CC BY
34
Морфометрические показатели укорененных регенерантов
Ауксины мг/л Частот pint)] енеча, % Среднее коли честно корней, urr. Средняя длина корце (1. им
ИМК, 0,5 30,5 5,70 ± 0,82 IK,80 ± 1.42
КУК, 0,5 47,0 3.63 ¿0,41 [4,74 ± 1,38
Через 20-25 дней после появления корней регенераты были пригодны для переноса в условия in vivo. Для адаптации к нестерильным условиям растения пег отдельности помещали в пробирки с водопроводной водой и оставляли в комнатных условиях. Спустя 10-14 дней их переносили в стаканчики с торфяной смесью и помещали в микропарник. Приживаемость растений достигала 50-60%.
Выводы
Показана возможность применения клонального микроразмножения для бобовника анагировидного. Выявлены гормоны - индукторы роста, развития и укоренения. Оптимизирован состав сред на разных этапах микроразмножения.
Библиографический список
Джонс П. Размножение деревьев in vitro с помощью культуры побегов // Биотехнология сельскохозяйственных растений. М., 1987. С. 135-152.
Колесников А.И. Декоративная дендрология. М., 1974. 517 с.
Хасси Г. Размножение сельскохозяйственных культур in vitro И Биотехнология сельскохозяйственных растений. М., 1987. С. 105-131.
УДК 581.3
ЦИТОЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПОЛИЭМБРИОНИИ У АПОМИКТИЧНЫХ ФОРМ МЯТЛИКОВ (Роа pratensis L., P. chaixii Vill., P. badensis Haenke)
Т.Н. Шакина, О.И. Юдакова
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского 410012, Саратов, Астраханская, 83; e-mail: [email protected]
Внимание исследователей к полиэмбриснии - развитию в одном семени нескольких зародышей - в значительной степени определяется тем, что раскрытие ее механизмов и причин возникновения может способство-
вать лучшему пониманию характера протекания жизненно важных процессов онтогенеза. Если у половых видов покрытосеменных растений поли-эмбриония встречается спородически, то у апомиктичных процент образования многозародышевых семян нередко достигает довольно больших значений (Селиванов, 1983). В связи с этим апомиктичные виды могут служить модельными объектами для решения теоретических и практических проблем, связанных с полиэмбрионией.
Как известно, формирование многозародышевых семян может происходить разными способами: 1) в результате развития дополнительного зародыша из соматических клеток семязачатка (адвентивная эмбриония); 2) за счет развития в одном зародышевом мешке нескольких зародышей из дополнительных гамет (истинная полиэмбриония); 3) при формировании в одном семязачатке нескольких зародышевых мешков с собственными зародышами (ложная полиэмбриония). Многие исследователи выделяют адвентивную эмбрионию в особый тип апомиксиса - апогаметофитный апо-миксис. Развитие зародышей из соматических клеток нуцеллуса (нуцел-лярная эмбриония) или покровов семяпочки (интегументальная эмбриония) протекает обычно параллельно с формированием полового зародыша внутри зародышевого мешка, который часто становится для адвентивных зародышей, врастающих в него, своего рода инкубатором (Поддубная-Арнольди, 1976). Истинная и ложная полиэмбриония, как правило, присущи гаметофитным формам апомиксиса. Однако на вопрос о том, существует ли определенная связь между разными типами гаметофитного апомиксиса и разными типами полиэмбрионии, до настоящего времени нет однозначного ответа.
Целью проведенного исследования было выявление цитоэмбриоло-гических предпосылок к полиэмбрионии у видообразцов мятликов с разными формами гаметофитного апомиксиса: апоархеспорией (Роа pratensis L., Р. chaixii Vill.) и диплоспорией (Р. badensis Haenke).
Материал и методика
Материалом исследования послужили видообразцы Р. pratensis, Р. chaixii, Р. badensis из коллекции Ботанического сада Саратовского госуниверситета. Соцветия фиксировали ацетоалкоголем (3:1) темпорально: на ранних стадиях развития цветка, когда в пыльниках присутствовали микроспоры и двуклеточная пыльца, в фазе раскрытия цветка и через 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 12, 15 суток от начала цветения. Анализ женской генеративной сферы проводили на просветленных препаратах семязачатков (Herr,
1971), на препаратах целых зародышевых мешков, приготовленных методом ферментативной мацерации (Куприянов, 1978), а также на классических микротомных препаратах, окрашенных гематоксилином (Паушева, 1970). В каждом варианте анализировали не менее 100 зародышевых мешков.
Изучение процессов мегаспоро- и мегагаметофитогенеза показало, что видообразцы Р. pratensis и Р. chaixii характеризуются апоархеспорией, при которой нередуцированные зародышевые мешки развиваются из соматических клеток нуцеллуса. У Р. badensis нередуцированные мегагамето-фиты формировались из халазальной клетки диады мегаспор, т.е. имела место диплоспория Тагахасит-типа.
У Р. pratensis и Р. chaixii около трети всех исследованных семязачатков содержали несколько мегагаметофитов, чаще всего два, реже - три и четыре и в единичном случае - пять (см. рисунок). Высокая частота обра-
Результаты и их обсуждение
Р.рга tcnstf
Pebawii
Р.Ьл dentis
^ - нэ.'шчестви сяигщчптюьс t. ^ х. \ м и 4M
■ - кмкчеспн? "JM с нссколълшн IK XVIL'I качи
Частота формирования нескольких зародышевых мешков в одном семязачатке и нескольких яйцеклеток в одном гаметофите на стадии начала цветения
зования множественных зародышевых мешков типична для апоархеспори-ческих форм вообще и апомиктичных форм мятликов в частности (Кутлу-нина, 2001), поскольку при данной форме апомиксиса возможна индукция к мегагаметофитогенезу нескольких соматических клеток нуцеллуса, а также одновременное развитие в одном семязачатке редуцированного и нередуцированного зародышевого мешка. Кроме того, у Р.pratensis зарегистрированы случаи образования дополнительного мегагаметофита внутри антиподального комплекса основного зародышевого мешка (3,9%). «Анти-подальные» зародышевые мешки имели небольшой размер, снизу были прижаты к центральной клетке, а по бокам и сверху окружены антиподами. Причиной их образования скорее всего является нарушение процессов дифференцировки элементов зародышевого мешка в ходе мегагаметофито-генеза, в результате чего одна из клеток халазального конца зародышевого мешка дифференцируется не в антиподу, а в дополнительный гаметофит. Аналогичное явление ранее было описано у Р. malacantha Кот. (Шишкин-ская, Юдакова, Тырнов, 2004) и Festuca drymeja Mert. et. Koch. (Шишкин-ская, Бородько, 1987).
У изученных апоархеспорических видообразцов мятликов довольно высокой оказалась также частота полигаметии — формирования дополнительных яйцеклеток в зародышевом мешке: 5,7% у Р. pratensis и 4% у P.chaixii (см. рисунок). При этом яйцевой аппарат всегда оставался трех-клеточным, а добавочные яйцеклетки развивались вместо одной или обеих синергид. Кроме того, у Р. pratensis в единичных зародышевых мешках яйцеклетоподобные клетки присутствовали внутри антиподального комплекса. Несмотря на то, что аналогичные случаи были зарегистрированы у представителей разных семейств покрытосеменных растений (Alangiaceae, Asteraceae, Betulaceae, Morinaceae, Poaceae) (Жукова, Батыгина, 1994; Солнцева, 1999), некоторые исследователи до сих пор отрицают реальность антиподальной апогаметии - автономного развития зародышей из антипод. У Р. pratensis в нескольких мегагаметофитах мы наблюдали формирование зародышеподобных структур в антиподальном комплексе, что свидетельствует в пользу возможности развития дополнительных зародышей из клеток халазального района зародышевого мешка, по крайней мере, до глобулярной стадии.
У Р. pratensis были отмечены случаи, когда во множественных зародышевых мешках присутствовало несколько зародышей, то есть имело место сочетание предпосылок к истинной и ложной полиэмбрионии. Такая ситуация наблюдалась в 1,1% семязачатков.
На пятые сутки от начала цветения в одном из семязачатков у Р.pratensis был обнаружен дополнительный зародыш с нетипичным для злаков хорошо выраженным подвеском. Он располагался в халазальном районе семязачатка и, судя по всему, имел адвентивное происхождение. Основной зародыш находился на стадии дифференциации и занимал мик-ропилярную часть зародышевого мешка. Долгое время возможность адвентивной эмбрионии у мятликов оставалась спорным вопросом. Впервые она была описана в роде Роа М. Nischimura в 1922 г., однако, не находя эмбриологических доказательств, некоторые исследователи отвергали факт наличия у мятликов этого явления (Tinney, 1940; Grazi et al., 1961). Позднее в работах ряда авторов (Батыгина, Маметьева, 1979; Батыгина, Фрейберг, 1979; Кутлунина, 1999, 2001) было показано широкое распространение адвентивной эмбрионии у Р. pratensis. Причем отмечалось, что нуцеллярные зародыши могут формироваться как в апоархеспорических зародышевых мешках, так и в эуспорических. В изученной нами популяции Р. pratensis был зарегистрирован лишь один случай образования адвентивного зародыша.
Следует отметить, что некоторые особенности развития множественных зародышевых мешков в семязачатках могут значительно осложнять определение способа образования дополнительного зародыша. Так, у апомиктичных форм мятликов множественные зародышевые мешки имеют разное расположение относительно друг друга (параллельное, перпендикулярное, внутри антиподального комплекса), следовательно, зародыши также будут занимать разное положение в созревающем семени. Например, у Р. pratensis в мегагаметофитах с клеточным эндоспермом дополнительные зародыши могли находиться как в микропилярном, так и в халазальном или латеральном районах. Установить принадлежность зародышей к разным зародышевым мешкам можно только до начала процесса клеткообразования в эндосперме. Клеточные эндоспермы множественных мегагаметофитов одного семязачатка, как правило, сливаются и определить границы зародышевых мешков на данной стадии развития нельзя. В связи с этим зародыш соседнего гаметофита, расположенного в халазаль-ной области семязачатка, может быть ошибочно принят за адвентивный.
До начала целлюлярной стадии развития эндосперма достоверных случаев формирования адвентивных зародышей мы не наблюдали ни у Р. chaixii, ни у Р. badensis.
По сравнению с Р. pratensis и Р. chaixii у Р. badensis низкой оказалась частота формирования как множественных зародышевых мешков, так и добавочных яйцеклеток. Только 2,5% семязачатков содержали сдвоен-
ные зародышевые мешки, причем образования более двух мегагаметофи-тов в одном семязачатке зарегистрировано не было. При диплоспории Та-гахаситп-типа дополнительный женский гаметофит может развиваться из микропилярной клетки диады мегаспор, которая обычно дегенерирует.
Таким образом, при разных формах апомиксиса у мятликов наблюдаются цитоэмбриологические предпосылки как к ложной, так и истинной полиэмбрионии. Однако, учитывая более высокую частоту формирования множественных зародышевых мешков и дополнительных яйцеклеток у Р. pratensis и Р. chaixii, можно говорить о том, что апоспорические формы мятликов, по сравнению с диплоспорическими, обладают более значительным потенциалом для производства семян с дополнительными зародышами. В то же время как при апоархеспории, так и при диплоспории, частота формирования множественных мегагаметофитов значительно превышала частоту полигаметии (см. рисунок). Следовательно, можно констатировать, что у мятликов при разных формах апомиксиса основным источником полиэмбрионии является развитие в семязачатке нескольких зародышевых мешков.
Библиографический список
Батыгина Т.Е., Маметьева Т.Б. К эмбриологии рода Роа L. // Актуальные вопросы эмбриологии покрытосеменных. Л., 1979. С. 89-95.
Батыгина Т.Е., Фрейберг Т.Е. Полиэмбриония у Роа pratensis L. (Роасеае) //Бот. журн. 1979. Т. 64, № 6. С. 793-804.
Жукова Г.Я., Батыгина Т.Е. Антиподы // Эмбриология растений: терминология и концепции. СПб., 1994. Т. 1. С. 199-202.
Куприянов П.Г. Ускоренные методы исследования зародышевого мешка // Выявление апомиктичных форм во флоре цветковых растений СССР. Саратов, 1978. С. 155-163.
Кутлунина Н.А. Эмбриологическое изучение апомиксиса у образцов мятлика лугового (Роа pratensis L.), перспективных для селекции: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Пермь, 1999. 20 с.
Кутлунина Н.А. Эмбриологическое изучение апомиксиса и полиэмбрионии у мятлика лугового // Итоги интродукции и селекции травянистых растений на Урале. Екатеринбург, 2001. С. 197-214.
Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М., 1970. 45 с.
Поддубная-Арнольди В.А. Цитоэмбриология покрытосеменных растений. М., 1976. 508 с.
Селиванов А.С. Многозародышевость семян и селекция. Саратов, 1983. Ч. 1. 83 с.
Солнцева МП. Проблемы апогаметии // Бот. журн. 1999. Т.84, №8. С. 1-23.
Шишкинская Н А., Бородько А.В. Об апомиксисе у овсяницы горной (Festuca drymeja Mert. et. Koch) //Докл. высш. школы. Биол. науки. 1987.№1.С.84-89.
Шишкинская НА., Юдакова О.Ю., Тырнов B.C. Популяционная эмбриология и апомиксис у злаков. Саратов, 2004. 145 с.
Herr Jm. J. M. A new clearing-squash technique for study of ovule, development in angiosperms // Amer. J. Bot. 1971. Vol. 20, № 8. P. 785-790.
Grazi F., Umaerus M., Akerberg E. Observation on the mode of reproduction and the embryology of Poa pratensis 11 Hereditas. 1961. Vol. 47, № 3. P. 489-491.
Nischimura M. On the germination and polyembryony of Poa pratensis L. // Bot. Mag. Tokyo, 1922. 36 p.
Tinney F.W. Cytology of parthenogenesis in Poa pratensis // J. Agr. Res. (Washington). 1940. № 60. P. 351-360.
УДК 581.35: 575.822
АПОМИКСИС И ПОЛИЭМБРИОНИЯ У Poa Compressa L.
H.A. Шишкинская, B.B. Ульянова
Саратовский государственный университет им.Н.Г. Чернышевского 410012 Саратов, Астраханская 83; e-mail: shishkinskayana.info.sgu.ru
Не реализованная на сегодняшний день перспектива создания стабильно апомиктичных форм важнейших культурных растений является основной причиной, по которой интерес к изучению апомиксиса не угасает. Род Poa L. занимает одно из первых мест по вкладу, который его исследования внесли в разработку теории апомиксиса и селекцию. Однако есть виды мятлика, которые слабо или вообще не изучены в этом отношении. Примером служит вид P. compressa, у которого достаточно давно (Nygren, 1954; Кордюм, 1970) была установлена апоархеспория (формирование зародышевого мешка из соматической клетки семязачатка), но эмбриология апомиксиса детально не исследована.
Материал и методы
Poa compressa L. — мятлик сплюснутый - многолетний злак с длинными ползучими побегами, широко распространенный в европейской части России. Материал для цитоэмбриологического исследования (соцветия) был собран и зафиксирован д-ром биол. наук А.С. Кашиным в окрестностях с.Татищево Саратовской области. Для изучения структуры зрелых женских гаметофитов использована методика ферментативной мацерации
