УДК 634.8:631.521.3
В. Р. Ройчев. Аграрный университет, Болгария, г. Пловдив
Приведены результаты исследований по выявлению фертильности и жизнеспособности пыльцевых зерен у бессемянных и семенных сортов винограда и гибридных сеянцев, выращиваемых в целях селекции.
Фертильность пыльцевых зерен является специфической и высокой у всех изучаемых бессемянных и семенных сортов винограда и гибридных сеянцев - в среднем 92,20-99.80 %, а жизнеспособность составляет 14,20-49,80 %. Энергия прорастания пыльцы и развития пыльцевых трубок у опытных сортов повышается с четвертого по шестнадцатый час после посева пробы на питательные среды. Их длина достигает наибольшего размера у сорта Болгар (362,78 um), за которым следуют Русалка (310,83 um) и Русалка 1 (305,17 urn), а ширина слабо увеличивается от основания к вершине, в наибольшей степени у сортов Неделчев V1-4 (10,7 um) и Болгар (10,1 um).
Исследование по выявлению фертильности и жизнеспособности пыльцевых зерен у бессемянных сортов обнаруживает потенциальные возможности их применения в селекционной работе над комбинациями скрещивания с целью выведения новых сортов и форм элиты винограда. Пыльца является объектом морфологического, цитоэмбриологического, сканинг-электронно-микроскопического и других видов исследований [1-5]. По мнению Okamoto et al. [6], рыльца виноградной лозы содержат некоторые низкомолекулярные, гидрофильные вещества, которые тормозят прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок. Геном пыльцы контролирует, хотя и отчасти, микроспорогенезис, прорастание семян и рост пыльцевых трубок [7].
Выявление жизнеспособности и фертильности пыльцевых зерен у всех бессемянных сортов винограда, выращиваемых в ампелографическом сортименте, осуществлялось в период 2002-2006 гг. в научной лаборатории кафедры виноградарства в Аграрном университете в г. Пловдиве. В исследование было включено 56 бессемянных сортов, два семенных сорта и три гибридных сеянца, различающихся по типу цветка. Пыльца собиралась в период дружного цветения виноградных лоз. Фертильность устанавливалась косвенным путем -при помощи окрашивания ацет-кармином по методу Шардакова, а жизнеспособность - прямо путем проращивания in vitro на предметном стекле, покрытом слоем агар-агара и 20 %-ным раствором сахарозы. В целях более точного определения способности пыльцы к опылению изучались энергия ее прорастания и рост пыльцевых трубок при помощи метода влажной камеры в термостате при температуре 28°С (Терзийски, 1988). Через 4, 8 и 16 часов были зафиксированы проросшие пыльцевые зерна.
В научно-исследовательской и особенно в селекционной работе со всеми культурными растениями часто приходится устанавливать фертильность и жизнеспособность пыльцы. Значения этих двух показателей неодинаковы по годам исследований (табл. 1).
Таблица 1
Фертильность и жизнеспособность пыльцы у испытуемых бессемянных и семенных сортов винограда и гибридных сеянцев с разным типом цветка
Сорт | Фертильность (в %). по годам | В | Жизнеспособность (в %). по годам | В | ||||||||
2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | |||
Аскери | 100 | 95 | 98 | 97 | 95 | 97.0 | 24 | 38 | 40 | 24 | 30 | 31,2 |
Блян | 98 | 100 | 100 | 99 | 100 | 99.4 | 33 | 45 | 36 | 48 | 30 | 38,4 |
Бюти сидлес | 90 | 82 | 90 | 85 | 90 | 87,4 | 37 | 35 | 35 | 35 | 36 | 35.6 |
Бяло дребно без семе | 100 | 96 | 98 | 98 | 100 | 98,4 | 34 | 31 | 35 | 32 | 35 | 33,4 |
Ванеса сидлес | 99 | 94 | 97 | 93 | 90 | 94,6 | 35 | 25 | 25 | 32 | 28 | 29. |
Вита | 94 | 94 | 96 | 98 | 95 | 95,4 | 33 | 23 | 31 | 40 | 50 | 35,4 |
Гигант | 89 | 90 | 88 | 90 | 95 | 90.4 | 25 | 27 | 26 | 25 | 28 | 26.2 |
Дилайт | 100 | 99 | 100 | 100 | 100 | 99,8 | 31 | 32 | 34 | 34 | 35 | 33.2 |
Италия × Султанина | 100 | 99 | 100 | 98 | 100 | 99.4 | 27 | 25 | 28 | 24 | 24 | 25,6 |
Кишмиш туркменский | 99 | 100 | 100 | 100 | 100 | 99,8 | 40 | 35 | 38 | 31 | 34 | 35,6 |
Продолжение таблицы 1
Сорт | Фертильность (в %), по годам | В сред нем | Жизнеспособность (в %), по годам | В сред нем | ||||||||
2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | |||
Кишмиш молдавский | 100 | 100 | 99 | 100 | 100 | 99,8 | 30 | 37 | 39 | 39 | 38 | 36,6 |
Кишмиш Иртишор | 96 | 99 | 96 | 97 | 98 | 97,2 | 25 | 24 | 23 | 25 | 22 | 23,8 |
Кишмиш ВИРА | 96 | 91 | 93 | 98 | 95 | 94,6 | 27 | 27 | 27 | 28 | 29 | 27,6 |
Кишмиш ранний | 100 | 100 | 100 | 99 | 100 | 99,8 | 38 | 34 | 39 | 36 | 35 | 36,4 |
Кишмиш черный | 82 | 74 | 52 | 60 | 62 | 66,0 | 13 | 18 | 12 | 10 | 18 | 14,2 |
Кишмиш Хишрау | 99 | 100 | 100 | 100 | 100 | 99.8 | 21 | 25 | 24 | 22 | 22 | 22.8 |
Кишмиш Лучистый | 95 | 96 | 95 | 98 | 99 | 96,6 | 22 | 29 | 21 | 20 | 26 | 23,6 |
Кишмиш Ваткана | 100 | 100 | 99 | 100 | 100 | 99,8 | 36 | 31 | 33 | 37 | 37 | 34,4 |
Коринтско бяло | 100 | 100 | 99 | 100 | 99 | 99,6 | 28 | 23 | 22 | 23 | 21 | 23,4 |
Коринтско черно | 98 | 99 | 99 | 97 | 96 | 97,8 | 26 | 24 | 24 | 21 | 23 | 23,6 |
Корза кишмиш | 94 | 96 | 94 | 93 | 95 | 94,4 | 22 | 24 | 42 | 37 | 40 | 33,0 |
Кондарев 10 | 96 | 97 | 96 | 95 | 94 | 95,6 | 28 | 27 | 28 | 24 | 26 | 26,6 |
Коларовеи | 100 | 100 | 100 | 99 | 100 | 99.8 | 21 | 28 | 30 | 31 | 33 | 28,6 |
Неделчев У1-4 | 98 | 100 | 100 | 98 | 100 | 99,2 | 27 | 23 | 26 | 25 | 25 | 25,2 |
Нимранг × Султанина | 96 | 94 | 98 | 100 | 96 | 96,8 | 33 | 30 | 29 | 34 | 36 | 32,4 |
Нишава | 100 | 99 | 100 | 100 | 100 | 99,8 | 21 | 22 | 23 | 23 | 24 | 22,6 |
Перлет | 99 | 100 | 98 | 100 | 1.00 | 99,4 | 36 | 22 | 33 | 27 | 29 | 29,4 |
Рауча бяла | 90 ! 92 | 90 | 95 | 94 | 92,2 | 22 | 30 | 33 | 33 | 29 | 29.4 | |
Росбул | 100 | 100 | 99 | 98 | 100 | 99,4 | 32 | 36 | 34 | 30 | 31 | 32,6 |
Русалка | 100 | 99 | 100 | 99 | 100 | 99,6 | 43 | 43 | 40 | 38 | 40 | 40,8 |
Русалка I | 98 | 100 | 99 | 98 | 100 | 99,0 | 50 | 45 | 54 | 47 | 53 | 49,8 |
Русалка 2 | 90 | 80 | 85 | 90 | 80 | 85,0 | 22 | 23 | 28 | 24 | 24 | 24,2 |
Русалка 3 | 100 | 99 | 98 | 100 | 100 | 99,4 | 39 | 38 | 32 | 30 | 32 | 34,2 |
Русалка ЗА | 100 | 99 | 98 | 100 | 100 | 99,4 | 21 | 34 | 29 | 22 | 36 | 28,4 |
Русачка 5А | 95 | 100 | 99 | 95 | 100 | 96,0 | 27 | 28 | 23 | 37 | 29 | 28,8 |
Русалка 5В | 90 | 94 | 93 | 98 | 95 | 94,0 | 37 | 26 | 33 | 26 | 33 | 31,0 |
Русалка 6 | 96 | 92 | 90 | 100 | 100 | 95,6 | 43 | 47 | 48 | 49 | 53 | 48,0 |
Рушаки | 88 | 90 | 100 | 100 | 94 | 94,4 | 29 | 30 | 35 | 37 | 31 | 32,2 |
Руби сидлес | 99 | 90 | 98 | 99 | 80 | 93,2 | 28 | 29 | 25 | 20 | 28 | 26,0 |
Славянка | 97 | 97 | 98 | 100 | 99 | 98,2 | 31 | 32 | 33 | 35 | 35 | 33,2 |
Султанина | 98 | 92 | 97 | 94 | 96 | 95,4 | 27 | 35 | 46 | 50 | 39 | 39,4 |
Султанина муската | 60 | 63 | 66 | 60 | 59 | 61,6 | 21 | 22 | 22 | 21 | 23 | 21,8 |
Султанина гигас | 93 | 96 | 100 | 100 | 100 | 97,8 | 48 | 50 | 36 | 37 | 36 | 41,4 |
Супериор Сидлес | 100 | 99 | 100 | 100 | 99 | 99,6 | 27 | 22 | 21 | 23 | 23 | 23,2 |
Тарнау | 98 | 98 | 97 | 100 | 100 | 98,6 | 27 | 40 | 24 | 39 | 43 | 34,6 |
Окончание таблицы 1
Сорт | Фертильность (в %). по годам | в | Жизнеспособность (в %), по годам | В сред нем | ||||||||
2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | |||
Тракийска перла | 95 | 95 | 96 | 98 | 100 | 96,8 | 28 | 26 | 26 | 24 | 25 | 25,8 |
Флейм сидлес | 90 | 90 | 98 | 100 | 100 | 95,6 | 36 | 21 | 36 | 31 | 26 | 30,0 |
Фона без семе | 99 | 99 | 98 | 97 | 96 | 97,8 | 21 | 32 | 34 | 42 | 41 | 34,0 |
Гибрид 720-19 | 95 | 97 | 92 | 94 | 99 | 95,4 | 23 | 22 | 22 | 29 | 26 | 24,4 |
Гибрид V-6 | 100 | 100 | 99 | 100 | 100 | 99.8 | 43 | 41 | 41 | 42 | 43 | 33,4 |
Гибрид 23-4 | 98 | 99 | 10 0 | 97 | 100 | 98,8 | 28 | 25 | 26 | 27 | 22 | 25,6 |
Гибрид 21-17-41 | 98 | 100 | 99 | 99 | 100 | 99,2 | 37 | 33 | 31 | 32 | 33 | 33,2 |
Гибрид 36-16 | 95 | 97 | 99 | 95 | 98 | 96,8 | 34 | 35 | 27 | 32 | 22 | 30.0 |
Червено без семе | 100 | 100 | 92 | 96 | 93 | 96,2 | 31 | 27 | 26 | 25 | 30 | 27,8 |
Арли супериор сидлес | 92 | 93 | 87 | 96 | 95 | 92,6 | 29 | 21 | 27 | 20 | 25 | 24,4 |
56. Янгиер | 96 | 98 | 95 | 90 | 88 | 93,4 | 27 | 24 | 25 | 29 | 24 | 25.8 |
Семенные сорта | ||||||||||||
57. Болгар | 99 | 97 | 98 | 96 | 100 | 98.0 | 50 | 58 | 46 | 48 | 50 | 50.4 |
58.Чауш | 90 | 93 | 98 | 95 | 90 | 93,2 | - | - | - | - |
| - |
Гибридные сеянцы с разным типом цветка | ||||||||||||
59. Гибрид 30-2 | 100 | 100 | 98 | 99 | 100 | 99.4 | 44 | 31 | 35 | 50 | 31 | 38,2 |
60. Гибрид III -4 | 100 | 99 | 98 | 100 | 100 | 99.4 | - | - | - | - | - |
|
61. Гибрид 11 - 12 | 100 | 100 | 99 | 100 | 100 | 99,8 | - |
| - | - | - |
|
Специфика фертильности состоит в том, что она остается значительно высокой у всех сортов. Ее средние значения варьируют от 92,20 % у сорта Рауча Бяла до 99,80 % у сортов Дилайт, Кишмиш молдавский, Кишмиш ранний, Кишмиш Хишрау, Нишава, Коларовец, Гибрид V-6 и Кишмиш Ваткана. Единственно у сорта Султанина муската значение признака фертильности в процентах остается сравнительно низким на протяжении всех лет опыта - в среднем 61,60 %, а также у Кишмиша черного - 66,00 %. У всех сортов после окрашивания ацет-кармином наблюдается особое строение пыльцы. Фертильность высока и у семенных сортов - в среднем 98 % у сорта Болгар и 93,20 % у сорта Чауш. Необходимо отметить, что у сорта Чауш с функционально женским типом цветка пыльцевые зерна окрашиваются в светло-розовый цвет. Гибридные сеянцы характеризуются разным типом цветка: Гибрид 30-2 - обоеполый сеянец, Гибрид Ш-4 - сеянец с функционально женским типом цветка, и Гибрид 11-12 - бессемянный сеянец с функционально женском типом цветка. У растений всех трех групп независимо от типа цветка фертильность пыльцы очень высока - 99,40-99,80 %.
Жизнеспособность пыльцы у всех исследуемых сортов варьирует в более широких пределах по сравнению с их фертильностью - в среднем от 14,20 % у Кишмиша черного до 49,80 % у Русалки 1. Этот показатель еще отчетливее выявляет сортовые отличия по годам исследований и полученные средние значения. У некоторых сортов разница весьма ощутима, но средние значения в большинстве случаев достигают около 30-40 %. Из семенных сортов жизнеспособными являются пыльцевые зерна только у сорта Болгар - в среднем 50,40 %, что превосходит все значения испытуемых бессемянных сортов винограда. У сорта Чауш не наблюдается роста пыльцевых трубок из-за функционально женского типа цветка, и показатель жезнеспоеобности не учитывался. Та же тенденция наблюдается и у гибридных сеянцев, у которых жизнеспособными являются только пыльцевые зерна обоеполого сеянца Гибрид 30-2. У сеянцев с функционально женским типом цветка - семенных и бессемянных - Гибрид II1-4 и Гибрид II-12 отсутствуют жизнеспособные пыльцевые зерна по всем годам исследований (табл.2).
Табл. 2 показывает динамику прорастания пыльцевых зерен и роста пыльцевых трубок у исследуемых бессемянных и семенных сортов винограда. Она является специфической для отдельных сортов и в большинстве случаев плавно повышается с течением времени по ходу содержания в чашках Петри и термостате. Через четыре часа после помещения проб в благоприятные для проращивания условия жизнеспособность пыльцы у сорта Русалка равняется 40,80 % у Коринтско бяло - 23,40 %, у Неделчев VI-4 - 25,20 %, у Султанина -39,40 %, у Русалка 1 - 49,80 %, у Болгар - 50,40 %. Восемь часов спустя жизнеспособность чувствительно повышается, а через 16, при последнем учете, значения этого показателя по сортам следующие: у Русалка - 83,87 %, у Коринтско бяло - 87,50 %, у Неделчев VI-4 -94,12 %, у Султанина - 72,73 %, у Русалка 1 - 86,96 %, у Болгар - 93,10 %. Рост пыльцевых трубок связан с прохождением этапов спермеогенезиса. Их длина, отмечаемая в те же промежутки времени, растет с разной интенсивностью у разных сортов.
Таблица 2
Динамика прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок
Сорт | Час | Жизнеспособность (в %) | Пыльцевые трубки | ||||
длина (um) | ширина(цт) | ||||||
основание | середина | вершина | среднее | ||||
Русалка | 4 | 40.80 | 97,11 | 3,3 | 3,8 | 4,0 | 3,7 |
8 | 60,48 | 193,17 | 6,7 | 6.9 | 7,2 | 6.9 | |
16 | 83,87 | 310,83 | 8.1 | 8.6 | 9.5 | 8,7 | |
Коринтско бяло | 4 | 23,40 | 88.14 | 3,7 | 3,9 | 4,1 | 3.9 |
8 | 64,33 | 174,01 | 6.9 | 7J | 7,5 | 7,2 | |
16 | 87.50 | 255.00 | 8.7 | 9,7 | 10,2 | 9.5 | |
Неделчев V1-4 | 4 | 25,20 | 94.60 | 4.3 | 4,5 | 4,7 | 4,5 |
8 | 64.06 | 198,91 | 6,9 | 7,1 | 7,3 | 7,14 | |
16 | 94.12 | 294.36 | 10.4 | 10,8 | 10 | 10,7 | |
Султанина | 4 | 39.40 | 98,31 | 3,4 | 3,6 | 3.8 | 3,6 |
8 | 53.22 | 184.24 | 7.1 | 7.3 | 7.6 | 7,3 | |
16 | 72.73 | 298.18 | 8.3 | 8.5 | 9.4 | 8,7 | |
Русалка 1 | 4 | 49.80 | 90.44 | 3,0 | 3.1 | 3,3 | 3.1 |
8 | 68.12 | 188.72 | 6.6 | 6.9 | 7.3 | 6.9 | |
16 | 86.96 | 305.17 | 8,0 | 8.4 | 9.8 | 8,7 | |
Болгар | 4 | 50.40 | 69.00 | 4,2 | 4,5 | 4,8 | 4.5 |
8 | 79.67 | 136.3 | 7.0 | 7.2 | 7,6 | 7.2 | |
16 | 93,10 | 362.78 | 9.6 | 9.9 | 10.8 | 10.1 |
При ее первом учете зафиксированы следующие параметры: у Русалка - 97,11 um, у Коринтско бяло - 88,14 um, у Неделчев VI-4 -94,60 um, у Султанина - 98,31 um, у Русалка 1 - 90,44 um, у Болгар - 69,00 um. По последним данным учета длина проросших пыльцевых трубок равняется 310,83 цт у сорта Русалка, 255,00 um у Коринтско бяло, 294,36 um у Неделчев VI-4, 298,18 цт у Султанина, 305,17 um у Русалка 1 и 362,78 um у Болгар. Наивысшей степени жизнеспособности среди бессемянных сортов винограда пыльцевые трубки достигают у сорта Неделчев VI-4, за которым следует семенной сорт Болгар, отличающийся самой большой длиной пыльцевых трубок. Их ширина у всех сортов увеличивается от основания к вершине по часам учета, причем отличия в абсолютных значениях между основанием и серединой менее ощутимы. Средние размеры через 16 часов после посева пробы варьируют в пределах 8,7 um (Русалка, Султанина и Русалка 1) - 10,7 цт (Неделчев VI-4) и 10,1 urn (Болгар). Самыми широкими пыльцевыми трубками обладают сорта Неделчев VI-4 и Болгар.
Выводы
1. Фертильность пыльцевых зерен является специфической и высокой у всех изучаемых бессемянных и семенных сортов винограда и гибридных сеянцев - в среднем 92,20-99,80 %. В фертильных пыльцевых зернах и трубках наблюдаются окрашенные в карминово-красный цвет вегетативные и генеративные ядра, а в стерильных отсутствуют внутриклеточные включения и протоплазма обесцвечена. Жизнеспособность пыльцы у бессемянных сортов характеризуется средними показателями признака 14,20-49,80 %, а ее изменчивость по годам присуща каждому из сортов. Жизнеспособными являются пыльцевые зерна только у семенного сорта Болгар и у гибридного сеянца.
2. Динамика прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок у исследуемых сортов винограда: Русалка, Коринтско бяло, Неделчев VI-4, Султанина, Русалка 1 и Болгар - повышается с четвертого до шестнадцатого часа после посева пробы на питательные среды, больше всего у сорта Неделчев VI-4, Болгар и Коринтско бяло. Длина пыльцевых трубок растет по часам исследований и достигает максимальных значений у сорта Болгар - 362,78 um, за которым следуют Русалка - 310,83 цт и Русалка 1 305,17 цт, а их ширина слабо увеличивается от основания к вершине, причем, ее средняя величина в последний час учета у сорта Неделчев VI14 равняется 10,7 цт, а у Болгар - 10,1 цт.
Источник: Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса: сборник научных статей / ГНУ Всероссийского НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии. - Новочеркасск: Издательство ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2008.
Литература:
1. Димитро, П.,. Зависимости между опрашването и плодоношението и тяхното значение за селекцията на лозата. София. 1948.-203 с.
2. Раси-3аде Г. М.,. Прорастание пыльцы на рыльце пестика у кишмишных сортов винограда. Ген. и сел. Азербайджане, Баку, 1979.-С.3, 140-141.
3. Ройчев, В... Цитоембриологични и селекционно-генетични изследвания при безсеменнн сортове лози (Vitis vinifera L): дис, Пловдив 1996.- 174 с.
4. Терзийски, Д.,. Метод за приготвяне на трайни микроскопски препарата за in vitro проучване на развитието на мъжкия гаметофит и спермиогенезата при покрито-семенните растения. ВСИ Научни трудове. т. ХХХШ, кн. 4, Пловдив.-1988.-С.45-48.
5. Якимов, Л. М. Фертильность пыльцы винограда в зависимости от гамма-облучения. Научно-технический прогресс в виноградарстве и виноделии /Л.М.Якимов,Ю.Г.Балан.- Кишинев, 1980.-С.75-77.
6. Okamoto, G. Properties of Pollen Tube Growth Inhibitors Extracted from Grape Pistils / G Okamoto.. I. Shibuya, K. Shimamur,. J. Japan. Soc. Hort-1989.. Sci., 58,2, 523-527.
7. Okamoto, G., I. Shibuya, K. Shimamura,. Gametophytic and sporophytic selection. Plant Breeding: Principles and prospects. Edited by M. D. Hayward, N. O. Bosemark and I. Rpmagosa. Published in 1993 by Chapman & Hal / Okamoto, G., I. Shibuya, K. Shimamura, London,-1993.- 332-351.