Фертильность и жизнеспособность пыльцевых зерен у бессемянных и семенных сортов винограда и гибридных сеянцев

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 сред нем	Жизнеспособность (в %). по годам					В сред нем
Сорт	2002	2003	2004	2005	2006	В сред нем	2002	2003	2004	2005	2006	В сред нем
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
Сорт	2002	2003	2004	2005	2006	В сред нем	2002	2003	2004	2005	2006	В сред нем
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 сред нем	Жизнеспособность (в %), по годам					В сред нем
Сорт	2002	2003	2004	2005	2006	в сред нем	2002	2003	2004	2005	2006	В сред нем
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)
			длина (um)	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.