Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ПЫЛЬЦЫ ФАСОЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ (PHASEOLUS VULGARIS) В РАЗНОЕ ВРЕМЯ СУТОК В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Маракаева Т.В. 1 Казыдуб Н.Г. 1
1 ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»
В статье представлены результаты определения жизнеспособности пыльцы фасоли при сборе ее в разное время суток. Экспериментальная работа выполнялась в учебно-научной лаборатории селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур имени С.И. Леонтьева Омского ГАУ. Данный показатель может служить дополнительным критерием отбора ценных генотипов при создании новых сортов. Изучение жизнеспособности пыльцы под влиянием температурного фактора окружающей среды проводили в первой декаде июля в течение 5 дней в два этапа: с 8.00 до 10.00 (15–17 °С) и с 13.00 до 15.00 (25–27 °С) тремя способами: при первом способе пыльцу собирали с закрытых бутонов, при втором – из вполне развитых бутонов, при третьем – в момент раскрытия цветка. Результаты определения фертильности пыльцевых зерен у фасоли зерновой при ее сборе в утренние часы подтверждают, что у всех исследуемых образцов жизнеспособность пыльцы выше, в сравнении с сортом-стандартом Бусинка (19 %). Максимальный процент по изучаемому показателю в бутонах (27 %), раскрывающихся бутонах (52 %) и цветках (63 %) отмечен у образца Рубин. У фасоли овощной высокое значение по данному показателю в бутонах (34 %), раскрывающихся бутонах (70 %) и цветках (76 %) зафиксировано у образца Золото Сибири. При изучении взаимосвязи жизнеспособности пыльцы и температуры внешней среды была отмечена положительная устойчивая корреляция сортов овощного назначения r = 0,7 ± 0,07, а зернового назначения r = 0,6 ± 0,07.
фасоль
селекция
образец
жизнеспособность пыльцы
температурный режим
мужской гаметофит
1. Вержук В.Г. Жизнеспособность побегов и пыльцы плодовых культур при действии низкой и сверхнизкой температуры / В.Г. Вержук, Г.Ф. Сафина, Н.Г. Тихонова, Н.А. Шубин // Сельскохозяйственная биология. – 2005. – № 3. – С. 50–54.
2. Казыдуб Н.Г. Селекция фасоли овощной в условиях южной лесостепи Западной Сибири/ Н.Г. Казыдуб, О.Ю. Гурина, Т.В. Маракаева // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – СПб., 2011. – № 23. – С. 37–41.
3. Казыдуб Н.Г. Сравнительная оценка хозяйственно-ценных признаков образцов фасоли (PHASEOLUS VULGARIS L.) и создание на их основе нового селекционного материала для условий южной лесостепи Западной Сибири: монография / Н.Г. Казыдуб, Т.В. Маракаева; Ом.гос.аграр.ун-т. – Омск, 2015. – 150 с.
4. Козарь Е.Г., Влияние температуры на прорастание пыльцы свеклы столовой в условиях in vitro / Е.Г. Козарь, М.И. Федорова, И.Т. Балашова, В.А. Заячковский // Научный альманах. – Тамбов, 2015. – № 11–4 (13). – С. 322–326.
5. Пивоваров В.Ф. Перспективы развития приоритетных направлений в селекции и семеноводстве овощных культур / В.Ф. Пивоваров, Н.Н. Балашова, И.Т. Балашова // Сельскохозяйственная биология. – 2003. – № 3. – С. 3–10.

Немаловажное значение в формировании и жизнеспособности пыльцевых зерен фасоли имеют агроэкологические условия. В литературе имеются сведения о значительном влиянии погодных условий на процесс образования и жизнеспособность микроспор. Неблагоприятные условия (дождь, холодная пасмурная погода, а также жаркое сухое лето) вызывают дегенерацию пыльников, и при этом образуется много стерильной пыльцы, а оставшаяся плохо прорастает. Опыление такой пыльцой ведет к снижению завязываемости плодов и семян, появлению партенокарпических форм [1]. Именно для выяснения степени зависимости прорастания пыльцы от температурного режима нами и была изучена ее жизнеспособность у образцов коллекции фасоли, которые отобраны по комплексу хозяйственно-ценных признаков.

Определение жизнеспособности пыльцы является важной частью селекции сельскохозяйственных культур. Она может служить дополнительным критерием отбора ценных генотипов при создании новых сортов.

Материалы и методы исследований

Экспериментальная работа выполнялась в учебно-научной лаборатории селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур имени С.И. Леонтьева, Омский ГАУ.

Материалом для исследований являлась пыльца отцовских растений, выделенных по комплексу хозяйственно-ценных признаков, которые были включены в схему селекционного процесса.

Отбор проб пыльцы фасоли для исследования проводили в первой декаде июля в течение 5 дней в два этапа тремя способами. На первом этапе пыльники собирали с 8.00 до 10.00 при температуре в пределах 15–17 °С. На втором – с 13.00 до 15.00 при температуре 25–27 °С. При первом способе пыльцу собирали в закрытых бутонах, которые затем подсушивали в сухом проветриваемом помещении в течение 2–4 часов при температурном режиме 20–24 °С. В этих условиях они успевают раскрыться. При втором заготавливают пыльцу из вполне развитых бутонов, имеющих хорошо окрашенные лепестки. При третьем для анализа берут свежесобранную пыльцу в момент раскрытия пыльника. Во всех случаях сбор пыльцы проводят во время массового цветения. В одном варианте должно быть не менее 10–15 цветков, которые собирают в пергаментные пакетики. Цитоморфологический анализ пыльцы определяли с помощью микроскопа [2].

При приготовлении препаратов для проращивания пыльцы фасоли необходимо использовать чистые предметные стекла, на которых восковым карандашом рисуют окружность диаметром 2–2,5 см. На предметном стекле должны быть две капли питательной среды, т.е. две повторности, по возможности одинакового размера. Пыльца не прорастает при неправильной сушке или отсутствии контакта с поверхностью питательной среды. Как правило, пыльцевые зерна не прорастают внутри среды.

На поверхности капли пыльцевые зерна должны быть равномерно распределены. Голубинский (1974) считает, что посев пыльцы лучше проводить с кончика иглы, по другим методикам – пинцетом. Но предложенные методы не дают равномерного посева пыльцы на среду. Поэтому мы использовали мягкую кисточку для посева пыльцы, которая была успешно использована в опытах на моркови. Препараты с высеянной пыльцой помещают во влажную камеру из фильтровальной бумаги в чашки Петри, которые затем ставят для проращивания в термостат при температуре 25 °С. Далее препараты хорошо просматривают под микроскопом. В центре капли анализируют 300–600 случайно выбранных пыльцевых зерен и рассчитывают процент прорастания. Пыльцевое зерно считают проросшим, если длина пыльцевой трубки равна как минимум половине диаметра пыльцевого зерна. При необходимости можно определить и длину пыльцевых трубок. Для этого с помощью окуляр-микрометра микроскопа измеряют длину 300–600 случайно выбранных пыльцевых трубок и вычисляют среднюю [3].

В настоящее время определение жизнеспособности пыльцы фасоли не зафиксировано ни в одном исследовательском институте. Изучением и проведением исследований по данному признаку занимаются во Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур (г. Москва) в основном на овощных культурах: перце, томате и капусте [4]. В литературе очень мало сведений о питательных средах для проращивания пыльцы фасоли. Отсутствуют данные о концентрациях сахарозы в питательной среде, сроках и температуре хранения пыльцы [5]. Поэтому нами экспериментально показана реакция пыльцы различных образцов на концентрацию сахарозы в питательной среде в разное время суток.

В 2011 г. проведены исследования по подбору концентрации сахарозы для питательной среды при проращивании пыльцы фасоли. В полученных данных зафиксировано, что среда с концентрацией сахарозы 20 % оказалась оптимальной для проращивания пыльцы. Жизнеспособность пыльцы на этой среде варьировала от 63 до 80,0 %.

Микрофотосъемку проводили на микроскопе Micros с использованием цифровой камеры Canon A560. Подсчет проросших пыльцевых зерен осуществляли с помощью программы «Scope Photo».

Результаты исследований и их обсуждение

По нашим наблюдениям, наиболее приемлемыми для произрастания цветущих растений фасоли, способствующими лучшему вызреванию пыльцевых зерен, являются температурные условия – 15–18 °С, влажность воздуха – 50–60 %, ясная солнечная погода, высокий агрофон, а также благоприятные предыдущие дни. Именно при таких условиях лучше проводить заготовку пыльцы для анализа ее жизнеспособности.

В литературе очень мало сведений о питательных средах для проращивания пыльцы фасоли. Отсутствуют данные о концентрациях сахарозы в питательной среде, сроках и температуре хранения пыльцы. Поэтому нами показана экспериментально реакция пыльцы различных образцов на концентрацию сахарозы в питательной среде при разном времени суток.

У образцов фасоли зерновой фертильность пыльцы значительно ниже в случае, когда ее сбор проведен во второй половине дня. Максимальное значение признака отмечено у сорта Рубин (22 %) (рис. 1).

Из результатов исследований фертильности пыльцевых зерен у фасоли зерновой при ее сборе в утренние часы следует, что у всех образцов жизнеспособность пыльцы выше, чем у сорта-стандарта. Максимальный процент по изучаемому показателю в бутонах (27 %), раскрывающихся бутонах (52 %) и цветках (63 %) отмечен у сорта Рубин (рис. 2).

В дни проведения анализа жизнеспособности температура во второй половине дня достигала 26–30 °С, это сильно повлияло на прорастание пыльцы. Как видно из рис. 3, фертильность пыльцы образцов фасоли овощной значительно ниже в случае, когда ее сбор проводили во второй половине дня. Максимальное значение признака отмечено у сорта Золото Сибири (27 %) (рис. 3).

pic_30.wmf pic_31.wmf

а б

Рис. 1. Жизнеспособность пыльцы у сортов фасоли зерновой при сборе в разное время суток (среднее за 2013–2014 гг.): а – с 8.00 до 10.00; б – с 13.00 до 15.00

pic_32.tif pic_33.tif pic_34.tif

а б в

Рис. 2. Жизнеспособность пыльцы сорта фасоли зерновой Рубин: а – с бутона; б – с раскрывающегося бутона (8-й этап онтогенеза); в – с раскрывшегося цветка

pic_35.wmf pic_36.wmf

а б

Рис. 3. Жизнеспособность пыльцы сортов фасоли овощной при сборе в разное время суток (среднее за 2013–2014 гг.): а – с 8.00 до 10.00; б – с 13.00 до 15.00

В исследованиях и при подсчете проросших пыльцевых зерен среди образцов фасоли овощной при сборе в утренние часы у всех образцов зафиксирован высокий показатель жизнеспособности пыльцы по сравнению с сортом-стандартом, он варьировал от 25 до 84,6 %. Максимальный процент по данному показателю в бутонах (34 %), раскрывающихся бутонах (70 %) и цветках (76 %) отмечен у образца Золото Сибири (рис. 4).

При изучении взаимосвязи жизнеспособности пыльцы фасоли и температуры внешней среды была отмечена положительная устойчивая корреляция сортов овощного назначения r = 0,7 ± 0,07, а зернового назначения r = 0,6 ± 0,07. Наглядную информацию о реакции жизнеспособности пыльцы образцов на температуру дает линия регрессии (рис. 5).

pic_37.tif pic_38.tif pic_39.tif

а б в

Рис. 4. Жизнеспособность пыльцы сорта фасоли овощной Золото Сибири: а – с бутона; б – с раскрывающегося бутона (8-й этап онтогенеза); в – с раскрывшегося цветка

pic_40.tif pic_41.tif

а б

Рис. 5. Точечный график и теоретическая линия регрессии при прямолинейной корреляции между температурой воздуха и жизнеспособностью пыльцы сортов фасоли: а – овощного назначения; б – зернового назначения

На рисунке видно, что с увеличением температуры внешней среды уменьшается фертильность пыльцы как у зерновой, так и овощной фасоли.

Заключение

По результатам экспериментальных данных отмечено, что в период цветения фасоли пыльца растений фертильна уже в бутонах и ее жизнеспособность не уменьшается, а в процессе формирования цветка, наоборот, увеличивается. При сборе пыльцы с 12.00 до 15.00 ее жизнеспособность снижается, в отличие от сбора в утренние часы (с 8.00 до 10.00). Но большое количество формирующейся пыльцы еще не является доказательством ее высокого качества. В ней может быть много недоразвитых пыльцевых зерен, присутствие которых визуально установить невозможно. Истинное представление о жизнеспособности пыльцы дает просмотр под микроскопом и проращивание на питательной среде, которые проводят непосредственно перед гибридизацией.


Библиографическая ссылка

Маракаева Т.В., Казыдуб Н.Г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ПЫЛЬЦЫ ФАСОЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ (PHASEOLUS VULGARIS) В РАЗНОЕ ВРЕМЯ СУТОК В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 6. – С. 96-99;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35973 (дата обращения: 17.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074