CC BY
28
Современное садоводство 2/2014 Contemporary horticulture
Электронный журнал
УДК 634.11:576.354.4
Г. А. Седышева, д.с.-х.н. С. А. Мельник, м.н.с. Н. Г. Горбачева, к.с.-х.н.
Electronic Journal
ГНУ ВНИИ селекции плодовых культур Россельхозакадемии, Россия, Орел, [email protected]
Редукционное деление при микроспорогенезе у колонновидной формы яблони Восторг
Аннотация
Диплоидный колонновидный сорт яблони Восторг характеризуется достаточно правильным ходом редукционного деления при микроспорогенезе. Число нарушений на последовательных стадиях мейоза находится в пределах 10,1...1,8% от общего числа изученных микроспороцитов. Максимальное число нарушений приходится на начальные стадии гетеротипного и гомотипного делений. На стадии одноядерной пыльцы отмечено 98,2% морфологически нормальных пыльцевых зерен. Следовательно, сорт Восторг при использовании в скрещиваниях должен быть хорошим опылителем и может с успехом использоваться в селекции на полиплоидном уровне.
Ключевые слова: яблоня, колонновидность, селекция на полиплоидном уровне, мейоз, микроспорогенез, стадии деления, микроспоры, гаметы, пыльца
UDC 634.11:576.354.4
G. A. Sedysheva, doctor of agricultural sciences
S. A. Melnik, junior researcher
N. G. Gorbacheva, candidate of agricultural sciences
Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Russia, Orel, [email protected]
Reducing division during microsporogenesis in columnar apple Vostorg Abstract
Diploid columnar apple cultivar Vostorg is characterized by a fair correct course of reducing division during microsporogenesis. A number of disorders in the consecutive stages of meiosis is within 10,1...1,8% from a total number of studied microsporocytes. The greatest number of disorders used to be in the initial stages of heterotypic and homotypic divisions. 98,2% of morphologically normal pollen grains were noted in the stage of one-nuclear pollen. Consequently, Vostorg must be a good pollinator when using in crossings and can be successfully used in breeding on a polyploidy level.
Key words: apple, columnar trees, breeding on a polyploidy level, meiosis, microsporogenesis, stages of division, microspores, gametes, pollen
Введение
Мейотическое деление при микроспорогенезе у диплоидных сортов яблони описано многократно в работах и отечественных, и зарубежных ученых [3, 4, 5, 6, 10]. В основном это обычные сильнорослые диплоидные формы, составляющие основу
стандартного сортимента. Что же касается колонновидных форм яблони, селекция которых развернута лишь в последние десятилетия, в научной литературе сведений о состоянии генеративной сферы у них пока нет. Тем не менее, использование их в селекции, особенно с привлечением в скрещивания полиплоидных форм, знание этих сведений представляется необходимым условием для рационального проведения селекционных работ.
Колонновидные сорта яблони представляют большой интерес с точки зрения интенсификации садоводства. Они дают возможность получать существенный урожай уже на 3...5-й год после закладки сада [1, 2, 7].
Несомненно, перспективно включение колонновидных сортов в селекцию на полиплоидном уровне. При скрещивании диплоидных колонновидных сортов с тетраплоидными формами получаются триплоидные гибриды, сочетающие в себе положительные свойства колонновидных сортов и преимущества триплоидного уровня плоидности. В перспективе возможно выделение новых высокоэффективных сортов яблони с компактным габитусом кроны.
Материал и методика исследований
Объектом для изучения редукционного деления при микроспорогенезе послужила диплоидная колонновидная форма яблони Восторг. Сорт Восторг получен от скрещивания в 1993 году колонновидной формы 270-124 (Маяк х КВ 103) с иммунным к парше сеянцем 23-17-62 (814 - свободное опыление) (ген Vf). Сорт колонновидной яблони Восторг принят на Государственное испытание [8].
Для изучения мейоза готовили временные давленые препараты, окрашенные ацето-гематоксилином [9]. Просмотр препаратов осуществляли на микроскопе Биолам-И, фотографирование отдельных картин мейоза - на микроскопе Nikon-50i с фотокамерой DS-Fi 1.
На каждой стадии просматривали от 150 до 1300 клеток.
Результаты и их обсуждение
В результате анализа последовательных стадий мейоза у колонновидного сорта яблони Восторг установлено, что микроспорогенез у него характеризуется высокой степенью правильности. Количество нарушений на отдельных стадиях мейоза не превышает 10,1% от числа просмотренных микроспороцитов. В большинстве случаев картины деления правильные (рисунок 1).
а б в г д е
а - телофаза-1; б - метафаза-П; в - анафаза-11; г - телофаза-П; д - тетрады; е - пыльца Рисунок 1 - Нормальные картины деления у колонновидной формы яблони Восторг
В первом делении мейоза нарушений значительно больше, нежели во втором. Кривая, отражающая ход мейоза при микроспорогенезе (рисунок 2) имеет несколько пиков. Наибольшее число нарушений отмечено на стадии метафаза-1 - 10,1%,
следующий максимум приходится на стадию метафаза-П - 7,2%, затем на стадию телофаза-П - 4,8%. К моменту завершения мейоза число нарушений заметно снижается.
12 10 8
>s s
X
ф
3
>
CL
я
>
>
О*
стадия мейоза
Рисунок 2 - Ход мейоза при микроспорогенезе у колонновидной формы яблони Восторг
На стадии одноядерной пыльцы отмечено всего 1,8% аномальных (с двумя ядрышками и крупных) пыльцевых зерен (рисунок 3 б).
г *
а б
а - микроспоры с несколькими микроядрами; б - крупная пыльца Рисунок 3 - Аномалии на заключительных стадиях микроспорогенеза у колонновидной формы яблони Восторг
Что касается разнообразия типов нарушений, то перечень их не отличается слишком большим размахом. Число их на разных стадиях находится в пределах 1...4 (таблица 1).
Наибольшее число типов нарушений отмечено на начальных стадиях первого (гетеротипного) и второго (гомотипного) делений. На стадии метафаза-1 и метафаза-П это в основном забегания отдельных хромосом раньше основной массы к полюсам веретена деления и выбросы хромосом в цитоплазму микроспороцита. На последующих стадиях первого и второго делений мейоза анафаза-1 и анафаза-П число нарушений значительно снижается за счет того, что забежавшие хромосомы к моменту завершения стадии деления объединяются с основными группами хромосом и на
стадии телофаза-1 и телофаза-П остаются лишь хромосомы, выброшенные за пределы ахроматинового веретена. Эти хромосомы впоследствии формируют дополнительные ядра разной величины в зависимости от числа выброшенных хромосом (рисунок 3 а). Число таких нарушений составляет всего 1,8% от числа просмотренных микроспороцитов.
Таблица 1 - Количество нарушений разных типов на последовательных стадиях мейоза при микроспорогенезе у колонновидного сорта яблони Восторг_
Стадия мейоза Всего нарушений, шт. В том числе:
тип нарушений количество, шт. % от общего числа нарушений
Метафаза-1 28 забегания 22 78,5
выбросы 4 14,3
микроверетено 1 3,6
забегания + выбросы 1 3,6
Анафаза-1 7 отставание 6 85,7
мост 1 14,3
Телофаза-1 1 три ядра 1 100
Метафаза-П 15 забегания 11 73,3
выбросы 3 20,0
неравные веретена 1 6,7
Анафаза-П 5 отставания 3 60,0
выбросы 2 40,0
Телофаза-П 8 микроядра 4 50,0
5 неравных ядер 3 37,5
без хроматина 1 12,5
Тетрады 4 пентады с неравн. микросп. 4 100
Пыльца 24 2 ядра 18 75,0
крупная пыльца 6 25,0
Заключение
Таким образом, хотя в процессе редукционного деления у колонновидной формы яблони сорта Восторг и отмечено некоторое количество аномалий, тем не менее, по завершении мейоза наблюдается 98,2% морфологически нормальных пыльцевых зерен (рисунок 1 е). Следовательно, данная форма вполне может служить хорошим опылителем при использовании ее при скрещивании в качестве отцовского компонента.
Литература
1. Качалкин, М. В. Колонны, которые плодоносят / М. В. Качалкин. - М., 2008. -
32 с.
2. Кичина, В. В. Колонновидные яблони. Все о яблонях колонновидного типа / В. В. Кичина. - Изд. 2-е. - М., 2006. - 162 с.
3. Константинов, А. В. Мейоз / А. В. Константинов. - Минск: изд-во Белорусского гос. ун-та, 1971. - 179 с.
4. Крылова, В. В. Изучение биологии гаметогенеза и эмбриогенеза яблони / В. В. Крылова // Биология оплодотворения и гетерозис культурных растений. - 1966. - Вып. 4. - Кишинев: Картя Молдов.- С. 150-183.
Современное садоводство 2/2014 Contemporary horticulture
Электронный журнал
Electronic Journal
5. Крылова, В. В. Эмбриология яблони / В. В. Крылова. - Кишинев: Штиинца, 1981. - 148 с.
6. Рыбин, В. А. О числе хромосом при соматическом и редукционном делениях у культурной яблони в связи с вопросом о стерильности пыльцы некоторых ее сортов / В. А. Рыбин // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 1927. - Т. 17. -Вып. 3. - С. 101-120.
7. Седов, Е. Н. Колонновидная яблоня в интенсивном саду / Е. Н. Седов, С. А. Корнеева, З. М. Серова. - Орел: ВНИИСПК, 2013. - 64 с.
8. Седов, Е. Н. Создание интенсивных садов яблони путем выращивания колонновидных сортов в кроне зимостойкого полукарликового подвоя 3-4-88 (рекомендации) / Е. Н. Седов, С. А. Корнеева, З. М. Серова. - Орел: ВНИИСПК, 2014. - 24 с.
9. Топильская, Л. А. Изучение соматических и мейотических хромосом смородины на ацето-гематоксилиновых давленых препаратах / Л. А. Топильская, С. В. Лучникова, Н. П. Чувашина / Бюл. ЦГЛ им. И. В. Мичурина. - 1975. - Вып. 22. - С. 58-61.
10. Singh, R. Intravarietal polyploidy in the apple (Malus pumila Mill.) / R. Singh, B. A. Wafai // Euphytica. - 1984. - V. 33. - № 1. - P. 209-214.
