CC BY
66
Ранее существование гаплоидных гамет таким же образом было продемонстрировано у аутотетраплоидной линии сорго с вариабельной мужской фер гильностью АС-тетра. Было сделано предположение, что самым вероятным механизмом их образования является соматическая редукция на разных этапах органогенеза (Цветова, Эльконин, 2002). Так-как у этой линии частота образования гаплоидных пыльцевых зёрен выше, чем у Н-тетра, мы исследовали микроспорогснез с целью уточнения механизмов их образования.
.Из нарушений мейоза, которые могли бы привести к образованию микроспор с уменьшенным числом хромосом, в Ml и в TI отмечено по одной клетке с двумя веретёнами деления (0,35% и 0,07%, соответственно). В TI отмечены клетки с несколькими отстающими хромосомами и с неразделившимися бивалентами, задержавшимися на экваторе (18,6% и 13,8%, соответственно). Однако число отставших хромосом и бивалентов не было достаточным для возникновения гаплоидных микроспор, и могло обеспечить лишь образование анеуплоидных ПЗ.
В то же время в диакииезе и Ml у шести из девяти исследованных растений отмечено от 0,6 до 5,7 % клеток с 10 бивалентами. Наличие у тетраплоидов мейоцитов с диплоидным числом хрохмосом указывает на то, что редукция числа хромосом произошла в домейотический период.
Миксоплоидность, спонтанно возникающую в соматических тканях растений, либо в пыльниках в ходе премейотических делений, наблюдали у большого числа видов (Nirmala, Rao, 1996). При этом клетки, отличные по уровню плоидности от основного для исследуемого растения, чаще всего имели более высокий уровень плоидности. Гораздо меньше сообщений о возникновении у растений соматических клеток или тканей с редуцированным числом хромосом (Huscins and Chouinard, 1950; Rao, Nirmala, 1986 и др.).
У сорго С.Н. Chen and J.G. Ross (1963, 1965) наблюдали диплоидизацию конусов нарастания тетраплоидных проростков после воздействия колхицином, и именно воздействием этого вещества объясняли имеющую место соматическую редукцию, так как в необработанных сибсовых растениях это явление обнаружено не было.
В нашем материале склонность к соматической редукции имеет, по-видимому, генетический характер, так как нестабильность уровня плоидности наблюдается в течение ряда поколений. Ранее было показано, что у растений тетраплоидной линии АС-тстра гаплоидное число хромосом могут иметь не только ПЗ, но и гаплоидные женские гаметы (Цветова, Эльконин, 2002). Это делает вероятным возникновение в потомстве тетраплоидов диплоидных растений за счёт слияния гаплоидных гамет.
В настоящее время нет данных, которые указывали бы, должны ли такие растения по генотипу совпадать, либо отличаться от
партеногенетичсских полигаплоидов. Вопрос гребует дальнейшего исследования.
Литература
Тырнов B.C. Гаплоидия у растений. Научное и прикладное значение. М., 1998. 53 с.
Хохлов С.С. Общие вопросы ганлоидии // В кн.: Гаплоидия и селекция. М., 1976. С. 5-13.
Цветова М.И. Изучение закономерностей экспериментальной полиплоидии у сорго: дисс...канд. биол.наук. СПб., 1997. 162 с.
Цветова М.И., Эльконин JI.A. Нестабильность уровня илоидности у аутотетраплоидов линии сорго с вариабельной мужской фергильностью К Генетика. 2002. Т.38, № 5. С. 641-646.
Chen С.И., Ross J.G. Colchicine-induced somatic chromosome reduction in Sorghum // J. of Hered. 1963. V. 54, № 1. P. 96-100.
Chen C.H., Ross J.G. Colchicinc-induced somatic chromosome reduction in Sorghum. V. Diploidization of the stem apex after treatment of tetraploid seedlings //Can. J. Gen. Cytol. 1965. V.7, № 1. P. 21-30.
Elkonin L.A., Enaleeva N.KJi., Tsvetova M.I., Belyaeva E.V., Ishin A.G. Partially fertile line with apospory obtained from tissue culture of male sterile plant of Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moencty //Ann. Botany. 1995. V.76. P.359-364.
Huscins C.L., Chouinard L. Diploid and Iriploid roots and a diploid shoot from a tetraploid Rheo // Genetics. 1950. V.35. P.l 15.
Rao P.N., Nirmala A. Chromosome numerical mosaicism in pearl millet (Pennisetum americanum (L.) Leeke) // Can. J. Gen. Cytol. 1986. V.28, № 2. P. 203-206.
Nirmala A., Rao, P.N. Genesis of chromosome numerical mosaicism in higher plants//The Nucleus. 1996. V.39. P.151-175.
УДК 581.143.6
МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ДЕКОРАТИВНЫХ ФОРМ
БЕГОНИИ
О.Н. Носова, Л.А. Эльконин Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока
Бегония является одной из наиболее распространенных декоративных культур в цветоводстве. Многочисленные сорта и гибриды бегонии характеризуются большим разнообразием формы, окраски и размеров листьев и цветов и широко используются в комнатном цветоводстве и для озеленения клумб и грядок. В подавляющем большинстве своем сорта, выделяющиеся окраской и разнообразием цветов, относятся к клубневидной бегонии (В. х tuberhybrida Voss). размножающейся клубеньками, тогда как сорта и гибриды листовой бегонии (В. х hiemalis Fotsch), размножаются черенками, взятыми от
побегов и листовых черешков. Такие способы размножения ограничивают широкое распространение многих селекционно-ценных форм и гибридов, в связи с чем для их размножения начали активно использовать методы микроклонального размножения в культуре in vitro (Simmonds, 1992). Эти методы позволяют в большом количестве получать генетически однородные растения для производства коммерчески-ценных гибридов и сортов, освобождать их от системных патогенов.
Для микроклонального размножения бегоний в культуре in vitro использовали индукцию развития побегов из апикальных и пазушных листовых почек (Samyn el al., 1984; Hakaart, Versluijs, 1984), из адвентивных почек, формирующихся непосредственно из тканей листовых черешков и листовых дисков (Peek, Cummings, 1984) или из каплусной ткани (De Klerk et al., 1990), образование эмбриоидов из тканей лепестков (Margara, Phelouzaí, 1984), листовых пластинок и черешков (Castillo, Smith, 1997). Успешное применение данных методов во многом определяется условиями выращивания донорного растения и cí o генотипом (Simmonds, 1992). В этой связи нами была поставлена задача изучить возможность использования методов культуры in vitro для микрокл опального размножения разных сортов бегонии из коллекции Ботанического сада Саратовского госу ни верситета.
Материал и методика
В работе использовали растения листовой (Диадема, Тигровая) и клубневой бегонии (Пендула, Рэд). Экс план гами служили черешки развитых листьев и листовые диски. Перед посадкой на стерильные питательные среды материал промывали в проточной воде, стерилизовали 70° этиловым спиртом (30 сек;, диацидом (5-7 мин) и промывали автоклавированной водой. После стерилизации экспланты нарезали скальпелем на сегменты длиной 0.5-0.7 см и помещали на поверхность питательной среды в пробирки и культивировали в темноте (t° 26°). Питательная среда для индукции ггочкообразования содержала макро- и микроэлементы и витамины по Мурасиге и Скугу (MS), сахарозу (3%), мезо-инозит (100 мг/л), агар (6 г/л). Испытывали две модификации данной среды, различавшихся содержанием регуляторов роста: (1) кинетин (0,5 мг/л) + кокосовая вода (10 мл/л); (2) НУК (0,1 мг/л) + 6-БАП (2,0 мг/л). Для развития побегов почки или каллусы с формирующимися из них почками пересаживали на среду MS с добавкой ИУК (0,2 мг/л) и культивировали на свету (фотопериод 16/8 час; t° 26°С). Для развития корневой системы побеги пересаживали на среду с половинным содержанием минеральных солей (l/2 MS) с добавкой ИУК (0,2 мг/л) или НУК (0,5 мг/л).
Результаты и обсуждение
При культивировании фрагментов черешков или листовых дисков листовых бегоний на среде с кинетином и кокосовой водой происходило
массовое развитие стеблевых почек непосредственно из тканей зксплаита. минуя каллусную стадию (рис. 1). Наиболее интенсивно лот процесс наблюдался у сорта Диадема, у которого один .женлат продуцировал более 15 почек (Табл. I).
Рис. I. Развитие почек из сегмента черешка бегонии (сор1 Диадема) на среде М8+кинетин (0,5 мг/л)+кокосовая вода (10
мл'л).
Рис. 2. Растения-регенераты бегонии (сорт Диадема). Среда Уз МБ■ ПУК (0,5 мг/л).
На среде с ПУК и БАП использованные типы эксплантов давали начало морфогенному каллусу, в котором происходила дифференциация стеблевых почек. Данный процесс с той или иной интенсивностью протекал, практически, в каждой культуре у Тигровой бегонии и у 70% культур сорта Диадема (Табл. I).
У клубневых бегоний на среде с кокосовой водой и кинетином не было получено ни одной морфогенной культуры, тогда как на среде с НУК и ВАГ! 23-57% листовых дисков давали начало морфогенному каллусу, в котором происходил дифференциация стеблевых почек (Табл.1). Необходимо отметить, что у клубневых бегоний на эксплангах черешков наблюдалось значительно более интенсивное развитие инфекции, нежели у листовых бегоний, обусловленное, по-видимому, их контактом с почвой, вследствие чего из данного типа эксплантов не удалось получить ни одной культуры.
Таблица 1. Индукция морфогенеза в культуре тканей разных сортов
бегонии
Сорт Среда Кол-во культур с Тип морфогенеза
морфогенетической (среднее число почек
активностью, % на культуру, шт.)
Диадема MS+кв-*- кн 22 ПСО (15,8)
MS+НУК+БАП 69 ВМК
Тигровая MS+kb+ кн 66 ПСО (4,5)
MS+НУК+БАП 100 ВМК
Пендула MS»кв + кн 0 -
MS+НУК+БАП 23 ВМК
Рэд MS+kb+ кн 0 -
MS f ПУК+БАП 57 ВМК
ПСО - прямой стеблевой органогенез; ВМК -- высокоморфогенный каллус (с множественным почкообразованием)
После пересадки стеблевых почек, развившихся непосредственно из тканей экспланта на среде MS * кинетин > кокосовая вода, на среду с 0,2 мг/л ИУК от их основания наблюдалось развитие корней. Наиболее интенсивно данный процесс происходил у сорта Диадема, у которого от черешка одного листа, введенного в культуру in vitro, развивалось более 60 регенераптов, большинство из которых были пригодны для пересадки в почву (Рис. 2). Часть побегов, лишенных корней, или со слаборазвитой корневой системой была пересажена далее па среду с половинным содержанием солей MS и добавкой ИУК или НУ К. При этом среда с ПУК оказалась более эффективной, способствуя развитию более мощной корневой системы. Кроме того, было обнаружено, что такая пересадка не только благоприятствовала ризогенезу, но и способствовала дальнейшему новообразованию побегов, пригодных для последующего размножения в условиях in vitro.
В то же время, пролиферация каллуса с почками, образовавшегося на среде MS +НУК + БАГ1, после пересадки на среду с ИУК у всех испытанных сортов замедлялась, и последующее развитие почек прекращалось.
Таким образом, использование культуральной системы, основанной на стимуляции развития стеблевых почек непосредственно из тканей экспланта (прямого органогенеза) на питательной среде MS, дополненной регуляторами роста (кинегином и кокосовой водой), позволяет проводить микроклоналыюе размножение в условиях культуры in vitro ценных декоративных сортов бегоний. Такая система позволяет избежать сомаклональной изменчивости, возникающей в каллусе, развивающемся из эксилантов на среде, содержащей НУК и БАП (DeKlerk et al., 1990). По нашим наблюдениям, фрагменты черешков бегонии обладают более высокой способностью к прямому органогенезу, по сравнению с
