CC BY
19
�евой тайге (пихтово-осиновые и осиново-пих-товые леса), а Ribes hispidulum — к мелколиственным и смешанным сосново-березовым и березово-сосновым лесам. В мае 2003 года во время цветения удалось четко выявить зону контакта этих видов, в которой довольно часто происходит естественная межвидовая гибридизация. Эта зона занимает полосу между участками чер-невой тайги и мелколиственных лесов и представлена смешанными насаждениями с участием сосны, березы, пихты и лиственницы. Естественные гибриды были встречены в березово-сосновом лесу с примесью единичных пихты, лиственницы и осины (окрестности села Мосты Искитимского района Новосибирской области), в сосново-березово-осиновом лесу с примесью единичных пихты и лиственницы, соседствующем с пихтово-осиновым лесом на северном макросклоне Салаирского кряжа и в пихтово-осиново-березовом лесу с примесью лиственницы (окрестности поселка Мирный Тогучинско-го района Новосибирской области). Гибриды произрастали совместно с исходными видами. По качественным и количественным признакам гибриды занимают преимущественно промежуточное положение между Ribes atropurpureum и Ribes hispidulum (рис. 1; табл. 1 и 2). Причем эти свойства сохраняются и в условиях интро-дукционного участка (табл. 3). В качестве диагностических признаков можно использовать следующие: форма и окраска цветка, длина цветоножки, форма и окраска столбика, форма завязи и плотность кисти.
В многолетних экспериментах по искусственной межвидовой гибридизации красных смородин Салаирского кряжа, выполненных на экспериментальном участке ЦСБС, завязываемость плодов в межвидовых реципрок-ных скрещиваниях была вполне удовлетворительной, в среднем — 20—30, максимально — 45 % (табл. 4). При этом завязываемость плодов Ribes atropurpureum колебалась от 10,5 до 90,9 % при свободном опылении и от 0 до 6,3 % при самоопылении, а у Ribes hispidulum — от 11,1 до 80,0 и от 0 до 2,3 % соответственно.
Таблица 1
Характеристика качественных признаков красных смородин салаирского кряжа
Ribes atropurpureum Ribes hispidulum Ribes atropurpureum * Ribes hispidulum
Куст слабораскидистый, высокий (высота 1,5-1,8 м, ширина 0,8-1,5 м) Куст широкораскидистый (высота 0,9—1,2 м, ширина 1,0—1,3 м) Куст компактный, реже раскидистый (высота 1,0—1,5 м, ширина 0,8—1,2 м)
Ветвление побегов сильное, старые побеги буровато-черные, со слегка отслаивающейся корой, молодые побеги серовато-коричневые, опушены редкими короткими головчатыми железками Ветвление побегов среднее, старые побеги от темно-коричневой до темно- серой окраски, с отслаивающейся корой, молодые побеги серые, опушены короткими простыми волосками и головчатыми железками Ветвление побегов сильное, старые побеги темно-коричневые, с отслаивающейся корой, молодые побеги серовато-коричневые, с отслаивающейся корой, опушены короткими волосками и редкими головчатыми железками
Листья 5-лопастные, раскрываются в начале цветения, в период массового цветения развиты на треть, темно-зеленые, сверху голые, снизу по жилкам густо опушены короткими простыми волосками, черешки листьев опушены редкими короткими простыми волосками и головчатыми железками, а основание черешков — длинными редкими волосками, гофрированность листовой пластинки средняя Листья 5-лопастные, раскрываются до начала цветения, в период массового цветения развиты наполовину, зеленые, сверху голые, снизу по жилкам густо опушены короткими простыми волосками, черешки листьев опушены короткими простыми волосками и головчатыми железками, а основание черешков — длинными редкими волосками, гофрированность листовой пластинки слабая Листья 3-, реже 5-лопастные, раскрываются в начале цветения, в период массового цветения развиты наполовину, сверху темно-зеленые, снизу матовые, по жилкам густо опушены короткими простыми волосками, черешки листьев опушены редкими короткими простыми волосками и головчатыми железками, а основание черешков — длинными редкими волосками, гофрированность листовой пластинки средняя
Кисти короткие, реже длинные, плотные, цветки ширококувшинчатые, распускаются в кисти постепенно, цветение позднее, цветоножки короткие (1,2-2,6 мм), ось соцветия, цветоножки и прицветники опушены короткими волосками, очень редко головчатыми железками, прицветники яйцевидные или почковидные, полуохватывающие, окраска чашечки от темно-пурпуровой до зеленовато-розовой с пурпурными прожилками в местах разделения лопастей, столбик ширококонический, грязно-лиловый в нижней части и темно-зеленый около рыльца, завязь обратноконусовидная, реже бокаловидная, зеленая, ягода сплюснуто-шаровидная, реже округлая, темно-красная, реже красная Кисти короткие, реже длинные, рыхлые или средней плотности, цветки чашевидные, распускаются в кисти быстро, цветение раннее, ось соцветия покрыта короткими волосками и головчатыми железками, цветоножки длинные (2,7—6,1 мм), голые или редко покрыты в основании короткими волосками или головчатыми железками, прицветники широкопочковидные, на 2/3 охватывающие цветоножку, окраска чашечки зеленовато-желтая, разной степени интенсивности, в верхней части с бордовыми прожилками, окрашенными с наружной стороны более интенсивно, столбик цилиндрический, реже узкоконический, светло-зеленый, или зеленовато-светло-бордовый, завязь бокальчатая, зеленая, реже обратноконусовидная, ягода шаровидная, реже овальная или грушевидная, красная Кисти длинные, реже короткие, средней плотности или рыхлые, цветки чашевидно-кувшинчатые, в кисти распускаются умеренно быстро, цветение среднераннее, ось соцветия, цветоножки и прицветники, густо опушены короткими волосками и редкими головчатыми железками, цветоножки средней величины (2,0— 4,5 мм), прицветники почковидные, полуохватывающие, окраска чашечки зеленовато-желтовато-бордовая, реже розовато-желтовато-зеленоватая, столбик узкоконический, грязно-лиловый в основании или полностью светло-зеленый, завязь обратнокону-совидная, зеленая с бурым налетом, ягода округлая, красная или темно-пурпуровая
В 2008—2009 гг. методом RAPD-анализа изучены исходные виды красных смородин Салаирского кряжа и их естественные и искусственные межвидовые гибриды. Искусственные гибриды были представлены ре-ципрокными комбинациями скрещиваний: 1 и 2 образцы — Ribes hispidulum * Ribes atropurpureum, 3-5 образцы — Ribes atropurpureum * Ribes hispidulum. Естественные гибриды, по нашему мнению, произошли в результате скрещивания Ribes atropurpureum * Ribes hispidulum, так как морфологически они ближе к материнскому виду Ribes atropurpureum. К тому же, Ribes
atropurpureum цветет позже, а пыльца Ribes hispidulum вполне может сохраниться до его цветения.
Несмотря на ряд преимуществ RAPD-маркеров, они характеризуются одним существенным недостатком — доминантным характером проявления. Исходя из данного явления прямая идентификация гетерозиготных (гибридных) образцов и непосредственно само генотипирование при изучении диплоидных тканей является процедурой невозможной. Учитывая все вышесказанное нами была использована следующая процедура идентификации гибридного потомства. Для каждого из родительских видов
Таблица 2
Метрическая характеристика признаков красных смородин из естественных условий салаирского кряжа, 2003 г.
Признак Ribes atropurpureum Ribes hispidulum Ribes atropurpureum х Ribes hispidulum
живой материал фиксированный живой материал фиксированный живой материал фиксированный
Длина кисти, см 5,2 ± 0,2 4,7 ± 0,3 4,5 ± 0,2 4,4 ± 0,3 5,3 ± 0,2 5,0 ± 0,2
Длина кисти от основания до первого цветка, см 1,7 ± 0,3 1,6 ± 0,1 1,4 ± 0,2 1,5 ± 0,3 1,4 ± 0,1 1,9 ± 0,1
Число цветков в кисти, шт. 14,0 ± 0,6 12,0 ± 0,8 8,8 ± 0,3 8,2 ± 1,2 10,3 ± 0,4 8,8 ± 0,3
Плотность кисти 4,0 ± 0,1 4,0 ± 0,3 3,0 ± 0,3 3,1 ± 0,7 2,8 ± 0,1 2,9 ± 0,1
Длина цветоножки, мм 1,2 ± 0,1 - 2,7 ± 0,1 - 2,0 ± 0,1 -
Длина цветка, мм 6,5 ± 0,1 4,6 ± 0,1 7,5 ± 0,2 4,3 ± 0,1 8,3 ± 0,3 4,6 ± 0,1
Ширина цветка (в зоне лопастей чашечки), мм 5,1 ± 0,1 5,1 ± 0,1 4,5 ± 0,1 5,1 ± 0,1 5,0 ± 0,1 4,6 ± 0,1
Длина чашечки, мм - 3,4 ± 0,1 - 3,1 ± 0,1 - 2,9 ± 0,05
Ширина чашечки в сросшейся части, мм - 3,7 ± 0,1 - 3,0 ± 0,1 - 3,2 ± 0,04
Длина лопасти чашечки, мм - 3,6 ± 0,04 - 3,5 ± 0,1 - 3,3 ± 0,03
Ширина лопасти чашечки, мм - 2,1 ± 0,05 - 2,2 ± 0,05 - 2,2 ± 0,03
Длина лепестка, мм - 2,0 ± 0,04 - 1,4 ± 0,04 - 1,6 ± 0,04
Ширина лепестка в основании, мм - 0,4 ± 0,02 - 0,2 ± 0,01 - 0,3 ± 0,01
Ширина лепестка в верхней части, мм - 1,4 ± 0,03 - 0,6 ± 0,02 - 1,0 ± 0,02
Длина тычинки (тычиночная нить+пыльник), мм - 1,4 ± 0,04 - 1,2 ± 0,04 - 1,2 ± 0,03
Длина пыльника, мм - 0,4 ± 0,01 - 0,4 ± 0,01 - 0,4 ± 0,01
Ширина пыльника, мм - 0,5 ± 0,01 - 0,4 ± 0,02 - 0,4 ± 0,01
Длина столбика, мм 2,8 ± 0,1 2,1 ± 0,04 1,9 ± 0,1 1,5 ± 0,1 2,2 ± 0,1 1,8 ± 0,03
Ширина столбика под рыльцем, мм - 0,4 ± 0,02 - 0,3 ± 0,02 - 0,4 ± 0,01
Ширина столбика в основании, мм - 1,1 ± 0,03 - 0,3 ± 0,02 - 0,6 ± 0,03
Длина рыльца, мм - 0,4 ± 0,02 - 0,5 ± 0,02 - 0,5 ± 0,03
Ширина рыльца, мм - 0,9 ± 0,03 - 0,8 ± 0,03 - 0,8 ± 0,02
Глубина рассеченности рыльца, мм - 0,4 ± 0,03 - 0,3 ± 0,02 - 0,4 ± 0,03
Длина лопасти рыльца, мм - 0,5 ± 0,03 - 0,4 ± 0,02 - 0,5 ± 0,04
Ширина лопасти рыльца, мм - 0,2 ± 0,01 - 0,2 ± 0,05 - 0,2 ± 0,01
Длина завязи, мм 4,4 ± 0,1 1,1 ± 0,05 3,1 ± 0,1 1,2 ± 0,05 4,5 ± 0,1 1,7 ± 0,1
Ширина завязи в месте срастания с чашечкой, мм 3,7 ± 0,1 1,6 ± 0,03 2,6 ± 0,1 1,3 ± 0,04 3,7 ± 0,1 1,7 ± 0,1
Масса 1 цветка, мг 19,2 ± 0,6 - 3,9 ± 0,3 - 9,5 ± 0,6 -
Число ягод в кисти, шт. 6,6 ± 0,6 4,5 ± 0,5 3,4 ± 0,2
Длина ягоды, мм 9,2 ± 0,2 7,5 ± 0,4 8,1 ± 0,3
Диаметр ягоды, мм 10,4 ± 0,3 7,2 ± 0,3 8,6 ± 0,3
Масса 1 ягоды, г 0,7 ± 0,05 0,4 ± 0,03 0,5 ± 0,03
Число выполненных семян в ягоде, шт. 9,4 ± 1,3 4,8 ± 0,7 5,1 ± 0,8
Число щуплых семян в ягоде, шт. 0,8 ± 0,3 0,3 ± 0,1 0,1 ± 0,1
Масса 1 семени, мг 10,0 ± 1,0 15,0 ± 1,5 15,0 ± 1,5
Таблица 3
Метрическая характеристика признаков красных смородин салаирского кряжа на интродукционном участке цсБс, 2008 г.
Признак Ribes atropurpureum Ribes hispidulum Ribes atropurpureum х Ribes hispidulum
Салаир Салаир Салаир
Длина кисти, см 4,0 ± 0,1 4,2 ± 0,3 4,3 ± 0,2
Длина кисти до первого цветка, см 0,7 ± 0,02 1,0 ± 0,1 0,9 ± 0,1
Число цветков в кисти, шт. 13,6 ± 0,3 9,2 ± 0,6 11,8 ± 0,7
Плотность кисти 4,6 ± 0,1 3,3 ± 0,3 3,7 ± 0,1
Число ягод в кисти, шт. 5,0 ± 0,1 4,5 ± 0,3 4,4 ± 0,3
Длина ягоды, мм 9,2 ± 0,1 7,5 ± 0,3 8,4 ± 0,2
Диаметр ягоды, мм 9,7 ± 0,1 7,2 ± 0,2 8,9 ± 0,2
Масса 1 ягоды, г 0,7 ± 0,01 0,4 ± 0,02 0,5 ± 0,03
Число выполненных семян в ягоде, шт. 8,4 ± 0,3 4,8 ± 0,5 6,3 ± 0,6
Число щуплых семян в ягоде, шт. 0,4 ± 0,1 0,2 ± 0,1 0,4 ± 0,2
Масса 1 семени, мг 10,0 ± 1,0 15,0 ± 1,0 10,0 ± 1,0
Таблица 4
завязываемость плодов красных смородин салаирского кряжа в искусственных межвидовых реципрокных скрещиваниях, интродукционный участок цсБс
Комбинация скрещиваний Завязываемость плодов, %
годы
1999 2002 2003 2004 2007 2008
Ribes а1горигригеит * Ribes hispidulum 4,0-39,0 21,0-45,0 3,9 3,9-29,4 1,5-29,7 11,8-18,8
Ribes hispidulum * Ribes а1горигригеит - - - 5,3-52,9 - -
выбирался видоспецифичный RAPD-локус, который бы отсутствовал у другого вида. Присутствие обеих зон одновременно у анализируемых образцов указывало бы на гибридную природу их происхождения.
На рисунках 2 и 3 приведены электрофореграммы RAPD-спектров, с использованием диагностических праймеров, обоих исходных родительских видов, гибридов естественного происхождения и полученных искусственным путем.
Анализ 30 вариантов олигонуклеотидов не выявил диагностического праймера, позволяющего амплифицировать одновременно RAPD-локусы, видоспецифичные для обеих родительских пар. Тем не менее, при изучении ПЦР-спек-тра с использованием праймера О^о 8 (CGCCCCCATT, Та — 43,9 °С) была выявлена зона, размером 700 пар оснований, характерная только для Ribes hispidulum и отсутствующая у Ribes а^оригрикит. Аналогичные результаты были получены при амплификации с использованием праймера О^о 1 (CGTCTGCCCG, Т — 42 °С ). Однако в данном случае локус, размером 1300 п. о., был видоспеци-фичен для Ribes а^оригритит и отсутствовал у образцов Ribes hispidulum. Анализ большинства предполагаемых гибридов показал одновременное присутствие в образцах видоспецифичных локусов Ribes а^оригрикит и Ribes hispidulum, что подтверждает их гибридную природу.
Таким образом, морфологическая оценка признаков, особенности местообитаний, искусственная гибридизация и молекулярно-генетический анализ позволили подтвердить существование в природных условиях Салаирского кряжа межвидовых гибридов Ribes atropurpureum * Ribes hispidulum.
Литература
1. Вощилко М. Е., 1971. Смородина Западного Салаира и опыт ее интродукции: Дис. ... канд. биол. наук. М., 161 с.
2. Вощилко М. Е., Горбунов А. Б., 1971. Использование дикорастущих ягодников в обогащении культурной флоры Западной Сибири // Растительные богатства Сибири / Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние. С. 110-114.
3. Горбунов А. Б., Толеубаева Л. А., 2007. Изменчивость признаков генеративной сферы видов смородины Ribesia (Вег1.) Jancz. Салаирского кряжа // Сиб. экол. журн. Т. 14, № 2. С. 303-326.
4. Коропачинский И. Ю., Милютин Л. И., 2006. Естественная гибридизация древесных растений. Новосибирск: Гео, 223 с.
ß
I
s
---—---
/v
Видоспецифичный локус для R. atropurpureum (01igol-1300)
Рис. 2. RAPD-спектр исходных видов красных смородин Са-лаирского кряжа, их естественных и искусственных гибридов при использовании праймера ОН£0 8 (инвертированный цвет).
1-5 — искусственные гибриды, 6, 7 — Ribes Шго-ригриггит, 8, 9 — Ribes hispidulum, 10-16 — естественные гибриды, М — маркер молекулярного веса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 М
Рис. 3. RAPD-спектр исходных видов красных смородин Сала-ирского кряжа, их естественных и искусственных гибридов при использовании праймера ОН£0 1 (инвертированный цвет).
1-5 — искусственные гибриды, 6, 7 — Ribes Шго-puгpuгeum, 8, 9 — Ribes hispidulum, 10-16 — естественные гибриды, М — маркер молекулярного веса
5. Куриленко Т. К., 2001. Смородины подрода Ribesia (Berl.) Jancz. в центральной части Горного Алтая (Изменчивость, естественная гибридизация, отбор): Дис. ... канд-та биол. наук. Новосибирск, 125 с.
6. Лащинский Н. Н, Седельникова Н. В., Сафонова Т. А. и др., 2007. Флора Салаирского кряжа. Новосибирск: Академ. изд-во «Гео», 252 с.
7. Падутов В. Е, Баранов О. Ю, Воропаев Е. В., 2007. Методы молекулярно-генетического анализа. Минск: Юнипол, 176 с.
8. Подрод 1. Ribesia (Berl.) Jancz., 1939 // Флора СССР / М.-Л.: Изд-во АН СССР. Т. IX. С. 232-246.
9. Подрод 1. RIBESIA (Berl.) Jancz. // Деревья и кустарники СССР / М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1954. Т. III. С. 183-195.
10. Федоровский В. Д., 1969. О естественной гибридизации между Ribes altissimum Turcz. и Ribes hispidulum A. Pojark. в Тувинской АССР // Пути и методы обогащения дендрофлоры Сибири и Дальнего Востока / Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние. С. 79-83.
11.Федоровский В. Д., 2001. Ribes spicatum Robson — смородина колосистая (систематика, география, из-
менчивость, интродукция). Киев: Фитосоциоцентр, 204 с.
12.Maniatis Т., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual / T. Maniatis, J. Sambrook, E.F. Fritsch. Cold Spring Harbor: Laboratory Press. 324 p.
13. RIBES L. СМОРОДИНА, 1994 // Флора Сибири / Новосибирск: ВО Наука, Сиб. отд-ние. Т. 7. С. 209—217.
INTERSPECIES HYBRIDS OF RED CURRANTS (RIBES ATROPURPUREUM x RIBES HISPIDULUM) ON THE SALAIR RIDGE
Gorbunov A. B., Padutov V. E, Baranov O. Yu.
* SUMMARY: Interspecies hybrids Ribes atropurpureum x Ribes hispidulum occurring on the Salair ridge were revealed and studied on the basis of assessment of their morphological traits and molecular and genetic analysis.
* KEY WORDS: red currant; interspecies hybrids; morphology; molecular and genetic analysis.
Ф Информация об авторах
Горбунов Алексей Борисович — к. б. н., с. н. с., заведующий лабораторией. Центральный сибирский ботанический сад СО РАН. 630090, Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101. E-mail: [email protected].
Падутов Владимир Евгеньевич — д. б. н., заведующий лабораторией. Институт леса Национальной академии наук Беларуси. 246001, Республика Беларусь, г. Гомель, ул. Пролетарская, 71. E-mail: [email protected].
Баранов Олег Юрьевич — к. б. н., ведущий научный сотрудник. Институт леса Национальной академии наук Беларуси. 246001, Республика Беларусь, г. Гомель, ул. Пролетарская, 71. E-mail: [email protected].
Gorbunov Alexey Borisovich — Candidate of Biological Sciences, Chief of the Laboratory, Central Siberian Botanical Garden of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia, 630090, Zolotodolinskaya str., 101. E-mail: [email protected].
Padutov Vladimir Evgen'evich — Doctor of Biological Sciences, Chief of the Laboratory, Forest Institute of the National Academy of Sciences of Belarus. 246001, Belorussia, Gomel, Proletarskaya str., 71. E-mail: [email protected].
Baranov Oleg Yur'evich — Candidate of Biological Sciences, Principal researcher, Forest Institute of the National Academy of Sciences of Belarus. 246001, Belorussia, Gomel, Proletarskaya str., 71. E-mail: [email protected].
