Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ЯБЛОНЮ

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ЯБЛОНЮ"

г </&

игаш ада»! ГШ1 аа"яаиг1

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ФОМЕНКО Надежда Никоноровна

ИЗУЧЕНИЕ. ДЕЙСТВИЯ МУТАГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ЯБЛОНЮ

Специальность 03.00.05 - ботаника

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКС ЕРСИТЕТА • 1977

хЯбьсОкА -

Работа выполнена г Лаборатории биологии, генетики и селекции садовых растений кафедры высших растений Биологического фа* культета Носковеного государственного университета ги.и.в.Ломоносова .

Официальные оппоненты;

. доктор сельскохозяйственных наук, профессор И.Н.Симонов

кандидат биологических наук К.П.Гарина

Диссертация направлена на официальный отзыв на кафедру ботаники биологического факультета Донецкого государственного университета.

Автореферат разослан 197?г.

Защита диссертации состоится .1973 г..

в часов на заседании специализированного биологического Совета № 5 - К.053.05И4 но адресу! 117234, Москва, Ленинские горы» ИГУ, Биологический £вкультет, а уд. ББА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета «ГУ.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук И.З.Дрягина

^чекый секретарь Совета № 5

ю.т.д

ОШ&Я ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы. Интенсификация промышленного садоводства требует создания новых сортов, соответствующих запросам со временного плодоводства и улучшения существующих сортов путем устранения их отдельных недостатков* Использование'метода индуцированного мутагенеза в сочетании с кдассическимс приемами селекции может дать ценные в практическом отношении формы плодовых и цветочно-декоративных культур.

К настоящему времени, несмотря на масштабность исследований и убедительность результатов, мьогяе1 аспекты действия мутагенных факторов на вегетативно размножаемые растения, в том числе на яблоню,недостаточно ясны. Почти нет сведений о сортовой и возрастной реакции на воздействие мутагенных факторов, о механизме их действия на метаболизм яблоня, перед химическим мутагенезом стоит проблема проницаемости растворов мутагенов в почки и семена яблоня. Необходима более глубокая разработка теоретических и методических положений экспериментального мутагенеза в применении.к садовым растениям с. их специфическими особенностями.

Целью диссертационной работы явилось изучение действия мутагенных факторов на семена, почки и пыльцу яблони для выязле- , ния путей получения новых форм: .

а) уточнение мето,*ических вопросов проницаемости растворов химических мутагенов в почке и семена яблони;

б) уточнение видов и концентраций химических мутагенов,наиболее эффективных'для возникновения новых формообразовательных процессов;

в) выяснение возможностей,использования комплексных методов исследования (цитологических, фиэиолого-биохимических, биофизических и др.) для ранней диагностики структурно-энергетических изменений, возникших под влиянием мутагенных факторов.

»'144? '

Задачи исследований. '

1. Изучение чувствительности семян ябяони к химическим мутагенам я ионизирующем/ излучению в период стратификации для выявления оптимальных сроков' обработки»

2. Уточнение методики введения химических мутагенов во вставочкью резнно&ые каперы на вегетирущем дереве, вредлижен-во% в Лаборатория биологии, генетики я селекции садовых расте-

. няй МРУ» ' .

3* Исследование влияния мутагенных факторов на пито$иэао- ■ логические показателя пыльцы (активность пероксад аэы, прижизненную актуальную кислотность рН, прораставие на искусственной -•пзйатааъшй среда) . ,

. ' 4. Удаление новых фор« яблони я изучение кх биологических особенностей.

Научная новизна работы. Впервые прослежено различие в чувствительности семян яблони к воздействию химических мутагенов н ионизирующего излучения в процессе прохождения стратификации. ' Комплексом исследований определены оптимальные сроки обработки. Установлено» что регистрация длительного послесвечения пожат использоваться как экспресс-кетод для* выявления первичных изменений в обработанных мутагену и с% йенах.

Уточнен один из проблемных вопросов проницаемости растворов химических мутагенов в древесные растения: апробирована и Э^овертенст вована иетодика введения мутагенов в почки и семена вегетируюиего дерева. ■' ' •

Изучено влияние химических мутагенов на цитофкзиологвгче-сние показателя пыльцы при разных способах обработки. ■„. '

Практическая денкость. Выделены я изучены новые перепек- -тйвеш формы яблони: сдержанного типа роста, устойчивые к поражению оарвой, с измененными, фиэиолого-биохямичвсними покаэатв-

Установлены огсекмальные сроки введения химических мутагенов в вегетирующее>.дере во и воздействия мутагенных $актороа на семена в период стратификации.

Показана целесообразность использования метода регистрация. дмпйзгыаого поела свечения дли наиболее раннего выявления изменений, возникших в обработанных мутагенами организмах.

г

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и демонстрировались насешшарах и совещаниях по химическому мутагенезу {Москва, 1976,1977 гг.), Симпозиуме по сельскохозяйственноЗ радиобиологии (Кишинев, 1976 г,), Второй Всесоюзной конференции по молекулярной и прикладной биофизике сельскохозяйственных растений (Кишинев, 1977 г.).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, включающих литературный обзор, описание материалов и методов, изложение экспериментальных исследований, выводов и практических рекомендаций. Материал диссертация изложен на 122 страницах, иллюстрирован 34 рисунками и 25 таблицами. Библиография включает 27№ наименование* работ советских и зарубежных авторов.

ШТЕИШ И ШЗОШ ИССЛЕДОВАНИЯ

. Объектами исследования служили почки,' семена и пыльца яблони сортов Народное, Коричное новое и Северный'синап - селекция профессора.С.И.Исаева и сенека старинного поволжского сорта Анис алый.

. Воздействие ионизирующим излучением осуществляли в Институте физической химии АН СССР. Материал обрабатывали гамма-излучением при мощности 100 р/сек на установке ГУЕХ-100 ООО, быстрыми электронами в энергией 8 11вВ на линейном ускорителе влектровов 7-10. Используемые в работе химические мутагены л-нитроэо-н -ыетнлмочевина (БШ), Д -нитроэо-я -этилмочевипа (НЭП), а -шгтроэодкметилмочевина (НДШ), диметидсульфат <ДНС) и 1,4-0исдиаэоацетилбутая (ДАВ) были получены в Отделе'химического мутагенеза Института химической физики АН. СССР..'

. ..Полевые опыты ставились в Экспериментальном плодовом саду Агробиологической станции Биологического факультета МГУ в,Чаю-' " никове, расположенном в 40 км к северу от Москвы.

Химические мутагены вводили в ветви веге тирующих яблонь новым способом, предложенным и Лаборатории биологии, генетики и сехекщпГсадовых растений МГУ (Драгнна, Лимбергер, 1974). Методика основана ва'¡быстром всасывании растворов деревом,, у которого в побегах наступил водный дефицит. Обработку проводи-

ли в фаз? начала цветения - раскрытия в соцветиях одного-двух цветков. На дереве выбирались верхушечные ветхи диаметром 1-1,5 cu, верхнее части веток срезались я на нях надевались резиновые трубки (кашри), соответствующие .диаметру веток, раствор «уtare на в количестве 2 ид вводился шприцем во вставочные камеры. Модельный опыт, поставленный с 1í-it раствором эозина, показал, что через час раствор в красителем проходил расстояние до 1 к, . а через два часа просматривался у основания плодовых веточек' (плодушек, кольчаток, прутиков), растворы мутагенов за это же время проходят большие расстояния.

. Щльцу обрабатывали на вегетирУювзгг деревьях или ва срезанных ветви, погруженных в растворы мутагенов.

Воздействие мутагенными факторами (НММ, гамма-излучением, быстрыми электронами) ва семена проводили до стратификации к в процессе ее прохождения: на'о» 15» 30» 50» 65 и 85-Й дни,соответственно. После обработки половина семян использовалась дм лабораторных анализов, остальная часть продолжала стратяфвва* ' цша до посева в полевых условиях.

За веема опытными растениями велись фенологические наблюдения, отмечалась всхожесть семян в лабораторных и полевых условиях, проводились измерения роста, учет облиственности сеянцев, окулянтов, побегов, выросших из обработанных мутагенами почек, учет продуктивности цветения и образования семян в плодах на обработанных ветках и другид наблюдения.

- Проращивание семян для лабораторных целей проводилось по моди$ацарованной методике П.л.Соловьевой'(1959) в термостате на,свету. Анализу подвергали пятидневные проростки.

Регистрация длительного послесвечения зеленых семядольных листьев проростков осуществляли при помощи установки с фосфоро-снопным устройством (Джйнумов и др., 1971). Регистрировали индукционные фазы при .10, 20, 40 сек темновоЗ адаптации и зависимость послесвечения от интенсивности возбуждающего света; Определяли относительную теплоустойчивость фотосинтетического аппарата, нагревая объект со скоростью 5 град/мин при интенсивности возбуждающего света — 1,5 тыс.лк. Эти исследования проводили на кафедре оиофазики МГУ под руководством.кандидата биологических наук Т.В.Веселовой. , " .

Спектры поглощения пигментов в спиртовых вытяжках записывали на регистрирующей спектрофотометре СФ-14. Содержание хлорофилла вычисляли по формулах Т.Н.Годнева (1952).

Количество аскорбиновой кислоты (витамина с) в листьях саженцев определяли с помощью индикатора 2 , б-дгаслорфенсливдофено-лз (Ермаков и др., 1952).

Цитологические исследования выполнены' ва давленных ацето-гематоксилинавых препаратах» приготовленных из корешков и зачаточных листочков по методике Л.А.ТопильскоЙ и др. (1975). Микрофотографирование производилось с микроскопа МБИ-б при увеличении 25 х 90 с масляной иммерсией.

Цитофязиологичесвие показатели обработанной мутагенами ' пыльцы (активность фермента пероксидаэы, прижизненная актуальная кислотность рн, прорастание на искусственной питательной . среде) определялись с использованием методик В.А.Шардакова (1940) и Д.А.Транковского (1930).

Все результаты опытов обработаны статистически по общепринятым методикам (ШюхинскиЙ, 1970; РокицкиЙ, 1973) с применением в ряде исследований дисперсионного анализа (Плоитекий, 1970). > ^

ВОЗДЕЙСТВИЕ МУТАГЕНАМИ НА СЕНЕКА ЯБЛОНИ ■ *

. Чувствительность к мутагенам в период

стратификации .

Состояние глубокого покоя и стратификация семян плодовых : культур оказывают влияние на их чувствительность к воздействии мутагенных Факторов (Калиничевко, 1970; Дрягина, 1974). Одним из критериев чувствительности семян является их всхожесть. Исследования выявили зависимость всхожести семян от их физиологического состояния в момент обработки и от вида используемого мутагена. Для обработки семян были взяты дозы, близкие х критическим, что позволяет -в какой-то мере сравнивать эффект действия различных мутагенов.

Анализ лабораторной всхожести показал, что нестратифицированные семена яблони сорта Анис алый отличались слабой эвер-

м>

во

70

«О

' 50

40

^ 30

* го

Б

41

еь

10

-1-1-1—;—г

(О -

50

•»О -30 -

> го -ю *

$

X

ч

. - v"

X ч

I

-Г—-1-1---

. зо у бо к за мутагенное ШдейстЬае - ¿о бремя стратификации (дни) ,

х-

^ ■ - , > Рио.1. всхожесть семян яблониАнис алый в.лабораторных, (а) и похеви* (в> условиях после обработки их мутагенными факторе. *:

I - контроль} 2 - НИИ 0,01$; Э - гамма-излучение,4 кр; 4 - быстрые электроны, 4 крад ~

. гней прорастания (рио.1). В первые дни стратификации всхожесть была также невысока,' тогда как после 30-го дня наблюдалось рез- . кое увеличение проросших семян, достигшее-максимума к концу . ■стратяфекациа. Используемые мутагены оказывали угнетающее действие на прорастание семян в течение всего процесса стратификации. Гамма-излучение подавляло прорастание на 8-172 больше ^ не- -же ли НИИ. Быстрые электроны по своему по вревдаюдэ иу эф$е кту * до 50-го дня занимали промежуточное положение между ШМИ. гамма-излучением, к концу стратификации количество проросших'сешш в зтом варианте было наименьшим. .- ';'.' ' ' ■ "

Отпечено значительное различие во всхожести в лаборатор- ... 'шых и полевых условиях. Влияние мутагенных факторов'на полевую всхожесть семян зависело как от вида мутагена, так и от, сроков обработки. Наблюдения за всхожестью семян в вариантах "о ИЛ! по-", казахи, что наиболее чувствительными к этому мутагену оказались семена на 50-й день стратификации. Гамма-излучение угнетало прорастание семян до 30-го дня стратификации и в конце eg; Быстрые электроны оказывали действие, противоположное 1Ш. ' '•'•••

Воздействие мутагенных факторов на семена в'различные'сро^-ки стратификации в какой-то степени отразилось на'росте г раз-' витии сохранившихся сеянцев. Большинство ex характеризовалось* различными морфологическими отклонениями от нормы'. В вариантах воздействия КД1 на 30-й, 50-Й и 85-й дни• стратификации сеянцы отличались большей высотой, чем контрольные, тогда как гамыа-излучение в эти сроки привело к появлению растений со слабым' . -ростом и укороченными междоузлиями. Быстрые электроны способст-" во вали лучшей облкственности сеянцев, выразившейся в увеличении размеров листьев и укорочении междоузлий..-

Длительное послесвечение у контрольных . "и опытных проростков .

Длительное послесвечение является универсальным свойством фотосинтезирующнх организмов.'Многочисленными работами (Bertsch .•■t.all, 19671 Стрелер,19б2; Тару со в я др., 1970; Шувалов, Литвин,' 19б9,197Э;"Веведиктов и др., 1969,1973 и др.) показана тесная связь ддительного' йослесвеченля с деятельностью фотосин-

Л-ПЧТ : ; V .....-'- ■'

7

тетичеекого аппарата. Последний, как известно, оджн кз первых реагирует на изменение условий среды.

Исследование контрольных пятидневных проростков показало, что по мере прохождения стратификации состояние их фотоскнтети-ческого аппарата менялось. По виду световых и индукционные кривых можно говорить о слабо выраженной фотосинтетичесиой активности семядольных листьев до стратификации и на 15-й день ее прохождения. На 30-й день стратификации семепа перешли в качественно новое состояние. Фотосинтетлческий аппарат жх проростков показал резкое возрастание амплитуды светоиндуцированных изменений теплоустойчивости (рис,2) к появление медленной части на индукционной фазе.

Обработка семян мутагенными факторами до стратификации и на 15-й день её прохождения способствовала слабому повышенив -активности фотосинтетического аппарата. В более поздние сроки стратификации (30-50-й дни) воздействие мутагенных факторов, особенно НШ1, привело к стимуляции нециклического »лектрогагого транспорта и снижению вонформационной подвижности мембран, что хорошо заметно по изменению амплитуды светриидуцированных изменений теплоустойчивости (рис.г). Сопоставление этих фактов свидетельствует о некотором разобщении электронного транспорта и фотофосфорелироваоия. Исследования позволили сделать вывод,что наиболее чувствительными к воздействии К2Ы являлись семена а период с 30-го по 50-Й дни, а к гамма-иэлучении на 30-й день стратификации. Эти результаты согласуются с данными лабораторной и полевой всхожести, что свидетельствует о целесообразности использования экспресс-метода регистрации длительного послесвечения для наиболее равней диагностики изменений, возник- -пшх в обработанных мутагенами организмах.

, Содержание хлорофилла у проростков ■■ .

интенсивность образования хлорофилла в пятидневных проростках в значительной степени зависела от состояния семян в-момент обработки и проращивания. Вестратифяцированные семена находились в состоянии глубокого покоят Освобождение ихот ~ покровов а содержание в освещенном термостате дало возможность

получить позеленевшие семядоля, но количество хлорофилла было: невелико. По мере прохождения.стратификации происходило формирование фотосинтетичесного аппарата в синтез хлорофилла, приближался к нормальном; уровню. К 30-50-му дням стратификации этот -процесс, очевидно, завершился и действие мутагенных факторов было наиболее ощутимо. При этом ингабирупцее действие оказывало гамма-излучение. Обработка быстрыми электронами способствовала меньшему угнетению синтеза хлорофилла, чем НШ и гамма-излучение. В остальных случаях таким эффектом отличалась НШ,

Рис.2. Влияние мутагенных факторов на теплоустойчивость фотосинтетического аппарата семядольных листьев яблони:

1,1* - контроль: 2,2' - гамма-йэлученне, 4 кр;

... з,з» - нш15То1*} . : .; .

... 1,2,3 - определение теплоустойчивости при малой интеа-сявности возбуждающего- света (1,5 тыс. ли); ' ! - 1 * ,2 •3, лопределение теолоустойчивоотипри световом .насыщения фотосинтеза (15 тыс. лк) . .

Хромосомные перестройки

Повреждающее действие гамма-излучения и НШ в меряетемных клетках корешков яблони, .обработанных мутагенацииа 65-й день стратификации,.выразилось в различного.рода варупениях,митоза. Гамма-излучение по частоте индуцированных перестроек хромосом оказалось болев) чем в два раза эфйектвэвеЯ ИН1. Максимум перестроек после облучения (8,85 £ 0,12?) обнаружен при ранних сроках фавсации. В корешках последующих фиксаций количество < повременных клеток резко уменьшаюсь. Аберрации, индуцированные гамма-излучением, были представлены как хроматидными, так и хромосомными мостами.

При воздействии НШ перестройки хромосом достигли гаксн-цгл (3,95 ± 0,91*) к концу клеточного цикла, что свидетельствует о задержанной аффекте ее действия.

Применение дисперсионного анализа показало, что доля влияния мутагенных факторов на переотройки составила ¿ЦОД + 0,19 а достоверна по третьему порогу вероятности (0,999).

Кабадаеыое уведиченяе хромосомных нарушений при облучении частично стратифицированных в течение 65~ти дней семян Ава-са алого соответствовало уменьшению лабораторной всхожести пос лед них по сравнению о вариантом обработки НШ. это свядегельст вует о ток, что возникновение перестроек хромосом является одной из причин гибели опытных проростков. различие в полевой всхохест» эткх *е вариантов уменьшилось, что на наш взгляд свя зано о модифянационным действием продолжавшейся после воэдейст вся чутагенами стратификации.

воздействие хштешш итгЕялмл на БЕГЕТЯРУЩЕЕ ДЕРЕВО

Рост и плодоношение обработанных побегов

Исследования показали различную возрастную ш сортовую реакцию яблони на обработку хикдоэскиш мутагенами. Введение растворов мутагенов ШШ, НЭК, ШШ, ДМС в коацентравдях 0,011 ж 0,034 в 1&-20-летние вегетируисае яблоня сорта Коричное новое

Ю

прявеаа к некрозам различной степени к усшаюво кори ж древес*-вы с пооледуяцхы растрескиванием ветвей, во которым двигались мутагены. Образование прироста Седо незначительным. Разница мевду контрольными и опытными ветками по этому показателю недостоверна. в 1975 г. обработке подверглось Солее молодое 9-ти детвее дерево К 2-41 того же сорта, достаточно разветвленное) с хорошее* ростовыми процессами. Используемые мутагены КШ и ДАБ в концентрациях 0,01$ ж 0,03$ совершенно не повреждали опытные вегет. Введение одноименных мутагенов во вставочные резиновые камеры на ьетвях другого сорта Народное показало,что ЕйМ 0,03% вызвала значительные растрескивания на всех опытных ветках* . 1 ■■

У более молодых деревьев химические мутагены способствовали пробуждение больеяго количества побегов (в Э-4 раза) и на большей части обработанных веток, кехел* в контроле. Изучение однолетнего прироста показало, что побеги ва опытных ветках отличались от контрольных длиной, количеством, размерами,'формой и*цветом листьев, в результате тщательного изучения у яблони К 2-41 в варианте обработки Ш01 0,03$ отобрано весть побегов, жакэнеккнх по всей длине, ииеюекх укороченные междоузлия, теш* ныв, гофрированные листья. Они составили 27,2% от обвэго количества однолетних побегов» образовавшихся в »том варианте*

Наблюдении за цветевиек и шгодоношедием обработанных ветвей различных сортов показали, что все собранные с них плоди отличались большими размерами и весом, особенно в вариантах с использованием инаких концентраций (табл.1),

Сеянцы, выросшие из семян плодов с обработанных веток

Всхожесть семян из плодов, развившихся ва обработанных ветках, была различной во всех опытных вариантах. В ряде случаев ока превышала контроль (при обработке ветвей ДАВ и ШН). Опытные,сеянцы отличались замедлепным или ускоренным росток, большей или иваьяеЯ облиственностыв, толщиной птакбииа. Среди растений различных вариантов выделены интересные Форш, которые могут быть перспективными для селекции. Больше всего таких форм (до 33*) было при обработке ветвей ВД[ 0,03$ (ряс.Э).

: Таблица 1

Характеристика олодоновеякя веток ябхоах в год обработки ах химическими мутагенами

: Вариант' опыта У ' ч > •' I4*' обработка Изучено веток ' Изучено плодов, - п. Средня« в властна одного плод*

всего с плодами, среднее количество плодов вес, г вмсотж, ш диаметр, Ш

Контроль 0^0,01* о^оэ* ДАВ 0,01% -»- 0(03$ 1975 7 10' 10 10 11 71,4+17,0 100,0 50,0+15,0 90,СйЭ,4 54,5+15,0 Коричное » 2,6 2.5 1,3 2.6 1,0 овое, дзре 18 27 13 26 11 во К 241 137,ад,4 ' 183,3±10,1 160,^14,5 183,8*9,7 10О,4±12,2 ,5 64,2*1,6 '58,512,9 б4,5±1,2 69 .«±1,6 78,¡£1,4 70,2±Э,7 79,ад,з 75,1±3,0

Контроль Ш0,01* г"- 0,03* № 0,01Г 0,03* 1977 » 7 7 7 7 7 85,7+13,4 85,7113/ 71,4+17,3 100,0 , 100,0 Северина а 2.7 8.8 3,0 6,2 5,4 хввя, дере 19 62 21 44 за во К 4-7-12 62,4*9,3 79,(^,1 68,5*9,9 78,515,5 73,1*6,3 , 4б,7±1,4 51,^1,1 51,<*2,3 50,8±1,3 46, ад, 2 53,0±1,7 55,?Ы,1 53,5±1,3 55,2±1»4 47,^1,3

%

1

20 -

к

10 -

я

1 г з ч $ 6 7 8

. ■ - ■ > ■■ * ^

Ряо.З. Количество выделенных сеянцев, выращенных из семян . плодов яблони Коричное новое при обработке ветвей хкючесгаши мутагенами:

1 - контроль; 2 - КШ 0,01*; 3 - ЕЮ! 0,03*}

* - НЗМ 0,01*: 5 - вэм 0,03*1 б - !ЩЩ О,ОН; 7 - ВДИМ 0,019} 8 - ЛИС 0,1*

Та*ни образом, введен« химических мутагенов в вегети-руюцке яблони в фазу начала цветеяня позволяло одновременно воздействовать: 1) на почки, которые начинает трогаться в роет, что дает возможность в больжеЯ вероятностью получать морфологические изменения листьев, побегов и размножать последние в год обработки} 2) на соцветия, влияя на женскую генеративную сферу в начале стадия формирования многоклеточного -недифференцированного зародыша в естественных условиях. Пыльца, собранная светок, может использоваться при гибридизации с другими сортами ябдонн;

ВЩНИЕ МУТАГЕННЫХ «АКТОРОВ НА ЦИТОФИЗЮЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЫЛЬЦЫ ■ '

Пыльца, обработанная на ввготируещвм дереве ,

Введен те химических мутагенов в вегетируюцие яблоки сортов Коричное новое, Народное ■ Северюй синап оказываю стиыу-лжрувдее клж угнетающее влияние на пыльцу, собранную через сутки 6 опытных веток. Наибольший процент жизнеспособных зерен был достоверно (Р - 0,998) обнаружен в вариантах о ДАВ О,ОК. Количество проросвей пыльцы в »тих вариантах превивало контроль ухе через 12 часов после'посева, через 24 часа эта разница увеличивалась. ННЫ в такой же концентрации не приводила к / большим отклонениям от контроля, тогда как оба мутагена в высокой концентрации (0,0351) оказывали ннгябнруючее действие на прорастание пыльцевых зерен.

Рядом авторов (Львова, 1950; Остапенко, 1955; Фетисов, Кракова, 1960] Дрягнва, 1974) показана тесная связь физиологического состояния пыльцевых клеток и их оплодотворходей способ* нос тж. По кх наблюдениям' оолодотворяоиэя способность пыльцы тем выше, чем ннже ее рН к чем интенсивнее окислительные процессы. В наша исследованиях обработка пыльцы химическими мутагенами увеличила количество микроспор о более низким рЯ. Тан рЯ 4, .. ямогшийся почти во всех вариантах обработки, не встречается а контроле* Следует отметить, что в пределах опытных вариантов, ; по сравнению о контрольными) наблюдается больнее варьирование значений рЯ. Эта разнокачественное» пыльцы должна способствовать лучивму приспособлению к различным условиям ев прорастания на рыльце пестика.

Активность церокоидаан в обработанной мутагенами пыльце также изменялась. В вариантах обработки ДАВ, ШМ я НЭК более низкой концентрацией (о»01$) имелось больше пыльцевых зерен о активной пероксидазой, нвжели в контроле. При высокой концентрации (0,03$) названных мутагенов происходи ю снижение активности пероксидазы. ' , " " ; 4 "

Пря>энекле дисперсионного анализа при обработка ханша по-хязало, что влияние хжмжчесшгх мутагенов на измгнепье цятоЗи- ' зжохогжчесякх показателей пыльцы в высшей степени достоверно -(табл.2).

' • . Таблжца 2

-Вляянда химических мутагеновва изменение -V V ( цктофгэяологжческих показателей пыльцы яблоня (в процентах от обцей двеперспг).

Сорт яблоня Мутаген, концентрация Доля влияния мутагенных факторов ( тг1 ) ва яэмеданде \

9 * рН активности пероксадазы

Коричное повое ЮМ 0» 0,01 ( 0,03 бад + 0,29 ±0>17

< ддв 0; 0,01» 0,03 29.18 + 0.47 . ,■(8,4^ ¿ОИЗ

Народное нзи. 0» 0,01 ;0,03 5,31 + 0,31 26.35 + 0,12 - '

ДАВ 0} 0,01; 0,03 22,2+ ± 0,52 16.90 ± 0,12

нэк 0; 0,01} 0,03 5,19 + 0,33 5.96 + 0,06

Северный . овнап оос ' 0} 0,01! 0,03 Ю.76 + о;бо 6,5« ± 0И9

ДАР 0} 0,01{ 0,03 26,06 ±0,49 3,9? + 0,21

Пыльца, обработанная в лабораторных условиях

Пыльца, обработанная химяческтямутагенами на срезанных ветвях, достоверно (Р - 0,999) характеризовалась белее заниженным* значениями цпоймхохогкческжх показателей. Сохранилась общаятенденция сткмулярушего или угнетавшго действия мутаге-

ков ва прорастание щлыщ в зависимости от вязкой ели высокой концентрации соответственно. Обработанная пыльца отличалась также более низким значением рН. Если для сортов Коричное новое я Народное ВДЫ в ДАВ в концентрации 0,01* способствовали повышеню активности пероксидаэы, то для пыльцы Северного синапа нш оказалась угнетающей. Цря обработке »ого юе сорта путей инъекции количество микроспор о активной пероксндавоЗ в одноименном варианте превышало контроль на 6,131. Очевидно,введение химических мутагенов в вегетируяцее дерево является более мягкий способом обработки, оказывая на микроспоры менее токсичное действие, чем обработка ва изолированных (срезанных) ветвях. "

В 1975 году проводилось опыление обработанной НШ и ДАВ пыльцой Северного синапа цветков ва ветвях Коричного нового, также подвергнутых обработке одноименными мутаген ¿1а. Исследования показали, что продуктивность цветения в вариантах обработки мутагенами концентрацией 0,01$ бала выше, чем и контроле, тогда как при высокой концентрации она снизилась почти в 1,5 раза (табл.3). Щуплых семян.имелось больве в опытных плодах.

Таблица 3,

Характеристика цветения и плодоношения яблост Коричное новое после ошлевия пыльцой Северного синапа, обработанной химическими мутагенами (1975 г.) ■■■■■: .

Ыутаген, концентрация в * ЧИСЛО' ' опыленных цветков, а Продуктивность цветения, * Изучено плодов, а 'Среднее число семян ва 1 плед ■ Щуплых " семян, зе

Контроль 156 11.4 18 8,3 Ю;7

НШ0,01 194 13,7 27 8,1 11,3

• 0,03 . 155 8,3 13 8,0 16,2

ДАВ 0,01 170 15,2 26 8,0 ; 15,9

0,03 160 6,9 ; 11 9,9 9,2

Итак, сераСотка пыльцевых зерен яблони мутагенами ДАВ, КШ я H3!í в концентрация о,01S оказала отимухирусЕэе влияние, усилив в пыльце ониедятехьные процессы и повысив её оялодотворяв--ув способность. Мутагены в высокой концентрация 0,03* действовали на пыльцу угнетающе.

Исследованиями установлено, что реакция шльш иблоои на обработку ХИМИЧ9СН5ЩИ мутагенами зависит от вида и тонцентре-ции мутагена, метода обработки и принадлежности пыльцы к тому пли иному сорту.

40ЕШ ЯЕ10Н2, ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ ИНДУЦИРОВАННОМ ■ МУТАГЕНЕЗЕ

Морфологические кутан»

Использование метода инъекции химических мутагенов в веге-ткрующае яблони позволило подучить разнообразные морфологические мутанты среди сеянцев, которые выросли из плодов, развившихся на обработанных в 1973 г. яблонях сорта Коричное новое. К таким мутантам относится: ' ' *

сеянцы с замедленным ростом и укороченными мехдоузлияют ¿ В + ОШС 0,1*), » 9 (НДММ 0,03*);

сеянцы густооблиственные !Б 1 (НШ1 0,013), Ä 5 (ЮЫМ О,Olí) * 10 (ВД6Ы 0,03*);

сеянцы с толстым «тамбиком, ; очень тешнми, плотники, блестящими, опушенными, листьями, отчетливым жилкованием Я! 3, 13

(дао о,к), я 6,7»s (ВДмм о,oií); »15 (нам (o,oi*);

сеянец о резными бояркшниковидными листьями В 2 (НЭП 0,03$); . ■ ■ '.

сеянцы с очень раниим формированием кроны К 12 (НИШ

0,01%) и к и (mat o,оз*).

В 1975 г. на яблоне дерева В 2-41 сорта Коричное"новое после обработки его ветвей КИМ 0,03* выявлены побеги компактного типа, измененные по »сей длине, В том же году все почки выделенных побегов были заокулжров&ны на однородном подвое.

Наблюдения за опытными растениями вегетативного поколения дали возможность отобрать среди них следующие интересные фор-" мы:

■ •■■■. . ■ л

растения с ранним формированием кроны № 107» ЮЗ;

растения о ускоренных ростом № 102, 103, 104, 129;

растения сцурового типа со сдержанным ростом я укороченными ыездоуэдиями £ 89, 95» Юб, 114, 120.

Последние представляют наибольший практический и теоретический интерес. Такие же мутации подучены н при использовании ионизирующего излучения (Дрягина, 1974). Наше изучение размноженных в 1973 г. компактных форм Ш 6-6-74, 7-7-8, 7-12*4 показало, что растения вегетативного поколения стойко сохраняют все признаки, по которым мутантные формы были отобраны в более ранних опытах.

Кутаатн по иммунности

Парша - наиболее распространенная болезнь семечковых.культур. Наши исследования проводились летом 1976 г. в условиях массового развития и распространения парши при отсутствии мер , борьбы с болезнью. На критическом фоне выделен саженец сорта Народное, листья и плоды которого совершенно не поражались паршой. Отобранный саженец вырос яз'аочвя, подвергнутой в 1963 г.. »гаша-аэлучению в дозе 3,5 кр. Цитологический анализ показал, что число хромосом выделенной формы равно 34, т.е. не отличается от контрольного. На следующий год, когда все растения бы-лж практически здоровы» в листьях устойчивого к парое и контрольного саженцев определялось содержание пигментов. Оказалось, что устойчивая к болезни форма отличается повышенным содержанием хлорофилла и каротиновдов.

фнэиолого-биохимические мутанты

У яблони, как правило, не обнаруживалось мутаций хлоро-фндльаого типа (Калиниченко, 1970; Дрягина, 1974), поэтому, выявление и изучение последних представляет определенный интерес. ' " - ' - ■■ . l > ■

Первая группа мутантов, отличающихся' по опаске листьев, г подучена в опытах по воздействию мутагенных факторов, на семена Аниса алого в разные сроки стратификация. Сеянцы со светдо-эе-денымк листьями выделены в' вариантах обработки семян гамуз-из-

лученяеи в ¿оэе 4 кр аа 15-й день стратификации (В1), ИМИ О,Olí ка 30-й день ее прохождения 2). Растения с теш»-зеле шшв листьями обнаружены в вариантах обработке семян одяонмеи-иыми мутагенами в конце стратифинадияг Ш 4 я 3 соответственно. • • '

Вторая группа хлорофилльних мутантов выделена среди сеян-дев, которые выросли из семян, развившихся на обработанных ветках вегбтирусщей яблони сорта Коричное новое. Два сеянца г I? 5 ж JB 6 в вариантах обработка НЭМ 0,01$ и ЯДЫИ 0,03í соответственно, - отличалась светло-зеленым цветом листьев.

Проведенные исследования показали, что все мутанты хдоро-фзхкьного типа отличались листьями больших размеров. Спектро-фэтометричесниЭ анализ подтверди наличие некоторых изменений » содержании пигментов у визуально ввделеншх мутантов.

В опытах 1964 г. среда растений Северного синапа в варианте воздействия гамма-излучеви дозой 2 кр отмечены биохимические «у г анты £'7-40 и № 7~+8, которые характеризовались больном содержанием аскорбиновой кислоты в листьях со сравнению с контролем (Дрягина, 1974Х Проверочное' определение в 1977 г. количества аскорбиновой кислота в листьях второго вегетативного поколения показало, что опытные растения сохраняют основной признак ко «точу показателю» -

ВЫВОДЫ ' ' .

1, Установлено, что ионизирующее излучение и химические мутагены по-разному влияют на семена яблони, находящее» в различном физиологическом состоянии. На примере сорта Анис адый показано, что наиболее чувствительными к действию химических жутат-ежов является семена ка 30-50-Й дни стратификация, к действия ионизирующего излучения - на 30-й и последний две стратификации»-

2. Экспериментально доказана.эффективность метода инъекции растворов химических мутагенов в вегетиргсшее дерево, тем самым уточнен один из вопросов химического мутагенеза древео-ныхкульгур - проницаемость мутагенов в почки я семена.

3. Реакция пыльцы яблони на воздействие мутагенных факторов зависит от вида мутагена, его дозировки, сроков ж методов обработки и принадлежности пыльцы к тому или иноцу сорту. О действенности химических мутагенов можно судить по некоторым патофизиологическим показателям обработанных пыльцевых зерен (активности оероксядазы, прижизненной актуальной кислотности рН, прорастанию на искусственной питательной среде).

4. Выявлено, что в условиях Московской области для возникновения новых формообразовательных процессов у яблоня наиболее аффективным химическим мутагеном из пяти изученных вами (НЭМ, НШ, ЩШМ, ДИС, ДАВ) является *и -нитрозо-я-метилыочеви-ва (НШ). Оптимальной концентрацией для семян во время стратификации является 0,Olí, для вегетируещих деревьев - 0,03*.

5. Показано, что применение таких методов исследования, как регистрация длительного послесвечения, цитологический анализ, определение содержания хлорофилла и каротиноидов в проростках н листьях взрослых растений дает возможность выявить реакции организмов на действие мутагенных факторов.в наиболее ранние этапы развития и подробнее изучить биологические особенности перспективных форм.

6. При воздействии мутагенных факторов на семена, пыльцу и почки яблони отобраны практически интересные формы (сдержанного типа роста, устойчивые к поражению паркой, с измененными Физиолого-биохимическими показателями).

?. Изучение полученных нами и ранее выделенные мутантпых форм показало следующее; ,

а) мутаптные формы при вегетативном размножении сохраняет свойства и признаки, по которым были выделены (морфологические изменения листьев, побегов, содержание в листьях аснорбнновой . кислоты и т.д.);

б) цитологический анализ »тих форм показал неизменность ' числа-их хромосом по сравнению с исходными формами; ''

в) установлена коррелятивная связь между признаком устойчивости в парше я содержанием пигментов в листьях мутантной формы № 7-15-52. •

8. Нанш »ксперименты дают основание считать необходимое более широкое и комплексное использование различных методов исследования (фенологических, цитологических, 5иэиолого-биогжми-ческих, биофизических ж др.) при кэучевкн действия мутагенных факторов на вегетативно размножаемые растения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Повышение фертильносги пыльцы у яблоня путем ей облучения* 8 сб.: "Теоретические к практические аспекты использования ионизирующих излучений в сельском хозяйстве", 1976, Кишинев, 185 (совместно о И.В.ДрягнноЙ).

2. Воздействие химических мутагенов на вегетнруицие яблони. "Вестник МГУ*. ч^Тб» № б, 69-73 (совместно о И.В.ДрягиноЙ и Г.Э.ЛимСергером).

3. Цитофизаологические особенности шльод яблоки, обработанной химически«и мутагенами, в сб.: "Индуцированный мутагенез в селекции садовых растений", 1977, кзд. Моск.ун-та, 217220.

Им-во Московского университета. Москве, К-9. ул. Герцена, 5/7. Типография Иэл-ва МГУ. Москва, Ленгоры