CC BY
65
УДК 581.331.1
ИСС НЕДОВАНИЕ ЖЕНСКОГО ГАМЕТОФИТА ЛИНИИ-ГАПЛОИНДУКТОРА КУКУРУЗЫ ЗМС-П
О.В. Гуторова
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83
Гаплоиды являются ценным материалом для решения различных фундаментальных и прикладных задач (Тырнов и др., 1998). В связи с тем, что в природных условиях матроклинные гаплоиды встречаются редко (0,1- 0,01%), возникла необходимость разработки различных методов повышения частоты гаплоидии. В частности, для кукурузы одним из эффективных методов получения гаплоидов стало использование линий-гаплоиндукторов. Такие линии были созданы сотрудниками кафедры генетики СарГУ. Максимальная частота возникновения гаплоидов при использовании их в качестве пыльцевого родителя составляет 10% (Тырнов и др., 1984). Один из установленных механизмов возникновения гаплоидов связан с функциональной дефектностью мужских гамет (Еналеева и др., 1997). Выделяют две формы партеногенеза, свойсвенные кукурузе: ненаследуемую (индуцированную) и наследуемую, обусловленную действием факторов женского гаметофита. Целью данной работы было изучение проявления гаплоиндуцирующей способности у линии-гаплоиндуктора при самоопылении, а также выявление склонности к наследуемому партеногенезу на цитоэмбриологическом уровне. Такая информация необходима для совершенствования методов отбора при создании новых гаплоиндукторов.
Материал и методы
Была исследована линия ЗМС-П (Зародышевый маркер Саратов-ский - Пурпурный), обладающая сильной гаплоиндуцирующей спо-собностью. Линия представлена семьями, которые были объединены в группы по срокам созревания пыльцы (ранние - С38; средние - С1, С2, СЗ; поздние -С5, С6 и промежуточные - С21, С22, С62-64). Исследована структура женских гаметофитов, выделенных методом ферментативной мацерации из неопыленных завязей и завязей после самоопыления. Самоопыление производилось во всех семьях в пределах группы в один и тот же день. Материал фиксировали на пятые сутки после опыления. Завязи для анализа брали со средней и нижней частей початка. С помощью окуляр-микрометра были измерены два параметра: длина и ширина зародышевых мешков (ЗМ). В качестве контроля использовалась обычная линия кукурузы ЗМ§1, не имеющая наследуемой склонности к партеногенезу и не обладающая гаплоиндуцирующей способностью.
Результаты и обсуждение
У линии ЗМ §1, которая использовалась в качестве контроля, все зародышевые мешки имели типичное строение, соответствующее Ро1у§опиш-типу. Они являются восьмиядерными и семиклеточными, количество антипод до 15-20 клеток и более. Яйцевой аппарат трех клеточный. Яйцеклетка крупная, одноядрышковая, в синергидах хорошо виден нитчатый аппарат.
Зародышевые мешки линии ЗМС-П в основном имеют такое же строение. Различия по показателям длины и ширины ЗМ между семьями незначительные, за исключением группы семей (С6, С5), характеризовавшейся поздними сроками созревания пыльцы, у которых длина была вдвое меньше (табл. 1), У растений этой группы зародышевые мешки имели округлую форму, в то время как в других семьях ЗМ были вытянуты в сторону халазы.
Таблица 1.
Размеры зародышевых мешков из неопыленных ^в^зей_
Семьи Длина(мкм) Ширина (мкм)
С38 ранняя 752 ± 50 337 ±27
С 62 промежуточная 742 ±41 338 ±20
С2 средняя 731 ±18 339 ±15
С 22 промежуточная 754 ±39 404 ± 22
С6 поздняя 352 ± 40 225 ± 15
В опыленных завязях линии ЗМС-П присутствовали ЗМ как с двумя полярный ядрами (95,4%), так и с одним центральным ядром (4,6%). В 194 из 476 зародышевых мешков в опыленных завязях имелся проэмбрио и эндосперм. За редким исключением эндосперм находился на клеточной стадии (табл.2).
Наблюдались следующие отклонения от нормы:
а) в четырех зародышевых мешках проэмбрио присутствовал при неслившихся полярных ядрах;
б) в двух гаметофитах было по три полярных ядра;
в) в одном гаметофиге присутствовало четыре полярных ядра;
г) в одном зародышевом мешке было два полярных ядра, одно центральное ядро и проэмбрио;
д) в трех гаметофитах имелся многоклеточный проэмбрио и эндосперм с числом ядер, непропорционально малым для данной стадии.
Таблица 2.
Число (шт.) зародышевых мешков из опыленных завязей
ЗМ с:
Семьи двумя одним отклонениями эндоспермом Всего
ПЯ ЦЯ и проэмбрио
С38 7 6 4 67 81
С63, С64 81 5 2 19 105
С1,СЗ 70 2 1 34 106
С5 53 0 4 39 92
С21.С22 57 0 1 35 92
Всего 268 13 12 194 476
Примечание: 11Я и ЦЯ - полярное и центральное ядра
Зародышевые мешки, выделенные из неопыленных завязей, как и в опыленном варианте содержали либо неслившиеся полярные ядра (70,7%), либо одно центральное ядро (29,3%). В основном, мешки имели типичное строение. В одной семяпочке было обнаружено два гаметофита (табл. 3). Зародышевые мешки с проэмбрио и эндоспермом обнаружены не был]
Таблица 3.
Число (шт.) зародышевые мешков из неопыленных а
ЗМ с:
Линии, двумя ПЯ одним ЦЯ отклонениями Всего
семьи
ЗМЙ1 212 16 0 228
С38 56 39 1 95
С62 28 9 0 37
С2 45 0 0 45
С6 39 1 0 40
С22 13 26 0 39
Наблюдавшимся отклонениям в структуре женских гаметофитов в опытных вариантах можно дать следующее объяснение. Присутствие проэмбрио при неслившихся полярных ядрах в ЗМ опыленных завязей можно объяснить одинарным оплодотворением, так как были видны следы вхождения пыльцевых трубок в ЗМ. Об одинарном оплодотворении может также свидетельствовать наличие беззародышевых зерновок, которые встречались в нашем материале с частотами 1-4 шт. на початок. Известно, что при одинарном оплодотворении неоплодотворённые яйцеклетки могут переходить к морфогенезу, давая гаплоидный зародыш или оставаться в состоянии покоя. В последнем случае при развитии эндосперма возникают беззародышевые зерновки (Хохлов и др., 1976)
Особый интерес представляет встречаемость в ЗМ трёх полярных ядер. Известно, что эндосперм у многих видов растений, в том числе у
кукурузы, имеет плоидность Зп или ей кратную. Поэтому не исключено, что образование трёх полярных ядер может быть предпосылкой для возникновения эндосперма без оплодотворения и, соответственно, автономных апомиктов. С другой стороны, сочетание многоклеточного проэмбрио и эндосперма с непропорционально малым числом ядер, скорее всего, приводит к формированию неполноценных зерновок. Об этом свидетельствует частичное отсутствие завязываемости семян у данной линии и наличие мелких сморщенных зерновок.
Таким образом, эмбриологические аномалии присущи, в основном, ЗМ из опыленных завязей (2,52%) , аномалии в неопыленном варианте составляют всего 0,39%. Более высокая частота аномалий в опыленном варианте, по сравнению с неопыленным, говорит о том, что они, вероятнее всего, связаны с нарушениями процесса оплодотворения, вызванными какими-то аномалиями мужского гаметофита. Признаков, указывающих на партеногенез, обусловленный генетическими факторами женского гаметофита не выявлено.
Литература
Еналеева Н.Х., Тырнов B.C., Селиванова Л.П., Завалишина А.Н. Одинарное оплодотворение и проблема гаплоиндукции у кукурузы // Доклады академии наук, 1997. Т.353, №3. С. 405-407.
Тырнов B.C. Гаплоидия у растений: научное и прикладное значение.-М.: Наука, 1998. 53 с.
Тырнов B.C. Завалишина А.Н. Индукция высокой частоты возникновения матроклинных гаплоидов кукурузы // Докл. АН СССР. -1984. Т.276. №3. С.735-738.
Хохлов С.С., Тырнов B.C., Гришина Е.В. и др. Гаплоидия и селекция. М., 1976. 221 с.
УДК 581.16+ 582.998
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ СЕМЕННОГО РАЗМНОЖЕНИЯ В ПОПУЛЯЦИЯХ РОДА CHONDRILLA L.
Н.В. Добрыничева, И.С. Кочанова, А.С. Кашин Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, 410012 Саратов, ул. Астраханская, 83, факс (8452) 24-16-96
Целью исследования являлось сравнительное изучение частоты апомиксиса в популяциях некоторых видов рода Chondrilla L. по признакам развития мегагаметофита без оплодотворения и семенной продуктивности при различных режимах цветения. Исследования этих параметров системы семенного размножения на популяционном уровне для видов рода Chondrilla проводится впервые.
