Біологія пилку безнасінних сортів винограду

Ю.В. Соболєва ДНУ ВНІІВіВ ім. Я.І. Потапенка Російської сільськогосподарської академії
З метою підвищення ефективності селекційного процесу в напрямку виведення безнасінних сортів винограду в 2002-2003 рр. розроблено методи підвищення та збереження життєздатності пилку. Встановлено оптимальні строки збору та умови зберігання пилку. Встановлено оптимальні строки збирання та зберігання пилку, методи підвищення його життєздатності за допомогою регуляторів росту та застосування деяких зелених операцій, а також оптимальні строки виділення семязачатків у досліджуваних комбінаціях безнасіннєвого схрещування.
З економічної точки зору безнасінність є однією з цінних ознак для сортів усіх видів використання. Відсутність кісточок звільняє людину від необхідності їх видаляти при споживанні свіжих і сушених ягід. Такі різновиди, завдяки своїй практичній цінності, користуються великим попитом у всьому світі.
Процес виведення безнасінних гібридів дуже складний. При схрещуванні безнасінні сорти можна використовувати тільки як батьківські форми.
Сьогодні, завдяки прогресу біотехнології, можна отримати життєздатне потомство від схрещування безнасінних сортів між собою з подальшим культивуванням насіннєвих зародків in vitro. Проте досить гострою залишається проблема підбору батьківських пар у комбінаціях схрещування та встановлення оптимальних строків ізоляції семязачатків.
Складність селекційного процесу в цьому напрямку полягає в тому, що при створенні нових форм на геномному рівні в гібридний організм переносяться небажані комбінації господарських ознак і біологічних властивостей, завдяки закону зчеплення генів. Поповненню сортименту новими безнасіннєвими сортами перешкоджає відсутність єдиної теоретичної основи безнасінності, для створення якої наразі бракує систематичних даних.
Останнім часом однією з причин безнасінності стеноспермокарпічних сортів вважають несумісність на рівні чоловічих і жіночих гаметофітів. Отже, JI.B. Ковальова, Н.К. Смирнова, Є.Л. Міляєва (1997) вказують, що формування жіночого гаметофіту у безнасінних сортів відбувається нормально, а порушення, що призводять до безнасінності, виникають або на стадії запліднення, або на ранніх стадіях розвитку ембріона. Причиною безнасінності у стеноспермокарпічних різновидів є не стерильність яйцеклітин (як у партенокарпічних різновидів), а ймовірна несумісність між чоловічим і жіночим гаметофітами або ембріоном і тканинами материнського спорофіта, як це відбувається у випадку гаметофітної несумісності на рівні яйцеклітин. При цьому у самонесумісних форм при самозапиленні сповільнюється ріст пилкових трубок, найчастіше не відбувається злиття сперматозоїда з яйцеклітиною або спостерігається майже повна загибель зиготи чи зародка на ранніх стадіях розвитку.
У зв'язку з усім вищесказаним особливу увагу необхідно приділити вивченню пилку. Зміни в процесах мікрогаметогенезу та пилкоутворення під впливом екзогенних факторів є надзвичайно важливим розділом для теорії та практики селекції винограду.
Тому в 2002-2003 рр. нами досліджено біологію пилку безнасінних сортів винограду та розроблено методи підвищення його запліднювальної здатності.
Дослідження життєздатності пилку проводили за методом Траньковського. Живильне середовище для проростання пилкових зерен складалося з 10% сахарози і 2% желатину. Середовище готували невеликими порціями і вживали тільки в свіжому вигляді. Дві краплі охолодженого середовища наносили на чисті, знежирені предметні скла, і пилок висівали легким рівномірним струшуванням. Потім їх накривали покривним скельцем і ретельно заклеювали з усіх боків сумішшю воску з парафіном у співвідношенні 1:1.
Життєздатність визначали шляхом підрахунку пророслих і непророслих пилкових зерен у десяти полях зору мікроскопа (MPI-5, Lumam-I1).
Об’єктом дослідження був пилок безнасінних сортів: Русбол, Кишмиш Новочеркаський (міжвидові гібриди), Ейнсет безнасінний, Гленора (V. labruska), Мечта, Кишмиш променистий (V. vinifera),
У результаті дослідження визначено оптимальні строки збору пилку для забезпечення підвищення його життєздатності. Найвищу життєздатність пилку сортів Мечта, Кишмиш променистий (63,5 і 57,0 % відповідно), Гленора, Ейнсет безнасінний (52,9 і 48,3 %), Кишмиш Новочеркаський, Русбол (68,9 і 47,0 %) відзначено на початку цвітіння. У дні масового цвітіння він зменшувався і становив 33,0 % у сорту Мечта; Кишмиш променистий 30,5%; Кишмиш Новочеркаськ 51,5%; Русбол 27,0%, а потім зростав і був лише трохи нижчим, ніж у пилку, зібраного на початку цвітіння. Слід зазначити, що у сортів, що належать до V. labruska, відзначена дещо інша закономірність. Під час масового цвітіння спостерігали зниження життєздатності пилку у сорту Гленора до 42,2 %, у сорту Айнсет безнасінного до 26,2 %. Проте другого піку збільшення життєздатності пилку до кінця цвітіння не було (25,5 і 18,8 % відповідно). Таким чином, можна зробити висновок, що для сортів Мечта, Кишмиш променистий, Русбол, Кишмиш Новочеркаський пилок для схрещування краще збирати на початку або в кінці цвітіння, а для сортів Ейнсет безнасінний і Гленора - тільки на початку цвітіння.
Визначено оптимальні умови зберігання пилку. Доведено, що чим нижче температура зберігання, тим краще зберігається його життєздатність. Так, за кімнатної температури (24-25 С) пилок зберігав запліднювальну здатність до 4 діб. При зберіганні пилку в ексикаторі з сірчаною кислотою в тих же умовах при кімнатній температурі він зберігав життєздатність протягом 12 днів. При низькій плюсовій температурі (+4 С) його максимальна життєздатність через півроку зберігання становила 7,4%. Найвищим (до 23,6%) він залишався після півроку зберігання в досліді при температурі +14 С. Слід зазначити, що хоча після 12 місяців зберігання при цій температурі не відбулося проростання пилкових зерен на живильному середовищі, при запиленні взятим зі сховища пилком сорту Кишмиш променистий спостерігалося суцвіття сорту Русбол, нормальне запліднення яйцеклітини та подальший розвиток зигот. Отримані гібридні семязачатки висаджували на живильне середовище для вирощування та подальшого отримання розсади та пробіркових рослин.
Для підвищення життєздатності пилку сортів Русбол і Кишмиш Новочеркаський проводили обробку суцвіть за два тижні до початку цвітіння регуляторами росту емістим і симбіонт, а під час масового цвітіння — регулятором росту симбіонт. Крім того, досліджено вплив зелених операцій – прищипування та кільцювання пагонів на життєздатність пилку безнасінних сортів Гленора, Ейнсет безнасінний, Русбол, Кишмиш Новочеркаський та Кишмиш променистий. У результаті досліджень встановлено позитивний вплив обприскування суцвіть та застосування зелених обробок на досліджувану ознаку. Найбільшу енергію росту спостерігав пилок, виділений із квіток сортів Кишмиш Новочеркаський і Русбол, оброблених емістимом у концентрації 1 (G6%) і становив 69,6 і 73,0% відповідно (табл. 1). Виявлено, що сорт Кишмиш Новочеркаський має вищу життєздатність
пилку (51,5%), ніж у сорту Русбол, і що він гірше реагує на обробку емістимом. Сорт Русбол має нижчу життєздатність (27,0%), але характеризується вищою чуйністю на застосування цього регулятора росту.
Таблиця 1 - Життєздатність пилку при обробці суцвіть
перед цвітінням регулятором росту емістим

Така картина спостерігається і при обробці суцвіть регулятором росту симбіонта. Найбільшу життєздатність пилку спостерігали за концентрації препарату 0,05 та 0,1 мл/л.
Обприскування суцвіть симбіоном у період масового цвітіння менш істотно впливає на життєздатність пилку порівняно з обприскуванням перед цвітінням. При обробці суцвіть симбіонтом перед цвітінням у концентрації 0,025 мл/л кількість життєздатних зерен сорту Русбол становила 80,5, а в період масового цвітіння – 58,6 % (контроль 28,0 %). При концентрації 0,1 мл/л ці показники становлять 90,0 і 76,9% відповідно. Обробка суцвіть симбіонтом у розведенні 0,05 мл/л на початку цвітіння підвищувала життєздатність до 88,9 %, тоді як обробка під час масового цвітіння мала на неї негативний вплив (23,1 %).
Проведені дослідження показали, що такі регулятори росту як гіберелін (50 мг/л), партенокарпін (1 мл/л) та нікфан (0,5 мл/л) також підвищують життєздатність пилку сорту Русбол. Особливо високі показники спостерігалися при лікуванні партенокарпіном: 89,6% (27,0% у контролі).
Таким чином, у результаті проведених досліджень встановлено можливість підвищення життєздатності чоловічого гаметофіту за допомогою регуляторів росту. Виявлено, що обробка суцвіть винограду перед цвітінням більш ефективно впливає на життєздатність, ніж обробка суцвіть у період масового цвітіння. Визначено оптимальні концентрації регуляторів росту: емістим для сорту Русбол 10-6 - 10-8%, для сорту Кишмиш Новочеркаський 10~5%, симбіонт 0,05 і 0,1 мл/л.
Прищипування пагонів сприяло збільшенню життєздатності пилку в усіх досліджуваних сортів у 1,4–2,4 рази (табл. 2). За ступенем сприйнятливості до цього агротехніки сорти розташовані в такій послідовності: Русбол, Ейнсет безнасінний, Кишмиш променистий, Кишмиш Новочеркаський, Гленора.
Таблиця 2 - Життєздатність пилку в результаті
зелені операції (середній показник 2002-2003 рр.)

Застосування кільцювання зелених пагонів також підвищує життєздатність пилку безнасінних сортів винограду в 1,8-1,9 рази. Максимальне підвищення життєздатності пилкових зерен у результаті цієї операції відзначено у сортів Русбол (53,8 %; контроль 27,0 %) та Гленора (74,9 %; контроль 41,3 %). Для інших сортів відмінності при a = 5% виявилися незначними.
З метою підвищення ефективності селекції на безнасінність у культурі яйцеклітини in vitro підібрано комбінації схрещування та встановлено строки виділення яйцеклітини та висіву її на живильне середовище.
Об’єктом дослідження були виділені семязачатки від комбінацій схрещувань: Русбол х Ейнсет безнасінний, Русбол х Кишмиш променистий, Русбол (самозапилення). Для всіх комбінацій схрещування найбільшу кількість життєздатних ембріонів було отримано при ізоляції через 80-100 днів після запилення. Отриману розсаду адаптували до умов СУВР та висадили в польових умовах у кількості 63 шт.
Підсумовуючи вищесказане, можна сказати, що проведені дослідження дозволяють підвищити життєздатність пилку безнасінних сортів, зберегти її життєздатність і підвищити ефективність схрещувань, що безумовно благотворно позначиться на селекційній роботі в напрямку створення безнасінних сортів.

За матеріалами науково-практичної конференції «Адаптивне управління виноградарством (селекція, розсадництво, технології вирощування, виноробство)», Новочеркаськ, 19-23 квіт. 2004 рік