15УДК 576.356.5:576.354.4:634.11
Особенности формирования мужского гаметофита у полиплоидной формы яблони
Горбачева Н.Г., к.с.-х.н._
ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, Орел, Россия, [email protected]
Аннотация
Прослежен ход мейоза при микроспорогенезе у тетраплоидной формы яблони 25-37-40 (Уэлси тетраплоидный х Антоновка обыкновенная). При микроспорогенезе отмечено наличие нарушений на всех стадиях деления от 11,97 до 43,64%. Более чем в половине микроспороцитов мейоз протекает правильно и завершается формированием достаточного количества визуально нормальной диплоидной пыльцы. Следовательно, данная форма может использоваться в селекционной работе в качестве донора диплоидных гамет. Ключевые слова: полиплоидия, цитоэмбриология, яблоня, микроспорогенез, гаметы
Features of male gametophyte frormation in a polyploid apple genotype
Gorbacheva N.G., cand. agri. sci._
Russian Research Institute for Fruit Crop Breeding, Orel, Russia, [email protected] Abstract
The meiosis process during microsporogenesis in the tetraploid apple genotype 25-37-40 (Wealthy tetraploid х Antonovka оbyknovennaya) has been traced. The disorders have been observed during the microsporogenesis at all stages of division from 11.97% to 43.64%. In more than half of microsporocytes the meiosis proceeds correctly and ends with the formation of a sufficient amount of visually normal diploid pollen. Therefore, this genotype can be used in breeding as a donor of diploid gametes.
Key words: polyploidy, cytoembryology, apple, microsporogenesis, gametes
Селекция яблони на полиплоидном уровне является перспективным направлением, позволяющим при использовании ее наряду с другими, традиционными методами значительно расширить возможности получения новых триплоидных сортов с высокой адаптивной способностью и большим биологическим потенциалом, пригодных для возделывания в садах интенсивного типа (Седов Е.Н., Седышева Г.А., Серова З.М., 2008; Седов Е.Н. и др., 2015).
Набор тетраплоидных форм яблони, пригодных для использования в селекции, весьма ограничен. Это является лимитирующим фактором для развития перспективного направления селекции с использованием полиплоидии. Поэтому, выявление и изучение новых тетраплоидных форм яблони, использующихся в гетероплоидных скрещиваниях в качестве доноров диплоидных гамет является весьма актуальным.
Состояние генеративной сферы у исходных форм необходимо знать для определения их селекционной ценности. Особенно важно в этом отношении цитоэмбриологическое изучение полиплоидных исходных форм, так как благодаря высокому числу хромосом, процесс мейоза у них может проходить с отклонениями от нормы. Поэтому от особенностей формирования гамет зависит качество последних, в конечном счете результаты гибридизации и плоидность гибридного потомства.
Материалы и методика
Мейоз при микроспорогенезе изучали на временных давленых препаратах, приготовленных ацето-гематоксилиновым методом (Топильская, Лучникова, Чувашина, 1975). Фиксацию бутонов проводили на протяжении нескольких дней с момента появления зеленого конуса и до распускания цветка. В качестве фиксирующей жидкости использовали уксусный алкоголь (3:1) - 3 части 96% этилового спирта и 1 часть ледяной уксусной кислоты. Просмотр препаратов осуществляли на микроскопе Nikon-50i, Biolar.
Результаты и их обсуждение
Тетраплоидная форма яблони 25-37-40 (Уэлси тетраплоидный х Антоновка обыкновенная) характеризуется наличием нарушений в мейозе при формировании микроспор. Нарушения наблюдаются на всех стадиях микроспорогенеза (таблица 1).
Таблица 1 - Количество и морфология нарушений в ходе мейоза у тетраплоидного гибрида 25-37-40
Стадия мейоза Всего изучено клеток В том числе: ±т Морфология нарушений Кол-во нарушений % от общего числа нарушений
нормальных с нарушением
шт. % шт. %
Метафаза - I 246 170 69,11 76 30,89 ±2,9 забегание 73 96,05
выбросы 3 3,95
Анафаза - I 294 193 65,65 101 34,35 ±2,8 отставание 94 93,07
выбросы 3 2,97
отставание+выбросы 3 2,97
мост 1 0,99
Телофаза - I 372 304 81,72 68 18,28 ±2,0 микроядра 68 100
Метафаза - II 165 93 56,36 72 43,64 ±3,7 забегание 40 55,56
выбросы 22 30,56
сверхчисленные веретена 9 12,5
забегание+выброс 1 1,38
Анафаза - II 229 133 58,08 96 41,92 ±3,3 отставание 58 55,77
выбросы 10 9,61
отставание+выбросы 15 14,42
3 веретена 18 17,30
мост 2 1,92
3 веретена+выбросы 1 0,98
Телофаза - II 298 223 74,83 75 25,17 ±2,5 микроядра (1-4) 70 93,3
мост 5 6,7
Тетрады 334 294 88,03 40 11,97 ±1,8 петады 22 55,0
гексады 16 40,0
тетрада с неравными клетками 1 2,5
пентада+мост 1 2,5
Наиболее распространенным нарушением на стадии метафаза-1 является преждевременное расхождение нескольких бивалентов, в отдельных клетках отмечены выбросы хромосом за пределы ахроматинового веретена. Нарушения составляют 30,89%.
При анализе микроспороцитов на стадии метафаза-1 у формы 25-37-40 удалось расшифровать несколько метафазных пластинок. Наиболее распространенной формулой метафазы-1 является М-1=3411. Формулу М-1=3211 +21 наблюдали в единичных случаях. Таким образом, у этой формы преобладает бивалентная конъюгация хромосом.
В анафазе-1 наблюдаются отставания и выбросы хромосом за пределы ахроматинового веретена в цитоплазму микроспороцита, образование мостов. Общее число нарушений на этой стадии 34,35%.
В телофазе-1 характерно наличие 1-2 микроядер в 18,28% микроспороцитов.
На стадии метафазы-11 во втором делении мейоза число клеток с нарушениями по сравнению с другими стадиями самое максимальное - 43,64%. Преобладают клетки с забеганиями (55,56% от общего числа нарушений) и выбросами хромосом за пределы ахроматинового веретена (30,56% от общего числа нарушений). В одном микроспороците отмечено наличие трех веретен деления.
Для анафазы-11 основным нарушением является отставание 1-4 хромосом в центре веретена деления (55,77% от общего числа нарушений). Выбросы хромосом за пределы ахроматинового веретена составляют 9,61% от общего числа нарушений.
В метафазе-11 и анафазе-11 в отдельных клетках отмечены комбинации из двух типов нарушений в одном микроспороците, например забегания+выброс, отставания+выброс, а так же наличие сверхчисленных фигур деления. Происходит это в результате образования самостоятельных фигур деления из групп хромосом, выброшенных в процессе первого деления в цитоплазму микроспороцита.
В микроспороцитах на стадии телофазы-11 в подавляющем большинстве случаев отмечено наличие четырех ядер нормального размера. Из нарушений наблюдали наличие дополнительных ядрышек (1-4 микроядра), в отдельных клетках мост между двумя ядрами. Всего нарушения на этой стадии составляют 25,17%.
Самый низкий процент нарушений на стадии тетрад - 11,97%. Отмечено формирование спорад с большим числом микроспор в спораде - пентад, гексад. Единожды наблюдали тетраду с неравными микроспорами, наличие моста между микроспорами в пентаде. Всего нарушений на этой стадии 11,97%. Тетракенез у тетраплоидной формы яблони 25-37-40 завершается формированием правильных тетрад в 88,03% случаев.
Анализ пыльцы показывает, что визуально морфологически нормальная одномерная пыльцы составляет 95%. На долю аномальных, мелких и крупных пыльцевых зерен приходится лишь 5%.
Рисунок 1 - Пыльца тетраплоидной формы яблони 25-37-40
Таким образом, детальное изучение хода мейоза при микроспорогенезе у тетраплоидной формы яблони 25-3740 (Уэлси тетраплоидный х Антоновка обыкновенная) свидетельствует о том, что несмотря на присутствие разного рода нарушений на последовательных стадиях формирования мужских гамет, более чем в половине микроспороцитов мейоз протекает правильно и завершается формированием достаточного количества визуально нормальной диплоидной пыльцы. Следовательно, данная форма может использоваться в селекционной работе в качестве донора диплоидных гамет. Литература
1. Седов Е.Н., Седышева Г.А., Серова З.М. Селекция яблони на полиплоидном уровне. Орел: ВНИИСПК, 2008.
368 с.
2. Седов Е.Н., Седышева Г.А., Макаркина М.А., Левгерова Н.С., Серова З.М., Корнеева С.А., Горбачева Н.Г., Салина Е.С., Янчук Т.В., Пикунова А.В., Ожерельева З.Е. Инновации в изменении генома яблони. Новые перспективы в селекции. Монография. - Орел: ВНИИСПК, 2015. 335 с.
3. Топильская Л.А., Лучникова С.В., Чувашина Н.П. Изучение соматических и мейотичеоких хромосом смородины на ацето-гематоксилиновых давленых препаратах // Бюллетень ЦГЛ им. И. В. Мичурина, 1975. Вып. 22. С. 58-61.
УДК 634.736/737:581.442 (571.1)
Формирование вегетативной и генеративной сфер североамериканских голубик на юге Западной Сибири
Горбунов А.Б., к.б.н._
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, Новосибирск, Россия, [email protected]
Аннотация
Представлены результаты многолетнего изучения особенностей формирования вегетативной и генеративной сфер североамериканских высокорослой, полувысокорослой и низкорослой голубик на юге Западной Сибири. Установлено, что в сибирских условиях североамериканские голубики довольно длительное время (8-10 лет) формируют вегетативную сферу. Поэтому хороший урожай отмечается на растении на 6-7 годы после посадки двухлетними саженцами. Наиболее перспективны для введения в культуру полувысокорослые голубики, характеризующиеся высокой урожайностью (до 2,2 кг с куста) и крупноплодностью (в среднем 10,0 х 13,3 мм и 1,3 г, максимально 18,0 х 21,0 мм и 5 г). Представляют интерес также крупноплодные и высокоурожайные формы голубики низкорослой и высокозимостойкие ранние и поздние сорта голубики высокорослой.
Ключевые слова: вегетативная и генеративная сферы, североамериканские голубики
