Товарів: 0
На суму: 0 грн
Н. В. Бернікова ГНУ ВНІІВіВ ім. Я.І. Потапенка Російської сільськогосподарської академії
Вивчено ембріогенний потенціал стеноспермокарпічних сортів винограду та розроблено метод отримання життєздатних сіянців та сіянців із ізольованих семязачатків у культурі in vitro шляхом схрещування обох безнасінних батьків.
Безнасінних сортів винограду в російському сортименті практично немає. До Державного реєстру селекційних досягнень внесений тільки сорт Кишмиш чорний, районований з 1959 року в деяких південних районах Дагестану. Тому для нашої країни актуальним є створення нових безнасінних сортів, які мають цінні біологічні та господарські властивості в поєднанні з коротшим вегетаційним періодом, стійкістю до морозів та філоксери.
Обмеженість безнасінних сортів винограду пояснюється, перш за все, складністю їх виведення. Безнасінність у потомстві гібридів зазвичай дуже низька; у схрещуваннях безнасінні сорти можна використовувати тільки як батьківські форми; насіння ранньостиглих сортів часто сходить дуже погано. Крім того, мало вивчено генетичні та екологічні фактори, що впливають на відсутність насіння.
Клітинні технології, засновані на культивуванні in vitro органів, тканин, клітин і ізольованих протопластів, полегшують і прискорюють традиційний процес селекції. Завдяки досягненням біотехнології, насамперед у галузі культури тканин, і появі можливості культивування насіннєвих зародків in vitro, відкрилася перспектива отримання життєздатного потомства від схрещування безнасінних сортів між собою з подальшим розвитком насіннєвих зародків у контрольованих умовах.
Використання методів in vitro для подолання постзиготного аборту розширює можливості безнасіннєвої селекції та дозволяє включати стеноспермокарпічні сорти та гібриди в процес селекції як материнські форми. Проте багато дослідників вказують на невизначеність основних параметрів вирощування та вкрай низький відсоток рослин, отриманих за технологією вирощування стеноспермокарпічного винограду з насіння.
Очевидною є необхідність пошуку шляхів оптимізації цієї технології, а саме: вивчення ембріогенезу різних сортів з метою запобігання деградації зародків стеноспермокарпічних сортів та збільшення популяції сіянців високої категорії безнасінності.
Виходячи з цього, метою досліджень було вивчення ембріогенезу стеноспермокарпічних сортів винограду та розробка методу отримання життєздатних сіянців та сіянців із ізольованих семязачатків у культурі in vitro. Роботи проводилися в лабораторії біотехнології і на польових ділянках селекційного центру ВНДІ виноградарства і виноробства ім. Я.І. Потапенка в 1990-1999 рр.
Предметом дослідження були семязачатки від самозапилення 14 сортів і 30 комбінацій схрещування стеноспермокарпічних сортів з гібридними формами винограду V. vinifera та міжвидового походження різних категорій безнасінності. семязачатки видаляли з ягід і культивували на агаризованому живильному середовищі Уайта. Введення в культуру проводили в асептичних умовах у ламінарній шафі.
Сіянці, що розвинулися із зародків, культивували в пробірках до появи 2-3 справжніх листків, а після адаптації до нестерильних умов вирощували за схемою прискорення селекційного процесу.
Непророслі яйцеклітини розкривали під мікроскопом для визначення наявності життєздатних ембріонів, які з частиною ендосперму висаджували на рідке живильне середовище Мурасіге-Скуга і знову поміщали в контрольовані умови. Сіянці, що виникли з ізольованих ембріонів, культивували, як описано вище. В ході дослідження були отримані наступні результати:
Стерилізація яйцеклітин. Найважчим завданням при введенні в культуру є стерилізація матеріалу. Цей етап підготовки до посіву багато в чому визначає ефективність всього дослідження.
З метою визначення найбільш ефективного дезінфікуючого засобу для поетапної стерилізації яйцеклітин порівняли використання розчинів гіпохлориту кальцію або натрію, нітрату срібла та етилового спирту.
Найкращі результати отримано при стерилізації ягід і зачатків 0,8 % розчином Ag NO3. Кількість інфікованих яйцеклітин становила близько 4% (залежно від експозиції). У варіантах з використанням інших дезінфікуючих засобів інфіковано від 35 до 100% семязачатків. Таким чином, встановлено високу ефективність використання AgNO3 як стерилізатора при введенні в культуру семязачатків винограду.
Строки виділення і введення семязачатків в культуру. Думки вчених про терміни ізоляції, тобто вилучення з ягід і семязачатков для посіву їх на живильне середовище, різні. У зв’язку з цим було вивчено 5 періодів виділення семязачатка (35, 50, 65, 80 і 100 днів після запилення) з метою виявлення оптимальних, які забезпечують отримання найбільшої кількості життєздатних проростків.
Аналіз даних, отриманих за роки спостережень за всіма дослідженими гібридними парами, свідчить про те, що вибір часу висіву семязачатків на живильне середовище є специфічним для різних гібридів і визначається генотипом батьків, а також залежить від погодних умов у період цвітіння.
Найбільший вихід сіянців від схрещування сортів Кишмиш ЦГЛ х Кишмиш унікальний у 1992 р. відзначено при виділенні семязачатків з ягід через 80 днів після запилення. Кількість отриманих рослин у сімействі Кишмиш ЦГЛ х Коринка Російська протягом трьох періодів ізоляції не змінювалася, а в результаті схрещування форми 1-15-7-1 з унікальним сортом Кишмиш максимальну кількість проростків було отримано від семязачатків, виділених через 80 і 100 днів після запилення.
Загалом існує сильна нелінійна кореляція між періодом виділення семязачатка та виходом сходів (r = 0,94). Для підвищення врожайності життєздатних рослин виділення гібридних семязачатків і введення їх у культуру слід проводити через 65-100 днів після запилення (з урахуванням генотипу батьківських сортів).
Обґрунтування термінів виділення яйцеклітини. Одним із критеріїв вибору терміну виділення семязачатків, на нашу думку, може бути співвідношення кількості нормального насіння та зачатків у ягоді.
Початок деградації семязачатків безнасінних сортів відзначено через 30 днів після цвітіння. Причому в унікальному сорті Кишмиш звичайних зачатків завжди більше, ніж зачатків, а у сорту Перлет через 50 днів після запилення кількість зачатків в ягоді перевищує кількість звичайних зачатків.
У м’якозернистого сорту Русбол за весь період спостережень нормальних сім’язачатків було більше, ніж зачатків. Зменшення кількості нормальних яйцеклітин відбувалося поступово протягом 80 днів.
Отримані результати свідчать про необхідність індивідуального підходу до вибору терміну виділення та посіву семязачатків на живильне середовище. Враховуючи це, «порятунок» в культурі in vitro зародків сортів високої категорії безнасінності (Перлет) слід проводити в терміни до 50 днів з моменту запилення, сортів III-IV класу безнасінності (Кішмиш унікальний) - до 80 днів після запилення, сортів типу Русбол - в період дозрівання і повного запилення. стиглість ягід.
Оптимізація складу живильного середовища. Успіх культивування клітин тканин і органів багато в чому залежить від правильного підбору живильного середовища. Наші дослідження відзначили відмінності між комбінаціями схрещування щодо живильного середовища. Вихід життєздатних ембріонів Кишмиш ЦГЛ х Кишмиш унікальний на середовищі Уайта був у 2,5 рази вищий, ніж на середовищі Нітша, а для гібридної пари Кишмиш ЦГЛ х Корінка Російська різниця становила 5,3 раза. Більше половини проаналізованих семязачатків від схрещування форми 1-15-7-1 з різновидом Vostorg на середовищі Нітша містили ембріони, але жоден з них не розвивався далі, тоді як на середовищі Уайта всі ембріони, виявлені в тих самих яйцеклітинах, були життєздатними.
Таким чином, наші дослідження показали, що живильне середовище Уайта є кращим для вирощування семязачатків винограду, ніж середовище Нітша (кількість розвинених ембріонів склала 36,5% проти 11,1%).
Ембріогенез при самозапиленні стеноспермокарпічних сортів винограду. Критерієм відбору батьківських сортів для подальших схрещувань у наших дослідженнях був рівень ембріогенезу в семязачатках, отриманих від самозапилення цих сортів. Нами доведено, що між параметрами зачатків і рівнем ембріогенезу в них існує пряма кореляція, величина якої суттєво змінюється з року в рік.
У більшості сортів V. vinifera відзначено пригнічення ембріогенезу. Кількість життєздатних зародків від інкубації сортів Бєлградський безнасінний, Таїровський рожевий, Віга, Перлет, Рожевий бісер і Кишмиш променистий становила 0 - 3,8%. Рівень ембріогенезу сортів міжвидового походження Русбол, Кишмиш Новочеркаський, Гібрид № 311 досягав 50-60%.
Це свідчить про перспективність використання в селекції на безнасінність сортів міжвидового походження Кишмиш Новочеркаський, Русбол і Гібрид № 311 з подальшим вирощуванням семязачатків in vitro.
Ембріогенез при схрещуванні стеноспермокарпічних сортів винограду. При використанні генотипів стеноспермокаргш як батьківських форм встановлено достовірні відмінності між комбінаціями схрещувань за рівнем ембріогенезу. Високі показники ембріогенезу (37-45%) відзначені при запиленні сорту Кишмиш ЦГЛ пилком унікальних сортів Кишмиш, Корінка Російська, Русбол. Кількість семязачатків із життєздатними зародками при схрещуванні форм 1-15-5-7 та 1-15-7-1 з унікальними сортами Русбол і Кишмиш становила 11-18%. Слабкий ембріогенез відзначений у схрещуваннях, де за материнську форму були взяті сорти V. vinifera.
Про значний вплив материнської форми на ембріогенез свідчать результати, отримані при вивченні схрещувань безнасінних гібридних форм міжвидового походження з сортами Русбол і Кишмиш Новочеркаський.
При використанні як запилювача сорту Русбол найбільшу кількість проростків отримано від семязачатків від схрещування з формою IV -9-4-4 [(СВ 12-375 х Восторг) х Русбол)]. Ефективність схрещування цієї форми з сортом Кишмиш Новочеркаський була значно нижчою. Використання гібрида 13-7-12 шт як материнської форми малоефективно, незалежно від запилювача. Підвищення рівня ембріогенезу забезпечує насичене схрещування. У 70% семязачатків від запилення форми IV-9-4-4 [(СВ 12-375 х Восторг) х Русбол] пилком сорту Русбол розвинулися зародки.
Вплив метеорологічних умов на ембріональний розвиток сім'язачатків. Встановлено, що погодні умови мають значний вплив на ембріогенез. Кореляційний аналіз залежності ембріогенезу від кліматичних факторів показав, що найбільш тісний зв’язок (r = 0,69) існує між рівнем ембріогенезу та сумою активних температур у період за 2 тижні до початку цвітіння (бутонізації) та середньомісячною температурою повітря в червні, в період запліднення та післязапліднення (r = 0,66). У цей час закінчується формування генеративних органів виноградної рослини, відбувається запліднення і починається стадія ембріогенезу (розвиток зародка із зиготи).
Агробіологічна оцінка гібридних сіянців. Майже всі отримані сіянці характеризувались підвищеною зимостійкістю. Цвітіння очей після зими 1993-1994 років. (абсолютна мінімальна температура повітря мінус 26,7 °С) для більшості проростків становила понад 50,0 %. Розбіжностей у термінах розпускання бруньок і даті цвітіння не було. Саджанці з родини Кишмиш ЦГЛ х Коринка Російська відрізнялися більш раннім дозріванням ягід.
На фоні щорічної загибелі рослин від філоксери з’явилися сходи, які не проявляли пригнічення росту. Вони добре відновилися після зими 1997-1998 рр., коли мінімальна температура повітря знизилася до мінус 26,2 °С і багато сходів загинуло. Найцікавішими серед них є 2 сіянці: IV-11-7-6 (Кішмиш ЦГЛ х Кишмиш унікальний) та IV-11-4-6 (IV-9-4-4 х Русбол).
Під час досліджень виділено 2 сіянці: ВІ-15-1-2 з родини Кишмиш ЦГЛ х Коринка російська, віднесений до ІІІ-ІV класу безнасінності (середня маса насіння 17,0 мг, маса найбільшої насінини 26,9 мг), що характеризується підвищеною морозостійкістю, та сіянець родини Кишмиш ЦГЛ х Кишмиш унікальний, з масою ягід 2,3. г і середньою масою насіння 30 мг (маса найбільшого насіння 49,7 мг). Середня вага грона 140 г.
Ці саджанці можуть слугувати вихідним матеріалом для подальшої селекції з метою отримання безнасінних гібридів високого класу з підвищеною стійкістю до несприятливих умов середовища.
На основі проведених досліджень розроблено методику отримання вихідного матеріалу для селекції безнасінних сортів із ізольованих семязачатків у культурі in vitro, що включає наступні етапи:
За матеріалами науково-практичної конференції «Адаптивне управління виноградарством (селекція, розсадництво, технології вирощування, виноробство)», Новочеркаськ, 19-23 квіт. 2004 рік
