CC BY
41
УДК 634.3: 581.162.41: 581.192.7 М.Л. Дубровский, к.с.-х.н.
ГНУ ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии, г. Мичуринск, Россия, [email protected]
Применение физиологически активных веществ для повышения жизнеспособности пыльцы отдаленных гибридов алычи и абрикоса
Аннотация
Изучено действие различных концентраций современных препаратов, содержащих физиологически активные вещества, - «Эпин-экстра» (действующее вещество - эпибрассинолид) и «Циркон» (действующее вещество - гидроксикоричные кислоты) на прорастаемость in vitro пыльцевых зерен отдаленных гибридов алычи и абрикоса. Использование данных препаратов в оптимальной концентрации 0,01 мл/л при добавлении в питательную среду способствует увеличению количества проросшей пыльцы алычи сорта Злато Скифов и формы абрикоса №22 в 1,8...9,4 раза. Повышенная концентрация 0,5 мл/л для каждого из препаратов не оказывала стимулирующего действия на прорастаемость пыльцы данных генотипов.
Ключевые слова: физиологически активные вещества (ФАВ), пыльцевое зерно, эпибрассинолид, гидроксикоричные кислоты.
M.L. Dubrovsky, candidate of agricultural sciences
SSI I.V. Michurin All-Russian Research Institute Genetics and Breeding of Fruit Plants of RAAS, Michurinsk, Russia, [email protected]
Using of physiologically active compounds for higher viability
of pollen grains in remote hybrids of cherry-plum and apricot
Abstract
The effects of different concentrations of contemporary preparations containing physiologically active compounds - «Epin-extra» (action agent - epibrassinolid) and «Tzirkon» (with hydroxycinnamon acids) on germination in vitro of pollen grains in remote hybrids of cherry-plum and apricot have been researched. The using of this physiologically active products in optimal concentration 0,01 ml/l supplemented in the artificial nutrient media leads to the multiplication of quantity of germinated pollen in cherry-plum variety Scythians' Gold and apricot selection №22 at 1,8...9,4 times. The increased concentration 0,5 ml/l of each physiologically active product does not provide stimulated effects on the pollen germination of these genotypes.
Key words: physiologically active compounds (PAC), pollen grain, epibrassinolid, hydroxycinnamon acids.
Отдаленная гибридизация растений как современный и перспективный метод селекции позволяет получить широкий спектр генотипов с различным сочетанием хозяйственно-биологических признаков родительских форм. Однако одним из основных недостатков таких гибридов является сниженное морфологическое качество пыльцы и ее меньшая оплодотворяющая способность, что затрудняет дальнейшее селекционное использование полученных форм. Данная проблема может быть частично решена с помощью применения физиологически активных соединений, стимулирующих протекание метаболических процессов на клеточном уровне. Низкая жизнеспособность пыльцевых зерен обусловлена нарушениями процесса микроспорогенеза при их формировании, вызванными генетическими, физиолого-биохимическими и климатическими условиями. При дефиците эндогенных фитостимуляторов в пыльце искусственная обработка растворами препаратов, содержащих физиологически активные вещества, позволяет повысить их способность к прорастанию и развитию нормальных пыльцевых трубок, что способствует дальнейшему оплодотворению и как результат - развитию плодов с семенами (Hewitt et al., 1985). Установлено стимулирующее действие комплекса ФАВ на генеративную сферу плодовых культур и предложено их применение для преодоления нескрещиваемости генетически отдаленных форм растений (Луткова, 1981; Папихин, 2006).
Целью настоящего исследования являлось изучение возможности повышения жизнеспособности пыльцы отдаленных гибридов косточковых культур при действии физиологически активных веществ и подбор оптимальных концентраций для каждого из них. В качестве биологических объектов исследования были выбраны гибридная форма абрикоса № 22 (Лучший мичуринский х Краснощекий; содержит в генотипе наследственный материал сибирских и европейских форм абрикоса) и алыча сорта Злато Скифов (сеянец от свободного опыления Кубанской кометы, объединяющей в своем генотипе геномы сливы китайской и алычи). Исследования проведены в лаборатории цитогенетики и гаметной селекции ГНУ ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии по общепринятым методикам. Пыльцу собирали весной с распускающихся на побегах бутонов. Посев пыльцы производили по методу Д.А. Транковского (Паушева, 1974) на предметные стекла в каплю искусственной питательной среды, состоявшей в контроле из 1% агар-агара, 10% сахарозы и 0,001% борной кислоты, в опыте добавляли в среду физиологически активные вещества заданной концентрации. Предметные стекла с нанесенной пыльцой помещали в чашки Петри с влажной фильтровальной бумагой и выдерживали 3...4 ч в биологическом термостате при t = +25°С. Препараты просматривали под микроскопом Carl
Zeiss Jenamed, по каждому генотипу подсчитывали количество проросших пыльцевых зерен в 10-15 полях зрения.
В контроле растения алычи сорта Злато Скифов имеют пыльцу с низкой жизнеспособностью на уровне 3,7%, что приводит к малому завязыванию плодов. Форма абрикоса №22 обладает пыльцой с более высокой жизнеспособностью - до 23,2% в контроле, однако для эффективного селекционного процесса возможно дополнительное увеличение прорастающей способности пыльцы при экзогенном действии ФАВ.
В результате проведенных исследований было изучено действие новых препаратов с фитоиммуномодулирующим и стимулирующим эффектом - «Эпина-экстра» и «Циркона». Выбор данных препаратов обусловлен их доступностью и сравнительно невысокой стоимостью. Действующим веществом «Эпин-экстра» является эпибрассинолид из группы брассиностероидов - природных гормонов растений, впервые выделенных из растений семейства Крестоцветные. Действие препарата «Циркон» обусловлено содержанием комплекса гидроксикоричных кислот, выявленных впервые в клетках эхинацеи пурпурной, в их число входят кофейная кислота и ее производные - цикориевая и хлорогеновая кислоты (Малеванная, 2005; Брыкалов и др., 2008). Добавление в питательную среду препаратов «Эпин-экстра» и «Циркон» в концентрации 0,01 мл/л способствует повышению прорастающей способности пыльцевых зерен алычи Злато Скифов в 6,8...9,4 раза, абрикоса №22 - в 1,8...2,1 раза (рисунок 1, 2). При этом концентрации препарата «Эпин-экстра» 0,05 и 0,1 мл/л также оказывают стимулирующее действие на прорастаемость пыльцевых зерен алычи и абрикоса, но в меньшей степени; в то время как концентрации 0,25 и 0,5 мл/л оказывали при обработке пыльцы абрикоса ингибирующее действие на рост пыльцевых трубок, снизив величину жизнеспособности в 2,4.7,9 раза от уровня контроля (рис. 1). Для препарата «Циркон» сходное ингибирующее действие отмечено только для максимальной концентрации 0,5 мл/л, испытанной в рамках эксперимента, в данном случае наибольшее снижение величины жизнеспособности пыльцы от значения контроля , составившее 13,8 раз, установлено у абрикоса (рисунок 2).
Л н u О ffi \0 О и О С и <и ас м £
30 Л
-Р j 20
Я" л Ч
3 10 Н с
Ж
I I
О 0,01 0,05 0,1 0,25 0,5
(контр,]
Концентрация препарата "Эпин-экстра", мл/л
б
Рисунок 1 - Влияние препарата «Эпин-экстра» (д.в. - 0,025 г/л эпибрассинолида) на жизнеспособность пыльцы: а - алычи сорта Злато скифов; б - формы абрикоса №22.
J3 н
U О
а
ю о и О
ас
и tu ас
m S
ас" ja
ас
40 -I
30 -
20 -
10 -
0 0,01 (контр.)
Концентрация препарата "Циркон", мл/л
ja 50 -
н
о
О 40 -
ас \о sP О4
о и ja 30 -
О ас
ас ja
О <и 3 20 -
X ас
m К 10 -
*
0 0,01 (контр.)
Концентрация препарата "Циркон", мл/л
б
Рисунок 2 - Влияние препарата «Циркон» (д.в. - 0,1 г/л гидроксикоричных
кислот) на жизнеспособность пыльцы: а - алычи сорта Злато скифов; б - формы абрикоса №22.
Таким образом, использование препаратов «Эпин-экстра» и «Циркон» в оптимальной концентрации 0,01 мл/л при добавлении в питательную среду способствуют повышению прорастающей способности пыльцы алычи сорта Злато Скифов и абрикоса №22, являющихся отдаленными гибридами, в 1,8...9,4 раза. Это позволяет осуществлять обработку пыльцевых зерен со сниженной жизнеспособностью с целью нормализации их физиолого-биохимических процессов и компенсирования дефицита эндогенных ФАВ.
Современное садоводство 3/2013 Contemporary horticulture
Электронный журнал
Electronic Journal
Литература
1. Брыкалов, А.В. Исследование физиологически активных соединений в препарате из эхинацеи пурпурной / А.В. Брыкалов, Е.М. Головкина, Е.В. Белик, Ф.А. Бостанова // Химия растительного сырья. -2008. - №3. - С. 89-91.
2. Луткова, Е.Н. Влияние физиологически активных веществ на эмбриональную сферу косточковых культур и винограда / Е.Н. Луткова // Бюллетень ЦГЛ им. И.В. Мичурина. - 1981. - Вып. 36. - С. 255-259.
3. Малеванная, Н.Н. Препарат «Циркон» - иммуномодулятор нового типа / Н.Н. Малеванная // Биотехнология: состояние и перспективы развития. - М., 2005. - С. 273-274.
4. Папихин, Р.В. Повышение эффективности получения отдалённых гибридов семечковых культур и их хозяйственно-биологические особенности: автореф. дисс... канд. с.-х. наук / Р.В. Папихин. - Мичуринск, 2006. - 22 с.
5. Паушева, З.П. Практикум по цитологии растений / З.П. Паушева; изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1974. - 288 с.
6. Hewitt, F.R. Effect of Brassinolide and other Growth Regulators on the Germination and Growth of Pollen Tubes of Prunus avium using a Multiple Hanging-drop Assay // F.R. Hewitt, T. Hough, P. O'Neill, J.M. Sassea, E.G. Williams, K.S. Rowan. - Aust. J. Plant Physiol. - 1985. - Vol. 12. - P. 201-211.
