Культура изолированных семяпочек в селекции бессемянных сортов винограда

УДК 634.8:631.527

КВ. Берникова

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко» Россельхозакадемии, г. Новочеркасск

Приведены результаты использования метода культуры изолированных семяпочек с целью получения исходного материала для селекции винограда на бессемянность. Дана агробиологическая оценка выделенных сеянцев межвидового происхождения, выращенных в культуре in vitro из гибридных семяпочек, полученных от скрещивания по схеме бессемянный × бессемянный.

Селекция бессемянных сортов винограда сопряжена с рядом трудностей, наиболее существенными из которых являются низкий выход бессемянных сеянцев, невозможность использования в скрещиваниях бессемянных сортов в качестве материнских форм, плохая всхожесть семян раносозревающих сортов. Кроме того, слабым местом метода гибридизации является то, что при решении задачи создания новых форм в гибридный организм, в силу закона сцепления генов, переносятся нежелательные сочетания хозяйственных признаков и биологических свойств. Применительно к селекции винограда на бессемянность это выражается в том, что в гибридном потомстве бессемянность коррелирует с мелкоягодностью. В результате многолетней селекционной работы установлено, что для получения крупноягодных бессемянных сортов необходимо проводить скрещивания между семенными и бессемянными сортами. При этом в качестве материнских форм используют семенные крупноягодные сорта, а в качестве отцовских - бессемянные сорта.

Клеточные технологии, основанные на культивировании in vitro органов, тканей, клеток и изолированных протопластов, облегчают и ускоряют традиционный селекционный процесс [1, 2].
Благодаря успехам биотехнологии, в частности появлению возможности культивирования зародыша семени в условиях in vitro, открылась перспектива получения жизнеспособного потомства от скрещивания бессемянных сортов между собой с последующим развитием зародышей семени в контролируемых условиях.
Использование методов in vitro для преодоления постзиготической абортивности расширяет возможности селекции на бессемянность, позволяет включить в селекционный процесс стеноспермокарпические сорта и гибриды в качестве материнских форм. Однако многие исследователи указывают на отсутствие четких критериев основных параметров технологического процесса и чрезвычайно низкий процент выхода растений, полученных в результате культивирования стеноспермокарпических семян винограда [3, 4].

В лаборатории биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко были изучены различные аспекты культуры семяпочек винограда:
- исследованы особенности эмбриогенного развития стеноспермокарпических сортов винограда при инцухтировании и скрещивании обоих бессемянных родителей;
- оптимизирована питательная среда, обеспечивающая наиболее благоприятные условия для ввода в культуру и дальнейшего культивирования семяпочек стеноспермокарпических сортов;
- разработан режим стерилизации семяпочек на этапе ввода в культуру;
- подобраны родительские сорта и проверена их комбинационная способность;
- исследована динамика роста и развития ягод и семяпочек сортов различной категории бессемянности и обоснован выбор срока изолирования семяпочек;
- определена зависимость активности эмбриогенных процессов в семяпочках стеноспермокарпических гибридов винограда от метеорологических условий в период вегетации.
Результатом проделанной работы стало получение в культуре in vitro жизнеспособных проростков и сеянцев из изолированных семяпочек от скрещивания по схеме: бессемянный × бессемянный. Гибридные сеянцы культивировали, а затем, с целью сохранения генотипа, размножали методом клонального микроразмножения в контролируемых условиях. После адаптации к нестерильным условиям, растения были высажены для дальнейшего наблюдения в условия гибридного питомника селекционного центра института. Новые формы винограда оценивали по следующим показателям: особенности прохождения годичного биологического цикла сеянцев в зависимости от условий внешней среды (фенологические наблюдения), морозостойкость - по распусканию почек после перезимовки, продуктивность и урожайность сеянцев (определение плодоносности побегов, весовой учет урожая, определение средней массы грозди), категория бессемянности гибридных сеянцев.
При использовании стеноспермокарпических генотипов в качестве родительских форм установлены значительные различия между комбинациями скрещивания по выходу сеянцев. Низкая активность эмбриогенных процессов отмечена в скрещиваниях, где в качестве материнской формы взяты сорта V. vinifera (Кишмиш лучистый × Русбол, Белградский бессемянный × Русбол, Мечта × Русбол). Количество семяпочек с жизнеспособными зародышами в скрещиваниях I-15-5-7 (СВ 12-375 × Свехранний бессемянный) × Русбол, 1-15-5-7 × Кишмиш уникальный, I-15-7-1 (СВ 12-375 × Свехранний бессемянный) × Кишмиш уникальный составило 11-18 %. При опылении сорта Кишмиш ЦГЛ пыльцой сортов Кишмиш уникальный, Коринка русская. Русбол выход гибридных сеянцев составил 37^5 %. В таблице приведены данные о количестве гибридных сеянцев, полученных в различных комбинациях скрещивания.

Таблица
Посадка сеянцев в гибридный питомник 2001-2005 гг.

Высокие показатели распускания почек после зимы 2005-2006 гг., когда температура воздуха опускалась до минус 28°С, отмечены у сеянцев, полученных от скрещивания гибридной формы 1-15-7-1 с сортом Коринка русская (87,5-92,9 %), и у сеянца V-5-1-5 из гибридной семьи Кишмиш ЦГЛ × Русбол (81,8 %), однако эти растения были малопродуктивны. По показателям продуктивности выделились сеянцы V—5—1—15 (Гибрид VI-4 × Гибрид № 342) и 7-1-7 (Кишмиш ЦГЛ × Кишмиш уникальный) - коэффициент плодоносности соответственно 1,5 и 1,7, коэффициент плодоношения - 0,8 и 1,2. При этом у сеянца 7-1-7 весной 2006 года был сравнительно высокий процент распускания почек (66,7 %), что, в целом позволяет оценить этот сеянец как потенциальный донор морозостойкости и продуктивности.
Среди сеянцев из семьи Кишмиш ЦГЛ × Русбол по размерным характеристикам грозди и ягоды выделяется сеянец V-5-1-4 (масса грозди 162,5 г, масса ягоды 2,8 г, масса рудиментов семян 25 мг). Следует отметить, что сеянцы, полученные от скрещивания сортов Кишмиш ЦГЛ и Русбол, отличаются сравнительно небольшим варьированием массы рудиментов семян - от 21,6 до 29,6 мг. В то же время у сеянцев из семьи 1-15-7-1 × Коринка русская размах варьирования этого показателя составил 37,7 мг (от 4,3 мг у сеянца 15-1-10 до 42,0 мг у сеянца 15-1-4).
По признакам продуктивности и бесемянности выделяется сеянец 15-1-2 из семьи 1-15-7-1 × Коринка русская (масса грозди 144 г, среднее количество семян в ягоде -2 шт., причем 3Л ягод в грозди содержат не более двух семян массой 32,2 мг).
По комплексу хозяйственно-ценных признаков в 2007 году выделены следующие сеянцы: V-5-1-5 от скрещивания сортов Кишмиш ЦГЛ × Русбол (урожай 3 кг с куста, масса грозди 100 г, ягоды - 2,1 г, коэффициент плодоносности 1,3, распускание почек 91,3 %) и V-5-1-11 из семьи Гибрид Vl-4 × Гибрид № 342 (урожай 2,4 кг с куста, масса грозди 100 г, ягоды - 2,1 г. коэффициент плодоносности 1,5, распускание почек 90,5 %).
Таким образом, в результате применения метода культуры изолированных семяпочек получены гибридные формы от скрещивания стеноспермокарпических сортов винограда, которые могут служить исходным материалом для дальнейшей селекционной работы.

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 Бутенко, Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р.Г Бутенко - М.: Наука, 1964. - 270 с.
2. Калинин, Ф.Л. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений / ФА Капиннн, В.В. Сарнацкая, В.Е Потишук. - Киев: Наукова думка. 1980. - 272 с.
3. In vitro culture and plant formation from grape cultivars with abortive ovules and seeds / Spiegel- Roy P.. Sahar N., Baron J. and oth. // J. Am. Soc. Hort. Sci. - 1985. - 110. -P. 109-112.
4. Embryo culture as means of introgressing seedleesness from V. vinifera to V. rotundifolia / R.G. Goldy, R.L. Emershad, D.W. Ramming and oth. // Hort.Science. -1988. -V. 27. - P. 886-889.

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: Издательнство ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2008.