CC BY
88
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10908 УДК 581.82:575:633.11
АНАТОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И МИКРОМОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТОВЫХ ПЛАСТИНОК ПШЕНИЦ, ПОЛУЧЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЙ
A. В. БАБОША, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: phimmunitet@yandex.ru)
М. М. ГЕВОРКЯН, кандидат биологических наук, научный сотрудник
Л. П. ИВАНОВА, научный сотрудник
B. П. УПЕЛНИЕК, кандидат биологических наук, зав. отделом
Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН, ул. Ботаническая, 4, Москва, 127276, Российская Федерация
Резюме. Исследовали микрорельеф поверхности и анатомические особенности листьев пшеницы, которые можно использовать при идентификации их сортовой принадлежности. Использовали полевой материал растений из коллекции отдела отдаленной гибридизации Главного ботанического сада им. Н. В. Цицина РАН: 3-хсортообраз-цов (Рубежная, Отрастающая 55, Многолетняя 4015), в происхождении которых участвовали виды пырея (Elytrigia) и пырейника (Elymus), а также высокоурожайного пластичного сорта Московская 39, выращенный в 2017-2018 гг. Фрагменты листовой пластинки при помощи термопасты наклеивали на медную пластину, которую фиксировали на столике замораживающей приставки «Deben Cool stage» (Великобритания). Замороженные при -25...-30 "Собразцы изучали на сканирующем электронном микроскопе LEO-1430 VP (Carl Zeiss, Германия) в условиях высокого вакуума (метод криоСЭМ). Автофлуоресценцию поперечных срезов листьев наблюдали с использованием конфокального микроскопа Olympus FV1000D при возбуждении флуоресценции лазером с длиной волны 405 нм. Для сорта Московская 39 были характерны многочисленные удлиненные кремневые клетки, отсутствие кремневых клеток округлой формы или в форме длинных «штрихов» на адаксиальной стороне листа, а также отсутствие микрошипов в виде щитка на абаксиальной стороне. Характерным признаком сорта Рубежная, отличающим его как от сорта Московская 39, так и от сортообразца Многолетняя 4015, были выраженные удлиненные кремневые клетки в виде длинных «штрихов» на адаксиальной стороне. У растений сорта Отрастающая 55, в отличие от образцов Московская 39 и Рубежная, хорошо представлены микрошипы в виде щитка на абак-сиальной стороне листа и округлые кремневых клетки на адаксиальной стороне. У сортообразца Многолетняя 4015, единственного из исследованного списка, отмечали многочисленные крупные микроволоски на адаксиальной поверхности. Выявленное высокое разнообразие микроструктуры поверхности листьев и их анатомического строения среди сортов пшеницы позволяет разработать систему маркеров для идентификации значительного числа сортов и линий в вегетирующем состоянии.
Ключевые слова: пшеница, микроморфология поверхности листьев, отдаленная гибридизация, сканирующая электронная микроскопия, конфокальная микроскопия. Для цитирования: Анатомическая структура и микроморфология поверхности листовых пластинок пшениц, полученных в результате межвидовых скрещиваний / А. В. Бабоша, М. М. Геворкян, Л. П. Иванова и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 9. С. 32-36. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10908.
Анатомическая структура листовых пластинок злаков обладает высоким разнообразием, что позволяет использовать некоторые характерные ее особенности в таксономических целях [1, 2]. Скани-
рующую электронную микроскопию (СЭМ) успешно использовали для определения ряда таксонов сем. Роасеае [3, 4, 5, 6].
Поддержание обширных коллекций исходных и промежуточных форм требует применения экспресс-методов для контроля их идентичности. Характерное для злаков разнообразие анатомического строения обеспечивает широкий набор маркерных признаков, которые можно использовать на разных стадиях вегетации.
Представителей дикорастущих злаков широко задействуют при межвидовой гибридизации в селекции пшеницы в качестве доноров полезных признаков [7, 8]. Морфологические макропризнаки дикарей могут быть прослежены в потомстве при гибридизации [9]. Некоторые особенности эпидермального строения родительских видов также успешно наследуются и могут быть прослежены у гибридных форм методом СЭМ [10]. Очевидно, что особенности дикорастущих злаков могут существенно расширить число маркерных признаков у гибридов пшеницы.
Для исследования поверхности листьев пшеницы используют сканирующую электронную микроскопию замороженных образцов (криоСЭМ). Особенность этой модификации сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) - минимум необходимой подготовки живого материала: отсутствие этапов фиксации, высушивания, а также нанесения на образец металлического напыления. Обычно, фиксация и высушивание в специальных условиях (в жидкой углекислоте при критической точке) необходимы для сохранения структуры ткани в условиях высокого вакуума, который необходим для получения качественных микроизображений. Однако высушенные ткани -диэлектрик. Для свободного оттока электронов их покрывают тонким слоем металла (напыление, как правило, золотом или платиной).
При криоСЭМ высыхания интактной ткани растения в вакууме не происходит из-за низких температур, которые препятствуют испарению воды. Эпидерма листьев пшеницы покрыта мощной кутикулой, поэтому даже относительно небольшие отрицательные температуры сохраняют препарат в состоянии, близком к нативному, в течение времени, которое необходимо для исследования. Это, с одной стороны, открывает возможности для использования метода криоСЭМ при проведении экспресс-анализа поверхности листьев пшеницы. С другой, отсутствие длительных подготовительных этапов снижает до минимума вероятность появления артефактов. Дополнительные возможности при использовании криоСЭМ дает использование детектора обратно рассеянных электронов QBSD, который выявляет не только микрорельеф поверхности, но и различия в ее химической структуре. Плотные и обогащенные кремнием структуры (кремневые клетки и трихомы) на полученных микрографиях имеют более светлую
окраску, по сравнению с клетками, не содержащими этот минерал.
Цель работы - поиск специфических микроморфологических особенностей листьев, которые можно использовать при идентификации их сортовой принадлежности, у сортообразцов пшеницы, в том числе у полученных в результате межвидовых скрещиваний.
Условия, материалы и методы. Для исследования использовали полевой материал, выращенный в условиях 2017-2018 гг., из коллекции отдела отдаленной гибридизации ГБС РАН (ФГУП «Снегири», Истринского района, Московской обл.). Эксперименты проводили на 3-х сортообразцах пшеницы (Рубежная, Отрастающая 55, Многолетняя 4015), в происхождении которых участвовали виды пырея (Elytrigia) и пырейника (Elymus), а также высокоурожайном пластичном сорте Московская 39.
Посев проводили на участке полевого севооборота по чистому пару (делянки 10 м2 в 4-х кратной повторности). Норма высева - 5 млн (для сортов Рубежная и Московская 39) и 5,5 млн (для Отрастающей 55 и Многолетней 4015) всхожих семян на 1 га. Почва испытательного участка дерново-подзолистая, легкосуглинистая. Зона характеризуется прохладным, достаточно влажным, умеренно-континентальным климатом. Агротехника - общепринятая для озимой пшеницы по Центральному региону, но посев более ранний (с 19 по 22 августа) в связи с тем, что Отрастающая 55 и Многолетняя 4015 развиваются медленнее, чем обычные сорта мягкой пшеницы, и созревают позднее на 7...10 дней.
Исследовали листья среднего яруса растений в стадии колошения или цветения (июнь-июль). Для сканирующей электронной микроскопии фрагменты листовой пластинки средней части листа при помощи термопасты АлСил-3 либо КПТ-8 наклеивали на медную пластинку 2^4 см [11], которую затем той же термопастой фиксировали на столике замораживающей приставки «Deben Cool stage» (Великобритания). Замороженные при -30 0С образцы исследовали на сканирующем электронном микроскопе LE0-1430 VP (Carl Zeiss, Германия) в условиях высокого вакуума с использованием детектора обратно рассеянных электронов QBSD (криоСЭМ).
Поперечные срезы листьев помещали в 50 %-ный глицерин и изучали с использованием конфокального микроскопа Olympus FV1000D при возбуждении флуоресценции лазером с длиной волны 405 нм (50 % мощности). Автофлуоресценцию регистрировали в синем (425.460 нм), зеленом (485.530 нм) и красном (560.660 нм) каналах, что соответствовало стандартным установкам микроскопа.
Определение и классификацию морфологических структур проводили в соответствии с общепринятой для злаков методикой [1, 2]. Степень проявления признака учитывали в баллах от 0 до 3, где «0» соответствует отсутствию признака, а «3» - его сильному проявлению.
Результаты и обсуждение. Наиболее заметные элементы поверхности злаков - устьица и трихомы в виде микрошипов или колючек и волосков различных размеров. Сама поверхность листьев образована рядами сильно удлиненных в направлении вдоль оси листа эпидермальных клеток. Одни ряды могут состоять исключительно из длинных клеток, в других рядах длинные клетки в определенном достаточно
Рис.1. Адаксиальная (А, В, Д, Ж) и абаксиальная (Б, Г, Е, З) поверхность листьев пшеницы (А, Б - Московская 39; В, Г -Рубежная; Д, Е - Отрастающая 55; Ж, З - Многолетняя 4015) (криоСЭМ). Масштабный отрезок - 100 мкм.
строгом порядке могут чередоваться с укороченными клетками нескольких разновидностей, устьицами и трихомами. Состав клеток различен у рядов в зоне ребра и в межреберном пространстве. Абаксиальная и адаксиальная поверхность также сильно различаются [1, 2]. Изучение поверхности экспериментальных образцов методом криоСЭМ позволило выявить как общие, так и различающиеся элементы микроморфологии (рис. 1).
Устьица всех исследованных сортов пшеницы были слабо-куполообразными или овальными с тонкими параллельными или выпуклыми стенками, разделены одной клеткой и расположены в рядах, разделенных на абаксиальной стороне 4.6 рядами длинных клеток с параллельными и слегка волнистыми антиклинальными стенками. На адаксиальной стороне между рядами устьиц наблюдали 2.4 ряда более коротких пузыревидных клеток с гладкими выпуклыми антиклинальными стенками.
У Московской 39 колючки и волоски на абаксиальной стороне отсутствовали. На адаксиальной стороне колючки средних размеров, направленные к верхушке листа, расположены в рядах кремневых клеток. Более мелкие колючки в рядах по бокам от устьиц могли быть направлены к верхушке или к основанию листа. Короткие клетки на абаксиальной стороне листа имели округлую форму и более
светлую окраску, сопровождались парной короткой более темной пробковой клеткой со стороны основания листа и чередовались с длинными клетками. На ребрах короткие клетки чуть удлинены вдоль оси листа и разделены в продольном направлении светлой полосой. На адаксиальной стороне листа на ребрах видны ряды кремневых клеток, слегка удлиненных вдоль оси листа и имеющих волнистый край. Как правило, они располагались поодиночке и очень редко соприкасались с аналогичными клетками соседних рядов.
Пшеница сорта Рубежная по строению поверхности сходна с Московской 39. Однако кремневые клетки на адаксиальной стороне листа более длинные, иногда расположены в ряду по несколько клеток подряд, образуя над ребрами длинные светлые «штрихи».
Особенностью абаксиальной поверхности образца Многолетняя 4015 были одиночные ряды длинных клеток, более широких и более светлой окраски. Короткие шипы в виде щитка в рядах над ребрами имели острие, направленное к верхушке, и волнистый край основания. Аналогичные щитки отмечали и на адаксиальной поверхности. На ребрах адаксиальной поверхности не наблюдали колючек, однако присутствовали длинные (до 600 мкм) и достаточно многочисленные волоски. Гребни состояли из нескольких рядов клеток, в которых удлиненная клетка чередовалась с укороченной клеткой округлой формы, слегка удлиненной кремневой клеткой с волнистым краем, колючкой-щитком или длинным волоском. Кроме того, некоторые гребни включали только один ряд, который состоял их состыкованных между собой кремневых клеток, образующих длинный светлый «штрих».
У Отрастающей 55 в рядах между грядами с удлиненными клетками также чередовались короткие округлые. В рядах клеток гряд кроме аналогичных коротких клеток встречались короткие колючки (щитки). На адаксиальной поверхности присутствовали мелкие разнонаправленные колючки или волоски, а на гребнях колючки средних размеров и щитки. Округлые укороченные клетки наблюдали в основном на гребнях. Удлиненные кремневые клетки с волнистым краем были достаточно редкими и никогда не образовывали сочлененные группы в виде «штрихов».
В пределах изученных форм адаксиальная поверхность листа имела более разнообразное строение и содержала больше характерных признаков, которые в дальнейшем можно использовать в качестве маркерных (табл. 1).
Таблица 1. Степень проявления в баллах (0...3) специфических микроморфологических особенностей на листьях некоторых сортов пшеницы
Сорт Признак*
1 2 3 \ 4 I 5 6
Московская 39 0 2 0 3 0 0
Рубежная 0 1 0 3 0 1
Отрастающая 55 1 2 0 1 1 1
Многолетняя 4015 2 1 3 2 1 0
*1 - микрошипы в виде щитка на абаксиальной стороне листа; 2 - мелкие и средние микрошипы на адаксиальной стороне; 3 - крупные микроволоски на адаксиальной стороне;
4 - удлиненные кремневые тела на адаксиальной стороне;
5 - округлые кремневые тела на адаксиальной стороне; 6 - несколько кремневых клеток состыкованы с образованием длинных светлых «штрихов» на адаксиальной стороне листа.
Рис. 2. Центральный пучок на поперечном срезе листовых пластинок сортов (сортообразцов) пшеницы: А - Московская 39, Б - Рубежная (ПЭГ), В - Многолетняя 4015, Г - Отрастающая 55. Масштабный отрезок - 50 мкм.
Детали строения листовых пластинок хорошо видимы на поперечных срезах (рис. 2). При использовании метода конфокальной микроскопии клетки мезофилла заметны благодаря красной флуоресценции хлорофилла. Клеточные стенки эпидермы, сосудистые пучки и склеренхима флуоресцируют в синей и зеленой части спектра (450...550 нм) из-за наличия фенольных лигниноподобных соединений.
Форма листовой пластинки сортов Московская 39 и Отрастающая 55 отчетливо волнистая. У Рубежной слегка волнообразная, а у Многолетняя 4015 средне гофрированная с закругленными ребрами (табл. 2). Адаксиальная поверхность листовой пластинки Московской 39 и Отрастающей 55 имеет вид широких округлых рёбер, слегка вдающихся внутрь. Многолетняя 4015 отличается широкими четкими ребрами, заметно вдающимися внутрь на адаксиальной стороне. У Рубежной же адаксиальная и абаксиальная поверхности практически гладкие, без выступающих рёбер. Киль у сортов Московская 39 и Рубежная достаточно заметный, округлый, у образцов Многолетняя 4015 и Отрастающая 55 - четко выделяющийся, заострённый.
Качественные признаки строения листа у изученных образцов сходны. Срединный проводящий пучок у всех сортов окружен клетками обкладки и мощными склеренхимными балками, идущими как к абаксиальной, так и к адаксиальной стороне листа (см. рис. 2). Срединный пучок расположен напротив киля листовой пластинки, его склеренхима тесно связана с нижней эпидермой. Также склеренхима представлена в виде колпачка среднего размера в краевой области листа. Мезофилл у всех изученных растений радиальный. Наружные стенки эпидермальных клеток
Таблица 2. Характеристика поперечных срезов листовых пластинок
Сорт Форма листовой пластинки Адаксиальная поверхность Абаксиальная поверхность Киль
Московская 39 Рубежная Многолетняя 4015 Отрастающая 55 отчетливо волнистая слегка волнообразная средне гофрированная с закругленными ребрами отчетливо волнистая с широкими округлыми ребрами, слегка вдающимися внутрь гладкая, без ребер с широкими, четкими ребрами, заметно вдающимися внутрь с широкими округлыми ребрами, слегка вдающимися внутрь гладкая гладкая гладкая гладкая округлый округлый заострён заострён
утолщены и покрыты кутикулой. Четко отличаются по размерам от эпидермальных пузыревидные клетки, располагающиеся в районе борозд адаксиальной стороны листа в форме характерного веера. Вместе с тем очевидны количественные различия размеров сосудистых пучков, которые однако требуют дополнительного изучения.
В листьях пшеницы Московская 39, Многолетней 4015 и Отрастающей 55 срединный проводящий пучок погружен несколько глубже в сторону киля, в отличие от срединного положения у пшенично-элимусного гибрида (Рубежная). Пучки второго порядка (среднего размера) всех сортов, также окружены клетками обкладки и снабжены склерен-химными поддержками в виде небольших балок и нитей, причем не всегда с двух сторон. Самые мелкие пучки третьего порядка окружены клетками обкладки, но лишены склеренхимы.
Пучки первого, второго и третьего порядка располагались в один ряд по центру пластинки. Каждому пучку соответствовало ребро адаксиальной стороны листовой пластинки. Их число можно связать с шириной листа. Пучки 2-го порядка имеют форму эллипса, пучки 1-го и 3-го порядка - округлые.
На представленных снимках видно, что в районе киля лежит только центральный проводящий пучок, все остальные (2-го и 3-го порядка) не заходят в эту область. Кроме того, напротив каждого центрального пучка четко видны паренхимные клетки, идущие вплоть до адаксиальной стороны листа и переходящие в склеренхиму. На противоположной стороне мы видим только мощные склеренхимные балки, проникающие в абаксиальную эпидерму. Такая же картина в районе пучков 2-го порядка, но не везде есть паренхимные клетки и склеренхима уже образует тяжи из 3...4-х рядов.
Хорошо развитая система проводящих пучков и наличие склеренхимных поддержек (балки и нити), свидетельствуют о высокой прочности и устойчивости к полеганию, что служит важным показателем в сельском хозяйстве. Размеры проводящих пучков и толщина эпидермальных клеток коррелируют с устойчивостью к засухе [12]. Высокий уровень лигнифика-ции тканей связывают с устойчивостью к патогенам [13]. Очевидно, что потенциал использования морфологических и, особенно, микроморфологических признаков для предварительной оценки селекционных образцов далеко не исчерпан.
В условиях огромного количества культивируемых сортов все большее значение приобретают методы
определения сортовой принадлежности семенного материала и их сортовой чистоты. Наиболее эффективный метод для достаточно надежной идентификации партии зерна - использование различных молекулярно-генетических маркеров и, в частности электрофоретических спектров глиадинов [14, 15]. Наши исследования показали, что сорта пшеницы обладают достаточно разнообразной микроструктурой поверхности листьев и анатомического строения для построения независимой системы маркеров. Изучение особенностей микрошипов, микроволосков и кремневых клеток методом СЭМ (см. табл. 1) оказалось достаточным для распознавания каждого образца из изученного списка. Дополнительные параметры (форма листовой пластинки и киля, см. табл. 2) также могут быть информативными. Это дает основания полагать, что при расширении числа микроморфологических признаков возможно создание методики идентификации значительного числа сортов и линий в вегетирующем состоянии.
Выводы. Методы электронной сканирующей и конфокальной микроскопии могут быть использованы для выявления таких специфических признаков поверхности и анатомических особенностей строения листа как наличие, форма и размеры шипов и кремневых клеток на адаксиальной и абаксиальной поверхности листа, а также форма киля в качестве маркеров при контроле чистоты сорта (линии). С их использованием удалось идентифицировать каждый из исследованных образцов изученного набора образцов.
Для сорта Московская 39 были характерны многочисленные удлиненные кремневые клетки, отсутствие кремневых клеток округлой формы или в форме длинных «штрихов» на адаксиальной стороне листа, а также отсутствие микрошипов в виде щитка на абаксиальной стороне. Наоборот, специфическим признаком сорта Рубежная, отличающим его как от сорта Московская 39, так и от сортообразца Многолетняя 4015, были выраженные удлиненные кремневые клетки в виде длинных «штрихов» на адаксиальной стороне. У растений сорта Отрастающая 55, в отличие от образцов Московской 39 и Рубежной, хорошо представлены микрошипы в виде щитка на абаксиальной стороне листа и округлые кремневых клетки на адаксиальной стороне. У сортообразца Многолетняя 4015, единственного из исследованного списка, наблюдали многочисленные крупные микроволоски на адаксиальной поверхности.
Литература.
1. Ellis R. P. A procedure for standardizing comparative leaf anatomy in the Poaceae. II. The epidermis as seen in surface view// Bothalia. 1979. Vol. 12(4). Pp. 641-671.
2. Ellis R. P. A procedure for standardizing comparative leaf anatomy in Poaceae. The leaf blade as viewed in transverse section // Bothalia. 1976. Vol. 12. Pp. 65-109.
3. Гудкова П. Д., Олонова М. В. Микроморфологическое изучение абаксиальной эпидермы листовых пластинок Сибирских видов рода Stipa L. //Вестник Томского государственного университета. Биология. 2012. № 3 (19). С. 33-45.
4. ZhangY. X., Zeng C. X., Li D. Z. Scanning electron microscopy of the leaf epidermis in Arundinarieae (Poaceae: Bambusoideae): evolutionary implications of selected micromorphological features // Botanical journal of the Linnean Society. 2014. Vol. 176(1). Pp. 46-65.
5. Scanning electron and light microscopy of foliar epidermal characters: A tool for plant taxonomists in the identification of grasses / R. Khan, M. Ahmad, M. Zafar et al. // Microscopy research and technique. 2017. Vol. 80 (10). Pp. 1-18.
6. Ospina J. C., Sylvester S. P., Sylvester M. D. P. V. Multivariate analysis and taxonomic delimitation within the Festuca setifolia complex (Poaceae) and a new species from the central Andes // Systematic Botany. 2016. Vol. 41. No 3. Pp. 727-746.
7. Упелниек В. П. Перспективы фундаментальных и прикладных исследований в области гибридизации представителей культурной и дикой флоры и фауны // Бюллетень Главного ботанического сада. 2015. № 2. С. 58-63.
8. Pre-harvest sprouting resistance and haplotype variation of ThVp-1 gene in the collection of wheat-wheatgrass hybrids/ A. A. Kocheshkova, P. Y. Kroupin, M. S. Bazhenov et al. // PloS one. 2017. Vol. 12 (11). e0188049. [Электронный ресурс]. URL://doi.org/10.1371/journal.pone.0188049 (дата обращения: 19.09.2018).
9. Орловская О. А., Корень Л. В., Хотылева Л. В. Морфологический анализ гибридов пшеницы, созданных посредством отдаленной гибридизации в трибе Triticeae //Весц Нацыянальнай акадэмИ навук Беларусi. Серыя бiялагiчных навук. 2011. №. 3. С. 29-33.
10. Klimko M., Wysakowska I. Epidermal features of glumes and florets in Aegilops geniculata Roth and Aegilops peregrina (Hack.) Maire et Weillerx Secale cereale L. hybrids, amphiploids and parental forms // Steciana. 2015. Vol. 19 (1). Pp. 13-24.
11. Рябченко А. С., Бабоша А. В. Применение термопасты в качестве клеящего и теплопроводящего состава при исследовании биологических образцов на сканирующем электронном микроскопе с использованием замораживающей приставки//Патент РФ № 2445660, 20.03.2012. Бюл. № 8.
12. Evaluating drought resistant wheat cultivars based on stem anatomical characteristics/M. Abbasi, E. Faghani, A. H. Khani et al. // Journal of Experimental Biology. 2017. Vol. 5 (3). Pp. 332-340.
13. Влияние лигнификации и минерализации тканей листа на устойчивость к бурой ржавчине растений мягкой пшеницы/А. А. Коновалов, И. К. Шундрина, Е. В. Карпова и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. № 6. С. 686-693.
14. Изучение генетического разнообразия сортов мягкой озимой пшеницы по глиадинкодирующим локусам / А. Ю. Новосельская-Драгович, Л. А. Беспалова, А. А. Шишкина и др. // Генетика. 2015. Т. 51 (3). С. 324-333.
15. Новосельская-Драгович А. Ю., Фисенко А. В., Пухальский В. А. Генетическая дифференциация сортов мягкой пшеницы с использованием множественных аллелей глиадинкодирующих локусов // Генетика. 2013. Т. 49 (5). С. 569-569.
ANATOMIC STRUCTURE AND SURFACE MICROMORPHOLOGY OF LEAF SURFACE OF WHEAT,
DEVELOPED BY INTERSPECIFIC CROSSINGS
A. V. Babosha, M. M. Gevorkyan, L. P. Ivanova, V. P. Upelniek
N.V. Tsytsyn Main Botanic Garden of the RAS, ul. Botanicheskaya, 4, Moskva, 127276, Russian Federation Abstract. The surface microrelief and anatomical features of wheat leaves, which can be used to identify their varietal identity, were investigated. The field material of plants, grown in 2017-2018, from the collection of the laboratory of remote hybridization of the N.V. Tsytsyn Main Botanic Garden of the RAS was used. It was represented by 3 variety samples (Rubezhnaya, Otrastayushchaya 55, Mnogoletnyaya 4015), bred with the involvement of couch-grass (Elytrigia) and wildrye (Elymus), and high-yield plastic variety Moskovskaya 39. Fragments of leaf blades were pasted onto a copper plate with the help of thermal paste; the plate was fixed on the table of the freezing attachment "Deben Cool stage" (Great Britain). Frozen at -25 - -30 C samples were examined by scanning electron microscope LE0-1430 VP (Carl Zeiss, Germany) under high vacuum conditions (cryo-SEM). Autofluorescence of transverse sections of leaves was observed using Olympus FV1000D confocal microscope upon excitation with a 405 nm laser. For Moskovskaya 39 numerous elongated silica cells were characteristic, as well as the absence of rounded-shaped silica cells or those in the form of long "strokes" on the adaxial side of leaves and the absence of prickles in the form of a shield on the abaxial side. The characteristic feature of Rubezhnaya variety, distinguishing it from both Moskovskaya 39 and Mnogoletnyaya 4015, was expressed elongated silica cells in the form of long "strokes" on the adaxial side. In plants of Otrastayushchaya 55, in contrast to the samples of Moskovskaya 39 and Rubezhnaya, the prickles in the form of a shield on the abaxial side of leaves and rounded silica cells on the adaxial side were well represented. Only in Mnogoletnyaya 4015 variety sample there were numerous large micro-hairs on the adaxial surface. The revealed high diversity of the microstructure of the leaf surface and its anatomical structure among wheat varieties makes it possible to develop a system of markers for identification of a significant number of varieties and lines in the vegetating state.
Keywords: wheat; micromorphology of leaf surface; remote hybridization; scanning electron microscopy; confocal microscopy.
Author Details: A. V. Babosha, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: phimmunitet@yandex.ru); M. M. Gevorkyan, Cand. Sc. (Biol.), research fellow; L. P. Ivanova, research fellow; V. P. Upelniek, Cand. Sc. (Biol.), head of division.
For citation: Babosha A. V., Gevorkyan M. M., Ivanova L. P., Upelniek V. P. Anatomic Structure and Surface Micromorphology of Leaf Surface of Wheat, Developed by Interspecific Crossings. Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2018. Vol. 32. No. 9. Pp. 32-36 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10908.
ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!
Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.
Цены договорные. Заявки отправлять по адресу: 101000, г Москва, Моспочтамт, а/я 166. Тел.: (963) 758-48-44. E-mail: agroapk@mail.ru
