Жизнеспособность пыльцы черной смородины до и после криоконсервирования в жидком азоте и особенности ее морфологии

Актуальность. Исследование особенностей формирования и прорастания пыльцы является очень важным для оценки потенциальной продуктивности растений и эффективности селекционной работы.

Материалы и методы. Объектами исследования служили 11 сортов черной смородины различного эколого-географического и генетического происхождения из генофонда, сохраняемого на научно-производственной базе «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР». Изучение жизнеспособности пыльцы до и после криоконсервирования проводили в лаборатории длительного хранения генофонда растений (ЛДХГР) ВИР путем проращивания ее на питательной среде, содержащей 10% сахарозы и 0,8% агар-агара. Морфологические исследования выполняли с помощью светового и конфокального лазерного сканирующего (КЛСМ) микроскопов в лаборатории палинологии и Центре коллективного пользования БИН РАН.

Результаты и заключение. Сложившиеся неблагоприятные погодные условия в 2019 г. оказали негативное воздействие на процесс формирования мужской генеративной сферы – уровень жизнеспособности пыльцы в зависимости от сорта составил 17,98–58,60%. После экспозиции в жидком азоте (при –196°С) в течение шести месяцев у всех изученных сортов, за исключением одного (‘Поздняя послевоенная’, к-7652), наблюдалось увеличение процента проросших пыльцевых зерен в 1,1–3,2 раза. Изучение морфологических особенностей пыльцы позволило выявить, что пониженная жизнеспособность у ряда сортов (‘Красноярская 1018’, к-7607, ‘Tsema’, к-25900, ‘Поздняя послевоенная’, к-7652) связана с морфологическими отклонениями в строении спородермы, выраженными в разноразмерности пыльцевых зерен, утолщении экзины и формировании бородавчатых поверхностей мезопориума. Выявлена невысокая положительная взаимосвязь уровня жизнеспособности пыльцы с диаметром поры (r = 0,43) и диаметром пыльцевого зерна (r = 0,27) и несущественная отрицательная корреляция между уровнем жизнеспособности и толщиной экзины (r = –0,33). 

1. Erdtman G. Pollen morphology and plant taxonomy – Angiosperms: An introduction to palynology. Vol. 1. Stockholm: Almquist and Wiksell; 1952.

2. Гаврилова О.А. Применение конфокальной лазерной сканирующей микроскопии для исследования морфологии оболочки пыльцевых зерен. Ботанический журнал. 2014;99(10):1139-1147.

3. Гаврилова О.А., Тихонова О.А. К репродуктивной биологии отдаленных гибридов в семействе Grossulariaceae. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(4):100-118. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-4-100-118

4. Gavrilova O.A, Tikhonova O.A. Pollen morphology of the family Grossulariaceae and some taxonomical implication. Plant Systematics and Evolution. 2019;305(7):521-530). DOI: 10.1007/s00606-019-01590-6

5. Голубинский И.Н. Биология прорастания пыльцы. Киев: Наукова думка; 1974.

6. Киселева А.А, Вержук В.Г, Савельев Н.И, Дорохов Д.С., Желтиков Ю.В., Еремина О.В., Потокина Е.К., Дзюбенко Н.И. Методы мониторинга генетической стабильности плодовых культур в условиях криоконсервации. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;169:280-288.

7. Котеева Р.Л., Миргородская О.Е., Булышева М.М., Мирославов Е.А. Формирование пыльцы Ribes nigrum (Grossulariaceae) в связи с периодом пониженных температур. Ботанический журнал. 2015;100(10):1001-1014.

8. Николаевская Т. С., Ветчинникова Л В., Титов А.Ф., Лебедева О.Н. Изучение пыльцы у аборигенных и интродуцированных в условиях Карелии представителей рода Betula L. Труды Карельского научного центра РАН. 2009;(4):90-95.

9. Орлова С.Ю., Павлов А.В., Вержук В.Г. Жизнеспособность пыльцы сортов черешни (Cerasus avium) различного эколого-географического происхождения в условиях Северо-Западного региона России. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции.2019;180(1):66-72. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-66-72

10. Павлов А.В., Вержук В.Г., Орлова С.Ю., Радченко О.Е., Ерастенкова М.В., Додонова А.Ш. и др. Криоконсервирование как метод сохранения биоразнообразия плодово-ягодных культур и дикорастущих лекарственных растений. Проблемы криобиологии и криомедицины, 2019;29(1):44-57. DOI: 10.15407/cryo29.01.044

11. Ситников М.Н., Вержук В.Г., Павлов А.В., Бондарук Д.Д. Анализ жизнеспособности пыльцы абрикоса и черешни после криоконсервации. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(3):152-158. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-3-152-158

12. Тихонова Н.Г, Филипенко Г.И, Вержук. В.Г, Жестков А.С. Стратегия и методы длительного хранения генофонда растений. Проблемы криобиологии 2008;18(2):227.

13. Замбурова Д.С., Шериева С.А., Ситников М.Н., Боготова З.И., Гидова Э.М., Паритов А.Ю. и др. Изучение жизнеспособности пыльцы плодовых культур после воздействия сверхнизких температур. Современные проблемы науки и образования. 2016(3):e24849. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24849 (дата обращения: 15.04.2020).