, але не тільки й не так вони визначають цей рівень організації.
Вже на ранніх етапах розвитку цитології стало ясно, що є один розділ цієї науки, який характеризує ознаки саме видові (а надалі виявилося, що і ознаки популяцій у ряду видів). Це каріологія, що вивчає структури та процеси в ядрах клітин, перш за все, при розподілі клітин. Виникають під час поділу самовідтворювані структурні елементи ядра — хромосоми, спочатку які звернули увагу дослідників постійністю їхньої кількості в особин одного виду, досить швидко було усвідомлено як і найважливіші структури, пов'язані з передачею спадковості. Потім були отримані дані про те, що вони забезпечують ізоляцію особин одного виду від інших близьких.
З розвитком каріологічних досліджень стало зрозумілим, що хромосомні набори (у тому числі у рослин) дають досить велику кількість ознак, важливих длясистематики. У рослин, особливо, вони відображають і ряд специфічних процесів еволюції - гібридизацію між видами, відокремлення рас при кратних або некратних змін числа хромосом і т. д. виду), основне число хромосом (для будь-якої групи), зовнішня морфологія і морфометричні характеристики всіх хромосом хромосом (розподіл хроматину), поведінка хромосом у мейозі, фрагментація хромосом, наявність або відсутність додаткових хромосом (В-хромосом) та ін. , але при цьому необхідно добре розуміти матеріал, що використовується. Особливо велике значення цих ознак у роботі з видами та пологами (рідше – сімействами).
Бурхливий розвиток каріологічних досліджень спричинив і відокремлення особливого розділу каріології — «каріосистематики» (як важливої складової та ширшого напряму систематики — експериментальної систематики, чи біосистематики). Однак воно й розкрило ряд труднощів, насамперед теоретичного узагальнення отриманих результатів.
Найбільше накопичено відомостей по хромосомних числах рослин (диплоїдних і гаплоїдних), але цей величезний матеріал, що постійно поповнюється і відображається в довідкових посібниках і комп'ютерних базах даних, все ж поки охоплює відомості лише про чверть видів судинних рослин, причому частка вивчених квіткових, іособливо папороті, навіть менше чверті. Ці відомості накопичені за великий термін, але із застосуванням різних методик у різних дослідників (особливо у працюючих у першій половині XX століття і працюючих новітніми методами на початку XXI століття). Тому узагальнення цих відомостей навіть по хромосомних числах одного виду, не кажучи вже про хромосомні числа видів у межах одного роду, одного сімейства-далеко не проста операція. До того ж, треба пам'ятати завжди і про те, наскільки достовірними були вихідні визначення матеріалу, а також необхідність таксономічної корекції даних у зв'язку з прийнятими в той чи інший час обсягами таксонів (у тому числі — видів, а тим більше, таксонів вищого). рангу). Але найважливіше у разі відрізняти власне помилкові дані від цілком об'єктивних визначень різного числа хромосом в однієї й тієї виду. Дуже значна частина видів дійсно існує в різних цитотипах, причому як цитотипах з кратно збільшуються числами хромосом (наприклад, диплоїдні і тетраплоідні цитотипи у ряду видів роду Potentilla), так і з числами хромосом, що неразово збільшуються (наприклад, види роду Luzula). При цьому цитотипи одного виду нерідко схрещуються, зазвичай, не по всьому діапазону каріологічної мінливості, а в деяких його межах. Широко розвинені у рослин явища поліплоїдії (автоплопдії, алоплоїдії, анеуплоїдії) обговорюються, і в конкретних випадках нерідко достовірно пояснюються, проте загальні закономірності змін чисел хромосом у групах високого рангу (і особливо проблема вихідного основного числа хромосом навіть для квіткових рослин).
Дослідження вішнеморфологічних параметрів, і особливо тонкої структури хромосом, також дають чимало важливих відомостей для систематики. Вони нерідковиявляють природу змін хромосомних чисел у великих пологах (наприклад, зв'язок анеуплоїдії з дифузними центромірами хромосом роду Carex). Але й тут існуючі теорії перебудови каріотипів скоріш пояснюють приватні ситуації, але з загальні закономірності. Винятково важливі факти, що стосуються поведінки хромосом у мейозі, дозволяють у деяких випадках виявити такі специфічні системи успадкування, як облігатну непарну поліплоїдію (варіанти материнської спадковості), облігатну гетерозиготність по транслокаціях при утворенні кільцевих постхромійних м'язів, агаматоплоїдію у зв'язку. Значення цих явищ для пізнання расової різноманітності у складних групах дуже велике (частково про це буде сказано далі).
Наприкінці XX століття каріологічні дані збагатилися ще й методами молекулярного аналізу — дослідженням кількісних параметрів вмісту ДНК у хромосомах, а також методами гібридизації нуклеїнових кислот, досліджень поведінки хромосом у мейозі у гібридів, що дозволяє розрізняти маркерними методами різні індивідуальні геноми у складі комплексного геному гібри. гібридогенних видів.
Але дуже важливі для побудови систем пологів та сімейств, для розуміння еволюційної природи видів, різноманітності типів природних рас, дані каріології зовсім не можуть бути використані у власне дослідженнях філогенетичних. Каріотипи можуть вивчатися лише в сучасних рослин; дослідження (скільки-небудь надійне) навіть числа хромосом у копалин — неймовірно. У той же час і загальної теорії перетворення каріотипів у рослин не існує. Таким чином, філогенетичне трактування настільки величезного вже масиву каріологічних даних можливе лише на рівні таксонів не вище рівня роду, та й тут воносильно ускладнена.