CC BY
13
11. Шкутко Н.В. Хвойные Белоруссии. - Минск: Навука i тэхшка, 1991. - 264 с.
12. Davis B.J. Disk electrophoresis. II. Methods and applications to human serum proteins // Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1964. - Vol. 121. - P. 67-65.
Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Шевченко С.В.
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ И РАННИЙ ЭМБРИОГЕНЕЗ У FUMANA PROCUMBENS
(DUN.) GREN. et GODR.
С.В. ШЕВЧЕНКО, доктор биологических наук; М.А. ГАФАРОВА Никитский ботанический сад - Национальный научный центр
Введение
Семейство Cistaceae (Ладанниковые) - это вечнозеленые или полувечнозеленые кустарники, чаще полукустарники или травы, многолетние, реже однолетние. Для видов этого семейства характерно опушение из простых или железистых волосков, которые выделяют ароматическую смолу - ладан. По данным Н.Н. Имханицкой [3], семейство Cistaceae насчитывает 8 родов и более 200 видов. Многие виды еще в XIX веке введены в культуру и используются как почвопокровные, а некоторые применяются в медицине как тонизирующие или, благодаря ароматичной камеди, в парфюмерии. В Крыму произрастают представители трех родов: Cistus, Helianthemum и Fumanа. Род Fumana представлен тремя видами: F. arabica (L.) Spach, F. thymifolia Spach et Webb и F. procumbens (Dun.) Gren. et Godr.
F. procumbens (фумана лежачая) - европейско-средиземноморско-переднеазиатский вид, естественно произрастает в Средиземноморской области, встречается в степном и горном Крыму [2]. Растение весьма декоративно, поэтому может представлять интерес для введения в культуру и использования в качестве почвопокровного растения или для озеленения каменистых горок. В связи с этим целью наших исследований является выявление особенностей репродукции F. procumbens и возможностей формирования полноценных семян. В данной работе приведены результаты изучения процессов оплодотворения и ранних стадий развития зародыша.
Объекты и методы исследований
Изучение процессов оплодотворения и раннего эмбриогенеза проводили на постоянных препаратах, приготовленных по общепринятым методикам [4, 5]. Для фиксации бутонов разной величины и цветков использовали фиксатор Чемберлена (спирт этиловый 50-70% - 90 частей: формалин 40% - 5 частей: ледяная уксусная кислота - 5 частей). Препараты окрашивали гематоксилином по Гейденгайну с подкраской алциановым синим. Срезы толщиной 8-10 мкм выполняли на ротационном микротоме. Анализ препаратов проводили с помощью микроскопа «Jenamed 2» фирмы Carl Zeiss. Фотоснимки сделаны с помощью цифровой фотокамеры Canon A 550.
Результаты и обсуждение
F. procumbens - это многолетний полукустарник, сильно ветвистый, стелющийся. Растение безрозеточное, с моноподиальным типом нарастания побегов. Цветет практически в течение всего лета, цветки развиваются на побегах II порядка, одиночные, ярко-желтого цвета, 5-членные, с двойным околоцветником (рис.1).
Рис. 1. Общий вид растения и цветка ¥. ргоеитЪвт
Цветков на растении немного (до 20 шт.), они весьма эфемерны, раскрываясь утром, к вечеру, а то и к середине дня, теряют лепестки. Опыляется Г. ргоеитЪвт насекомыми, которые вследствие отсутствия нектарников привлекаются яркой окраской цветка и тычинок. Поскольку после опадения лепестков чашелистики смыкаются вокруг андроцея и гинецея, при отсутствии перекрестного опыления возможно самоопыление. Андроцей представлен множеством тычинок, располагающихся несколькими кругами, наружные тычинки, как и у Г. ^утг^га [1], стерильны. Пыльник двутековый, 4-гнездный (рис. 2, А).
Женская генеративная сфера состоит из 3 сросшихся пестиков, которые остаются свободными только в области рыльца. Гинецей содержит 3 плодолистика, рыльце трехлопастное, с рассеченными краями (рис. 2, Б).
Рис. 2. Поперечный срез пыльника (А) и рыльце пестика ¥. ргоеитЪвт (Б)
Семязачаток у Г. ргоеитЪвт, как и у Г. ^утг^га, атропный, битегмальный, крассинуцеллятный [1]. Зародышевый мешок развивается из халазальной мегаспоры по Ро1у§опиш-типу, зрелый - 7-клеточный и состоит из четко выраженного яйцевого аппарата, центральной клетки с 2 полярными ядрами и 3 антипод (рис. 3). Полярные ядра занимают центральное положение в клетке, сливаются до оплодотворения и образуют ядро центральной клетки.
Рис. 3. Некоторые этапы формирования семязачатка и зародышевого мешка: А - первичные париетальная и спорогенная клетки; Б - профаза мейоза в мегаспороците; В - второе деление мейоза в мегаспороците; Г - зрелый
зародышевый мешок
После попадания на рыльце пестика пыльца прорастает по тканям столбика, пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, входит в синергиду и изливает свое содержимое. Один из спермиев сливается с ядром центральной клетки, образуя первичное ядро эндосперма. Второй спермий несколько позже сливается с ядром яйцеклетки, образуя зиготу. В центральной клетке в это время уже наблюдаются ядра эндосперма (рис. 4).
пт
сг яэ
га
ф
I ■
пт
сг
Рис. 4. Фрагменты зародышевого мешка с пыльцевой трубкой (пт - пыльцевая трубка, сг - сингамия, яэ - ядра эндосперма)
Эндосперм вначале нуклеарный, затем становится целлюлярным. Клеточные перегородки начинают появляться довольно поздно - на стадии заложения семядолей. Некоторое время зигота находится в состоянии покоя, затем начинает делиться. Зародыш у Г. ргоситЪвт развивается по 8о1аиаё-типу. Первое деление - поперечное, с образованием меньшей апикальной и более крупной базальной клеток. Затем обе клетки делятся тоже поперечно, и образуется линейная тетрада. Последующие деления производных базальной клетки дают начало подвеску, а апикальной - проэмбрио, что, в конечном счете, приводит к образованию шаровидного проэмбрио с коротким суспензором (рис. 5).
Рис. 5. Некоторые этапы формирования проэмбрио
Клетки суспензора более крупные и вакуолизированные. Зрелый зародыш хорошо дифференцирован, с четко выраженными семядолями, видимой точкой роста и корешком, хлорофиллоносный. Плод - округлая трехгранная коробочка, 5-7 мм диаметром, вскрывается по продольным швам створками. Семенная продуктивность довольно высокая. Семена мелкие, прорастают дружно и в лабораторных условиях, и в природе (рис. 6, А-В). В целом процессам оплодотворения и эмбриогенеза свойственны те же черты, что и другим видам семейства Cistaceae [6].
А
Б
В
Рис. 6. Прорастание семян в лабораторных условиях (А, Б) и в природе (В)
Выводы
Таким образом, для F. procumbens характерны порогамия и двойное оплодотворение, ранний эмбриогенез проходит по Solanad-типу. В условиях Южного берега Крыма процессы оплодотворения и эмбриогенеза у F. procumbens протекают без особых отклонений, поэтому, несмотря на малое число цветков на особи, образуется достаточно большое количество семян, что является одной из причин нормального воспроизведения данного вида в Крыму.
Список литературы
1. Гафарова М.А., Шевченко С.В. Некоторые особенности развития мужских и женских генеративных структур Fumana thymifolia (L.) Spach et Webb (сем. Cistaceae) // Бюл. Никит. ботан. сада. - 2011. - Вып. 103. - С. 94-103.
2. Голубев В.Н. Биологическая флора Крыма (2-е изд.). - Ялта: НБС-ННЦ, 1996. - 126 с.
3. Имханицкая Н.Н. Семейство Cistaceae // Жизнь растений. - Т. 5, Ч. 2. Цветковые растения / Под ред. Тахтаджяна А. Л. - М.: Просвещение, 1981. - С. 47-50.
4. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. - М.: Колос, 1990. - 283 с.
5. Ромейс Б. Микроскопическая техника. - М.: Изд-во иностр. литер., 1954. - 718 с.
6. Chiarugi A. Embriología delle Cistaceae // Nuovo Giorn. Bot. Ital., nuova ser. -1925. - Vol. 32. - P. 223-316.
Рекомендовано к печати д.б.н. Митрофановой И.В.
ОСОБЛИВОСТ1 АНДРОГЕНЕЗУ В КУЛЬТУР1 IN VITRO Р1ЗНИХ ВИД1В
СОНЯШНИКУ
Т. В. ЧИГРИН; О. А. ЗАДОРОЖНА, кандидат б1олог1чних наук;
Л. Л. ЮШК1НА, О. Г. СУПРУН 1нститут рослинництва ím. В. Я. Юр'ева, Харюв
Вступ
Створення подвоених гапло'дов - важливий сучасний метод бютехнологл, що дозволяе прискорювати селекцiйний процес завдяки подвоенню гаметоф^но!' кiлькостi хромосом бажаного генотипу. Дослщження в цьому напрямi проводяться ще з 60-х рокiв ХХ сторiччя. Отримували як спонтаннi подвоеш гапло'1'ди, так i iндукованi при створенш певних експериментальних умов. Найпоширешшою технiкою отримання подвоених гапло'дов е метод шдукцп андрогенезу шляхом культивування iзольованих пилякiв. Цей метод устшно застосовуеться для ячменю [1, 13], пшенищ та тритикале [3, 14], кукурудзи [8-10, 16], ршаку, прчищ [12], льону [11, 18], цукрового буряку [6, 7], овочевих [4] та шших культур.
Фактично за останш 30 роюв культуру пиляюв спробували майже для всiх сшьськогосподарських культур. Створенню подвоених гапло'дов соняшнику присвяченi окремi роботи [15, 20]. Описано андрогенез in vitro для таких видiв соняшнику, як Helianthus annuus L., H. occidenthalis Riddell., H.decapetalus L., H.tuberosus L. та мiжвидових гiбридiв H. annuus х H. occidenthalis, H. annuus х H.tuberosus. Визначено значний ефект генотипу на здатшсть до шдукцп калюсогенезу та новоутворень [20].
Враховуючи перспектившсть використання диких видiв соняшнику при схрещуванш з культурними та важливу роль методу створення подвоених гапло'дов у прискореннi селекцiйного процесу, метою нашо'1 роботи було визначити особливосп андрогенезу лiнiй культурного соняшнику та рiзних видiв дикого соняшнику для встановлення 1'х здатностi до андрогенезу та подальшого застосування для створення подвоених гапло'дов.
Об'екти та методи дослщжень
Матерiалом для дослiджень були лшп культурного соняшнику (H. annuus L.) селекцп 1нституту рослинництва ím. В. Я. Юр'ева: Х114В, Х526В, Х711В, Х720В, Х762В — вщновники фертильносп пилку та дию дипло'дш види соняшнику (2n=34): H. divaricatus L., H. giganteus L., H. microcephalus Torrey & Gray, H. nuttallii Torrey & Gray, H. decapetalus L. Рослини вирощували в польових умовах на територп науково'1 сiвозмiни 1нституту рослинництва ím. В. Я. Юр'ева (Харювська обл.) в 2010 рощ.
Для отримання пиляюв використовували кошики культурного соняшнику дiаметром приблизно 5,5 см та вищезазначених диких видiв дiаметром 0,7-0,9 см, що вщповщало наявностi стад^' одноядерних вакуолiзованих мiкроспор. Фазу розвитку пилку визначали пiд свiтловим мiкроскопом iз використанням цитологiчних методiв на тимчасових препаратах, забарвлених ацетокармшом [5]. В подальшому кошики або 1'х
