Бухарова А.Р., Бухаров А.Ф. Отдаленная гибридизация овощных пасленовых культур

Подождите немного. Документ загружается.

101

фективных концентраций для большинства соединений по сравнению с

1983 годом несколько сузилось (рис. 5.2.2).

Влияние различных физиологически активных веществ на рост пыль-

цевых трубок имело свои специфические особенности. Длинные и тонкие

пыльцевые трубки образовались под влиянием индолилуксусной кислоты и

особенно, гиббереллина. При добавлении янтарной и индолилмасляной ки-

слот удлинение пыльцевых трубок было менее заметно и оно не сопровож-

далось их резким утоньшением.

Прорастание пыльцевых зерен на рыльце в меньшей степени зависе-

ло от концентрации растворов физиологически активных веществ (рис.

5.2.3). Это объясняется тем, что при использовании распылителя физиоло-

гически активные вещества в основном наносились на листья, стебли, око-

лоцветник, а на рыльце попадали в ограниченном количестве. Кроме того,

концентрация их, несомненно, изменялась в процессе всасывания.

В процессе всасывания происходило выравнивание концентраций

физиологически активных веществ, это в значительной степени сглаживало

различия между вариантами с различной концентрацией одного и того же

вещества. Кроме того, наблюдалась тенденция к сдвигу оптимальной кон-

центрации в сторону большего значения. Однако, положительные результа-

ты межвидовой гибридизации томата под влиянием физиологически актив-

ных веществ нельзя объяснить только исходя из данных полученных при

Рисунок 5.2.2. - Влияние физиологически активных

веществ на прорастание пыльцы перуанского томата в

условиях искусственной питательной среды

0,00001

0,0001

0,0005

0,0002

0,001

0,0001

0,001

0,005

0,002

0,01

0,001

0,01

0,05

0,02

0,1

0,01

0,5

Янтарная

кислота

Гиббереллин

Индолил-

уксуная

кислота

Индолил-

масляная

кислота

2,4 Д

Кинетин

Контроль

Процент проросшей пыльцы

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

102

изучении прорастания пыльцевых зерен в искусственной питательной сре-

де и на рыльце.

Поэтому в 1983 году было проведено изучение размеров недоразви-

тых зародышей, завязавшихся под влиянием физиологически активных

веществ в комбинации скрещивания Тамбовский урожайный 340 х L. peru-

vianum v. dentatum Dun. Результаты этого опыления представлены в табли-

це 5.2.4. Наиболее крупные семена получены в варианте с применением

янтарной кислоты, причем различные концентрации препарата увеличива-

ли линейные размеры, практически одинаково в 1,3-1,4 раза. Существенное

увеличение зародышей наблюдалось также под влиянием борной кислоты

0,01% раствора, ее оказался оптимальной концентрации, при которой мак-

симально увеличивались длина и ширина семян. Гиббереллин на размеры

семян оказал отрицательное влияние. Причем отрицательный эффект уве-

личивался с увеличением концентрации раствора. Существенное уменьше-

ние размера семян наблюдалось под влиянием препарата 2,4- Д в концен-

трации 0,001%. Кинетин (0,001%) в 1,17 раза увеличивал длину и не оказы-

вал существенного влияния на ширину семян. Индолилуксусная кислота,

наоборот, не оказывала существенного влияния на длину, но в 1,1 раза

уменьшала ширину семян. Семена в вариантах с применением индолил-

Рисунок 5.2.3. - Прорастание пыльцы томата перуанского

под влиянием физиологически активных веществ на

рыльцах цветков сорта Тамбовский урожайный 340 (1983 г.)

0,0001%

0,0002%

0,0005%

0,0002%

0,0001%

0,001%

0,002%

0,005%

0,002%

0,001%

0,01%

0,02%

0,05%

0,02%

0,01%

0,1%

0,5%

Янтарная

кислота

Борная

кислота

Гиббереллин

Индолил -

масляная

кислота

Индолил -

уксуная

кислота

2,4 Д

Кинетин

Контроль

Процент проросшей пыльцы

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

103

масляной кислоты в концентрации 0,005%, 0,05% и по длине и по ширине

существенно не отличались от контрольных.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

104

Таблица 5.2.4 – Изменение размеров недоразвитых семян, полученных при скрещива-

нии Тамбовский урожайный 340х L.peruvianum v. Dentatum Dun. под влиянием физио-

логически активных веществ

Длина семян (деление

окуляра микрометра)

Ширина семян (деление

окуляра микрометра)

Физиологические

активные

вещества

Концен-

трация,

х±m

CV±m

cv%

ў±% my Cv±m

cx%

Контроль 17,06±0,59 24,44±2,44 15,06±0,18 8,23±0,82

Янтарная кислота 0,001 23,48±0,25 7,49±0,75 20,02±0,24 8,49±0,58

- « » - 0,01 23,54±0,39 11,89±1,19 20,08±0,30 10,76±1,08

- « » - 0,1 23,02±0,39 12,16±1,22 18,18±0,28 10,27±1,03

- « » - 0,5 22,84±0,38 11,82±1,18 19,62±0,26 9,48±095

Борная кислота 0,0001 18,44±0,38 11,86±1,19 16,84±0,21 8,85±0,89

- « » - 0,001 21,10±0,29 9,62±0,96 18,12±0,27 10,37±1,04

- « » - 0,01 22,00±0,34 11,04±1,10 18,84±0,30 11,47±1,15

- « » - 0,1 19,70±040 14,56±1,46 17,04±0,39 16,08±1,61

Гиббереллин 0,0002 15,02±0,28 13,15±1,32 13,06±0,25 13,78±1,38

- « » - 0,002 15,02±0,34 16,04±1,06 12,08±0,26 15,07±1,15

- « » - 0,02 14,32±0,25 12,29±1,23 12,08±0,33 19,54±1,95

0,005

17,14±0,09 3,90±0,39 14,54±0,27 13,34±1,33 Индолил-

мвсляная кислота

0,05 17,24±0,31 12,81±1,28 14,84±0,22 10,58±1,06

Следовательно, использование физиологически активных веществ по

сравнению с использованием облучения пыльцы имеет определенные пре-

имущества. Если стимуляция при облучении носит локализованный и зату-

хающий характер, то применение таких физиологически активных веществ,

как янтарная и борная кислоты оказывают разностороннее влияние не

только на содержимое пыльцы и пыльцевых трубок, но и на развивающиеся

зародыши.

5.3. Роль партенокарпии, апомиксиса и стимулирующих факторов при

межвидовой гибридизации

При скрещивании сортов культурного томата с представителями ком-

плекса L. peruvianum в 27 комбинациях опылено 15684 цветка, получено

6367 плодов, из которых выделено 2610 семян. Завязываемость при этом

составила в среднем 40,6%, осемененность плодов 0,41, а выход семян на

один опыленный цветок 0,17 штук. Семена, полученные в этих комбинаци-

ях, имели всхожесть 27,1%, кроме того, из 706 выращенных растений толь-

ко 22 имело гибридную природу, а остальные оказались апомиктичного

происхождения.

Типичные растения культурного томата, как правило, вырастали из

крупных, хорошо развитых семян. Растения с признаками культурного то-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

105

мата имели нормальную фертильность пыльцы и хорошую плодовитость.

Среди них обнаружено четыре карликовых растения, которые в течение ве-

гетации очень медленно развивались, но и они в августе-сентябре завязали

по 6-10 плодов на первых двух кистях. Остальные растения были без за-

метных признаков депрессии.

В 1983 и 1984 годах в опыты был включен вариант, в котором прово-

дилась кастрация цветков без опыления. Цветки для этого варианта остав-

лялись из числа тех, которые кастрировались для межвидовых скрещива-

ний. За два года без опыления было оставлено 198 штук кастрированных

цветков, из них не завязалось ни одного плода. Это свидетельствует о том,

что кастрация проводилась достаточно чисто, и самоопыление цветков не

происходило. Так как возможность случайного попадания пыльцевых зерен

на рыльце кастрированного цветка исключена или маловероятна, остается

предположение об апомиктичном происхождении семян, сформировавших

растения материнского типа. Растения, обладающие признаками обоих ро-

дителей, получены из мелких, слабо выполненных семян с пониженной

всхожестью. Происхождение и методы получения истинных гибридов F

культурного томата с перуанским, железистым и чилийским видами пока-

заны в таблице 5.3.1.

Основное количество растений было получено в результате примене-

ния янтарной и борной кислот. Янтарная кислота обеспечила получение

шести гибридов F

(27%). Эффективная концентрация янтарной кислоты

находилась в пределах от 0,01% до 0,5%. При использовании борной ки-

слоты получено три гибрида F

или 17%, оптимальная концентрация бор-

ной кислоты 0,001%. Высокоэффективной оказалось применение смеси ян-

тарной и борной кислот.

В этих вариантах также получено три гибрида F

(14%). Применение

метода повторного опыления обеспечило получение двух гибридов F

(9%),

а в контроле получено только одно растение. В вариантах, в которых изуча-

лось влияние сортовой специфики на степень совместимости культурного

томата и железистого получено семь гибридов. Два гибридных растения

получено при опылении сорта Вайнквин, два растения при опылении сорта

Лунный и три растения при опылении образца Мутанта-2. Всего было по-

лучено 22 гибрида F

в том числе: 7 гибридов культурного томата с тома-

том железистым, 2 с чилийским томатом и 13 гибридов с перуанским тома-

том и его разновидностями.

Положительное влияние облучения пыльцы на эффективность меж-

видовой гибридизации неоднозначно и по результативности и по причинам,

обуславливающим это действие.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

106

Одно из объяснений – блокирование реакции самонесовместимости и

межвидовой несовместимости, которое проявляется частично или времен-

но за счет разрушения внутриклеточных биохимических механизмов.

Таблица 5.3.1 – Межвидовые гибриды культурного томата с томатом перуанским,

железистым и чилийским, и методы их получения

Номер

гибри-

да

Комбинация скрещивания

Год

скрещи-

вания

Методы получения

4/2 Суб Арктик Мини х L. glandulosum

C.H. Mull

1982 Борная кислота, 0,001%

5/4 -//- 1982 Янтарная кислота, 0,01%

8/4 Тамбовский урожайный 340 х L.

glandulosum C.H. Mull

-//- Янтарная кислота, 0,1%

16/3 -//- -//- Двукратное опыление

23/4 Тамбовский урожайный 340 х L.

peruvianum v. dentatum Dun.

-//- Янтарная кислота, 0,5%

26/7 -//- -//- Борная кислота, 0,001%

28/1 -//- -//- Однократное опыление

124/9 Вайнквин х L. glandulosum C.H.

Mull.

1983

124/18 -//- -//-

126/14 Мутант-2 х L. glandulosum C.H. Mull. -//-

Гибриды получены в

опыте по изучению

влияния сортовой спе-

цифики на эффектив-

ность скрещиваний

66/3 Тамбовский урожайный 340 х L. pe-

ruvianum v. dentatum Dun.

-//- Борная кислота, 0,001%

69/7 -//- -//- Янтарная кислота, 0,1%

70/4 -//- -//- Янтарная кислота, 0,01%

70/7 -//- -//- Янтарная кислота, 0,01%

109/3 -//- -//- Двукратное опыление

95/5 -//- -//- Янтарная кислота

98/8 -//- -//- Борная кислота

99/8 -//- -//- Борная кислота

135/4 Лунный х L. peruvianum 1994

141/13 Мутант-2 х L. peruvianum v.

humifusum

1994

118/17 Мутант-2 х L. chilense 1992

122/3 Лунный х L. chilense 1992

Гибриды получены в

опыте по изучению

влияния сортовой спе-

цифики на эффектив-

ность скрещиваний

Другим объяснением фактов преодоления несовместимости под

влиянием облучения является получение мутаций S-генов, что приводит к

односторонней утрате самонесовместимости или ослаблению межвидовой

несовместимости. Мутагенное действие ультрафиолетового излучения при

обработке пыльцы неоднократно отмечали Ш.Г. Бексеев (1966, 1989), Дас-

калов, (1978), Хафизов, Долгих (1973).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

107

Преодоление барьеров межвидовой несовместимости по данным В.И.

Остапенко (1964) может быть связано с изменением жизнеспособности и

оплодотворяющей способности и обусловлено повышением ферментатив-

ной активности. Исследованиями В.И. Остапенко (1964) установлено, что

успех отдаленной гибридизации зависит не только от филогенетической

близости исходных форм, но также обусловлен степенью выраженности не-

которых биохимических и биофизических показателей и их соотношением

в тканях отцовского и материнского родителей. Обнаружено, что скрещи-

ваемость при отдаленной гибридизации облегчается в тех случаях, когда

отцовская форма по сравнению с материнской характеризуется большей ак-

тивностью окислительных ферментов и интенсивностью энергетического

обмена веществ (Остапенко, 1971). Облучение пыльцы томатов ультрафио-

летовым излучением в продолжение 15 минут и гамма излучением в дозе

800 рентген повышало жизнеспособность пыльцы и активность полифено-

локсидазы. Использование такой пыльцы увеличивало процент завязывае-

мости плодов при межвидовых скрещиваниях, а полученные гибриды

отличались более высоким индексом раннеспелости и энергичным разви-

тием (Даскалов, Константинова, 1978).

Позднее установлено, что результат оплодотворения в трудно удаю-

щихся комбинациях скрещиваний зависит от величины электрического за-

ряда и разности редокс - потенциалов разнополых гаметофитов (Остапенко,

Яковлев, 1967; Рыжков, Остапенко, 1971, 1973; Рыжков, 1972). Учитывая,

что различные сорта одного вида могут обладать различной активностью

окислительных ферментов и величиной электрического заряда половых

элементов, а это в свою очередь может влиять на результативность гибри-

дизации, следует обращать серьезное внимание на подбор родительских

форм, привлекаемых для отдаленных скрещиваний.

Электросепарирование пыльцы в электростатическом поле позволило

выделить две ее фракции в соответствии со знаком заряда. Использование

пыльцы катодной фракции способствовало повышению завязываемости

плодов при отдаленных скрещиваниях плодовых культур. Анодная фракция

ухудшала скрещиваемость, однако, воздействие на нее ультрафиолетового

света или гамма излучения в оптимальных дозах уменьшало отрицатель-

ный заряд микроспор в 1,5-2 раза и увеличивало ее оплодотворяющую спо-

собность (Остапенко, Рыжков, 1971; Рыжков, Курсаков, 1981).

На возникновение псевдогамии под влиянием чужеродного опыления

указывают многие авторы (Ключарева, 1953; Канделаки,1968; Руден-

ко,1970; Соболев, Агаркова, 1975; Жуков, Колотева, 1976; Лаптев, 1984).

Н.К. Арендт (1964) наблюдал увеличение числа завязавшихся семян в ре-

зультате стимулированного апомиксиса под влиянием чужеродного опыле-

ния и химических соединений.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

108

Развитие растений материнского типа в результате межвидовых

скрещиваний томата отмечают Д.Д. Брежнев, Т.Б. Батыгина (1954), Т.И.

Соболева (1963), А.И. Косова (1979). Н.М. Ивченко (1973) также считает,

что появление среди межвидовых гибридов типично культурных растений

обусловлено апомиктичным происхождением. По данным Ю.И. Авдеева

(1976) опыление чужеродной пыльцой стимулирует развитие семян гапло-

идного и дигаплоидного происхождения.

По данным В.Д. Туркова (1973) естественный апомиксис у томата яв-

ление достаточно редкое. В результате применения метода индуцированной

партенокарпии, образовавшиеся в очень малом количестве плоды совсем не

дали семян. В то же время опыление пыльцой, подвергнутой облучению

рентгеновскими лучами, стимулировало развитие гаплоидов. Полученные

результаты исследований согласуются с литературными данными и свиде-

тельствуют о том, что успех отдаленной гибридизации тесным образом свя-

зан и в значительной степени обусловлен явлениями партенокарпии и апо-

миксиса.

Причиной неудач при межвидовых скрещиваниях у хлопчатника яв-

ляется осыпание плодов вследствие ограниченного количества семян. Для

того чтобы коробочки не осыпались, предлагается использовать метод

смешанного опыления. При котором, на рыльце материнского родителя

предварительно наносится 6-12 пыльцевых зерен собственной пыльцы, а

затем избыточное количество пыльцы другого трудно совместимого вида.

Образующиеся при этом в результате самоопыления несколько семян спо-

собствует развитию плода и предотвращает его опадение. Остальные семя-

почки имеют возможность оплодотвориться пыльцой другого вида, и даже

при условии единичного оплодотворения и недостаточного развития, гиб-

ридные семена имеют возможность сохраниться до созревания плодов

(Бриггс, Ноулз, 1972). Метод смеси с различным соотношением близкород-

ственной и чужеродной пыльцы широко использовался в селекции плодо-

вых культур (Татаринцев, 1981). Близким по принципу действия является

метод опыления без кастрации, использованный для преодоления несо-

вместимости культурного и перуанского видов томата (Агаджанян, 1973). С

этой же целью, стимулирования развития и сохранения бессемянных и ма-

лосемянных плодов, возможно применение рострегулирующих веществ, в

том числе гиббереллина, индолил - уксусной, индолил - масляной кислот и

других физиологически активных веществ. Необходимость применения фи-

зиологически активных веществ чаще всего обосновано для тех видов, ко-

торым не свойственно партенокарпическое плодообразование.

Многочисленные исследования показали, что янтарная кислота обла-

дает стимулирующим действием при обработке семян зерновых, овощных

и технических культур (Дроздов, 1963; Землянухин, 1964; Гаврилова, 1965;

Гринберг, 1968; Лукьяненко, 1970; Алексеева, Рассказов, 1975). Самое ши-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

109

рокое практическое применение янтарная кислота нашла на хлопковых по-

лях. Внедрение метода стимуляции семян хлопчатника раствором янтарной

кислоты позволила получить значительную прибавку урожая хлопка сырца

(Благовещенский, Рахманов, 1964; 1966). Янтарная кислота оказывает

воздействие на прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок многих рас-

тений (Петроченко, 1961; Портянко и др., 1975; Жученко и др., 1976). Об-

наружено ее мутагенное действие (Щепотьев и др., 1972). Теоретические

основы влияния янтарной кислоты на растительные организмы освещены в

работах А.В. Благовещенского (1966) и свидетельствуют о глубоких биохи-

мических и физиологических изменениях в растениях под ее влиянием. Ус-

тановлено, что янтарная, фумаровая и аспарагиновая кислоты, образую-

щиеся в процессе стрессового воздействия закалки семян, оказывают сти-

мулирующие действия на активность ферментов. Следовательно, янтарная

кислота обладает свойствами ростовых веществ и мутагенов и способны

вызывать как не наследственные, так и наследственные изменения, что и

определяет положительные результаты при использовании ее для преодо-

ления нескрещиваемости.

Проведенные исследования свидетельствуют, что в трудноудающихся

комбинациях скрещиваний сортов культурного томата с L. peruvianum, L.

glandulosum, L. chilense выявлены эффективные методы преодоления не-

скрещиваемости, основанные на применении физических и химических

стимулирующих факторов. Оптимальная доза облучения, способствующая

повышению жизнеспособности и оплодотворяющей способности пыльцы,

изменялась от 5 до 30 минут для ультрафиолетового и от 0,05 до 1,0 кр. для

рентгеновского излучений. Физиологически активные вещества оказывали

положительное влияние на процессы опыления, оплодотворения и эмбрио-

генеза. Максимальный эффект получен при опрыскивании опыленных

цветков растворами янтарной и борной кислот в оптимальных концентра-

циях.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

110

ГЛАВА 6

Фертильность и плодовитость межвидовых гибридов

и методы их стимуляции

6.1. Особенности проявления фертильности

у межвидовых гибридов

Трудности межвидовой гибридизации томата не исчерпывались про-

явлением несовместимости при скрещивании. Полученные межвидовые

гибриды F

оказались в значительной степени стерильными. В таблице

6.1.1 представлены результаты анализа фертильности пыльцы межвидовых

гибридов томата, ацетокарминовым методом. Гибриды культурного томата

с томатом перуанским и железистым в условиях теплицы имели фертиль-

ность в пределах от 46,2% до 58,8%. При выращивании в условиях откры-

того грунта фертильность пыльцы была еще более низкой. Гибрид 4/2 от

скрещивания сорта Суб Арктик Мини с томатом железистым в открытом

грунте снизил фертильность пыльцы в три раза по сравнению с теплицей.

Значительное снижение фертильности в полевых условиях, по сравнению с

тепличными условиями, отмечено и у других гибридов. Исключение соста-

вил гибрид 8/4 от скрещивания сорта Тамбовский урожайный 340 с тома-

том железистым, который при выращивании, как в условиях открытого

грунта, так и в теплице практически имел одинаковую фертильность пыль-

цы.

Таблица 6.1.1 - Фертильность пыльцы межвидовых гибридов томата в теплице и от-

крытом грунте (1983г.)

Фертильность, % Межвидовые гибриды

грунт теплица

Хи -квадрат

4/2 Суб Арктик Мини х L. glandulo-

sum 17,0 51,3 49,7

5/4 -//- 23,1 54,8 38,9

8/4 Тамбовский урожайный 340 х L.

glandulosum 46,5 46,2 0,1

16/3 -//- 27,2 58,8 44,3

23/4 Тамбовский урожайный 340 х L.

peruvianum v. dentatum 37,4 57,8 21,7

26/7 -//- 26,0 49,0 28,5

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com