Биология пыльцы бессемянных сортов винограда

Ю.В. Соболева ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии
С целью повышения эффективности селекционного процесса в направлении выведения бессемянных сортов винограда в 2002-2003 гг. разрабатывались способы повышения и сохранения жизнеспособности пыльцы. Установлены оптимальные сроки сбора и условия хранения пыльцы. Установлены оптимальные сроки сбора и условия хранения пыльцы, способы повышения ее жизнеспособности при использовании регуляторов роста и применения некоторых зеленых операций, а также оптимальные сроки изолирования семяпочек в изучаемых комбинациях скрещивании по схеме бессемянный.
С хозяйственной точки зрения, бессемянность - это один из ценных признаков для сортов всех направлений использования. Отсутствие семян освобождает человека от необходимости извлекать их во время потребления ягод в свежем и сушеном виде. Такие сорта, благодаря своей практической ценности, пользуются большим спросом во всем мире.
Процесс выведения бессемянных гибридов очень сложный. В скрещиваниях бессемянные сорта могут быть использованы только в качестве отцовских форм.
Сегодня, благодаря успехам биотехнологии, возможно получение жизнеспособного потомства от скрещивания бессемянных сортов между собой с последующим культивированием зародышей семени в условиях in vitro. Однако достаточно острой остается проблема подбора родительских пар в комбинациях скрещивания и установление оптимальных сроков изолирования семяпочек.
Сложностью селекционного процесса в данном направлении является и то, что при создании новых форм на геномном уровне в гибридный организм, в силу закона сцепления с геном, переносятся нежелательные сочетания хозяйственных признаков и биологических свойств. Отсутствие единой теоретической основы бессемянности, для создания которой в настоящее время не хватает систематизированных данных, сдерживает пополнение сортимента новыми бессемянными сортами.
В последнее время одной из причин бессемянности у стеноспермокарпических сортов считают несовместимость на уровне мужского и женского гаметофита. Так, JI.B. Ковалева, Н.К. Смирнова, Э.Л. Миляева (1997) указывают, что формирование женского гаметофита у бессемянных сортов происходит нормально, а нарушения, приводящие к бессемянности, возникают либо на этапе оплодотворения, либо на ранних стадиях развития зародыша. Причиной бессемянности у стеноспермокарпических сортов является не стерильность семяпочек (как у партенокарпических), а возможно, несовместимость между мужским и женским гаметофитами или зародышем и тканями материнского спорофита, как это происходит в случае гаметофитной несовместимости на уровне семяпочки. В этом случае у самонесовместимых форм при самоопылении рост пыльцевых трубок замедляется, слияния спермия с яйцеклеткой чаще всего не происходит или наблюдается почти полная гибель зигот или зародышей на ранних этапах развития.
В связи со всем вышеизложенным изучению пыльцы необходимо уделять особое внимание. Изменения в ходе процессов микрогаметогенеза и формирования пыльцы под действием экзогенных факторов - это раздел, который чрезвычайно важен для теории и практики селекции винограда.
Поэтому нами в 2002-2003 гг. проводилось изучение биологии пыльцы бессемянных сортов винограда и разрабатывались способы повышения ее оплодотворяющей способности.
Исследование жизнеспособности пыльцы проводили по методу Транковского. Питательная среда для проращивания пыльцевых зерен состояла из 10 % сахарозы и 2 % желатина. Среду готовили небольшими порциями и употребляли только свежей. На чистые обезжиренные предметные стекла наносили по две капли остывшей среды и легким равномерным встряхиванием сеяли пыльцу. Затем накрывали покровным стеклом и аккуратно запаивали со всех сторон смесью воска с парафином в соотношении 1:1.
Жизнеспособность определяли путем подсчета проросших и непроросших пыльцевых зерен в десяти полях зрения микроскопа (MPI-5, Люмам-И1).
Предметом исследования была пыльца бессемянных сортов: Русбол, Кишмиш новочеркасский (межвидовые гибриды), Einset seedless, Glenora (V. labruska), Мечта, Кишмиш лучистый (V. vinifera),
В результате исследования выявлены оптимальные сроки сбора пыльцы, обеспечивающие повышение ее жизнеспособности. Наиболее высокая жизнеспособность пыльцы сортов Мечта, Кишмиш лучистый (63,5 и 57,0 % соответственно), Glenora, Einset seedless (52,9 и 48,3 %), Кишмиш новочеркасский, Русбол (68,9 и 47,0 %) отмечена в начале цветения. В дни массового цветения она снижалась и составляла у сорта Мечта 33,0 %; Кишмиш лучистый 30,5 %; Кишмиш новочеркасский 51,5%; Русбол 27,0%, а затем увеличивалась и была лишь немного ниже, чем у пыльцы, собранной в начале цветения. Следует отметить, что у сортов, относящихся к V. labruska, отмечена несколько иная закономерность. Во время массового цветения на- блюдалось снижение жизнеспособности пыльцы у сорта Glenora до 42,2 %, а у сорта Einset seedless - до 26,2 %. Однако второго пика увеличения жизнеспособности пыльцы перед окончанием цветения не наблюдалось (25,5 и 18,8% соответственно). Таким образом, можно сделать вывод, что у сортов Мечта, Кишмиш лучистый, Русбол, Кишмиш новочеркасский пыльцу для скрещиваний лучше собирать в начале или конце цветения, а у сортов Einset seedless и Glenora - только в начале цветения.
Определены оптимальные условия хранения пыльцы. Доказано, что чем ниже температура хранения, тем лучше сохраняется ее жизнеспособность. Так, в условиях комнатной температуры (24-25 С) пыльца сохраняла свою оплодотворяющую способность до 4 дней. При хранении пыльцы, помещенной в эксикатор с серной кислотой, при тех же условиях комнатной температуры она сохраняла жизнеспособность в течение 12 дней. При пониженной положительной температуре (+4 С) ее максимальная жизнеспособность после шести месяцев хранения составляла 7,4 %. Наиболее высокой (до 23,6 %) после шести месяцев хранения она оставалась в опыте при температуре +14 С. Нужно отметить, что хотя через 12 месяцев хранения при этой температуре прорастание пыльцевых зерен на питательной среде отсутствовало, при опылении пыльцой сорта Кишмиш лучистый, взятой с хранения, соцветий сорта Русбол наблюдалось нормальное оплодотворение яйцеклетки и последующее развитие зиготы. Полученные гибридные семяпочки были высажены на питательную среду для культивирования и дальнейшего получения проростков и пробирочных растений.
С целью повышения жизнеспособности пыльцы сортов Русбол и Кишмиш новочеркасский проводилась обработка соцветий за две недели до начала цветения регуляторами роста эмистим и симбионт и во время массового цветения регулятором роста симбионт. Кроме того, изучалось влияние зеленых операций - прищипки и кольцевания побегов на жизнеспособность пыльцы бессемянных сортов Glenora, Einset seedless, Русбол, Кишмиш новочеркасский и Кишмиш лучистый. В результате исследований установлено положительное влияние опрыскивания соцветий и применения зеленых операций на изучаемый признак. Наиболее высокой энергией роста обладала пыльца, изолированная из цветков сортов Кишмиш новочеркасский и Русбол, обработанных эмистимом в концентрации 1 (Г6 % и составила 69,6 и 73,0 % соответственно (таблица 1). При этом выявлено, что сорт Кишмиш новочеркасский имеет более высокую жизнеспособность
пыльцы (51,5 %), чем сорт Русбол и что он менее отзывчив на обработку эмистимом. Сорт Русбол имеет более низкую жизнеспособность (27,0 %), но характеризуется более высокой отзывчивостью на применение этого регулятора роста.
Таблица 1 - Жизнеспособность пыльцы при обработке соцветий
до начала цветения регулятором роста эмистимом

Данная закономерность наблюдается и при обработке соцветий регулятором роста симбионт. Наибольшая жизнеспособность пыльцы отмечена при концентрациях препарата 0,05 и 0,1 мл/л.
Опрыскивание соцветий симбионтом в период массового цветения оказывает менее существенное влияние на жизнеспособность пыльцы по сравнению с опрыскиванием до цветения. При обработке соцветий симбионтом до начала цветения в концентрации 0,025 мл/л количество жизнеспособных зерен сорта Русбол составило 80,5, а в период массового цветения 58,6 % (контроль 28,0 %). При концентрации 0,1 мл/л эти значения составляют 90,0 и 76,9% соответственно. Обработка соцветий симбионтом в разведении 0,05 мл/л в начале цветения повысила жизнеспособность до 88,9 %, а обработка во время массового цветения оказала на нее отрицательное влияние (23,1 %).
Проведенные исследования позволили установить, что такие регуляторы роста, как гиббереллин (50 мг/л), партенокарпин (1 мл/л) и никфан (0,5 мл/л) также повышают жизнеспособность пыльцы сорта русбол. Особенно высокие показатели отмечены при обработке партенокарпином 89,6 % (в контроле 27,0 %).
Таким образом, в результате проведенных исследований установлена возможность повышения жизнеспособности мужского гаме- тофита при применении регуляторов роста. Выявлено, что обработка соцветий винограда до цветения более эффективно влияет на жизнеспособность, нежели обработка соцветий в период массового цветения. Определены оптимальные концентрации регуляторов роста: эмистим для сорта Русбол 10-6 - 10-8 %, для сорта Кишмиш новочеркасский 10~5 %, симбионт 0,05 и 0,1 мл/л.
Прищипка побегов способствовала увеличению жизнеспособности пыльцы у всех изучаемых сортов в 1,4-2,4 раза (таблица 2). По степени отзывчивости на этот агроприем сорта располагаются в следующей последовательности: Русбол, Einset seedless, Кишмиш лучистый, Кишмиш новочеркасский, Glenora.
Таблица 2 - Жизнеспособность пыльцы в результате проведения
зеленых операций (среднее за 2002-2003 гг.)

Применение кольцевания зеленых побегов также увеличивает жизнеспособность пыльцы бессемянных сортов винограда в 1,8-1,9 раза. Максимальное повышение жизнеспособности пыльцевых зерен в результате проведения данной операции отмечено у сортов Русбол (53,8 %; контроль 27,0 %) и Glenora (74,9 %; контроль 41,3 %). По остальным сортам различия при а=5% оказались незначительными.
С целью повышения эффективности селекции на бессемянность в культуре семяпочек in vitro подбирали комбинации скрещивания и устанавливали сроки изолирования семяпочек и высева их на питательную среду.
Предметом исследования являлись изолированные семяпочки от следующих комбинаций скрещивания: Русбол х Einset seedless, Русбол х Кишмиш лучистый, Русбол (самоопыление). По всем комбинациям скрещивания наибольшее количество жизнеспособных зародышей получено при изолировании через 80-100 дней после опыления. Полученные сеянцы адаптированы к условиям СУВР и высажены в полевые условия в количестве 63 штук.
Подводя итог вышеизложенному, можно сказать, что проведенные исследования могут позволить повысить жизнеспособность пыльцы бессемянных сортов, сохранить ее жизнеспособность и повысить эффективность проводимых скрещиваний, что, безусловно, благоприятно скажется на проведении селекционной работы в направлении выведения бессемянных сортов.

По материалам научно-практической конференции «Адаптивное ведение виноградарства (селекция, питомниководство, технологии возделывания, виноделие)», г. Новочеркасск, 19-23 апр. 2004 г.