Товарів: 0
На суму: 0 грн
Волинкін В.А., д.с.-г.н., зав.
В.А.Зленко, науковий співробітник, к.х.н.,
А. А. Полулях, с.н.с., к.с.-г.
Н.П. Олейнков, старший науковий співробітник, кандидат с.-г.
Б. В. Ліховської, зав. Сектор розсадництва Відділ селекції, генетики винограду та ампелографії Національного інституту винограду і вина «Магарач»
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ФОРМУВАННЯ ГЕНЕТИЧНОГО РІЗНОМАНІТТЯ ВИНОГРАДУ РОДИНИ VITACEAE В ПРОЦЕСІ ПРИРОДНОЇ ЕВОЛЮЦІЇ
Проведено дослідження міжродової гібридизації (Vitis x Ampelopsis та Vitis x Parthenocissus) методом схрещування різних родів на тетраплоїдному рівні. Для отримання тетраплоїдних проростків (диплоїдних гамет) бруньки, що почали розпускатися, а також суцвіття за 5-14 днів до початку мейозу обробляли колхіцином у концентраціях 0,5; 1 і 2%. З метою подолання міжродової несумісності проростки вирощували із ембріонів у культурі in vitro, виділених із незрілого насіння (через 40 днів після запилення). Деякі гібридні сіянці, вирощені в теплиці, мали проміжний ступінь розсічення листків, характерний для видів родів Vitis і Ampelopsis, які використовували у схрещуваннях методом алотетраплоїдії.
Розвиток біологічних наук і біотехнологій у 20-21 ст. дозволяє створювати форми рослин, які раніше неможливо було вивести за допомогою лише традиційного методу генеративної гібридизації. Отримання таких «нетрадиційних» форм рослин можливо або на основі методів генної інженерії, або на основі використання біологічного потенціалу самих рослин, закладеного в процесі природної еволюції. Еволюція серед представників родів родини Vitaceae відбувалася в різних еколого-географічних умовах, на різних континентах, під впливом певних факторів біотичного та абіотичного відбору та можливості природного схрещування. Хоча види підроду Euvitis легко схрещуються, було важко отримати гібриди між видами V. vinifera (підрід Euvitis, 38 хромосом) і видом Vrotundifolia Michaux (підрід Muscadinia, 40 хромосом) [12]. Ці гібридні сіянці ставали плідними лише після їх поліплоїдізації (алотетраплоїдії) [13].
Раніше (1922-1924 рр.) Г. Д. Карпеченко експериментально довів можливість одержання фертильних міжродових гібридів редиски та капусти методом алополіплоїдії (алотетраплоїдії) [5, 6]. Але навіть у рослин, роди яких представлені широким спектром поліплоїдних рядів, використання методів алополіплоїдії та культивування in vitro виділених із насіння ембріонів для отримання міжродових гібридів пов’язане з великими труднощами через несумісність різних родів, що належать до однієї родини рослин на генетичному (генетично нестабільному) і фізіолого-біохімічному рівнях [7, 9]. Також генетично нестійкими є міжродові соматичні гібриди, отримані в результаті злиття протопластів у культурі in vitro [3].
Штучна міжродова гібридизація в родині Vitaceae до наших досліджень у світі не проводилась. Створення міжродових гібридів у винограді (хоча б із частковою присутністю генів різних родів через можливу елімінацію хромосом одного з них) дасть змогу отримати якісно нові генотипи винограду, імунні до біотичних і стійкі до абіотичних факторів навколишнього середовища, урожай яких може знайти нове застосування, наприклад, у фармакологічній та парфумерній промисловості.
Мета досліджень – отримати міжродові гібриди в межах родини Vitaceae методом алотетраплоїдії: схрестити рід Vitis (V. vinifera) з родами Ampelopsis (A. acontifolia, A. cordata) та Parthenocissus (P. inserta та P. guinguefolia). Особливістю експерименту стало створення вперше в світі гібридів між сортами V.vinifera L. (рід Vitis, 2n=38 хромосом) та видами інших родів (Ampelopsis і Parthenocissus, 2n=40 хромосом) родини Vitaceae: Ampelopsis acontifolia Lavalee, Ampelopsis cordata Michaux, Ampelopsis serjaniefolia Regel, Parthenocissus inserta Fritch і Parthenocissus guinguefolia Planch. [1].
При проведенні дослідження були поставлені наступні завдання:
Використовувався традиційний шлях подолання генетичної несумісності при міжродовій гібридизації (різна кількість диплоїдних хромосом у вихідних форм), який полягав у методі алополіплоїдії – використання для схрещування поліплоїдних батьківських форм. Наявність у гібридних проростках парних хромосом кожного роду необхідна для кон’югації між хромосомами під час мейозу та утворення гамет, що може забезпечити фертильність гібридних проростків [8].
Для отримання міжродових гібридів методом алополіплоїдії (обробка зрілих бруньок або суцвіть, що почали розпускатися, розчинами колхіцину за 5-14 днів до початку мейозу з утворенням поліплоїдних гамет) проводили дослідження у двох напрямках:
Оскільки в насінні, отриманому в результаті міжродової гібридизації, спостерігається загибель зародків через фізіолого-біохімічну несумісність різних родів, збирали недозрілі ягоди (через 30, 40 і 50 днів після гібридизації), які зберігали в холодильнику 8-12 тижнів при -2°С. Потім із ягід виділяли насіння, стерилізували 10%-ним Доместасом 12-15 хв, потім 96%-ним спиртом 10-20 с. І промивають 4-5 разів стерильною водою. Насіння в чашках Петрі в ламінарній камері розрізали впоперек і носики (частини насіння, в яких знаходяться зародки) висаджували в три типи рідкого середовища, що відрізняються за вмістом регуляторів росту:
Розсаду пересаджують на живильне тверде середовище для розвитку пагонів і коренів. Склад концентрацій компонентів цього середовища відрізняється від базового середовища меншою концентрацією вітамінів (0,1 мг/л тіаміну та 0,2 мг/л піридоксину), додаванням 30 мг/л гумату натрію, 7,5 г/л агару та концентрацією регуляторів росту: 0,15 мг/л ІУК, 0,005 мг/л а - нафтилоцтової кислоти (НАК) і 0,001 мг/л БАТ; рН доводили до 6,0–6,2 за допомогою NaOH перед додаванням агару та автоклавуванням.
Відбір поліплоїдних генотипів за анатомо-морфологічними ознаками у проростків, отриманих в результаті інкубації, після обробки зрілих бруньок або суцвіть, які почали розпускатися розчинами колхіцину до початку мейозу, проводили за методом Топале [10].
Міжродові гібриди можна отримати в рослинах методом алотетраплоїдії: схрещуванням вихідних генотипів – представників різних родів. З метою формування тетраплоїдних сходів у представників різних родів за 17-25 днів до цвітіння (5-14 днів до початку мейозу) суцвіття обробляли (15-16 травня 2009 р.) колхіцином у трьох концентраціях: 0,5; 1 і 2 %, з додаванням біологічно активних речовин (основа розчинів колхіцину): 0,5 мг/л 6-бензиламінопурину (БАП), 40 г/л D-маніту, 2 % димексиду, 0,5 мл/л Твіну 20 і 200 мг/л Na-бензоату; pH = 5,4.
Обробку суцвіть цими трьома варіантами концентрації колхіцину (0,5, 1 і 2%) проводили в пологах: Ampelopsis (види Ampelopsis acontifolia, Ampelopsis cordata), Parthenocissus (види Parthenocissus inserta і Parthenocissus guinguefolia) і Vitis (V. vinifera mixoploid). двостатеві сорти Harty pro Livier, Picpoul black, Sabbat крупноягідний і Yahei з жіночим типом квітки). Потім проводили інкубацію цих представників різних родів (всього 24 суцвіття).
У 2009 році дослідження проводились у двох напрямках: інкубація оброблених колхіцином суцвіть генотипів різних родів для отримання поліплоїдних саджанців та після їх вступу в період плодоношення міжродові схрещування. В результаті інкубації, після обробки суцвіть колхіцином, отримано насіння від вищевказаних генотипів (контроль – відкрите запилення), всього 10800 шт. насіння Насіння сортують за розміром, оскільки, за Ш.Г. Топале [10], поліплоїдне насіння більше за розміром від диплоїдного, і в 2010 р. висіяно в теплиці для відбору поліплоїдних сіянців за анатомо-морфологічними ознаками за методикою Ш.Г. Топале [10]. Після вступу в період цвітіння буде проведено міжродову гібридизацію між тетраплоїдними сіянцями різних родів, відібраними за морфологічними ознаками та методом цитогенетичного аналізу.
Другий напрямок досліджень: проведення схрещувань генотипів – представників різних родів, у яких дозрілі бруньки або суцвіття, що почали розпускатися до початку мейозу, попередньо обробляли колхіцином для утворення диплоїдних гамет (яйця та пилку), а потім гібридних проростків – алотетраплоїдів.
При розрізанні насіння перед посівом на три варіанти рідких середовищ виявлено їх видові сортові та біологічні особливості. У сорту Yahei міжродова гібридизація дає порожнє насіння (без ембріонів і ендосперму); у сортів Chasselas Gros Couular white і Harty pro Livier - як порожні насіння, так і з ендоспермом, але сходи не розвивалися, а у сорту Picpoul black майже все насіння мало ендосперм, але розвиток сходів відбувався рідко і сходи утворювалися рідко. У результаті схрещування сорту Picpoul black з Ampelopsis acontifolia за 40 днів культивування на трьох видах рідких середовищ із 69 частин насіння з ендоспермом виросло лише 20 проростків (30%). Проте 17 із них були зеленими, у трьох з яких розвинулися пагони (21%). Три сіянці мали білі сім’ядолі та гіпокотилі (15% альбіносів від усіх розвинених сіянців). Із 72 частин насіння з ендоспермом схрещування Пікпуля чорного та Parthenocissus inserta розвинулася менша кількість проростків (2 зелені та 1 білий проростки) та пагонів з них (1 пагін).
Усе насіння з розвиненим ендоспермом, отримане в результаті міжродових схрещувань, мало більшою чи меншою мірою некроз оболонок насіння та ендосперму, що свідчить про фізіологічну несумісність родів на біохімічному рівні. Слід зробити висновок, що в подальшому необхідно збирати та висаджувати насіння на більш ранніх стадіях його розвитку (10, 15 та 25 діб після гібридизації) [1].
Як на рідких середовищах, так і на твердих середовищах, на які висаджували сіянці, у деяких з них спостерігається подальший аномальний розвиток і ріст пагонів.
З метою прискорення одержання міжродових гібридів між генотипами – представники різних родів, суцвіття яких попередньо обробили за 1725 днів до цвітіння колхіцином у трьох концентраціях – 0,5; 1 і 2%, проведено міжродову гібридизацію. Із суцвіть, попередньо оброблених колхіцином, брали пилок видів Ampelopsis acontifolia (0,5, 1 і 2% колхіцину), Ampelopsis cordata (0,5 і 1% колхіцину) і Parthenocissus inserta (0,5% колхіцину), а суцвіття запилювали з міксоплоїдних сортів V. vinifera, суцвіття якої були також попередньо оброблені 0,5% розчином колхіцину: Харті про Лівієр (11 кастрованих суцвіть) і Яхей (жіночий тип квітки, 11 суцвіть). Як контроль, 4 суцвіття, оброблені 0,5% колхіцином у сорту Yahei, були запилені пилком Parthenocissus inserta, який не був оброблений колхіцином. Із зелених ягід виділяли недозріле насіння (через 25 діб після запилення), стерилізували 5% Доместосом (10 хв.), промивали стерильною дистильованою водою та частини насіння із зародками (насіннєві носики – після розрізання насіння впоперек) висаджували в рідке середовище Ніча [14] з додаванням 0,2 мг/л БАП і 0,2 гіберелінової кислоти. (GA3). Всього було висаджено 857 недозрілих насінин, отриманих у результаті зазначених міжродових схрещувань. Розвинені сіянці висаджували на середовище для розвитку рослин in vitro, а потім пересаджували в теплицю в умовах in vivo.
З метою подальшого вивчення та ідентифікації справжніх міжродових гібридів навесні 2009 р. висаджено сіянці, отримані з культури незрілих ембріонів in vitro. Для адаптації в умовах гідропонної культури висаджували в теплицю розсаду (насіння закладено в ягоди, через 40 днів після запилення, суцвіття розвинулися на пагонах, після обробки бруньок колхіцином) схрещувань Harty pro Livier x Ampelopsis cordata - 2 сіянці в 5 повторах і Picpul black x Ampelopsis acontifolia - 11 розсади в трьох-п'яти примірниках. Восени 2009 року з цих сіянців у 2-5 повторах отримано стандартні сіянці. Два з цих сіянців мають сильно розсічені листки (рис. 1, 2) (характеристика роду Ampelopsis), а один – червону лозу головного пагона, що свідчить про їх гібридне міжродове походження.
Рис.1. Листя вихідних батьківських форм Harty pro Livier і Ampelopsis cordata та саджанці, отримані в результаті їх гібридизації.
Рис. 2. Листя вихідних батьківських форм Picpul black і Ampelopsis acontifolia та саджанці, отримані в результаті їх гібридизації.
Для отримання поліплоїдних форм (обробка колхіцином розпускаються бруньок навесні 2008 р., контроль – без обробки) для міжродової гібридизації на тетраплоїдному рівні в березні 2009 р. у теплицю з гідропонною культурою висіяли насіння схрещувань 2008 р., відсортоване за розміром, генотипів (інкубаційний, контрольний – вільнозапилювальний): Ampelopsis. acontifolia (1846 шт.), Ampelopsis cordata (2245 шт.), Ampelopsis serjaniefolia (1723 шт.), Parthenocissus inserta (1162 шт.) та Parthenocissus quinquefolia (701 шт.); у тетраплоїдів Chasselas Gros Couular білий (313 шт.), а у міксоплоїдних сортів роду Vitis вид V. vinifera: Harty pro Livier (1061 шт.), Picpoul black (1276 шт.), Sabbat крупноягідний (432 шт.), Shabash (1244 шт.), Riesling Rhine. (123 шт.) і мускат олександрійський (70 шт.), а також насіння, отримане від схрещування Яхея (жіночий тип квітки, міксоплоїд) x Ampelopsis acontifolia (колхіцин) - 34 великих, 26 середніх і 55 дрібних насінин. Наприкінці вегетаційного періоду восени 2009 р. за анатомо-морфологічними характеристиками поліплоїдів [10] та міжродових гібридів відібрано 80 рослин для висаджування на постійне місце в полі для подальшого вивчення.
Навесні 2009 р. на постійне місце в полі висаджено відібрані за морфологічними ознаками потужні сіянці (обробка колхіцином розпускання бруньок навесні 2007 р., вирощування в гідропонній культурі 2008 р., кількість висаджених сіянців, шт.): партеноциссус вставний - 13, партеноциссус п'ятилистий - 19, ампелопсис. acontifolia - 1, Chaslas Gros Kular білий (інцухт) - 4, Пікпул чорний - 5, Харті про Лів'єр - 5, Амбер Магара-ча - 7, Яхей - 5, Баян Ширей (інцухт) - 3, Шабаш (інцухт) - 3, Шабаш великоягідний - 1, Рислінг рейнський - 10. Також висаджено на постійне місце в полі 6 саджанців (обробка колхіцином). розкриття бруньок навесні 2007 р., культивування ембріонів у культурі in vivo та адаптація до гідропонної культури у 2008 р.) із насіння міжродового схрещування Harty pro Livier x Ampelopsis cordata. Один із таких саджанців має сильно розсічені листя, як у виду Ampelopsis cordata.
У теплиці в гідропонній культурі вирощували розсаду для висаджування на постійне місце в полі, отриману в результаті міжродової гібридизації (бруньки, що почали розпускатися, обробляли 0,5% колхіцином; рослини в культурі in vitro вирощували із зародків, виділених із зелених ягід - через 40 днів після запилення) схрещувань: Picpul black x Ampelopsis. acontifolia (11 саджанців в 3-5 повторах) і Harty pro Livier x Ampelopsis cordata (2 сіянці в 4 повторах).
Проведено опис вихідних форм, що належать до різних родів родини Vitaceae, та отриманих гібридів від їх схрещування після поліплоїдизації методом колхіцинації.
Оскільки сорти V. vinifera L. з нерозрізаним листком і функціонально жіночим типом квітки були включені в гібридизацію як материнські форми, можна стверджувати, що гібриди успадкували форму і розсіченість листка від батьківської форми. Отже, можна з високою впевненістю говорити про виробництво міжродових гібридів винограду вперше в світі.
Значення отриманих гібридів винограду міжродового походження полягає не тільки в тому, що це вперше в світі було досягнуто штучно, але й у тому, що підтверджені біологічно обґрунтовані можливості появи таких форм від віддалених схрещувань у природі в процесі природної еволюції.
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\