Развитие пыльника и пыльцевого зерна у спонтанных естественных эгилопсно-пшеничных гибридов (Aegilops biuncialis × Triticum sp.)

Актуальность. Впервые на Дагестанской опытной станции ВИР получены плодовитые эгилопсно-пшеничные гибриды (СГ), материнской формой одного из которых является Aegilops biuncialis Vis. (геномной структуры UM). Данные гибриды нуждаются в анализе различных характеристик, в том числе эмбриологических, способствующих пониманию их природы, оценке репродуктивного потенциала и пополнению сведений по эмбриологии рода Aegilops L. Цель работы – выявление особенностей развития пыльника у двух линий эгилопсно-пшеничных гибридов в сравнении с их отцовской формой (Triticum L.).

Материалы и методы. Исследовали две линии (7 и 9) эгилопсно-пшеничных гибридов из коллекции ВИР с различной морфологией колоса. Растения выращивали на территории Ботанического сада БИН РАН. Развитие пыльников изучали с помощью методов цитоэмбриологии и сканирующей электронной микроскопии.

Результаты. Пыльники у обеих линий 4-гнездные. Сформированная стенка микроспорангиев 4-слойная, в зрелом пыльнике – 2-слойная. Микроспорогенез сукцессивного типа, тетрады микроспор изобилатеральные, с различной толщиной каллозных оболочек и отсутствием каллозных гребней к центру гнезда. Однако также отмечены единичные линейные, Т-образные и зигзагообразные тетрады. Пыльцевые зерна 3-клеточные. Процессы микроспоро- и микрогаметофитогенеза в целом протекают нормально, хотя в отдельных пыльниках, особенно линии 9, выявлены аномалии развития: отставание хромосом в анафазе мейотических делений, присутствие стерильной пыльцы, многоядерных микроспор, пыльцы с дополнительными ядрами и др.

Заключение. Развитие пыльника и пыльцевого зерна у обеих линий эгилопсно-пшеничных гибридов сходно с таковым у Triticum. Исключение составляют разнообразное строение тетрад микроспор и отсутствие в них каллозных гребней, характерных для пшениц и, возможно, наследуемых от A. biuncialis. Выявленные аномалии развития, вероятно, существенно не влияют на качество пыльцы исследуемых линий, что указывает на возможность их использования в селекции.

1. Батыгина Т.Б. Хлебное зерно: атлас. Ленинград: Наука; 1987.

2. Батыгина Т.Б. Эмбриология пшеницы. Ленинград: Колос; 1974.

3. Батыгина Т.Б., Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю., Титова Г.Е., Сельдимирова О.А. От микроспоры к сорту. Москва: Наука; 2010.

4. Батыгина Т.Б., Яковлев М.С. Семейство Poaceae. В кн.: Сравнительная эмбриология цветковых. Однодольные (Butomaceae – Lemnaceae) / под ред. Т.Б. Батыгиной, М.С. Яковлева. Ленинград: Наука; 1990. С.217-234.

5. Берлянд-Кожевников В.М., Богуславский Р.Л. Спонтанная гибридизация у видов рода Aegilops L. Бюллетень ВИР. 1978;(84):65-68.

6. Богуславский Р.Л. Цветение, опыление и спонтанная гибридизация в роде Aegilops L.: дис. ... канд. биол. наук. Ленинград: ВИР; 1980.

7. Богуславский Р.Л., Голик О.В. Эгилопсно-пшеничные амфидиплоиды. В кн.: Род Aegilops L. как генетический ресурс селекции / под ред. Р.Л. Богуславского, О.В. Голик. Харьков: Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева; 2004. С.172-182.

8. Гаврилова В.А. Морфобиологические аспекты системы размножения видов дикорастущей пшеницы и эгилопса: дис. … канд. биол. наук. Ленинград: ВИР; 1985.

9. Главацкая Т.П. Сравнительное цитоэмбриологическое исследование микроспорогенеза и развития мужского гаметофита пшеницы, пырея и пшенично-пырейных гибридов): дис. … канд. биол. наук. Свердловск; 1967.

10. Кайбелева Э.И. Дикорастущие злаки Нижнего Поволжья: способы семенной репродукции и фитоценотическая роль: дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург: БИН РАН; 2022.

11. Камелина О.П. Систематическая эмбриология цветковых растений. Однодольные. Барнаул; 2011.

12. Кожахметов К.К. Некоторые цитологические особенности межвидовых гибридов Triticum Aegilops. Почвоведение и агрохимия. 2009;(4):45-48.

13. Panajiotidis S., Athanasiadis N., Symeonidis L., Karataglis S. Pollen morphology in relation to the taxonomy and phylogeny of some native Greek Aegilops species. Grana. 2000;39(2-3):126-132. DOI: 10.1080/001731300300045265

14. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. Москва: Колос; 1980.

15. Романов И.Д. Особенности развития пыльцы злаков и их значение для некоторых генетических исследований. Генетика. 1970;6(10):11-25.

16. Schnarf K. Studien über den Bau der Pollenkörner der Angiospermen. Planta. 1937;27(4):450-465. [in German]

17. Січняк О.Л. Особливості микроспорогенезу за гібридизації пшениці і Aegilops triuncialis L. Вісник Одеського національного університету. 2008;13(14):88-94.

18. Симонян Е.Г. О цитологических исследованиях пшеницы Tr. timopheevii. Известия Академии наук Армянской ССР. 1964;17(3):45-48.

19. Сорокина О.Н. Гибридизация эгилопсов с пшеницей. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1934;2(6):7-37.

20. Татинцева С.С. Образование и развитие спермиев у некоторых покрытосеменных. I. Poaceae (Gramineae); II. Asteraceae (Compositae). Ботанический журнал. 1975;60(12):1707-1720.

21. Ухинова Е.П., Пыльнев В.В., Рубец В.С. Цитогенетический анализ гибридов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) с пшеницей Тимофеева (Triticum timopheevii Zhuk.). Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2009;(2):131-138.

22. Зуева Г.В Особенности формирования колоса и мужского гаметофита пшенично-ржаного амфиплоида, выращенного на каменноугольной золе. Ученые записки Уральского государственного университета. 1969;5(94):216-222.