CC BY
18
Труды Кольского научного центра РАН. Прикладная экология Севера. Вып. 9. 2021. Т. 12, № 6. С. 191-195. Transactions of the Kda Science Centre. Applied Ecology of the North. Series 9. 2021. Vol. 12, No. 6. P. 191-195.
Научная статья УДК 58.036.5
doi:10.37614/2307-5252.2021.6.12.9.026
ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ХРАНЕНИЯ СЕМЯН САЛАТА ПОСЕВНОГО LACTUCA SATIVA L. НА ВСХОЖЕСТЬ И ХРОМОСОМНЫЕ АБЕРРАЦИИ В КОРНЕВОЙ МЕРИСТЕМЕ ПРОРОСТКОВ
Наталия Геннадьевна Платова
Государственный научный центр Российской Федерации — Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, Москва, Россия; nataliaspl@inbox.ru
Аннотация
Изучены цитогенетические характеристики, динамика прорастания и всхожесть семян салата посевного Lactuca sativa L. при двух режимах хранения семян: в холодильнике при + 4 °C и в морозильной камере при - 18 °С в течение трех суток. Отмечено отсутствие статистически значимых различий между вариантами по критериям частоты клеток с хромосомными аберрациями, клеток с множественными аберрациями, среднего количества клеток в стадиях ана-телофазы. Процент хромосомных мостов и фрагментов, а также хроматидных мостов и фрагментов значимо не увеличен. Энергия прорастания и всхожесть обоих вариантов находится на уровне 99-100 %. Кратковременное низкотемпературное хранение не оказывает значимого влияния на семена салата по изученным показателям. Ключевые слова:
низкотемпературное хранение, всхожесть, хромосомные аберрации, семена салата, Lactuca sativa Благодарности:
работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований Государственного научного центра Российской Федерации — Института медико-биологических проблем Российской академии наук, тема 65.2.
Original article
INFLUENCE OF LOW-TEMPERATURE STORAGE OF LETTUCE SEEDS LACTUCA SATIVA L. ON GERMINATING ABILITY AND CHROMOSOME ABERRATION IN SEEDLING ROOT MERISTEM
Natalya G. Platova
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; nataliaspl@inbox.ru
Abstract
We investigated cytogenetic characteristics and germination of Lactuca sativa lettuce seeds of two storage procedure in refrigerator at a temperature of + 4 °C and in freezing chamber at a temperature of - 18 °С in the course of 3 days. There was no significant increase in the percentage of cells with chromosome aberrations, cells with multiple aberrations, mean amount of ana-telophase cells per root. The percentage of chromosomal bridges and fragments, the percentage of chromatid bridges and fragments were not significantly increased. The seed vigor and germinating ability of both variants are at the level of 99-100 %. Short-time low-temperature storage do not have significant influence on lettuce seeds on investigated criteria.
© Платова Н. Г., 2021
Keywords:
low-temperature storage, seed germination, chromosome aberrations, lettuce seeds, Lactuca sativa Acknowledgments:
this work was supported by the Russian Science Foundation fundamental research program of the State Scientific Center of the Russian Federation — Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, project 65.2.
Введение
При использовании семян в качестве тест-объектов для экспериментов в космосе и полярных районах необходимо знать их реакцию на воздействие экстремальных факторов окружающей среды. При экспонировании семян в открытом космическом пространстве снаружи космических аппаратов колебания температуры могут быть весьма значительными. Семена салата используются в космических радиобиологических экспериментах [Каминская и др., 2009] и выбраны нами для оценки влияния кратковременного неглубокого замораживания. Для сохранения семян применяется глубокое и неглубокое замораживание [Тихонова, 1999], при котором всхожесть большинства культур сохраняется на высоком уровне. Показано, что семена плодовых и ягодных растений с влажностью 5-6 % можно хранить при температуре - 18 °С в течение нескольких лет без снижения их жизнеспособности [Сафина, Бурмистров, 2008]. Семена 16 дикорастущих видов с вынужденным покоем и неглубоким физиологическим покоем сохраняли исходную всхожесть после девяти лет хранения при температуре - 20 °C [Левицкая, 2014]. Данных по хромосомным нарушениям недостаточно. Так, хранение семян лука-батуна при температурах + 4, - 6 и - 18 °С не вызывает изменений лабораторной всхожести, митотической активности, частоты хромосомных аберраций в апикальной меристеме корешков проростков по сравнению с контролем [Прокопьев и др., 2014]. В то же время отмечено увеличение частоты хромосомных повреждений при глубоком и неглубоком замораживании семян Aconitum odoratum [Тихонова и др., 1996].
Цель данной работы — сравнение всхожести и уровня хромосомных аберраций в первом митозе корневой меристемы проростков, полученных из семян салата посевного Lactuca sativa при двух разных низкотемпературных режимах хранения.
Материалы и методы
В эксперименте использовали семена L. sativa урожая 2012 г., выращенные в условиях защищённого грунта ФГБУН «Федеральный научный центр овощеводства». После получения семян в декабре 2012 г. их часть (ОП) была помещена в морозильную камеру при температуре - 18 °C на 3 суток, затем перемещена на 2 суток в холодильник и хранилась при температуре + 4 °C. Контролем (К) служили семена, хранившиеся при температуре + 4 °C. Семена в количестве 100 штук проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной дистиллированной водой. Замоченные семена помещали на сутки в холодильник, затем проращивали при комнатной температуре. Определяли энергию прорастания на третьи сутки и всхожесть на седьмые сутки. Проростки фиксировали в ацеталкоголе, окрашивали орцеином. Использовали ана-телофазный метод учета хромосомных аберраций в первом митозе меристемы корня. Для варианта ОП, хранившегося при - 18 °C, просмотрены препараты 20 корешков, для контроля — 30. Статистический анализ проводили с помощью t-критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение
На вторые сутки после замачивания количество проросших семян составило 96-97 %, энергия прорастания и всхожесть — 99-100 %. По данным критериям не выявлено различий между вариантами ОП и К. Данные цитогенетического анализа представлены в табл. 1 и 2. Процент клеток с хромосомными аберрациями и клеток с множественными аберрациями ОП варианта значимо не отличался от К. Среднее количество делящихся клеток в стадиях ана-телофазы оставалось на уровне контроля. Процент хромосомных мостов и фрагментов, а также хроматидных мостов и фрагментов также значимо не увеличен.
Таблица 1
Результаты цитогенетического анализа семян салата Lactuca sativa.
Аберрантные клетки
Вариант хранения Количество просмотренных делящихся клеток в стадиях ана-телофазы % аберрантных клеток % клеток с множественными аберрациями Среднее количество делящихся клеток в стадиях ана-и телофазы на один корешок
При+4°C 4714 0,55 ± 0,11 0,15 ± 0,06 153 ± 6
При - 18°C 2890 0,69 ± 0,15 0,14 ± 0,07 145 ± 10
Таблица 2
Результаты цитогенетического анализа семян салата Lactuca sativa. Характеристики аберраций
Вариант хранения Количество аберраций на одну аберрантную клетку % хромосомных мостов и фрагментов % хроматидных мостов и фрагментов
При + 4 °C 1,35 0,48 ± 0,10 0,24 ± 0,07
При -1 8 °C 1,25 0,62 ± 0,14 0,24 ± 0,09
В дальнейших экспериментах использовали семена салата, постоянно хранившиеся при температуре + 4 °C. Семена сохраняли высокую энергию прорастания и всхожесть, а также низкий уровень спонтанного мутагенеза [Платова и др., 2019; Лебедев и др., 2020].
Заключение
Кратковременное низкотемпературное хранение семян салата Lactuca sativa в течение трёх суток при температуре - 18 °С не приводит к значимому изменению энергии прорастания и всхожести и не ведёт к значимому увеличению процента клеток с хромосомными аберрациями.
Список источников
Каминская Е. В., Невзгодина Л. В., Платова Н. Г. Биообъекты и биологические методы оценки воздействия космической радиации // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009. Т. 43, № 5. С. 8-12.
Лебедев В. М., Платова Н. Г., Спасский А. В., Труханов К. А., Загирдинова Э. Ф. Использование 120 см циклотрона для исследования совместного воздействия ионизирующего излучения и гипомагнитных условий на семена салата // Известия РАН. Серия физическая. 2020. Т. 84, № 4. С. 487-491. DOI: 10.31857/S0367676520040171
Левицкая Г. Е. Влияние температуры хранения на семена дикорастущих видов. 1 семена с вынужденным покоем и неглубоким физиологическим покоем // Растительные ресурсы. 2014. Т. 50, № 4. С. 534-548.
Прокопьев И. А., Филиппова Г. В., Шеин А. А. Влияние различных условий хранения лука-батуна на всхожесть и цитогенетические характеристики их проростков // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18, № 2. С. 410-415.
Сафина Г. Ф., Бурмистров Л. А. Влияние низких и сверхнизких температур на жизнеспособность семян плодовых и ягодных растений // Вестник ВОГиС. 2008. Т. 12, № 4. С. 541-547.
Тихонова В. Л. Долговременное хранение семян // Физиология растений. 1999. Т. 46, № 3. С. 467-476.
Тихонова В. Л., Шугаева Е. В., Фирсанова В. М. Жизнеспособность семян некоторых видов дикорастущих лекарственных растений при глубоком и неглубоком замораживании // Растительные ресурсы. 1996. Т. 32, № 3. С. 43-50.
Платова Н. Г., Лебедев В. М., Спасский А. В., Труханов К. А. Хромосомные аберрации в корневой меристеме проростков салата при облучении семян ускоренными ионами углерода и прорастании в гипомагнитных условиях // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019. Т. 53, № 4. С. 93-100. DOI: 10.21687/0233-528X-2019-53-4-93-100
References
Kaminskaya E. V., Nevzgodina L. V., Platova N. G. Bio-objects and biological methods of space radiation effects evaluation // Aerospace and Environmental Medicine. 2009. Vol. 43, No 5. P. 8-12.
Lebedev V. M., Platova N. G., Spasskiy A. V., Trukhanov K. A., Zagirdinova E. F. Ispol'zovaniye 120 sm tsiklotrona dlya issledovaniya sovmestnogo vozdeystviya ioniziruyushchego izlucheniya i gipomagnitnykh usloviy na semena salata // Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya. 2020. Vol. 84, No 4. P. 487-491. DOI: 10.31857/S0367676520040171
Levitskaya G. E. The influence of the storage temperature on the seeds of wild species. 1. the not-dormant seeds and seeds with non-deep physiological dormancy // Rastitel'nye resursy. 2014. Vol. 50, N 4. P. 534-548.
Platova N. G., Lebedev V. M., Spassky A. V., Trukhanov K. A. Chromosomal aberrations in the lettuce sprout root meristem after seed irradiation by accelerated carbon ions and germination in hypomagnetic environment // Aerospace and Environmental Medicine. 2019. Vol. 53, No 4. P. 93-100. DOI: 10.21687/0233-528X-2019-53-4-93-100
Prokopyev I. A., Filippova G. V., Shein A. A. Vliyaniye razlichnykh usloviy khraneniya luka-batuna na vskhozhest' i tsitogeneticheskiye kharakteristiki ikh prorostkov // Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii. 2014. Vol. 18, No 2. P. 410-415.
Safina G. F., Burmistrov L. A. Vliyaniye nizkikh i sverkhnizkikh temperatur na zhiznesposobnost' semyan plodovykh i yagodnykh rasteniy // Vestnik VOGiS. 2008. Vol. 12, No 4. P. 541-547.
Tikhonova V. L. Dolgovremennoye khraneniye semyan // Fiziologiya rasteniy. 1999. Vol. 46, No 3. P. 467-476.
Tikhonova V. L., Shugayeva Ye. V., Firsanova V. M. Zhiznesposobnost' semyan nekotorykh vidov dikorastushchikh lekarstvennykh rasteniy pri glubokom i neglubokom zamorazhivanii // Rastitel'nyye resursy. 1996. Vol. 32, No 3. P. 43-50.
Статья поступила в редакцию 03.06.2021; одобрена после рецензирования 18.10.2021; принята к публикации 18.10.2021.
The article was submitted 03.06.2021; approved after reviewing 18.10.2021; accepted for publication 18.10.2021.
