Анализ микроспорогенеза и формирование пыльцы у колонновидного сорта яблони
ART 96002
Авторы:
Н.
Г. Горбачева, Г.
А. Седышева
Н.
Г. Горбачева, Г.
А. Седышева Библиографическое описание статьи для цитирования:
Горбачева
Н.
Г.,
Седышева
Г.
А. Анализ микроспорогенеза и формирование пыльцы у колонновидного сорта яблони // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 15. – С.
491–495. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/96002.htm.
Аннотация. В статье представлен анализ хода мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье. Редукционное деление характеризуется правильным течением микроспорогенеза. Процент нарушений на последовательных стадиях составляет не более 5,2%. На каждом этапе деления отмечено 2–3 типа нарушений. Помимо типичных нарушений на каждом этапе мейоза наблюдали микроспороциты в два раза крупнее обычных с большим количеством фигур деления. На стадии молодой одноядерной пыльцы одномерная среднего размера пыльца составляет 99,2%. Процент фертильных пыльцевых зерен составил 94,3, жизнеспособность пыльцы 64,2%.
На основании проведенного исследования делается заключение о возможности использования колонновидного сорта яблони Московское ожерелье в гибридизации в качестве отцовского родителя.
Ключевые слова:
колонновидная форма яблони, пыльца, селекция на полиплоидном уровне, мейоз при микроспорогенезе, фертильность
Текст статьи
Горбачева Наталья Геннадьевна,кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лаб. цитоэмбриологии, ФГБНУ ВНИИСПК Россельхозакадемии, г. Орелgorbachevanata81@yandex.ru
Седышева Галина Алексеевна,доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, ФГБНУ ВНИИСПК Россельхозакадемии, г. Орелinfo@vniispk.ru
Анализ микроспорогенеза иформирование пыльцы
у коллоновидного сорта яблони
Аннотация.В статье представлен анализ хода мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье. Редукционное деление характеризуется правильным течением микроспорогенеза. Процент нарушений на последовательных стадиях составляет неболее 5,2%. На каждом этапе деления отмечено 23 типа нарушений. Помимо типичныхнарушений на каждом этапе мейоза наблюдали микроспороциты в два раза крупнее обычных с большим количеством фигур деления.На стадии молодой одноядерной пыльцы одномерная среднего размера пыльца составляет 99,2%. Процент фертильных пыльцевых зерен составил94,3%, жизнеспособность пыльцы 64,2%.На основании проведенного исследованияделается заключение о возможности использования колонновидного сорта яблони Московское ожерельев гибридизации в качестве отцовского родителя.Ключевые слова:колонновидная формаяблони, селекция на полиплоидном уровне, мейоз при микроспорогенезе, фертильность, пыльца.
Введение.Новым и приоритетным направлением в селекции яблони в настоящее время является объединение в гибридном потомстве таких свойств как триплоидия, колонновидность и иммунитет.Установлено, что для яблони оптимальный уровень плоидности –триплоидный [1, 2, 3]. Триплоидные сорта яблони характеризуются регулярным плодоношением по годам, высокой товарностью плодов и повышенной самоплоидностью [4, 5, 6]. Колонновидные формы яблони –это совершенно новая биологическая форма растения, с компактным габитусом кроны и ранним вступлением в плодоношение (на 35 год после посадки)[7, 8, 9]. Включение в гибридизацию в качестве исходных форм доноров диплоидных гамет и колонновидных сортов даст возможность встроить в генетическую структуру гибридных растений ген колонновидностиСo, а, следовательно, в перспективе увеличить вероятность отбора форм, сочетающих в себе положительные качества триплоидов с колонновидностью. На данный момент не существует колонновидных сортов с тройным набором хромосом. Создание таких сортов позволило бы повысить товарные качества плодов и решить проблему периодичности плодоношения. Такие сорта несомненно представляют большой интерес для закладки высокопродуктивных садов, адаптивных в условиях современной экосистемы.Цитоэмбриологическое изучение генеративных структур у исходных форм является одним из важных моментов рациональной постановки селекционных работ по этому направлению.Методика исследований. Для изучения хода мейоза при микроспорогенезе у исходных форм яблони цветковые почки фиксировали в уксусном алкоголе (3:1). Фиксация темпоральная на протяжении нескольких дней с момента появления зеленого конуса и до распускания цветка. Из фиксированногоматериала готовили временные давленые препараты ацетогематоксилиновым методом [10].Определение фертильности (оплодотворяющей способности) пыльцы проводилось методом окрашивания ацетокармином [11].Определение жизнеспособности пыльцы –методом проращивания пыльцы во влажных камерах на искусственной питательной среде (1% агарагара, 15% сахароза) по Транковскому [11].Изучение препаратовпроводили на микроскопе «Nikon50i» с выводом изображения на дисплей и фотокамерой Nikon DSFi 1.Результаты исследований.Исследование мейоза при микроспорогенезе проводили у колонновидного скороплодного урожайного сорта яблони Московское ожерельес плодами позднеосеннего срока созревания.Сорт селекции М.В. Качалкина.Редукционное деление у диплоидного колонновидного сортаМосковское ожерелье характеризуется правильным течением микроспорогенеза (рис.1).
абв
где
жзРисунок –1 Правильные картины деления при микроспорогенезе а–метафазаI; б –анафазаI; в–телофазаI; г –метафазаII; д –анафазаII; е–телофазаII; ж –тетрады; з –пыльца
Число нарушений составляет 0,95,2% от общего числа просмотренных клеток (табл. 1).
Таблица 1Количество и морфология нарушений в ходе мейоза у
у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье
Стадия мейозаВсего изучено клетокВ том числе:±mМорфология нарушенийнормальныхс нарушениемшт.%шт.%Метафаза
I45943594,8245,21,0забегания, выбросы, крупный микроспороцитАнафаза I35634998,072,00,7отставание, мост, крупный микроспороцитТелофаза I79578298,4131,60,4микроядра, асинхронное деление, крупный микроспороцитМетафаза II41439394,9215,11,1забегания, выбросы, крупный микроспороцитАнафаза II23022899,120,90,6отставания, выбросыТелофаза II56956499,150,90,4микроядра, крупный микроспороцитТетрады2683265899,1250,90,2пентада, гексада, гептада
На графике видно, что наибольшее количество нарушений приходится на первые стадии деления метафаза Iи II–5,25,1% соответственно. На более поздних стадиях телофаза Iи IIколичество отклонений минимально и составляет 1,60,9% (рис.2).
Рисунок 2 –Ход мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье
На каждом этапе деления отмечено 23 типа нарушений. Что касается морфологии этих нарушений, то она типичная, как и у других форм яблони (рис. 3).
абв
гдеРисунок 3–Аномалии в мейозе а–анафазаI, отставание; в–телофазаI, асинхронное деление; г –телофазаI, микроядро; г –метафазаII, забегание; д–гексада; е –крупное пыльцевое зерно
На стадиях метафазаIи IIэто забегания (рис. 3г) и выбросы хромосом за пределы веретена деления, в анафазеIи II–отставания (рис. 3а), выбросы, мосты, в телофазеIи IIналичие микроядер (рис. 3в), здесь же наблюдали асинхронное деление, когда в одной из фигур деления хромосомы были расположены в метафазной пластинке, а во второй они уже сформировали телофазное ядро (рис. 3б).Помимо типичных нарушений у данной формы на каждой стадии мейоза при микроспорогенезе наблюдали микроспороциты в два раза крупнее обычных с большим количеством фигур деления (рис. 4). На стадиях метафазаI, анафазаI–это крупные клетки с двумя (рис. 4 а,б), в метафазеIIчетырьмя веретенами деления (рис. 4 г). В телофазеIIтакие микроспороциты содержали восемь ядер вместо четырех (рис. 4 д).
абв
гд
Рисунок –4 Крупные микроспороциты на разных стадиях мейозаа–метафазаI; б –анафазаI; в–телофазаI; г –метафазаII; д –телофазаII
На стадии молодой одноядерной пыльцы одномерная среднего размера пыльца составляет 99,2%, доля аномальных (мелких, крупных) пыльцевых зерен 0,8%. В селекционной работе при подборе пар для скрещивания имеет большое значение определение качества пыльцы. У коллоновидного сорта яблони Московское ожерелье процент фертильных пыльцевых зерен составил 94,3%. Определение жизнеспособность пыльцы путем проращивания на искусственной питательной показало 64,2% проросших пыльцевых зерен с длинными пыльцевыми трубками (табл. 2,рис. 5, 6). Таблица2
Качество пыльцы коловиднного сорта яблони Московское ожерелье
Всего изучено пыльцевых зереншт./%Колво фертильных, жизнеспособных пыльцевыхзереншт./%Колво стерильных, не жизнеспособныхпыльцевых зереншт./%Фертильность пыльцы4015/1003786/94,3229/5,7Жизнеспособность пыльцы1253/100805/64,2448/35,8
Рисунок –5 Жизнеспособность пыльцы колонновидной формы яблони
Московское ожерелье
Рисунок –6 Фертильность пыльцы колонновидной формы яблони Московское ожерелье
Следовательно, на основании вышеизложенного, колонновидная форма яблони сорта Московское ожерелье будет являться хорошим опылителем при использовании ее в гибридизации в качестве отцовского родителя.
Ссылки на источники1.Бавтуто, Г. А. Новые методы в селекции плодовых и ягодных культур / Г. А. Бавтуто. –Минск: Высшая школа, 1977. –188 с.2.Бавтуто, Г. А. Обогащение генофонда плодовоягодных растений на основе искусственного формообразования / Г. А. Бавтуто, И. Э. Бученков // Плодоводство на рубеже XXIвека:матлы междун. науч. конф., посвященной 75летию со дня образования БелНИИ плодоводства. –
Минск, 2000. –С. 1011.3.Бученков, И. Э. Создание исходного материала плодовоягодных культур на основе полиплоидии / И. Э. Бученков, В. Н. Кавцевич, Г. А. Бавтуто// Агроэкология. Экологические основы плодоовощеводства: сб. науч. тр., Вып. 2. –Горки, 2005. –С. 1720.4.Туз, А. С. Полиплоидные сорта яблони и груши / А. С. Туз, А. Я. Лозицкий // Генетика, 1970. –Т. 6. № 9. –С. 4150.5.Седов, Е. Н. Селекция яблони на полиплоидном уровне / Е. Н. Седов, Г. А. Седышева, З. М. Серова. Орел: ВНИИСПК, 2008.368 с.6.Седов, Е. Н. Селекция и новые сорта яблони / Е. Н. Седов. –Орел: ВНИИСПК, 2011. –С. 506509.7.Качалкин, М. В. Колонны, которые плодоносят / М. В. Качалкин. –М., 2008. –32 с. 8.Кичина, В. В. Яблони колонновидного типа / В. В. Кичина. –М.: ВСТИСП, 2006. 162 с. 9.Седов, Е. Н. Колоннновидная яблоня в интенсивном саду / Е. Н. Седов, С. А. Корнеева, З. М. Серова. –Орел: ВНИИСПК, 2013. –64 с.10.Топильская, Л. А. Изучение соматических и мейотичеоких хромосом смородины на ацетогематоксилиновых давленых препаратах / Л. А. Топильска, С. В. Лучникова, Н. П. Чувашина // Бюллетень ЦГЛ им. И. В. Мичурина, 1975. –Вып. 22. –С. 5861.11.Паушева, 3. П. Практикум по цитологиирастений / З. П. Паушева. М.: Колос, 1980. –С. 304.
Седышева Галина Алексеевна,доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, ФГБНУ ВНИИСПК Россельхозакадемии, г. Орелinfo@vniispk.ru
Анализ микроспорогенеза иформирование пыльцы
у коллоновидного сорта яблони
Аннотация.В статье представлен анализ хода мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье. Редукционное деление характеризуется правильным течением микроспорогенеза. Процент нарушений на последовательных стадиях составляет неболее 5,2%. На каждом этапе деления отмечено 23 типа нарушений. Помимо типичныхнарушений на каждом этапе мейоза наблюдали микроспороциты в два раза крупнее обычных с большим количеством фигур деления.На стадии молодой одноядерной пыльцы одномерная среднего размера пыльца составляет 99,2%. Процент фертильных пыльцевых зерен составил94,3%, жизнеспособность пыльцы 64,2%.На основании проведенного исследованияделается заключение о возможности использования колонновидного сорта яблони Московское ожерельев гибридизации в качестве отцовского родителя.Ключевые слова:колонновидная формаяблони, селекция на полиплоидном уровне, мейоз при микроспорогенезе, фертильность, пыльца.
Введение.Новым и приоритетным направлением в селекции яблони в настоящее время является объединение в гибридном потомстве таких свойств как триплоидия, колонновидность и иммунитет.Установлено, что для яблони оптимальный уровень плоидности –триплоидный [1, 2, 3]. Триплоидные сорта яблони характеризуются регулярным плодоношением по годам, высокой товарностью плодов и повышенной самоплоидностью [4, 5, 6]. Колонновидные формы яблони –это совершенно новая биологическая форма растения, с компактным габитусом кроны и ранним вступлением в плодоношение (на 35 год после посадки)[7, 8, 9]. Включение в гибридизацию в качестве исходных форм доноров диплоидных гамет и колонновидных сортов даст возможность встроить в генетическую структуру гибридных растений ген колонновидностиСo, а, следовательно, в перспективе увеличить вероятность отбора форм, сочетающих в себе положительные качества триплоидов с колонновидностью. На данный момент не существует колонновидных сортов с тройным набором хромосом. Создание таких сортов позволило бы повысить товарные качества плодов и решить проблему периодичности плодоношения. Такие сорта несомненно представляют большой интерес для закладки высокопродуктивных садов, адаптивных в условиях современной экосистемы.Цитоэмбриологическое изучение генеративных структур у исходных форм является одним из важных моментов рациональной постановки селекционных работ по этому направлению.Методика исследований. Для изучения хода мейоза при микроспорогенезе у исходных форм яблони цветковые почки фиксировали в уксусном алкоголе (3:1). Фиксация темпоральная на протяжении нескольких дней с момента появления зеленого конуса и до распускания цветка. Из фиксированногоматериала готовили временные давленые препараты ацетогематоксилиновым методом [10].Определение фертильности (оплодотворяющей способности) пыльцы проводилось методом окрашивания ацетокармином [11].Определение жизнеспособности пыльцы –методом проращивания пыльцы во влажных камерах на искусственной питательной среде (1% агарагара, 15% сахароза) по Транковскому [11].Изучение препаратовпроводили на микроскопе «Nikon50i» с выводом изображения на дисплей и фотокамерой Nikon DSFi 1.Результаты исследований.Исследование мейоза при микроспорогенезе проводили у колонновидного скороплодного урожайного сорта яблони Московское ожерельес плодами позднеосеннего срока созревания.Сорт селекции М.В. Качалкина.Редукционное деление у диплоидного колонновидного сортаМосковское ожерелье характеризуется правильным течением микроспорогенеза (рис.1).
абв
где
жзРисунок –1 Правильные картины деления при микроспорогенезе а–метафазаI; б –анафазаI; в–телофазаI; г –метафазаII; д –анафазаII; е–телофазаII; ж –тетрады; з –пыльца
Число нарушений составляет 0,95,2% от общего числа просмотренных клеток (табл. 1).
Таблица 1Количество и морфология нарушений в ходе мейоза у
у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье
Стадия мейозаВсего изучено клетокВ том числе:±mМорфология нарушенийнормальныхс нарушениемшт.%шт.%Метафаза
I45943594,8245,21,0забегания, выбросы, крупный микроспороцитАнафаза I35634998,072,00,7отставание, мост, крупный микроспороцитТелофаза I79578298,4131,60,4микроядра, асинхронное деление, крупный микроспороцитМетафаза II41439394,9215,11,1забегания, выбросы, крупный микроспороцитАнафаза II23022899,120,90,6отставания, выбросыТелофаза II56956499,150,90,4микроядра, крупный микроспороцитТетрады2683265899,1250,90,2пентада, гексада, гептада
На графике видно, что наибольшее количество нарушений приходится на первые стадии деления метафаза Iи II–5,25,1% соответственно. На более поздних стадиях телофаза Iи IIколичество отклонений минимально и составляет 1,60,9% (рис.2).
Рисунок 2 –Ход мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Московское ожерелье
На каждом этапе деления отмечено 23 типа нарушений. Что касается морфологии этих нарушений, то она типичная, как и у других форм яблони (рис. 3).
абв
гдеРисунок 3–Аномалии в мейозе а–анафазаI, отставание; в–телофазаI, асинхронное деление; г –телофазаI, микроядро; г –метафазаII, забегание; д–гексада; е –крупное пыльцевое зерно
На стадиях метафазаIи IIэто забегания (рис. 3г) и выбросы хромосом за пределы веретена деления, в анафазеIи II–отставания (рис. 3а), выбросы, мосты, в телофазеIи IIналичие микроядер (рис. 3в), здесь же наблюдали асинхронное деление, когда в одной из фигур деления хромосомы были расположены в метафазной пластинке, а во второй они уже сформировали телофазное ядро (рис. 3б).Помимо типичных нарушений у данной формы на каждой стадии мейоза при микроспорогенезе наблюдали микроспороциты в два раза крупнее обычных с большим количеством фигур деления (рис. 4). На стадиях метафазаI, анафазаI–это крупные клетки с двумя (рис. 4 а,б), в метафазеIIчетырьмя веретенами деления (рис. 4 г). В телофазеIIтакие микроспороциты содержали восемь ядер вместо четырех (рис. 4 д).
абв
гд
Рисунок –4 Крупные микроспороциты на разных стадиях мейозаа–метафазаI; б –анафазаI; в–телофазаI; г –метафазаII; д –телофазаII
На стадии молодой одноядерной пыльцы одномерная среднего размера пыльца составляет 99,2%, доля аномальных (мелких, крупных) пыльцевых зерен 0,8%. В селекционной работе при подборе пар для скрещивания имеет большое значение определение качества пыльцы. У коллоновидного сорта яблони Московское ожерелье процент фертильных пыльцевых зерен составил 94,3%. Определение жизнеспособность пыльцы путем проращивания на искусственной питательной показало 64,2% проросших пыльцевых зерен с длинными пыльцевыми трубками (табл. 2,рис. 5, 6). Таблица2
Качество пыльцы коловиднного сорта яблони Московское ожерелье
Всего изучено пыльцевых зереншт./%Колво фертильных, жизнеспособных пыльцевыхзереншт./%Колво стерильных, не жизнеспособныхпыльцевых зереншт./%Фертильность пыльцы4015/1003786/94,3229/5,7Жизнеспособность пыльцы1253/100805/64,2448/35,8
Рисунок –5 Жизнеспособность пыльцы колонновидной формы яблони
Московское ожерелье
Рисунок –6 Фертильность пыльцы колонновидной формы яблони Московское ожерелье
Следовательно, на основании вышеизложенного, колонновидная форма яблони сорта Московское ожерелье будет являться хорошим опылителем при использовании ее в гибридизации в качестве отцовского родителя.
Ссылки на источники1.Бавтуто, Г. А. Новые методы в селекции плодовых и ягодных культур / Г. А. Бавтуто. –Минск: Высшая школа, 1977. –188 с.2.Бавтуто, Г. А. Обогащение генофонда плодовоягодных растений на основе искусственного формообразования / Г. А. Бавтуто, И. Э. Бученков // Плодоводство на рубеже XXIвека:матлы междун. науч. конф., посвященной 75летию со дня образования БелНИИ плодоводства. –
Минск, 2000. –С. 1011.3.Бученков, И. Э. Создание исходного материала плодовоягодных культур на основе полиплоидии / И. Э. Бученков, В. Н. Кавцевич, Г. А. Бавтуто// Агроэкология. Экологические основы плодоовощеводства: сб. науч. тр., Вып. 2. –Горки, 2005. –С. 1720.4.Туз, А. С. Полиплоидные сорта яблони и груши / А. С. Туз, А. Я. Лозицкий // Генетика, 1970. –Т. 6. № 9. –С. 4150.5.Седов, Е. Н. Селекция яблони на полиплоидном уровне / Е. Н. Седов, Г. А. Седышева, З. М. Серова. Орел: ВНИИСПК, 2008.368 с.6.Седов, Е. Н. Селекция и новые сорта яблони / Е. Н. Седов. –Орел: ВНИИСПК, 2011. –С. 506509.7.Качалкин, М. В. Колонны, которые плодоносят / М. В. Качалкин. –М., 2008. –32 с. 8.Кичина, В. В. Яблони колонновидного типа / В. В. Кичина. –М.: ВСТИСП, 2006. 162 с. 9.Седов, Е. Н. Колоннновидная яблоня в интенсивном саду / Е. Н. Седов, С. А. Корнеева, З. М. Серова. –Орел: ВНИИСПК, 2013. –64 с.10.Топильская, Л. А. Изучение соматических и мейотичеоких хромосом смородины на ацетогематоксилиновых давленых препаратах / Л. А. Топильска, С. В. Лучникова, Н. П. Чувашина // Бюллетень ЦГЛ им. И. В. Мичурина, 1975. –Вып. 22. –С. 5861.11.Паушева, 3. П. Практикум по цитологиирастений / З. П. Паушева. М.: Колос, 1980. –С. 304.
