Гаметная и зиготная селекция
Традиционным для селекционера является отбор на уровне спорофита.
Между тем в жизненном цикле однолетних растений из 12 этапов органогенеза 7 относятся к репродуктивным фазам развития:
- формирование цветков,
- микро и макроспорогенез,
- гаметогенез,
- прорастание и рост пыльцевых трубок,
- зигото,
- эмбриогенез.
Именно на этих этапах жизненного цикла растения происходит интенсивная элиминация нетрадиционных рекомбинантных генотипов, носящая характер стабилизирующего отбора. До стадии взрослого растения доходит только очень малая частями прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок, оплодотворяю» способность. Образцы выращивали в открытом грунте при общепринятой агротехнике.
Для получения семенного потомства, устойчивого к свинцу и кадмию, проводили искусственное опыление своей и чужеродной пыльцой на сортах Доходный и Beta.
Предварительно на рыльца пестиков наносили пипеткой следующие растворы:
- дистиллированную воду (контроль);
- нитрат свинца в концентрации 100 мг/л;
- ацетат кадмия — 20 мг/л.
Жизнеспособность пыльцы перед опылением определяли методом проращивания на искусственной питательной среде (Лях, 1985). При оценке солеустойчивости мужских гамет и состав среды дополнительно вводили нитрат свинца и ацетат кадмия в указанных выше концентрациях. Длину пыльцевых трубок измеряли в делениях окуляр-микрометра. Устойчивость пыльцы к тяжелым металлам определяли как отношение жизнеспособности пыльцы в опыте к ее жизнеспособности в контроле, умноженное на 100%.
Наиболее полно характеризует воздействие тяжелых металлов на пыльцу такой показатель, как устойчивость
Мы сгруппировали все исследуемые образцы в четыре группы (таблица). Устойчивой к кадмию и свинцу оказалась пыльца сортов Partero и WPR-188. Линия 4 устойчива к кадмию и неустойчива к свинцу. Образцы Beta и L.pimpinellifolium неустойчивы к кадмию, но устойчивы к свинцу. Неустойчивы к обоим тяжелым металлам остальные 15 образцов.
Изучение длины пыльцевых трубок у исследуемых сортов выявило их сортоспецифическую реакцию как в контроле, так и в опыте. Значимое уменьшение длины пыльцевых трубок получено в опытных вариантах практически у всех испытуемых форм, причем на кадмий они реагируют в большей степени, чем на свинец. Выявлено, что при прорастании пыльцы на среде с кадмием у пыльцевых зерен происходило растворение пыльцевых трубок. Длина пыльцевых трубок уменьшалась в зависимости от образца в 1,5 - 4,5 раза.
При отработке методики гаметной селекции на устойчивость к токсикантам путем создания селективной среды на рыльце пестика при опылении выявлено, что раствор нитрата свинца снижал завязываемость плодов томата в 2 раза по сравнению с контролем, в то время как раствор ацетата кадмия большей частью не влиял на данный показатель. Отмечено, что у сорта Доходный при опылении своей пыльцой на фоне селективного агента достоверно уменьшается осемененность, в то время как у сорта Beta такой реакции не обнаружено. Ранее нами было показано, что пыльца сорта Доходный неустойчива к кадмию и свинцу, а пыльца сорта Beta превосходит ее по устойчивости к кадмию в 3,3 раза и по устойчивости к свинцу в 6,9 раза. Вероятно, концентрацию селективного агента надо подбирать индивидуально для каждого сорта.
Таблица. Устойчивость пыльцы томата к тяжелым металлам.
Образец | Рb(NО3)2 | Cd(CH3COO)2 | ||||
1992 г. | 1993 г. | в среднем | 1992 г. | 1993 г. | в среднем | |
Устойчив к Cd и Pb (>50%) | ||||||
Purtero | 89,0 | 52.0 | 70.5 | 60.0 | 50,5 | 55,3 |
WPH 188 | 66,0 | 57.8 | 61.9 | 71.0 | 57,2 | 64.1 |
Устойчив к, Cd. неистойчив к РЬ | ||||||
Пиния 4 | 74,0 | 25.8 | | 49,9 | 59.0 | 50,8 | 54,9 |
Неистойчив к Cd, цстойчив к РЬ | ||||||
Beta | 69,0 | 61.3 | 65.1 | 47.0 | 42,2 | 44,6 |
L. pimpinel- llfolium | 102,0 | 37,4 | 69.7 | 46,0 | 48,4 | 47.2 |
Неистойчив к Cd и Pb (<50%) | ||||||
Yawor | 27,0 | 23,8 | 25,4 | 57,0 | 40,5 | 48.7 |
New Yorker | 29,0 | 34,9 | 31,9 | 54,0 | 22,2 | 38,1 |
S.a.mini | 61,0 | 35.5 | 48.2 | 57,0 | 34,5 | 46,7 |
Opus | 6,0 | 21.4 | 13.7 | 18,0 | 23,5 | 20.7 |
Povarck | 21,0 | 32.5 | 26,7 | 29,0 | 46,2 | 37.6 |
Radek | 9,0 | 16,6 | 12,8 | 27,0 | 49.2 | 38.1 |
Salto | 24,0 | 35,7 | 29,8 | 38,0 | 41.1 | 39.5 |
Wcda | 18,0 | 14,9 | 16,4 | 23.0 | 21.8 | 22.4 |
Ilka | 21,0 | 41.1 | 31,0 | 34.0 | 33.7 | 33,9 |
Линия 1 | 21,0 | 67.7 | 44,3 | 10,0 | 19.3 | 14,6 |
Линия 7 | 47,0 | 38.0 | 42,5 | 14,0 | 24.1 | 19,0 |
Спринт | 17.0 | 69.6 | 43,3 | 38,0 | 27.6 | 32,8 |
Калинка | 30,0 | 53.5 | 41.7 | 50.0 | 47.0 | 48,5 |
Riposta | 16,0 | 41.0 | 28.5 | 45,0 | 42.9 | 43,9 |
П 7 | 7.0 | 40,3 | 23,6 | 17,0 | 32.9 | 24,9 |
Доходный | 10,0 | — | — | 14,0 | — | — |
Талалихин | 7.0 | — | — | 17,0 | — | — |
Таким образом, нами в результате анализа жизнеспособности пыльцы и ее устойчивости к тяжелым металлам установлена сортовая реакция пыльцы на токсиканты; выявлены сорта, устойчивые по мыльце к одному или двум тяжелым металлам (кадмий, свинец), испытана методика гаметной селекции на устойчивость к токсикантам путем создания селективной среды на рыльце пестика.
В целом следует отметить, что гаметная и зиготная селекция имеет большие перспективы как метод адаптивной селекции в связи с ее относительной простотой и возможностью оперировать с большим числом генотипов. Однако в каждом конкретном случае необходимо подтверждение связи между устойчивостью гаметофита и спорофита растения.
