Індукована поліплоїдизація у винограду

В.А.Волинкін, д.с.-г.н., зав. відділ,
В.В. Ліховської, завідуюча сектором розплідників,
І.А. Павлова, старший науковий співробітник, кандидат с.-г.
В.А.Зленко, науковий співробітник, кандидат с.-г.
Н.П. Олійніков, к.т.н. – х.н., провідний науковий співробітник відділу селекції, генетики винограду та ампелографії ННІ винограду і вина «Магарач»

ІНДУКОВАНА ПОЛІПЛОДИЗАЦІЯ ВИНОГРАДУ

У селекції столового винограду найактуальнішою темою є отримання безнасінних форм з великими і дуже великими ягодами. Безнасінних сортів з ягідками більше 6 г поки що не отримано. У поліплоїдних організмів розміри плодів збільшуються. Є відомості про отримання поліплоїдних форм винограду. У зв'язку з цим проводять індуковану поліплоїдизацію вихідних материнських форм, які мають дуже великі ягоди, і батьківських безнасінних сортів, які мають підвищену стійкість до абіотичних і біотичних факторів середовища. Після обробки бруньок, що розкриваються колхіцином, проводять гібридизацію пагонів, які від них відростають. В результаті були отримані саджанці з насіння, морфологічно схожих на поліплоїдні сорти винограду.

При виведенні нових сортів, що відповідають сучасним умовам біосфери, з генетичною детермінацією виділених біологічних і господарсько-цінних ознак перспективним напрямком створення безнасінних сортів є поєднання в одному генотипі безнасінних зі стійкістю до несприятливих впливів зовнішнього середовища, збудників хвороб і шкідників. Але сьогодні для ринкової конкурентоспроможності столового винограду необхідно також враховувати розмір і колір ягід, розмір грона, що в цілому визначає товарність продукції сорту. Попередні дослідження встановили, що лінійні розміри ягід корелюють з масою насіння в них, оскільки гібереліни синтезуються в насінні, і чим більше маса насіння в ягодах, тим більше вони виробляють, тим більші ягоди. Через таку закономірність безнасіннєві сорти винограду з ягодами розміром більше 6 г поки що не отримані [8].
З іншого боку, в біології відома можливість існування фертильних рослин із збільшеним набором хромосом (поліплоїдів). У поліплоїдних організмів збільшуються розміри репродуктивних органів (квіток, плодів і насіння), підвищується пластичність і стійкість до умов зовнішнього середовища, що в кінцевому підсумку призводить до значного підвищення їх адаптаційного потенціалу [9]. Є відомості про отримання поліплоїдних форм винограду з використанням колхіцину [4, 5].

Метою даного дослідження було отримання великоягідних поліплоїдних безнасінних форм винограду шляхом гібридизації материнських і батьківських форм, оброблених колхіцином, вивчення впливу застосування колхіцину (на бруньках виноградної рослини) на формування поліплоїдних органів, визначення фази розвитку для обробки, підбір концентрації розчину, встановлення тривалості обробки для отримання поліплоїдних пагонів, суцвіть.
В експерименті як вихідні використовували шість материнських гібридних форм (далі – м.ф.), що мають функціонально жіночий тип квітки, з яких генотип трьох сформовано на основі використання геному безнасінних сортів.
З генеалогічної схеми для отримання г.ф. Талісман ясно, що цей г.ф. - складний міжвидовий гібрид, генотип якого сформувався на основі генів різних видів роду Vitis (Tournef.) L. підроду Euvitis Planch і всіх трьох еколого-географічних груп виду Vitis vinifera L.: східна група представлена ​​сортами Катта-Курган, Німранг; Чорноморський басейн - сорти Додрелябі, Галан; Західноєвропейський – сорт Седжанк Маленгра; представником Північної Африки є сорт Chasselas. Північноамериканські види представлені сортом Конкорд і гібридами цих видів, а східноазіатські — диким амурським виноградом (рис. 1).
U g.f. Талісман відзначається дуже великими за розміром і вагою гронами до 5 кг і великими ягодами вагою до 24 г. Але вихідні батьківські форми (материнська - Frumoasa albe і батьківська - Vostorg) не мають таких великих ягід, що дозволяє говорити про прояв гетерозису за масою ягід у винограді о.
Донори великих ягід г.ф. Талісманом можуть бути столові сорти Катта-Курган і Німранг. Ці сорти відносяться до східної еколого-географічної групи і є пізньостиглими сортами з функціонально жіночим типом квітки. Сорт Катта-Курган має, як і г.ф. Талісман, округло-овальна, дуже велика зелено-жовта ягода, але вага ягоди може досягати 12 г, що вдвічі менше отриманої форми. Сорт Німранг має оберненояйцеподібні або округлі ягоди, рожевого кольору і масою ягоди до 10 г. Будь-які інші сорти з великими ягодами при формуванні генома Talisman не використовувалися. Слід також зазначити, що прямі батьківські форми Frumoas albe і Vostorg мають ягоди до 8 г, тобто вони навіть менше, ніж у сортів Nimrang і Katta-Kurgan. Таким чином, отримані результати дозволяють стверджувати, що у F1 спостерігається негативний гетерозис (депресія) у масі ягід (сорти Frumoasa albe та Vostorg), але, з іншого боку, справжній гетерозис у вазі ягід (g.f. Talisman) спостерігається у F2 від донорів великих ягід (Katta-Kurgan та Nimrang).

Рис. 1. Генеалогічна схема міста. талісман.

Стійкість до збудників грибних хвороб еколого-географічної групи східних сортів визначається на рівні 4-5 балів (за п’ятибальною шкалою, де ступінь стійкості визначається від 1 до 5 балів, а більший бал свідчить про меншу стійкість). Морозостійкість цих сортів низька до -18°С. Тому, цілком імовірно, висока морозостійкість до - 25°С г.п. Талісман успадкував від амурського винограду, а стійкість до хвороб 3-3,5 бала – від американських видів.
Слід зазначити, що насіння г.ф. Талісман має хорошу схожість, до 40%, а розвинені сіянці характеризуються високою життєздатністю. Беручи до уваги ці зазначені особливості г.ф. Талісман, функціонально жіночий тип квітки, а також висока частота передачі ознаки великоплідності його гібридним нащадкам, це г.ф. можна вважати перспективним для використання в селекції винограду на великі плоди та як донор цієї ознаки.
На прикладі г.ф. Подарунок Запоріжжю, отриманий в результаті гібридизації г.ф. Талісман і сорти Восторг, є передача ознаки великоплідності ягід від вихідної материнської форми Талісман. Цей g.f. має підвищену стійкість до грибкових захворювань – мілдью та оїдіуму.

Рис. 2. Генеалогічна схема отримання г.ф. Софія.

В результаті схрещування г.ф. Талісман з безнасінним сортом Кишмиш променистий отримано Г.Ф. Гурман ранній, який характеризується успадкуванням ознаки великоплідності ягід від вихідної материнської форми Талісман, що підтверджує перспективність використання г.ф. Талісман як донор ознаки великоплідності.
Наступним учасником гібридизації, відібраним за біологічними властивостями, є гетеротичний г.ф. Софія (рис. 2). Вихідні батьківські форми цього g.f. є материнський двостатевий сорт Аркадія і батьківський різновид Кишмиш променистий. З рис видно, що ця г.ф. не має такої складної міжвидової структури генотипу, як g.f. талісман. Зокрема, в генотипі g.f. У Софії немає амурського винограду, здатного передавати високу морозостійкість, а також відсутня стійкість до хвороботворних мікроорганізмів і шкідників, які могли б успадкуватися від СВ 12-375, але, з іншого боку, у Софії в результаті гетерозису відзначається маса ягоди до 16 г і гроно до 3 кг. При цьому донорами великих ягід також є сорти Катта Курган і Кардинал, вага ягід яких досягає 10-12 г. Також у цьому сорті винограду. є спадок елегантного рожевого кольору від рожевого сорту Кишмиш і мускатного аромату від сорту Кардинал.
Слід зазначити, що основним принципом відбору материнських початкових форм була передача гібридному нащадку великоплідності ягід, розміру грона, вишуканого забарвлення, а також різного терміну дозрівання.
На основі попередньо проведених схрещувань представлених ГФ у нащадках Vitis vinifera отримано нестійкі до умов навколишнього середовища, збудників хвороб і шкідників форми насіння. Тому до гібридизації були включені батьківські безнасінні сорти, стійкі до абіотичних і біотичних факторів (табл. 1).

Таблиця 1
Сорти відібрані для гібридизації за низкою господарсько цінних ознак

Крім того, відбирали батьківські безнасінні сорти для різних строків дозрівання за участю сортів, які мають у своєму генотипі лише вид V. vinifera. До них відносяться Суперранній безнасінний Магарача - сорт раннього терміну дозрівання, Кишмиш радіата - середньостиглий, Кишмиш молдавський - пізній. Схрещування проводили за циклічною схемою.
Таким чином, в експерименті беруть участь вихідні форми з найбільшою кількістю ягід і стійкістю до абіотичних і біотичних факторів, які зарекомендували себе як донори високого ступеня вираженості цих ознак при передачі їх нащадкам. Застосування колхіцину має забезпечувати у вихідних форм гамети з подвійним набором хромосом, що, у свою чергу, при гібридизації дозволить отримати тетраплоїдні або триплоїдні гібриди, які матимуть збільшені розміри як ягід, так і грон. Застосування колхіцину при обробці бруньок вихідних материнських і батьківських форм з диплоїдним набором хромосом засноване на формуванні на диплоїдних кущах штучних поліплоїдних генеративних органів.
Визначити доцільні строки та концентрації застосування колхіцину у 2006-2008 рр. Бруньки обробляли двічі: під час їх розпускання та під час формування в них генеративних органів. Для обробки використовували такі концентрації колхіцину в розчині H2O: 0,12; 0,25 і 0,5%. Розчин колхіцину наносили на ватний тампон, який накладали безпосередньо на нирку і зав’язували еластичним, водонепроникним, повітропроникним матеріалом [2].
Зміни пагонів і листя спостерігалися лише при обробці 0,5 % розчином колхіцину. Пагони мали потовщену форму з короткими міжвузлями. Листя сильно відрізнялися від контролю і мали гофровану форму, інтенсивного темно-зеленого кольору. Розгалуження пагонів спостерігалося у двох вузлах над суцвіттям. Після розгалуження розвивалися пагони зі звичайною товщиною і довжиною міжвузлів, характерними для вихідної форми. Таким чином, отримані пагони до галуження в результаті обробки розчином колхіцину в концентрації 0,5 % за наведеними морфологічними ознаками відповідали поліплоїдним формам. За морфологічними ознаками роздвоєні пагони, ймовірно, були диплоїдними. На отриманих поліплоїдних пагонах формували суцвіття, які під час цвітіння використовували для гібридизації [4].
У 2008 році для підтвердження правильності обраного методу колхіцинації було проведено цитологічне дослідження. Коли пагони з оброблених колхіцином бруньок досягли 2-4 см, їх зрізали і поміщали в закріплюючий розчин, що складається зі спиртового оцту, на 12 годин. Після цього закріплені пагони видаляли з оцтового спирту і консервували в 70% спирті.
Цитологічне дослідження зареєстрованих пагонів проводили на кафедрі фізіології рослин Таврійського національного університету в Сімферополі (Бугара А.М., Теплицька Л.М., Бугара І.А.). Приготування барвника, фарбування та приготування препаратів проводили за методикою [7]. На фотографії метафазної пластинки хромосом, отриманої з препарату G.F. Талісман, видно, що кількість хромосом більше 50, але точніше порахувати не вдалося. На фотографіях зображені окремі хромосоми, але через глибину зразка хромосоми лежать у кількох площинах. Проте цитологічний аналіз та отримані фотографії підтверджують, що в результаті обробки колхіцином вдалося отримати міксоплоїдні форми винограду, які використовували в гібридизації [1].
В результаті гібридизації утворюється г.ф. Ягоди «Талісман» після обробки бруньок колхіцином під час формування в них генеративних органів (дослід 2) мали подовжену асиметричну форму, на відміну від злегка овальної форми ягід, властивої даному виду ягід. Отримано насіння, розміри якого значно варіювали. Насіння відрізнялося за формою, і якщо контрольне насіння мало витягнуту форму, то в досліді після обробки колхіцином спостерігалося більш округле, опукле насіння. Отримане насіння висівали на гідропоніці, частину на живильне середовище в культурі in vitro, частина пророщувала і виростала розсада [1].
У винограду низька схожість насіння, близько 30%, а у сортів дуже раннього терміну дозрівання спостерігається ще нижча схожість насіння. Однак для проведення селекційної роботи, спрямованої на ранньостиглість, при гібридизації ефективніше використовувати ранньостиглі форми як материнські. Для отримання рослин із насіння дуже ранньостиглих сортів, таких як Лаура та Софія, використовували введення незрілого насіння в культуру in vitro. В результаті схрещувань 2008 року в деяких комбінаціях було отримано дуже мало насіння, і щоб не втратити унікальний генофонд, їх висадили в культурі in vitro.

Таблиця 2
Вирощування гібридного насіння винограду, отриманого після обробки бруньок колхіцином в культурі in vitro

Рис. 3. Відмінності кореневої системи. Крайній ліворуч — диплоїдний проросток, два праворуч — отримані в результаті колхіцинації.

Як видно з таблиці, незважаючи на культивування насіння in vitro, у комбінаціях схрещувань Талісман х Ялта безнасіннєва, Подарок Запоріжжя х Венера, Подарок Запоріжжя х Ялта безнасінних рослин отримати не вдалося. Із 135 насінин гібридів, отриманих у результаті схрещування Лаура х Русбол покращений, вирощено та висаджено на адаптацію 15 рослин; Лаура х Кишмиш радіата - із 75 насінин одержано 13 рослин, а в контрольному схрещуванні без обробки колхіцином - Лаура х Кишмиш променева - із 172 насінин одержано 37 рослин.
Насіння середньостиглих сортів висаджували в гідропонні канали (табл. 3).
Як видно з таблиці, гібридне насіння форми Дарунок Запоріжжя має велику живучість і, як наслідок, добру схожість. Навіть у комбінації схрещування Подарок Запорізький х Ялта безнасінний з 20 насінин одержано 13 рослин, тоді як із 4 незрілих насінин цієї комбінації в культурі in vitro не отримано жодної. Рослини, як і в культурі in vitro, істотно відрізнялися за інтенсивністю росту.
У результаті у 2009 р. отримано 233 рослини (табл. 4), які навесні 2010 р. висаджено в полі на постійне місце для подальшого вивчення. На відміну від контрольних сіянців, коріння яких мають вирівняну структуру, отримані гібридні сіянці мають бульбоподібну морфологічну будову з перетяжками (рис. 3).
У 2009 р. продовжено роботи з гібридизації вихідних форм бруньок, оброблених 0,5 % розчином колхіцину (табл. 5). У результаті 27 комбінацій схрещувань одержано 1300 насінин.
У 2010 році частину гібридного насіння висіяли в гідропонні канали на ділянці вирощування НІВіВ «Магарач» (м. Ялта), частину – в контейнери з субстратом з подальшою висадкою розвиненої розсади в контейнери в тепличному комплексі ДП Агрофірма «Магарач» (с. Віліно).
Можна припустити, що нащадки дадуть поліплоїдні форми з більшими ягодами та гронами, ніж вихідні диплоїдні насіннєві та безнасінні сорти.

Таблиця 3
Вирощування гібридного насіння винограду, отриманого після обробки бруньок колхіцином, у гідропонній культурі

Таблиця 4

Отримані рослини в результаті гібридизації колхіцинованих вихідних форм

Таблиця 5
Гібридизація та результати отримання гібридного матеріалу колхіцинованих вихідних форм

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Ще почитати:

Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса

В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?

Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів

Ігристі вина

Токайські вина

У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».

Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.

Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
https://privatnamarka.com/
https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
https://www.facebook.com/Privatnamarka
https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\