Формирование растений из полиэмбрионных семян

И.А. Павлова, к.б.н., с.н.с. отдела селекции, генетики винограда и ампелографии Национальный институт винограда и вина «Магарач»

ФОРМИРОВАНИЕ РАСТЕНИЙ ИЗ ПОЛИЭМБРИОННЫХ СЕМЯН ВИНОГРАДА В УСЛОВИЯХ IN VITRO

Выявлена полиэмбриония при прорастании стеноспермокарпических семян винограда. В условиях in vitro получено 16 проростков от одного полиэмбрионного семени винограда, определены пути формирования растений.

Polyebmbryony was revealed during germination of stenospermocarpic grape seeds. A total of 16 plantlets were generated in vitro from one polyembryonic seed, and the ways of plant formation were determined.

Ключевые слова: полиэмбриония, стеноспермокарпические семена, множественные проростки, in ovulo in vitro.

Одним из направлений применения технологии in ovulo in vitro является выявление добавочных зародышей в потомстве отдельных сортов винограда. Спонтанная полиэмбриония у винограда имеет несколько механизмов и может быть одним из способов получения гаплоидов [1, 2]. Однако полиэмбриония редко встречается у винограда, множественные проростки имеют низкую жизнеспособность. Поэтому изучение особенностей формирования растений из множественных проростков винограда, создание оптимальных условий для их роста и развития позволит снизить летальность полиэмбрионного потомства.
Материалом исследований служили стеноспермокарпические семена, полученные от скрещиваний: Ялтинский бессемянный х 18-72-1 П, Ялтинский бессемянный х 15-88-2. Ялтинский бессемянный х Русбол. Семена были собраны в период физиологической зрелости ягоды.
В процессе исследований использовали методы, разработанные в отделе селекции, генетики винограда и ампелографии НИВиВ »Магарач» [3-4].Стерили- зацию семян осуществляли несколькими реагентами: спиртом 40 сек., затем 0,1%-ным диоцидом 8 мин. с последующей 3-кратной промывкой автоклавированной дистиллированной водой на протяжении 10 мин. Культивирование семян проводили на модифицированной питательной среде Нича и Нич (1969). Для стимулирования прорастания семян использовали 6- бензиламинопурин (БАП) в концентрации 0,5 мг/л.
В условиях ламинарного бокса после стерилизации и механической манипуляции по отсеканию халазальной части, фрагмент семени с предполагаемым зародышем вводили в культуру. Культивирование проводили в темноте при t +20-25°С. Культивирование проростков, каллуса, побегов, растений осуществляли на питательной среде того же состава с пониженным содержанием БАП в световой комнате при 16-часовом фотопериоде интенсивностью 1500 люкс и температуре +27°С.

Рис. 1. Множественные проростки в комбинации Ялтинский бессемянный х 15-88-2.

После введения семян в условия in vitro вели наблюдения. Появление первых проростков наблюдали через 41 день после начала культивирования. Получено 44 проростка, что составило 34% от общего числа выполненных семян. Множественные проростки наблюдались в популяциях Ялтинский бессемянный х 18-72-1 П, Ялтинский бессемянный х 15-88-2 (рис.1). Все они были нежизнеспособными (табл.1).
В популяции Ялтинский бессемянный х Русбол было только одно жизнеспособное семя. В результате его прорастания получено 16 самостоятельных проростков. Проростки значительно отличались между собой по морфологическим признакам, размерам, форме семядольных листьев и подсемядольного колена. Наблюдали как одиночные проростки, так и сросшиеся попарно в области подсемядольного колена (рис.2).


Рис. 2. Сросшиеся в области подсемядольного колена множественные проростки к комбинации Ялтинский бессемянный х Русбол.

Для дальнейшего роста и развития проростки пересаживали на среду с пониженным содержанием БАП - 0,25-0,3 мг/л. Проследили пути формирования растений из множественных проростков, развившихся из одного семени в комбинации Ялтинский бессемянный х Русбол (табл.2). Провели анализ жизнеспособности растений. Летальность растений наблюдалась в основном на стадии проростков. Летальными были сросшиеся попарно проростки. Зафиксировали лишь единичные случаи образования рыхлого полупрозрачного каллуса. Проростки, имевшие очень малые размеры - 4-5 мм, в течение нескольких последующих месяцев культивирования оставались без видимых изменений. В дальнейшем они постепенно усыхали. Проростки относительно средних и крупных размеров продолжили свое развитие. Формирование растений происходило несколькими путями: развитием осевых органов, каллусообразованием с последующей регенерацией в направлении органогенеза или эмбриоидогенеза. Спонтанное деление проростка и образование кластеров вторичных эмбриоидов, указанное раннее в исследованиях, не отмечено [5]. У небольшой группы проростков наблюдалось образование каллуса из тканей семядольного листа. Отмечены случаи регенерации побегов (органогенез) или формирование кластеров эмбриоидов (эмбриоидогенез). Наблюдали формирование побегов из вегетативных почек, образовавшихся на подсемядольном колене (геммогенез) (рис. 3.). В результате их дальнейшего культивирования получены единичные растения.

Таблица 1 Прорастание семян винограда в условиях in vitro

Полученные растения размножили в условиях in vitro. Получили по 5-7 растений каждой формы. Адаптацию провели в условиях гидропонной культуры на гравийном субстрате. Период адаптации растений к пониженной влажности занял 24 дня (рис. 4). Приживаемость растений была высокой и составила 72%. К концу вегетации получены стандартные саженцы, отличающиеся хорошо вызревшим побегом (рис. 4).
В дальнейшем новые гибридные формы высадят на селекционный участок для изучения в полевых условиях. Изучение растений, полученных из множественных проростков, в условиях in vivo позволит выявить механизмы их формирования.

Рис. 3. Формирование растений несколькими путями: 1. Формирование адвентивных побегов на подсемядольном колене (слева); 2. Прямое формирование побега и корня (справа).

Рис. 4. Растения в теплице в условиях гидропонной культуры: после окончания адаптации (середина июня) и в конце вегетации (конец октября).

Таблица 2
Формирование растений из множественных проростков