CC BY
32
развития необходимы изначально низкие концентрации БАП в питательной среде (0,5-1,0 мг/л).
Для развития новых зон роста при культивировании почек необходимо в последующих пассажах увеличение концентрации БАГТ до 2,5 мг/л.
В культуре изолированных листьев органогенез реализуется через каллусогснез, а в культуре почек и верхушек побегов происходит прямая реализация органогенного потенциала почек одновременно с активацией клеток пазушной меристемы.
Литература
Джонс O.TI. Размножение хозяйственно-важных древесных растений in vitro // Биотехнология сельскохозяйственных растений, Москва, 1987, С. 139-154.
Катаева H.R. Особенности микроразмножении трудноукорекяемых сортов яблони // Сельскохозяйственная биология. 1986. №4. С. 18-23
Колесников А.И. Декоративная дендрология. М., 1974. 517 с.
УДК 575.224.234; 581.48
ОСОБЕННОСТИ СЕМЕННОЙ РЕПРОДУКЦИИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ПОЛУЧЕННЫХ ГЕНОМНЫХ И ХРОМОСОМНЫХ МУТАНТОВ NICOTIANA TABACUM L.
О.Л. Госенова, 10.Б. Евсеева
Саратовский государственный университет им. П.Г. Чернышевского, г. Саратов
Вид Nicotiana tabacum f.. является естественным аллополиплоидом, характеризуется высокой фертильностмо и размножается исключительно половым путем. В силу ряда морфобиологических, физиологических и цитологических признаков (высокая регенерационная способность, обильное длительное цветение, крупные размеры цветков и цитоэмбриологических элементов, а также высокая семенная продуктивность) табак является удобным модельным объектом и широко используется во многих исследованиях (Nicotiana..., 1979; Шумный, 2001; Енапеева, 2003). Поскольку полиплоидия и анеунлоидия являются источником генетической изменчивости и факторами эволюции, включая эволюцию систем размножения (Грант, 1984; Otto, Whilton, 2000; Soltis et al., 2003), представляет значительный интерес получение и подробное изучение на модельном объекте му таций этого типа.
Экспериментально полученные в отделе генетики и репродуктивной биологии Ботанического сада СГУ формы табака с увеличенным набором хромосом являются уникальным материалом для исследований в этих аспектах, и основная задача данной работы заключалась в анализе их некоторых репродуктивных особенностей.
Материал н методика Объектом исследования служили растения из самоопыленного потомства тетраплоида, полученного методом культуры тканей на основе Dsy I мутанта, и
потомки спонтанно возникшего (в популяции лого же мутанта) гнпертриилоида с числом хромосом около 80. В качестве контроля использовались диилоилные растения (2гг~48).
Определение чисел хромосом проводилось с использованием методики укорачивания 0,002 М раствором 8-оксихинолина. фиксации ацетоалкоголем (!:.i) и окраски ацетогематоксилипом. Анализ препаратов проводился па микроскопе "/ctopan" при увеличении X 1000. Микрофотографирование мстафазных пласпиюк проводили с помощью цифровой фотокамеры •■( >lympus».
После цн гогенетического анализа растения из горшков пересаживали в открытый грунт на жепериментальный участок. Для каждого растений регистрировалась дата зацветания.
Параметрические характеристики вызревших коробочек н семян определяли с помощью окулярмикромегра на сгереомикроекоие МБС 9 при увеличении X 25. Прорашивание выполненных семян проводили и чашках 11етри в термопачс при температуре 25"С.
Математическую обработку материала и изготовление графических рисунков проводил» с использованием программы Hxcel для Windows.
Результаты
¡3 результате подсчета хромосом у потомков тетраплоида (4п=%) ускшовлено. что подавляющее большинство из них являются анеуплойдами. Чшш. 9 из 49 исследованных растений этой группы оказалhci. тстраплоидами. го есть 96 хромосомными растениями. У остальных - числа хромосом варьировали в диапазоне от 91 ло95.
15 потомстве гилертрпплопдного растения числа хромосом у отдельных растений варьировали от 73 до 80. Микрофотографии метафазиых пластинок представлены на рисунке I. Соотношения исследованных растений с разными числами хромосом предст авлено на рисунке 2.
■
< ш
4 .«к .а
л
ь * с**
*
Рисунок I . .хромосомы
щШШШШё " ■ '■ "
Метафазвыс пластинки хромосомных мутантов табака: А - 7? хромосомы. Ь - У4
40
35
0
5
<73 73-74 75-77 78-80 81-83 84-86 88-90 91-93 94-96 Число хромосом
И А ЦБ
Рисунок 2. Встречаемость растении с разными числами хромосом d потомстиах четриштилои ^АJ и гипертриплоидов (В)
Одним из важных онтогенетических показателей растений является переход от вегетативного к генеративному развитию, который морфологически регистрируется по началу цветения. D нашем эксперименте продолжительность срока зацветания определялась от момента высадки рассады в грунт, которая былз осуществлена 2 июня, до появления бутонов и распускания первого цветка. У контрольных, то есть диплоидных растений, как правило, переход к цветению происходит почти одновременно либо с небольшой разницей между отдельными растениями. В нашем опыте период до начала цветения у диплоидов составил 63-70 дней.
В двух других группах растений — потомствах тетраплоида и гипертриплоида картина была иной. Период до зацветания у отдельных растений значительно варьировал: в потомстве тетраплоида он составлял от 60 до 149 дней, в потомстве гипертриплоида - от 50 до 134 дней. В потомстве гипертриплоида 64% растений так и не приступило к цветению. Сравнительное распределение растений но срокам зацветания в трех исследованных группах растений представлено на рисунке 3. Наибольший диапазон зарегистрирован у растений второй группы.
Измерения коробочек с семенами, образовавшимися в результате самоопыления экспериментальных растений, показали существенные отличия от контроля. Особенно значительно различались коробочки опытных и контрольных растений по форме. У диплоидов они были более вытянутой формы, чем у полиплоидов. Количественным параметром, отражающим форму коробочки, является индекс, то есть отношение ширины коробочки к ее длине. Чем меньше этот показатель, тем более вытяну тую форму имеет коробочка.
Число дней до цветения
- - А —■— Б —6—К
Рисунок 3. Распределение растений разных вариантов по срокам зацветания: А - потомство тетрашюнла, Б - потомство гипертриплоида. К - контроль
У диплоидов значения индексов варьировали в диапазоне от 0,37 до 0,66; наиболее высокочастотным было значение от 0,51 до 0,6 (рис. 4).
У растений из группы потомства тетраплоида значения этого показателя колебались в диапазоне от 0,56 дс> 1,14. Это означает, что некоторые завязи имели практически одинаковые размеры длины и ширины коробочки, а иногда длина даже оказывалась меньше ширины. Наиболее часто встречающимися в этом варианте были завязи, у которых индекс соответствовал значениям 0,71-0,8. Еще более высокие показатели зарегистрированы у большинства растений в потомстве гипертриплоида от 0,67 до 1,0. Самыми высокочастотными оказались растения с индексом от 0,81-0,9 (рис. 4).
В результате анализа семян были выделены 3 группы: выполненные, частично выполненные и щуплые. Встречаемость нормальных, то есть выполненных семян, в контрольной группе варьировала от 55 до 75%, в потомстве тетраплоида - от 18 до 66 % ив потомстве гипертриплоида - от 11 до 57%. Распределения растений по качеству семян разных вариантов представлены на рисунке 5. В контроле наиболее частовстречающимися являются растения, у которых доля выполненных семян составляет 60-70%. В двух других группах у большинства растений выполненные семена составляли 50%.
80
70
о*
* 60 х
5 50 н о
Я 40 а
2 зо
о
5 20 п
10 о
• - А —■—Б —±— К
Рисунок 4 Распределение растении разных вариантов по индексам коробочек: А потомство тетраплоида, Ь потомство гипертриплоида, К - контроль
Измерение нормально выполненных семян у разных растений трех исследованных групп показало следующее. У контрольных растений размеры семян варьировали в диапазоне от 0.54 до 0,65 мм, у потомков гетраплоида - от 0,65 до 0,78 мм и у потомков гиперфиплоида - от 0,69 до 0,86 мм. На рисунке 5 изображены кривые распределения растений по размеру выполненных семян трех исследованных фупп растений.
У дигпюидов большинство растений имеют семена размером 0,5-0,6 мм, в потомстве тетраплоидов 0,7-0,8 мм, и в потомстве гинертриплоидов 0.8-0,9 мм.
Проращивание полностью выполненных семян разных групп растений показало высокую всхожесть семян контрольных растений (86-92%) и низкую у растений из потомства тетраплоида (10-43,8%) и гипертриплоида (2,9-44%).
Таким образом, в результате проведенного сравнительного анализа сроков зацветания, а также количественных и качественных показателей семенной репродукции хромосомных мутантов установлено: 1) рассмотренные нами признаки (размеры и форма семенных коробочек, качество, размеры и способность к прорастанию семян) весьма существенно варьируют у отдельных хромосомных мутантов; 2) эти показатели значительно отличаются от таковых диплоидных растений, в частности, большинство растений обеих групп (потомки тетраплоида и гипертриплоида) намного позже вступали в репродуктивную фазу, имели иную форму завязи, более крупные семена при снижении их качества и способности к прорастанию.
Индекс семенной коробочки
40
0-10 11-20 21-30 31—40 41-50 51-60 G1--70 71-80 81-90 Процент выполненных семян
- - А —■—Б —Л—К
Рисунок 5. Распределение растений разных вариантов но качеству семян: Л - потомство тстрашюида, Б потомство гипертриплоида, К - контроль
Безусловно, подобные вариации обусловлены влиянием дополнительного г енетического материала и, возможно, хромосомным дисбалансом. Некоторые из описанных нами морфобиологических особенностей согласуются с имеющимися в литературе сведениями по полиплоидии и анеуплоидии (Брсславец, 1963; Зосимович и др., 1972; Лаптев. 1984).
Полученные данные указывают на принципиальную возможность сохранения в генетической коллекции анеуплоидных форм путем самоопыления, что открывает перспективы их дальнейшего комплексного исследования.
Литература
Г рант В. Видообразование у растений. М, 1984. 529 с. Зосимович B.I1., Навалихина Н.К., Мареха Л.Н., Павленко Г.С. Влияние анеуплоидии на плодовитость в популяции клевера красного АН-тетра-1 // Полиплоидия и селекция. Минск, 1972. С. 270-278.
Еналеева Н.Х. Изменчивость цитологической структуры мегагаметофита Nicotiana // Физиология растений. 2003.1'. 50, №3. С. 398-403.
Лаптев Ю.П. Гегероплоидия в селекции растений. М., 1984. 248с. Шумный В. К. Генная и хромосомная инженерия растений // Вестник РАН. 2001. Т. 71, № 8. С. 725-732.
Nicotiana. Procedures for experimental use. B.D. Durbir., ed. //Tcchn. Bui. 1979. Vol. 1., N 1586. 124 p.
Otto S.P., WhiUon J. polyploid incidence and evolution // Annual Review of Genetics. 2000. Vol.34, p. 401-137.
Soltis D.E.. Soltis P.S., Tate J.A. Advances in the study of polyploidy since plant speciation//New Phytologist. 2003. Vol.161. P. 173 - 191.
