Д.с.-х. н. Кожабаев Ж.И., к.с.-х. н. Конысбеков К. Т., Дуйсенбекова Г.А.

Талдыкорганский филиал Казахского научно-исследовательского института земледелия и растениеводства, Казахстан

Устьичный аппарат листьев как показатель плоидности гибридов сахарной свеклы

У всех организмов базовым набором хромосом является их число в половом поколении, в остальных клетках число хромосом обычно в 2 раза больше. В процессе эволюции возникли виды, у которых число хромосом в клетках возросло в 2-3-4 раза и более.

Культурные формы сахарной свеклы исходно характеризуются диплоидным набором хромосом (2n=18), но среди диких видов р. Beta L. встречаются не только диплоиды, но и тетраплоиды, например, B. Corolliflora (2n=36), гексаплоиды – Beta trigyna (2n=54) [1].

У перекрестноопылителей полиплоиды, например, тетраплоиды сахарной свеклы, опыляются пыльцой окружающих их диплоидов и дают триплоидные растения, неспособные к нормальному воспроизведению потомства. Важное значение имеет комбинационная ценность родительских популяций – тетраплоидной и диплоидной, от скрещивания которых получают триплоидные семена. Установлено, что несмотря на значительные морфологические изменения в сторону увеличения объема клеток, размера листьев, семян и т.д., тетраплоидная свекла сама по себе не превышает по урожайности, сахаристости и другим элементам продуктивности обычные диплоидные формы, но триплоидные гибриды от скрещивания тетра- и диплоидной свеклы часто обеспечивают более высокий урожай и сбор сахара, чем компоненты скрещивания.

Полиплоидия открыла новые возможности в селекции на гетерозис. Поскольку создание самоопыленных линий сахарной свеклы оказалось сложным, скрещивание тетраплоидов и диплоидов должно было заменить гибридизацию линий.

Работы по массовому получению полиплоидных форм свеклы в 40-50-е годы привели к удобному методу предварительной классификации растений по уровню плоидности клеточных ядер. Полиплоидия, с одной стороны, увеличивает линейные и объемные размеры клеток устьиц, а с другой – в замыкающих клетках устьиц полиплоидов содержится достоверно большое число хлоропластов, чем у диплоидов.

Хлоропласты – внутриклеточные органеллы с собственным генетическим материалом. Число хлоропластов на клетку в разных тканях растения и у разных видов растений может варьировать от нескольких штук до нескольких сотен [2].

Установлено, что число хлоропластов в устьичных клетках представляет собой довольно надежный признак для определения плоидности клеток, особенно при достаточно большом количестве подсчетов. Среднее число хлоропластов у гаплоидной сахарной свеклы составляет 6-8 штук, у диплоидной – 12-14, у триплоидной – 18-20, у тетраплоидной – 24-26, у пентаплоидной – 30 , у гексаплоидной – 37, а у октоплоидной – 51 штука [3].

Следует отметить, что на сегодняшний день методический подход, основанный на подсчете числа хлоропластов в замыкающих клетках устьиц листьев, широко используется не только на свекле, но и на других культурных растениях для быстрого определения плоидности клеток. Ранняя оценка плоидности с использованием этого метода резко ускоряет решение селекционных задач в полиплоидной селекции и в культуре тканей.

Широкое применение данного метода связано с тем, что в эпидермальной ткани листа не наблюдается явление соматической полиплоидии, поскольку клетки эпидермиса достигают взрослого состояния прежде, чем претерпевают фазу растяжения, т. е. увеличения объема. Замыкающие клетки устьиц образуются непосредственно из верхнего слоя апикальной меристемы и наследуют свойства материнских клеток: их линейные размеры, плоидность ядер, число внутриклеточных органелл.

В Талдыкорганском филиале КазНИИ земледелия и растениеводства совместно с лабораторией популяционной генетики Института цитологии и генетики СО РАН продолжаются совместные селекционно- генетические исследования по разработке новых современных технологий в селекции сахарной свеклы. Работа проведена с гибридами фирм КВС (Германия) и Флоримонд Депре (Франция) с целью использования их в селекционной работе в качестве донора по признаку устойчивости к болезням и продуктивности В наших условиях вся селекционная работа должна вестись на диплоидном уровне. Поэтому на растениях свеклы первого и второго годов жизни определена плоидность по числу хлоропластов в замыкающих клетках устьиц листьев.

Таблица 1

Характеристика гибридов сахарной свеклы по числу хлоропластов в

замыкающих клетках устьиц

Сорт	Год жизни	Число растений	min- max	Среднее арифметическое	Выводы
Ирис	1-ый	23	14-21	17,0;16,5;16,4	триплоид
Роксана	2-ой	25	11-17	12,2;12,9;14,3	диплоид
Роксана х КазСиб	1-ый	10	11-16	13,1;13,5;14,5	диплоид
Авантаж	2-ой	15	9-17	10,9;11,1;15,5	диплоид
Ленурон	2-ой	25	12-17	14,1;14,5;14,5	диплоид
Бъянка	2-ой	20	14-21	16,6;16,8;17,5	триплоид
КазМС-20	2-ой	23	12-18	14,3;15,0; 14,1	диплоид
Крокодил	1-ый	23	11-18	14,2;15,6;13,4	диплоид

В качестве материала использованы гибриды Роксана, Авантаж (Франция), Ленурон, Бъянка (Германия), Ирис, Крокодил (Бельгия) и отечественный гибрид КазМС-20 (Казахстан).

Подсчет числа хлоропластов в устьичных клетках эпидермы проводили на листьях свеклы среднего размера и от каждого образца случайным образом брали 10-25 растений. Подсчет проводили на растениях первого и второго годов жизни. Препараты готовили следующим образом: снимали с нижней стороны листа эпидерму и наносили на неё каплю раствора азотнокислого серебра для окрашивания хлоропластов. По каждому препарату через микроскоп подсчитывали хлоропласты у 30-100 клеток и по подсчитанным средним числам хлоропластов сделаны выводы.

Таким образом, в результате лабораторного анализа по плоидности из иностранных материалов были выделены 4 диплоидных гибрида - Роксана, Авантаж, Ленурон и Крокодил. Гибриды Бъянка, Ирис оказались триплоидными и в дальнейшей селекционной работе не будут участвовать.

Литература:

1. Зосимович В.П. Виды дикой и происхождение культурной свеклы // Биология и селекция сахарной свеклы. – М.: Колос, 1968. – С. 7-67.

2. Мокроносов А.Т., Федосеева Г.П. Структурно-функциональные изменения фотосинтетического аппарата при полиплоидии // Популяционно-генетические аспекты продуктивности растений. – Новосибирск: Наука, 1982. – С. 45-62.

3 Юданова С.С., Малецкая Е.И., Малецкий С.И. Изменчивость числа хлоропластов в популяциях замыкающих клеток устьиц у сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) // Эпигенетика растений. – Новосибирск, 2005. –С. 274-284.