Биология опыления дикорастущей Rubus idaeus L. и сортов культурной малины

Широкова, Нина Глерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биология опыления дикорастущей Rubus idaeus L. и сортов культурной малины
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Биология опыления дикорастущей Rubus idaeus L. и сортов культурной малины"

На провал рукописи

ШИРОКОВА Нина Глерьевиа

БИОЛОГИЯ ОПЫЛЕНИЯ ДИКОРАСТУЩЕЙ /Н/В1Я ЮЛЕШЬ. И СОРТОВ КУЛЬТУРНОЙ МАЛИНЫ

Специальность03. 00 05-ботаника

Авторсфера! диссертации на соискание ученой стенени кандидата биолошческих наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена на кафедре биологической чволюции Биологического факультета Московского [осударственно! о университета им. М В Ломоносова

Официальные оппоненты доктор биологических наук Юшев Анатолий Андреевич

Ведущее учреждение Главный ботанический сад РАН

Защита диссертации состоится 21 апреля 2005 1. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006 041 02 при ГНУ ГНЦ РФ Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им Н И Вавилова по адресу 190000. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская. 44. Факс. (812) 318-47-70

С диссертацией можно ознакомился в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского институма растениеводства им 11 И Вавилова.

Научные руководители

доктор сельскохозяйственных наук Исаева Ирина Сер1еевна. доктор биологических наук, профессор Длусский Геннадий Михайлович

доктор биологических наук Найда Надежда Михайловна

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

М А Вишнякова

■циу, изош

Ч- Ч ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно что перекрестное опыление (аллогамия) играет основную роль в семенном размножении цветковых растений Оно обеспечивает формирование жизнеспособного потомства и позволяет поддерживать в популяциях определенный уровень гетерозиготности создавая резерв изменчивости (Шумный и др , 1978, Северцов 1990) В связи с этим закономерным является наличие в цветках покрытосеменных растений различных механизмов (дихогамии, геркогамии, раздельнополости, гетероморфизма и самонесовместимости) препятствующих самоопылению и самооплодотворению и способствующих аллогамии Для многих видов типично наличие сразу нескольких из перечисленных факторов (так называемые поликомпонентные системы опыления) Такие системы привлекают внимание многих исследователей, различным образом объясняющих причины их возникновения Так, согласно одной из современных точек зрения (Вишнякова, 2003) наличие поликомпонентных систем можно рассматривать как свидетельство постепенной утраты способности к перекрестному опылению и переход к автогамии (самоопылению) обеспечивающей независимость растений от внешних агентов опыления Способность к автогамии часто развивается в результате искусственного отбора направленного (обычно эмпирически) на стабилизацию продуктивности - особенно у плодовых и ягодных растений, у которых практика вегетативного размножения снимает отрицательные последствия самоопыления Известно, что в ряду древовидных жизненных форм которыми представлено большинство плодовых и ягодных культур (Шитт 1946 Серебряков 1962, Исаева, 1974) способность к автогамии возрастает от деревьев к кустарникам

Таким образом изучение биологии опыления культурных растений, и, в частности, поликомпонентных систем весьма актуально Это позволяет оценить вероятность перехода вида к автогамии в процессе селекции и одновременно выявить признаки отбора для создания форм с оптимальным соотношением факторов регуляции самоопыления и самооплодотворения Таким образом, открывается возможность целенаправленного перевода культурных растений на независимость от агентов опыления и следовательно обеспечения стабильной урожайности Все эти проблемы актуальны и для малины обыкновенной -ведущей ягодной культуры в нашей стране Известно, что многим сортам этой культуры свойственна высокая степень автогамии Однако ее степень и механизмы а также другие факторы, составляющие систему опыления в роде ЯиЬиз, остаются неисследованными

Цель и задачи исследований.

Цель работы исследование и сравнение систем опыления у дикорастущих представителей ЙиЬив 1ёаеиБ 1_ и введенных в культуру представителей рода ЯиЬив

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи

• установить сравнительную способность к самоопылению у представителей дикорастущей и культурной малины,

• детально исследовать роль самоопыления и перекрестного опыления в формировании продуктивности у дикорастущей и культурной малины,

• изучить комплекс факторов, препятствующих самоопылению и самооплодотворению малины - самонесовместимости, особенностей строения цветка и тенденции к формированию раздельнополости, а также исследовать их возможную взаимосвязь,

• выявить возможные изменения компонентов системы опыления в процессе селекции малины и изучить механизмы этих изменений

Научная новизна. Впервые изучен комплекс компонентов системы опыления представителей рода ЯиЬиз геркогамия (особенности строения цветка препятствующие попаданию собственной пыльцы на рыльца), самонесовместимость, а также тенденция к формированию раздельнополых цветков Установлены практически полная самостерильность представителей дикорастущей ЯиЬиз иЗаеиБ и высокая степень способности к автогамии всех исследованных сортов культурной малины Исследована межсортовая и межкпоновая изменчивость цветков малины по степени выраженности! ЩШКШЩР анилни^тьности рассмотрена взаимосвязь между ними и выявлена неза^аш^^^^тстДу*^«азаннь1х

! ¿"^ЕЙ/м

механизмов что объясняет гетерогенность сортов малины по сочетанию степени самонесовместимости и выраженности геркогамии

Впервые применен структурно-функциональный подход к изучению самонесовместимости у малины изучена тонкая структура рыльца и выявлено что оно относится к мало исследованному типу - переходному между влажными (неспособными к участию в реакциях самонесовместимости) и сухими (участвующими в реакциях самонесовместимости) рыльцами Обнаружена связь между наличием у малины тенденции к более раннему распознаванию собственной пыльцы и структурой рыльца - присутствием на нем специализированной поверхности узнавания (пелликулы)

Практическое значение Разработаны и рекомендованы критерии отбора для создания автофертильных форм с оптимальной степенью самонесовместимости и геркогамии сочетающие микроскопическую и визуальную (полевую) оценку степени автофертильности Выявлены сорта с низкой степенью геркогамии (и следовательно, стабильным качеством плодов) а также сорт, совмещающий слабо выраженную геркогамию со слабой степенью самонесовместимости что обеспечивает стабильную продуктивность Установлены оптимальные нормы пчелоопыления культурной малины обеспечивающие повышение качества плодов

Апробация работы Материалы диссертации были доложены ( в соавторстве с И С Исаевой) на Международной научно-практической конференции «Ягодоводство на современном этапе» (Минск 13-15 июля 2004 г) на Международной научно-практической конференции «Мобилизация адаптационного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды» (Москва 24-26 августа 2004 г) а также неоднократно обсуждались на семинарах кафедры биологической эволюции Биологического факультета МГУ Публикации. По теме работы опубликовано 9 статей

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста включает 90 таблиц и 30 рисунков (в том числе 18 электронных микрографий) состоит из введения 6 глав, выводов и приложений В приложениях приведены описания мест и условий проведения опытов по исследованию численности и состава опылителей дикорастущей Rubus idaeus и данные о происхождении исследованных сортов культурной малины Список литературы содержит 166 названий, из них 75 на иностранных языках

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1.Основные компоненты систем опыления цветковых растений (обзор литературы) 1 1 Факторы, регулирующие способность к самоопылению и самооплодотворению

цветковых растений

Раздел включает краткую характеристику основных компонентов систем опыления цветковых растений - дихогамии геркогамии, раздельнополости гетероморфизма и самонесовместимости Особое внимание уделено самонесовместимости как важнейшему фактору создающему физиологический барьер против самооплодотворения (Демьянова 2000) В разделе содержится также краткое изложение ряда теорий, объясняющих причины возникновения поликомпонентных систем опыления (Шумный и др 1978 Фегри ван дер Пэйл 1982 Агаджанян 1985 1986, Lloyd Webb 1986, Вишнякова 1987, Суриков, Вишнякова 1988 Вишнякова 2003)

1.2. Характер системы опыления малины

В данном разделе изложены литературные сведения, касающиеся особенностей биологии опыления малины - факторов составляющих систему ее опыления, а также сравнительной степени автогамии у дикорастущей Rubus idaeus и культурной малины

2. Объекты, места проведения и методика работы Исследования проводились на дикорастущей малине и шестнадцати ее культурных сортах Дикорастущую малину изучали на территории Звенигородской биостанции МГУ в 1992-1995 и 1998 гг в двух различных типах местообитаний - под пологом леса и на открытых участках Опыты по изучению культурной малины проводились в 1990-1991 и 1993-1995 гг на плантации Института садоводства Нечерноземной полосы (ВСТИСиП) (сорта Киржач, Кокинская Лазаревская, Латам, Мелодия, Новость Кузьмина) в 1996 и 1999 гг на плантации ГБС РАН,{сорта. Барнаульская, Бабье лето, Брянская Вера Дочь Вислухи Корнуэльская

Виктория Малаховка Прогресс Челябинская крупноплодная Шоша) в 200С г в Ботаническом саду МГУ (сорт Бальзам) Сорта, включенные в опыты выведены во Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и питомниководства 'ВСТИСиП) и на его Кокинском опорном пункте, в НИИ садоводства Сибири им M А Лисавенко и в Южно-Уральском НИИ плодоовощеводства и картофелеводства, изучались также сорта американской (Латам) и европейской (Корнуэльская Виктория) старинный русский сорт Новость Кузьмина и мичуринский ремонтантный сорт Прогресс

Все сорта созданы на основе двух подвидов Rubus idaeus - R idaeus subsp vulgatus Arrhen и R idaeus subsp strigosus (Michx ) Maxim , кроме сорта Прогресс при создании которого использовался малинно ежевичный гибрид Техас

Продуктивность дикорастущей и культурной малины исследовали как в условиях изоляции от опылителей так и при свободном опылении Для изоляции использовали марлевые мешочки Изоляцию проводили на стадии сформировавшихся бутонов Изолировали и оставляли для свободного опыления двухлетние побеги (не менее 50 - 60 бутонов на побеге) или однолетние боковые цветоносные побеги (общее число бутонов не менее 50)

Для сравнительной характеристики продуктивности малины в изучаемых условиях была использована методика, разработанная И С Исаевой (1977) и модифицированная нами в применении к малине Эта методика предусматривает количественную оценку формирования и редукции элементов продуктивности (бутонов, начавших расти плодов и зрелых плодов) на разных этапах формирования урожая Этим она отличается от других методик где зависимость продуктивности малины от особенностей ее опыления оценивается лишь по конечному этапу становления ее урожая (количеству зрелых плодов или их массе)

Для характеристики продуктивности использовались следующие показатели первоначальная завязываемость, полезная завязываемость число костянок в плоде средняя масса плода и характеристика биологической урожайности - масса плодов, образующихся из 100 цветков (Исаева Пономарева и др , 1983)

С целью изучения влияния интенсивности перекрестного опыления на продуктивность дикорастущей и культурной малины производилась оценка численности и состава опылителей В 1990-1991 и 1993 гг на плантации ВСТИСиП было исследовано 6 сортов культурной малины (Кокинская Мелодия, Лазаревская, Киржач, Новость Кузьмина Латам) Интенсивность посещения насекомыми культурной малины оценивали на участках площадью 1 м2

Опыты по изучению перекрестного опыления дикорастущей малины проводили в 1992-95 и 1998 гг на территории ЗБС, в кахедом из двух типов местообитаний были проведены учеты насекомых находящихся на 1 цветке в данный момент времени а) на отдельных побегах б) на участках площадью в 1 м2 При этом подсчитывали всех насекомых, находящихся на цветках, кроме муравьев и определяли их видовую принадлежность Учеты начинали проводить когда побеги Rubus idaeus вступали в фазу массового цветения (эта фаза в исследуемых местообитаниях наступала почти одновременно)

Количество нектара и концентрацию в нем сахара определяли методом микропипеток в модификации Е К Ливенцовой (по Е Г Пономаревой, 1967)

Морфометрические исследования цветков малины проводили в 1993-1996 1999 и 2000 гг оценку степени фертильности пыльцы - в 1993 г С этой целью собирали цветки различных возрастов - от бутона за день перед распусканием до цветка в возрасте трех дней после распускания В ходе морфометрических исследований в цветках каждого возраста измеряли длину тычиночных нитей столбиков пестиков и высоту цветоложа а также определяли число пестиков находящихся не выше тычинок (т е доступных для самоопыления) При этом удовлетворяющими данному условию считали те пестики, чьи рыльца находились не выше пыльников при любом положении последних относительно тычиночных нитей Положение рылец пестиков определяли лишь по отношению к ближайшим тычинкам Как правило проводили не менее 25 измерений каждого показателя

Фертильность пыльцы оценивали по морфологическим критериям (Юрцев Пухальский 1968) на препаратах, окрашенных ацетокармином по методике В А Поддубной-Арнольди (1938)

Особенности прорастания собственной и посторонней (принесенной насекомыми опылителями) пыльцы у дикорастущей и культурной малины исследовали в 1994-1996 1998 и 2000 гг Для этого цветки - как предварительно изолированные, так и свободно опылявшиеся - ежедневно собирали и фиксировали начиная со второго дня их жизни (то есть по нашим наблюдениям через сутки после вероятного попадания собственной пыльцы на рыльца а также начала посещения цветков насекомыми) При этом использовали один из трех фиксаторов - 70%-ный спирт жидкость Кларка (3 части 96%-ного спирта 1 часть педяной уксусной кислоты) или измененный фиксатор Карнуа (90 мл 70%-ного спирта 5 мл ледяной уксусной кислоты 5 мл продажного формалина)

В ходе микроскопических исследований просматривали пестики расположенные в нижней части цветоложа так как по нашим наблюдениям, попадание собственной пыльцы на рыльца этих пестиков наиболее вероятно Пестики вычленяли из цветков и окрашивали их анилиновым синим в соответствии с методикой О В Мочаловой и Л В Голышкина (1981) модифицированной нами для световой микроскопии Нами были использованы следующие показатели число пестиков с закрепившейся на рыльце пыльцой количество пыльцевых зерен на каждом рыльце число пестиков с пыльцевыми трубками в столбике длина пыльцевых трубок (в % от длины столбиков) число пестиков с пыльцевыми трубками достигшими завязи По данным измерений определяли индекс торможения - показатель степени самонесовместимости введенный М А Вишняковой и И М Суриковым (1987 1988)

Как на дикорастущей так и на культурной малине в 2000 - 2003 гг проводились электронномикроскопические исследования поверхности рыльца Строение рыльца у дикорастущей малины изучали как в цветках предварительно изолированных от опылителей так и в цветках подвергавшихся свободному опылению а у культурной малины (самосовместимые сорта Киржач и Бальзам) - лишь в цветках изолированных от опылителей Изолированные и свободно опылявшиеся цветки ежедневно собирали в течение первых двух - трех дней после распускания Собранный материал фиксировали 2 5%-ным глутаровым апьдегидом на фосфатном буфере при рН = 7 3 с добавлением сахарозы дальнейшую проводку и заливку в эпоксидные смолы осуществляли по стандартной методике (Уикли 1°>75) Из подготовленного таким образом материала получали ультратонкие срезы и исследовали их с помощью электронного микроскопа JEM -100

Статистическую обработку материала проводили с использованием программы STATISTICA 6 0 для Windows

3 Влияние самоопыления и перекрестного опыления на формирование продуктивности дикорастущей и культурной малины

Таблица 1

Сравнительная оценка формирования продуктивности дикорастущей малины при самоопылении и свободном

опылении в разных местообитаниях

Завязываемость, % Число Средняя Масса

Вариант опыта перво- полез- костянок масса пло- 1ЛОДОВ из

начальная ная в плоде да г 100 цв г

Изоляция (19S2-1995 гг )* 6,2 26 2,6 0,1 02

1992- 1" 58 9 46,5 14,2 0,3 10 0

Контроль 1995 гг 2 45 8 35 6 207 03 125

(свободное 1 61,8 51.1 19,3 М 21 0

опыление) 1998 г 2 54 0 38.7 23 1 0J> 23 6

Примечания *- объединенные данные по обоим местообитаниям " 1 - полог леса 2 - открытый участок

Подчеркнуты пары достоверно различающихся значений (при Р=0 05) Различия между данными полученными при изоляции и при свободном опылении считали очевидными

Оценку достоверности различий между показателями распределения которых отклоняются от нормального закона (первоначальная завязывземость полезная завязываемость иассэ плодов из 100 цветков) проводили по 1)-критерию Манна-Уитни а между показателями распределяющимися по нормальному закону (число костянок в плоде средняя масса плода) - по N критерию

Глава включает данные экспериментов по изучению особенностей опыления дикорастущей и культурной малины способности к самоопылению и интенсивности перекрестного опыления - частоты посещения цветков насекомыми и эффективности их опылительной работы Приведена оценка влияния способов опыления на показатели формирования продуктивности первоначальную и полезную завязываемость, число костянок в плоде, среднюю массу плода и биологическую урожайность - массу плодов образующихся из 100 цветков Рассмотрены результаты опытов по изучению связи между количеством и качеством нектара и интенсивностью перекрестного опыления

3.1. Исследование степени самоопыления у дикорастущей и культурной малины Для оценки самоопыления у дикорастущей и культурной малины изучали основные показатели формирования их продуктивности при изоляции от опылителей и при свободном опылении

Установлено, что все показатели формирования продуктивности дикорастущей малины при изоляции от насекомых существенно ниже, чем при свободном опылении (табл 1)

В отличие от дикорастущей йиЬиБ /с/аеиБ, у всех исследованных сортов культурной малины при изоляции от насекомых завязывается и достигает зрелости значительное число плодов {первоначальная и полезная завязываемость не ниже 58%) Детальные исследования нескольких сортов показали что первоначальная и полезная завязываемость при самоопылении и при свободном опылении достоверно не различаются (табл 2) В то же время при изоляции от насекомых (в сравнении со свободным опылением) существенно уменьшается число костянок в плодах - показатель указывающий на число оплодотворенных семяпочек Однако это не влияет на среднюю массу многокостянок (табл 2) и массу плодов образующихся из 100 цветков но отрицательно сказывается на качестве плодов - главным образом форме, наличии пустот между костянками

Таблица 2

Сравнительная оценка формирования продуктивности культурной малины при самоопылении и свободном

опылении (1990-1991 и 1993-1995 гг )

Сорт завязываемость, % число костянок в плоде средняя масса плода, г масса плодов 13 100 цветков, г

первоначальная полезная

130ля свободное опыление изоляция ;вобод- ное опыление изоляция ;вобод- ное опыление изоляция :вобод- ное злыле-ние изоляция свобод ное опыление

Кокин-ская 82 66 76 30 62 90 58 90 43,37 57,24 1 16 1 26 66 16 66 35

Мело Дня 78 48 78,27 57 82 63 81 28.04 43,06 1 19 1 17 55 28 72 27

1азарев-ская 79 89 77 84 59 29 58 85 47 51 87,63 1 85 2,08 91 32 124 20

Кир-жач 83,17 78,07 58,86 55 94 58.58 74,44 1.82 1,55 91 85 64 09

Новость Сузьмина 69 27 73 99 51 26 60 66 19,73 34, 70 0.86 1.13 53 65 68 00

Латам 86 89 90 67 62 28 71 64 28.02 37,47 1 21 1 37 71 02 89 51

Подчеркнуты пары достоверно различающихся значений (при Р = 0 05)

Первоначальную завязываемость полезную завязываемость и массу плодов из 100 цветков распределяющиеся по закону отличному от нормального сравнивали с помощью И-критерия Манна-Уитни а число костянок в плодах и среднюю массу плода распределяющиеся по нормальному закону - с помощью I критерия

Степень уменьшения числа костянок в плодах при самоопылении - сортовой признак Он определяется числом пестиков цветка реализующихся в костянки при изоляции от насекомых и характеризует стабильность сорта по числу оплодотворенных семяпочек и качеству плодов Наименьшее значение этого показателя отмечено у сортов Новость Кузьмина (31 06% от общего числа пестиков в цветке) иВера (20 25%) а наибольшие -у

сортов Киржач, Шоша и Брянская (соответственно 83 27%- 64 12% и 70 05%) Таким образом, исследованная нами дикорастущая Rubus idaeus практически самостерильна Напротив, культурная малина способна завязывать плоды в результате самоопыления (автогамии) Однако при этом ухудшается качество ее плодов, конкретная степень ухудшения качества определяется сортом

3.2. Зависимость продуктивности дикорастущей и культурной малины от интенсивности перекрестного опыления Поскольку дикорастущая малина практически самостерильна, ее продуктивность зависит от интенсивности перекрестного опыления Для оценки этой зависимости продуктивность дикорастущей малины, свободно посещавшейся опылителями, была исследована в двух разных местообитаниях, и, следовательно, в различных условиях перекрестного опыления

Установлено, что частота посещения цветков насекомыми (число насекомых, приходящихся на один цветок в данный момент времени) в обоих местообитаниях достоверно не различается Различия между местообитаниями заключались лишь в составе насекомых, а значит, и эффективности их опылительной работы - количестве переносимой ими пыльцы и особенностях поведения, обеспечивающих ее попадание на рыльца пестиков Показано, что разный состав насекомых не обусловлен различным содержанием сахара в нектаре, так как в обоих местообитаниях оно почти одинаково На открытых участках значительную долю среди посетителей Rubus idaeus составляли эффективные опылители-Apis mellifera L , Andrena spp , Bombus spp (Hymenoptera; Apoidea), Volucella pelluscens L и V bombylans L (Díptera) Напротив, под пологом леса резко преобладали неэффективные переносчики пыльцы - Thricops semicmerea Wd ( Díptera) и Byturus tomentosus F (Coleóptera)

Установлено, что, независимо от состава опылителей, изучаемые показатели формирования продуктивности дикорастущей малины в обоих местообитаниях существенно не различаются (за 5 лет исследований лишь однажды - в 1998 г - наблюдались достоверные различия по полезной завязываемости и массе плода) Единственным исключением является число костянок, образующих плод, значительно увеличивающееся при посещении эффективными опылителями (табл 1 - см «Открытые местообитания»)

Изученные нами сорта культурной малины, несмотря на способность к завязыванию плодов в отсутствие насекомых, все же нуждаются в перекрестном опылении для увеличения числа костянок в плодах С целью оценки зависимости этого показателя от интенсивности перекрестного опыления культурную малину исследовали в течение ряда сезонов, характеризующихся разными условиями опыления Состав опылителей не менялся в зависимости от сезона' цветки посещались в основном медоносными пчелами В то же время частота посещения варьировала в зависимости от погодных условий и сортовых различий по содержанию сахара в нектаре Между числом опылителей и количеством костянок в плодах не выявлено однозначной зависимости Максимальное число костянок в плодах изученных сортов получалось при наличии на 100 цветков от 4 до 8 пчел Дальнейшее увеличение числа насекомых не приводило к возрастанию числа костянок

Таким образом, ни у дикорастущей, ни у культурной малины (несмотря на различную их способность к самоопылению), основные показатели продуктивности не связаны с конкретной интенсивностью перекрестного опыления В то же время интенсивность перекрестного опыления определяет число костянок в плоде - показатель, указывающий на число оплодотворенных семяпочек и влияющий на качество плодов (форму и наличие пустот между костянками)

4. Строение цветка малины в связи с ее способностью к самоопылению

Показано, что геркогамия - совокупность приспособлений, при которых благодаря взаимному расположению рылец и пыльников опыление собственной пыльцой невозможно -не является причиной самостерильности дикорастущей малины Действительно, строение ее цветка обеспечивает возможность попадания собственной пыльцы на рыльца пестиков, хотя в самоопылении обычно участвуют не все пестики, составляющие гинецей, а лишь некоторые

Рис 1 Дикорасгушая малина Изменение кчаимоположения тычинок и пестиков в зависимости 01 возраста цветка о Бутон ча день до распускания. Рыльца пестиков выше тычинок б Первый лень после распускания цветков Цветки с различным взаимоположением тычинок и пестиков

я Второй день после распускания цве!ка Рыльца пестиков снова поднимаются над тычинками.

г Третий день после распускания цветка. Рыльца пестиков выше тычинок

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

# пестиков не выше тычинок Рис 2 Дикорастущая/в/А'/) Распределение цветков 1-го дня после распу екания по числу

пес гиков, доступных для попадания собственной пыльцы ( 1993-1996 гг) Примечание- Здесь и далее на оси абсцисс отложено число пестиков цветка, доступных дчя попадания собс1венной пыльцы (% от общего числа пестиков в цветке) Ось ординат показывает число цветков имеюших данное чис ю нес (икон. способных участвовать в самоопыление

180 1ГС

□ Дикорастущая малина

В Культурная малина ( средние данные по всем исследованным сортам ) 1 - тычинки, 2 - пестики 3 - цветоложе

Рис 1 Изменение линейных размеров различных элементов цветка кулыурной мачины в сравнении

с дикорастущей

Ось ординз! показывает изменение длины этемешов цветка культурной мапины. выраженное в процентах от /мины соогвс^вующего элемента у дикорастущей малины

ис них (рис V, Чем меньше в цветке песхичов участвующих в самоопылении тем выше степень его геркогамии

Исследование взаимного положения тычинок и пестиков а также состояния пыльников в цветках разных возрастов показало, что самоопыление наиболее вероятно в первый день после распускания цветков Именно в этом возрасте цветки наиболее разнообразны по числу пестиков способных участвовать в самоопылении (рис 16) Значение этого показателя

находится в прямой зависимости от длины тычинок и в обратной - от длины цветоложа зависимость от длины столбиков ( и общей длины пестиков) выражена более слабо

Установлено что число пестиков участвующих в самоопылении достоверно различается в цветках принадлежащих к разным клонам ~ даже находящихся в одинаковых условиях и цветущих одновременно оно неодинаково также в различные годы

_ Распределение цветков дикорастущей малины по числу пестиков участвующих в самоопылении имеет небольшой эксцесс и широкий интервал между предельными значениями (рис 2) что указывает (Шмальгаузен 1969 Северцов 1987) на сильно выраженную неопределенную изменчивость Кроме того выявлена асимметрия распределения возможно свидетельствующая о наличии в популяции движущего отбора 'Шмальгаузен 1946) - направленного в данном случае, на усиление геркогамии В системе опыления дикорастущей малины геркогамия по-видимому, является дополнительным фактором, препятствующим самооплодотворению, или фактором, обеспечивающим пространственное разделение функций приема и распространения пыльцы Известно (Lloyd Webb 1986) что совмещение этих функций в одном цветке приводит к нежелательным последствиям даже тогда когда самооплодотворение невозможно

Таблица 3

(цело пестиков доступных для попадания собственной пыльцы в цветках -го дня после распускания у дикорастущей и культурной малины % от общего числа пестиков в цветке)

Годы Сорт форма х+ s/\ п lim %

юспедований

1993 96 гг Дикорастущая малина 35 54±2 86 796 59 0 97 56

Новость Кузьмина 912±1 11 78 47 0-35 14

Латам 11 17±1 17 88 89 0-33 90

1993 95 гг Кокинская 14 13±1 71 202 16 0 - 92 31

Лазаревская 15 33±1 14 88 75 0-64 37

Мелодия 18 77±1 66 194 40 0- 50 75

Киржэч 45 66+2 93 542 40 11 54-100

Дочь Виспухи 0 83±0 27 3 61 0-10 53

Вера 2,36±0,45 9 63 0-14 93

Бабье лето 3,37±0,49 24, 29 0-21, 82

Барнаульская 3,87±0,72 10, 65 0-11 48

1996 и * ¡епябинская крупноплодная 4 97+0 66 21 96 0-30 00

1999 гг Корнуэльская Виктория 5,17+0,58 15 95 0-15 00

Малаховка 9 81 + 1,24 75 38 0-39 06

Прогресс 10 74+1,30 67, 21 0 30 00

Брянская 21,69±2 68 337 14 0 86 49

Шоша 30,36±2 60 337 96 3 96- 89 02

х-арифметическое среднее выборочной совокупности в - среднее квадратическое отклонение э -

дисперсия п - объем выборки В отличие от дикорастущей НиЬиэ /ставив сорта культурной малины (за редкими исключениями) характеризуются небольшим средним числом пестиков доступных для попадания собственной пыльцы (табл 3) а также малой вариабельностью цветков по этому показателю в пределах каждого сорта Уменьшение числа пестиков, участвующих в самоопылении указывает на усиление геркогамии, что может быть объяснено аллометрией (неравномерным удлинением некоторых элементов цветка - прежде всего цветоложа, рис 3) В свою очередь, удлинение цветоложа, по-видимому является результатом селекции на

крупноплодность увеличение массы плода) известно что крупноплодные сорта частс имею" многокостянки вытянутой формы (Кичина 1982 Jennings 1988) Вторая из возможных причин возрастания степени геркогамии у сортов происходящих от Rubus idaeus subsp vulgatus Arrhen продолжение и усиление тенденции выявленной нами у дикорастущей малины

Нами установлено что сорта культурной малины имеющие цветки со сравнительно большим числом пестиков способных участвовать в самоопылении при изоляции от насекомых-опылителей обладают и наибольшей степенью реализации пестиков в костянки (коэффициент корреляции между этими показателями составляет от +0 85 до +0 97) у дикорастущей же малины такой зависимости не выявлено Поскольку число костянок составляющих плод характеризует число оплодотворенных семяпочек наличие этой зависимости указывает на усиление у культурной малины (в сравнении с дикорастущей) роли геркогамии как фактора препятствующего самооплодотворению

Таким образом в процессе селекции малины увеличивается степень геркогамии и возрастает ее значение в качестве механизма препятствующего самооплодотворению (v\ следовательно формированию костянок при самоопылении) Это является причиной уже отмеченного нами снижения качества плодов в отсутствие насекомых-опылителей или при их недостатке ( у сортов со слабой геркогамией снижение качества проявляется в меньшей степени)

5 Фертильность пыльцы и самонесовместимость как факторы, регулирующие способность к самооплодотворению малины

Глава посвящена двум компонентам системы опыления малины тенденции к формированию раздельнополых цветков и самонесовместимости

5 1 Фертильность пыльцы как возможное проявление тенденции к формированию

раздельнополых цветков

Известно (Чуксанова 1953) что для некоторых рас дикорастущей малины характерно снижение фертильности пыльцы или даже полное отсутствие пыльников С точки зрения Н А Чуксановой в этом проявляется тенденция к формированию раздельнополых цветков цветки лишенные пыльников или фертильной пыльцы, (функционируют как женские

Поэтому в данной работе проведено наблюдение над состоянием пыльников а также изучение степени фертильности пыльцы у дикорастущей малины как факторов способных влиять на ее способность к самооплодотворению Дикорастущая малина изучалась в сопоставлении с культурной

Согласно результатам наблюдений массового недоразвития пыльников у исследованной дикорастущей малины не обнаружено Что же касается фертильности пыльцы то в первый день после распускания цветков (когда самоопыление наиболее вероятно) у дикорастущей Rubus idaeus она так же высока как и у большинства сортов культурной малины - более 90% от общего числа пыльцевых зерен

Таким образом показано, что тенденция к формированию раздельнополых цветков не является причиной самостерильности исследованной популяции дикорастущей малины 5.2. Особенности строения пестика дикорастущей и культурной малины Соответствия между строением рыльца столбика пыльцы и морфологическим проявлением реакции самонесовместимости отмечены многими исследователями (Brewbaker 1957 Heslop-Harrison 1975 1976, Вишнякова 1989 1994) В настоящей работе были изучены структуры пестика малины (главным образом рыльца, как наименее изученной его зоны) в связи с возможностью их участия в реакциях самонесовместимости - распознавании и ингибировании пыльцы из пыльников своего цветка

Установлено что рыльце дикорастущей Rubus idaeus, выделяющее лишь незначительное количество слизи занимает промежуточное положение между типичными влажными и сухими рыльцами Наружная его часть образована несколькими рядами толстостенных клеток Поверхностный слой клеток покрыт мощной кутикулой с внешней стороны граничащей с подстилающим слоем вязкого (слизистого) вещества К этому слою в свою очередь снаружи примыкает пелликула образованная белковыми веществами (рис 4а б)

При попадании на рыльце пыльцы, высыпавшейся из пыльников своего цветка происходит разрушение (лизис) кутикулярно-пелликулярного покрытия (рис 4е) Вначале лизируются

— О,1 мкм

- 1 мкм

Рис 4 Строение нарухных клеток рыльца у дикорастущей малины а,б - исходное строение клеточной стенки, в - изменения при контакте с пыльцой из пыльников соьственного цветка П - пелликула ВВ - вязкое вещество ПК - первичная кутикула ВК - вторичная кутикула МФЦ - микрофибриллы целлюлозы первичной клеточной стенки ПЗ - пыльцевое зерно Р - разрыв клеточной стенки, слившийя с разрывом вторичной кутикулы

~— 0,1 мкм

Рис.5 Строение кутикулярно-пелликулярного покрытия рыльца у культурной малины.

а - сорт Бальчам 6 - сорт Киржач П - пелликула; ВВ - вязкое вещество; К - кутикула; ПК - первичная кутикула; ВК - вторичная кутикула; МФЦ - микрофибриллы целлюлозы первичной клеточной стенки .

пелликула и кутикула при этом разрушение кутикулы начинаемся с внутренних слоев (вторичной кутикулы) Дольше других сохраняется слой вязкого вещества подстилающий пелликулу Отмечены также изменения микрофибриллярной структуры клеточных стенок и дегенерация цитоплазмы клеток рыльца Те же изменения наблюдаются и при прорастании пыльцы, принесенной агентами опыления, но скорость их протекания несколько выше, что указывает на способность поверхности рыльца дикорастущей малины к распознаванию собственной и посторонней (приносимой насекомыми) пыльцы и избирательному отношению к нимКультурная малина по строению рыльца отличается от дикорастущей лишь некоторыми особенностями - более тонкой, иногда прерывистой пелликулой слабой выраженностью или полным отсутствием вязкого слоя, сравнительно слабо развитой кутикулой (рис 5а б) Изменения при прорастании собственной пыльцы те же, что у дикорастущей малины но протекают с большей скоростью Возможно, в этом проявляется не только отсутствие ингибирования собственных пыльцевых зерен, но и общая тенденция к ускорению прорастания пыльцы

5. 3. Особенности прорастания пыльцы

Известно (Вишнякова 1989) что проявление самонесовместимости ограничено прогамной фазой оплодотворения включающей все стадии прорастания пыльцы от попадания ее на рыльце до слияния гамет С целью исследования самонесовместимости ИиЬиБ кЗаеиэ прорастание пыльцы было рассмотрено как у дикорастущей, так и у культурной малины в условиях самоопыления и свободного опыления Исследования культурной малины были проведены на сортах Киржач Новость Кузьмина Кокинская Лазаревская Латам Мелодия Опыты проводились в течение трех сезонов различавшихся погодными условиями Самым прохладным и дождливым был сезон 1994 г а самым теплым и сухим - 1995 г сезон 1996 г занимал промежуточное положение между ними

Прорастание пыльцы изучали на следующих этапах а) закрепление пыльцевых зерен на рыльце пестика (начало прорастания) б) проникновение пыльцевых трубок в столбик, в) рост пыльцевых трубок в столбике г) достижение пыльцевыми трубками завязи Исследования начинали на второй день после распускания цветков - то есть через сутки после вероятного самоопыления а также начала посещения цветков насекомыми-опылителями

Закрепление пыльцы на рыльцах пестиков. Наиболее позднее закрепление пыльцы отмечено у дикорастущей малины в условиях самоопыления, у которой на второй день после распускания цветков пыльца обнаруживается лишь на немногих пестиках (20% - 40% от общего числа исследованных) и при этом в небольшом количестве (менее десятка пыльцевых зерен) Только впоследствии - через 1-2 дня - число пестиков с закрепившейся пыльцой увеличивается возрастает и число пыльцевых зерен на каждом рыльце В других же вариантах опыта (рис 6а б) - в том числе у свободно опылявшейся дикорастущей малины -на второй день после распускания цветков пыльца закрепляется почти у всех пестиков (78%-100% от числа исследованных) в большом количестве

У дикорастущей малины при самоопылении отмечена также и наибольшая (в сравнении с другими вариантами опыта) зависимость процесса закрепления пыльцы на рыльцах пес тиков от погодных условий В прохладный и дождливый сезон 1994 г пыльца в итоге закрепилась всего лишь у 59% пестиков, тогда как в теплый и сухой 1995 г - у 91% К тому же в 1994 г закрепление пыльцы на рыльцах было более длительным и завершилось на четвертый день после распускания цветков тогда как в 1995 г - уже на третий (рис 6а, б) Продолжительность этого процесса и итоговое число пестиков с пыльцой закрепившейся на рыльцах различается также у разных клонов (рис бе), имеются и внутриклоновые различия

Проникновение пыльцевых трубок в столбики У дикорастущей ЯиЬив /с/аеиБ при самоопылении (в сравнении с остальными вариантами опыта) выявлено также и наиболее позднее проникновение пыльцевых трубок в столбики На второй день после распускания цветков число пестиков с пыльцевыми трубками еще невелико (всего лишь 6% - 10%) и только в последующие дни оно значительно увеличивается В других же вариантах опыления - в том числе и у дикорастущей малины при свободном опылении - уже на второй день после распускания цветков пыльцевые трубки проникают в большее число столбиков (25% - 40% от числа исследованных)

Рис 6 Закрепление пыльцы на рыльцах пестиков в зависимости от возраста цветков и погодных условий сезона в разных вариантах опыления ЯиЬш ¡с/аеш.

Рис. 7. Проникновение пыльцевых трубок в столбики в ¡ависимости от возраеш цве!-ков и погодных условий сезона в различных вариантах опыления ДиЬих ¡{¿аеи* Обозначения

Дикорастущая малина, самоопыление --Дикорастущая малина свободное опыление

Культурная малина(сорт Киржач) ------Культурная малина(сорт Киржач) - -

самоопыление, , „ свободное опыление

1 - клон 1, П - клон 2

а -1994 г (прохладный и дождливый),, б -1995 г (теплый и сухой) в - разные клоны дикорастущей малины в условиях самоопыления (2000 г)

Рб- чило пестиков с пыльцевыми зернами, закрепившимися на рыльцах( % от общего числа исследо-ванныхпестиков), РТ - число пестиков с пыльцевыми трубками проникшими в столбики ( % от общего числаисследованных пестиков), О - возраст цветка ( в днях с момента распускания) Начиная с возраста цветков, по достижении которого значения изучаемого показателя перестают достоверно увеличиваться (проверка производилась с помощью критерия Манна-Уитни) кривые вычерчены с учетом усредненных значений показателя

Рис 8 Рост пыльцевых грубок в столбиках ИиЬиэ ^асия в зависимости от вочрас!а цветка и погодных условий сезона в различных вариантах опынения

Дикорастущая малина самоопыление --Дикорастущая малина свободное опыление

Культурная малина(сорт Киржач) ------Культурная малина(сорт Киржач) —

самоопыление свободное опыление

а - 1994 г (прохладный и дождливый) б -1995 г (теплый и сухой)

Рв- чило пестиков с пыльцевыми зернами закрепившимися на рыльцах( % от общего числа исследо-ванныхпестиков), РТ - число пестиков с пыльцевыми трубками проникшими в столбики ( % от общего числаисследованных пестиков), О - возраст цветка ( в днях с момента распускания) Начиная с возраста цветков по достижении которого значения изучаемого показателя перестают достоверно увеличиваться (проверка производилась с помощью критерия Манна-Уитни) кривые вычерчены с учетом усредненных значений показателя

4 дикорастущей малинь, опылявшейся собственной пыльцой итоговое число пестиков с пыльцевыми трубками в столбике (как и число пестиков с пыльцой закрепившейся на рыльцах) зависит от погодных условий, резко уменьшаясь в прохладные и дождливые дни (рис 7а) в сравнении с сухими и теплыми (рис 76) Оно различно также и у разных клонов в течение одного сезона (рис 7 в)

Рост пыльцевых трубок в столбиках характеризуется отношением их длины к длине столбика (%) Для дикорастущей ЯиЬиэ ^аеиэ в условиях самоопыления типичен замедленный рост пыльцевых трубок на второй или третий день после распускания цветков (рис 8а 6} они достигают меньшей длины (в среднем в зависимости от сезона от 3% до 29%) чем в других вариантах опыта (соответственно от 28%-76% до 74%-98%) При этом конкретная длина пыльцевых трубок в каждом столбике обычно сильно отклоняется от среднестатистической что указывает на индивидуальный характер их прорастания в каждом пестике

У дикорастущей малины при самоопылении пыльцевые трубки обычно прекращают рост в столбиках пестиков - чаще всего на третий-пятый день после распускания цветков Известно что отношение длин пыльцевых трубок прекративших рост в результате самонесовместимого ингибирования, к длинам столбиков или индекс торможения (Вишнякова 1987, Суриков Вишнякова 1988) - важный показатель степени самонесовместимости Индекс торможения дикорастущей малины в среднем обычно составляет чуть более половины длины столбика что указывает на высокую степень самонесовместимости От погодных условий в период прорастания пыльцы значения индекса торможения зависят мало - различия в контрастные по погоде сезоны составляют всего лишь несколько процентов (рис 8а б) В то же время индекс торможения различается в пестиках цветков разных клонов и даже в цветках одного клона

У культурной малины значения индекса торможения приближаются к 100%, что указывает на практическое преодоление самонесовместимости Среди исследованных сортов наименьший индекс торможения (95 69%) обнаружен у старинного русского сорта Новость Кузьмина

Таблица 4

Динамика достижения пыльцевыми трубками завязи в первые дни после распускания цветков при самоопылении и свободном опылении у дикорастущей и культурной малины (% от общего числа исследованных пестиков)

Число пестиков с пыльцевыми трубками достигшими завязи %

Возраст Дикорастущая малина Киржач

цветков Самоопыление свободное опыление :амоопыление свободное опыление

2-й день 0 0 0 0

3 -и день 0 30 00 20, 83 85, 71

2-й день 0 0 22 73 58 62

3-й день 0 51 72 47 62 76 92

2-й день 0 3 85 3 70 80, 00

3-й день 0 0 59 38 92 00

Достижение пыльцевыми трубками завязи У дикорастущей малины при самоопылении пыльцевые трубки достигают завязи лишь в единичных случаях тогда как в остальных вариантах опыта - это обычное явление происходящее, в зависимости от погодных условий уже на второй или третий день после распускания цветков (табл 4) Общее число пестиков в которых пыльцевые трубки достигли завязи, у сортов Латам Кокинская Лазаревская Киржач составляет 85-91%, у сорта Мелодия оно несколько меньше - 71% Достоверно наименьшее значение этого показателя отмечено у старинного русского сорта Новость Кузьмина (59 85%) что указывает на сравнительно сильную реакцию самонесовместимости

У дикорастущей малины при самоопылении достижение пыльцевыми трубками завязи в отличие от предыдущих стадий прорастания пыльцы не зависит от условий сезона и достоверно не различается у изученных нами клонов

v одних сортов культурной малинь' (Киржа^ Новость Кузьмина Лазаревская) достижение пыльцевыми трубками завязи зависит от погодных условий у других (Кокинская Латам) такой зависимости не обнаружено

5.4. Проявления самонесовместимости в связи с особенностями структуры пестика Полученные нами данные показывают что важнейшее морфологическое проявление самонесовместимости у дикорастущей малины - замедленное продвижение собственных пыльцевых трубок в столбике (с последующим полным прекращением роста) Кроме того нами выявлена избирательность проводникового тракта столбика дикорастущей малины по отношению к собственным и посторонним пыльцевым трубкам на что указывает различный характер их роста в условиях самоопыления и свободного опыления

Эти особенности (так же как и индивидуальный характер роста собственных пыльцевых трубок) типичны для гаметофитной самонесовместимости отмеченной и у других розоцветных (East, Mangelsdorf 1926, по И М Сурикову 1991 Heslop-Harrison 1975 Крылова,1981 Вишнякова, 1994)

Однако у дикорастущей Rubus idaeus наблюдаются и некоторые отличия от проявлений типичного гаметофитного контроля самонесовместимости К ним относятся позднее закрепление собственной пыльцы на поверхности рыльца, а также позднее проникновение "обгтеенных пыльцевых трубок из рыльца в столбик указывающие на участие рыльца в реакции ингибирования пыльцы Избирательное отношение поверхности и проводникового тракта рыльца к собственным и посторонним пыльцевым зернам и трубкам подтверждается сравнением результатов опытов по самоопылению и перекрестному опылению

Морфологической предпосылкой указанных проявлений самонесовместимости служит наличие на рыльце пелликулы являющейся, согласно литературным данным (Heslop-Harrison et al 1975 Heslop-Harrison J 1982 Вишнякова 1989 1994) специализированной поверхностью узнавания содержащей S-антигены

Единичные случаи снятия самонесовместимости отмеченные у дикорастущей Rubus idaeus определили принципиальную возможность ее преодоления в ходе искусственного отбора на повышение самофертильности Таким образом были созданы сорта характеризующиеся слабой реакцией ингибирования собственной пыльцы в столбике и полным ее отсутствием на рыльце

Утрата поверхностью рыльца культурной малины избирательного отношения к собственной и посторонней пыльце, по-видимому связана не только с морфологическими ее отличиями от покрытия рыльца дикорастущей Rubus idaeus но и с иными - например биохимическими - причинами В то же время морфологические особенности кутикулярно-пелликулярного покрытия (меньшая толщина кутикулы) возможно, определяют отмеченное нами общее ускорение сроков прорастания пыльцы на поверхности рылец культурной малины известно что толщина кутикулы влияет на скорость набухания пыльцевых зерен (Sarker Elleman Dickinson, 1988)

Таким образом основной причиной самостерильности дикорастущей Rubus idaeus является самонесовместимость Наряду с основным ее морфологическим проявлением (торможением собственных пыльцевых трубок) прослеживается также тенденция к более раннему - а значит более экономичному и более совершенному - распознаванию собственной пыльцы В структурно-функциональном отношении это определяется наличием на поверхности рыльца пелликулы - специализированной поверхности узнавания Изредка наблюдаются единичные случаи преодоления реакции самонесовместимости обусловившие принципиальную возможность отбора автофертильных форм

6. Связь между строением цветка и самонесовместимостью у малины Нами установлено что в процессе селекции малины прослеживаются две основные тенденции снятие самонесовместимости и усиление геркогамии (особенностей строения цветка препятствующих самоопылению) При этом у конкретных сортов малины различная степень самонесовместимости может сочетаться с разной степенью геркогамии Так для сорта Новость Кузьмина характерна довольно сильная самонесовместимость и высокая степень геркогамии а для сорта Киржач - сравнительно слабая У сортов Кокинская

Пазаревскзя Лятам Меподия наблюдаются слабая самонесовместимость v сильная геркогамия

Таким образом у малины отсутствует четкая связь между указанными факторами что отличает ее например от Malus domestica Borkh и Lycopersicon spp у которых согласно литературным данным (Агаджанян 1985 1986 Вишнякова 1987 Суриков Вишнякова 1988) наиболее самонесовместимые сорта одновременно имеют и наиболее сильную геркогамию Так у Malus domestica (Вишнякова 1987 Суриков Вишнякова, 1988) выявлены корреляции одной из характеристик степени геркогамии (индексом лонгистилии) с показателем степени самонесовместимости (индексом торможения) и с длиной столбика Отмечена также корреляция между индексом торможения и длиной столбика

Напротив по нашим данным, у малины показатель степени геркогамии - процент пестиков участвующих в самоопылении - не связан четкой зависимостью с длиной столбика Действительно хотя у культурной малины среднесортовые значения этих показателей взаимосвязаны - более длинностолбчатые сорта имеют сравнительно высокие показатели степени геркогамии (табл 5) - в пределах отдельных сортов данная зависимость выражена слабо (коэффициент корреляции в зависимости от сорта колеблется от -0,07 до +0 14) У дикорастущей Rubus idaeus коэффициент корреляции между степенью геркогамии и длиной столбика составляет всего лишь -0,08 Показатель степени геркогамии у малины не связан также и с характеристиками степени самонесовместимости (индексом торможения и процентом пестиков с пыльцевыми трубками достигающими завязи табл 5) Как у дикорастущей так и у культурной малины крайне слабо выражены также корреляции между показателями степени самонесовместимости и длиной столбика (табл 5)

Таблица 5

Показатели характеризующие степень геркогамии и самонесовместимости у дикорастущей и культурной малины

S % L мм II % N %

Дикорастущая малина 5 54±2 86 2 30±0 03 55 65+0 71 2 39

Новость Кузьмина 912+1 11 2 70±0 04 95 69±0 59 59 85

Сорта 1атам 11 17±1 17 2 52±0 03 99 49±0 16 91 36

культурной Кокинская 14 13±1 71 2 49±0, 03 98 98+0 21 88 31

малины Лазаревская 15,33+1,14 2 48±0, 03 98 84±0 48 91 35

Мелодия 18,77±1,66 2 44±0 05 98,17±0 38 71, 46

Киржач 45,66+2,93 2 10±0, 03 97,70+0 30 84, 70

Э - число пеыиков доступных для попадания собственной пыльцы (% от об щего числа пестиков в цветке) 1_ длина столбика

II - индекс ингибирования (индекс торможения)

N число пестиков с пыльцевыми трубками вошедшими в завязь (% от общего числа исследованных пестиков) Таким образом можно предположить что в ходе селекции геркогамия и самонесовместимость (то есть оба ведущих компонента системы опыления йиЬив ^аеиБ) изменялись независимо друг от друга Этим, вероятно объясняется наличие большого разнообразия форм и сортов культурной малины у которых различная степень самонесовместимости сочетается с различной выраженностью геркогамии эти формы могут служить материалом для дальнейшей селекции

ВЫВОДЫ

1 Установлена практически полная самостерильность представителей дикорастущей малины (ЯиЬиз /сУэеиэ) и высокая степень способности к автогамии всех исследованных сортов культурной малины У дикорастущей малины ведущая роль в комплексе факторов препятствующих самоопылению и самооплодотворению - самонесовместимость геркогамия тенденция к формированию раздельнополости - принадлежит самонесовместимости У культурной малины способность к автогамии обусловлена отсутствием самонесовместимости

2 ^ дикорастущей малинь, наряду с основным морфологическим проявлением самонесовместимости (торможением собственных пыльцевых трубок в столбике) выявлена тенденция к более раннему и следовательно более совершенному распознаванию собственной пыльцы специализированной поверхностью рыльца - пелликулой и ингибированию пыльцевых трубок на рыльце

3 В исследованной популяции дикорастущей малины обнаружены единичные нарушения самонесовместимости, что определяет принципиальную возможность отбора автофертильных форм Число пестиков оплодотворенных собственной пыльцой всегда незначительно не зависит от условий среды и достоверно не различается у изученных клонов

4 Геркогамия (совокупность приспособлений цветка делающих самоопыление невозможным) у дикорастущей ЯиЬив кУаеиэ проявляется в расположении рылец некоторых пестиков цветка выше уровня тычинок У исследованных представителей дикорастущей малины выявлена тенденция к усилению геркогамии

5 У культурной малины, в сравнении с дикорастущей усиление геркогамии выражено еще более резко в самоопылении участвует меньшее число пестиков Это объясняется аллометрией - удлинением цветоложа в ходе селекции на крупноплодность а также (у сортов, происходящих от ЯиЬив ^аеив виЬзр уи1да№з АггИеп) продолжением и усилением тенденции выявленной нами у дикорастущей малины

Наряду с усилением геркогамии у культурной малины наблюдается возрастание ее значения в качестве фактора, препятствующего самооплодотворению

6 Как у представителей дикорастущей так и культурной малины связи между степенью самонесовместимости и геркогамии не обнаружено Это свидетельствует о независимости действия указанных механизмов и объясняет гетерогенность сортов малины по сочетанию степени самонесовместимости и выраженности геркогамии

7 В процессе селекции в роде ЯиЬив прослеживаются две основные независимые тенденции снятие самонесовместимости и усиление геркогамии Ослабление самонесовместимости у культурной малины приводит к стабилизации числа и массы плодов вне зависимости от наличия агентов опыления В то же время возросшая степень геркогамии определяет недостаточное число костянок в плодах, завязывающихся в отсутствие насекомых-опылителей что оказывает влияние главным образом не на массу а на качество плодов Поэтому большинство сортов культурной малины нуждается в перекрестном опылении Сорта совмещающие слабую самонесовместимость со слабой степенью геркогамии характеризуются как стабильной продуктивностью так и высоким качеством плодов не зависящими от наличия опылителей

8 Изученная популяция дикорастущей малины так же как и большинство сортов культурной малины характеризуется высокой фертильностью пыльцы и нормальным развитием пыльников что указывает на отсутствие тенденции к формированию раздельнополых цветков

9 Конкретная частота посещения цветков насекомыми и эффективность их опылительной работы не влияют на основные показатели формирования продуктивности дикорастущей и культурной малины (несмотря на различную их потребность в опылителях) В то же время эти показатели интенсивности перекрестного опыления определяют число костянок в плоде -показатель указывающий на число оплодотворенных семяпочек и влияющий на качество плодов (форму и наличие пустот между костянками)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1 С целью повышения качества плодов малины (ликвидации пустот между костянками ухудшающих форму плодов и служащих одной из причин рассыпания их при уборке) необходима селекция на ослабление геркогамии Отбор рекомендуется вести по введенному нами показателю - коэффициенту потенциала самоопыления (КПС) - отношению числа пестиков способных участвовать в самоопылении, к общему числу пестиков в цветке Оптимальное значение коэффициента - не ниже 0 30 Потенциальными донорами указанного признака являются сорта Шоша (КПС = 0 30) и Киржач (КПС= 0,46)

2 В ходе селекции на улучшение качества плодов при ограниченном перекрестном опылении в родительские пары целесообразно подбирать сорта совмещающие низкую

1У

^змонесовместимость (индекс торможения не ниже 9? 70% процент пестиков с лыпьцевыми трубками достигающими завязи - не ниже 85%) и слабую выраженность геркогамии (коэффициент потенциала самоопыления - не ниже 0 30) С учетом сочетания этих признаков и следует вести отбор Оптимальным сочетанием этих показателей обладает сорт Киржач

3 Визуально наблюдаемым показателем для предварительной (полевой) оценки степени самоопыления может служить длина цветоложа Цветки с длинным цветоложем обычно имеют низкий потенциал самоопыления а с коротким - более высокий

4 Для повышения качества плодов на плантациях малины в период ее цветения целесообразно устанавливать ульи с пчелами Оптимальная норма для большинства сортов составляет при одномоментном учете на участке площадью в 1 м2 или в пересчете на 100 цветков - 4 - 8 пчел

СПИСОК СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Исаева И С Широкова Н Г Самоопыление и перекрестное опыление у дикорастущей и культурной малины «Международный с -х журнал», 1995 №3 стр 60-63

2 Исаева И С , Широкова Н Г Строение цветка малины в связи с возможностью самоопыления «Международный с - х журнал», 1997, №2 стр 53-57

3 Исаева И С Широкова Н Г Пчелоопыление и урожай малины «Пчеловодство» 1997 №4, стр 14-16

4 Исаева И С Широкова Н Г Фертильность пыльцы и рост пыльцевых трубок в связи с самоплодностью культурных сортов малины «Международный с -х журнал» 1998 №1 стр 62-67

5 Широкова Н Г Опылители дикорастущей малины и ее нектаропродуктивность «Пчеловодство» 1998 №4 стр 24-25

6 Широкова Н Г Тип самонесовместимости при самоопылении у культурной и дикорастущей малины (Rubus idaeus L Rosaceae) «Бюллетень МОИП» отд биол 2001, т 105 выл 1 стр 29-37

7 Широкова Н Г Самонесовместимость и геркогамия как факторы совместно регулирующие степень самофертильности у дикорастущей и культурной Rubus idaeus «Бюллетень МОИП» отд биол 2003 т 108, вып 3 стр 74-78

8. Широкова Н Г Особенности строения рыльца Rubus idaeus L в связи с проявлениями самонесовместимости «Бюллетень МОИП» отд биол , 2004 г т 109 вып 3 стр 57-63

9 Исаева И С Широкова Н Г «Соотношение естественного и искусственного отбора при селекции на самоплодность (на примере малины)» Тезисы доклада на Международной научно-практической конференции «Мобилизация адаптационного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды» (Москва 24-26 августа 2004 г) стр 360 -364

Подписано в печать 14.03.2005 Объем 1.5 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 39 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д. 1 Главное здание МГУ, к. 102

»-528!

РНБ Русский фонд

2006-4 3974

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Широкова, Нина Глерьевна

Введение.стр.

1. Основные компоненты систем опыления цветковых растений (обзор литературы).

1.1. Факторы, регулирующие способность к самоопылению и самооплодотворению цветковых растений.

1.2. Характер системы опыления малины.

2. Объекты, места проведения и методика работы.

3. Влияние самоопыления и перекрестного опыления на формирование продуктивности дикорастущей и культурной малины.

3.1. Исследование степени самоопыления у дикорастущей и культурной малины.

3.2.3ависимость продуктивности дикорастущей и культурной малины от интенсивности перекрестного опыления.

4. Строение цветка малины в связи с ее способностью к самоопылению.

5. Фертильность пыльцы и самонесовместимость как факторы, регулирующие способность к самооплодотворению малины.

5.1. Фертильность пыльцы как возможное проявление тенденции к формированию раздельнополых цветков.

5.2. Строение пестика дикорастущей и культурной малины.

5.3. Особенности прорастания пыльцы.

5.4. Проявления самонесовместимости в связи с особенностями структуры пестика.

6. Связь между строением цветка и самонесовместимостью малины.

Выводы.

Рекомендации производству.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биология опыления дикорастущей Rubus idaeus L. и сортов культурной малины"

Актуальность темы. Половое размножение цветковых растений основывается главным образом на перекрестном опылении, поскольку оно обеспечивает формирование наиболее жизнеспособного потомства и позволяет поддерживать в популяциях определенный уровень гетерозиготности (Шумный и др., 1978), создавая резерв изменчивости (Северцов, 1990).

Поэтому не случайно наличие в цветках покрытосеменных растений различных механизмов, способствующих перекрестному опылению и препятствующих самоопылению. Одни из них (геркогамия, дихогамия, раздельнополость и гетероморфизм) связаны со структурными особенностями цветка; другие (самонесовместимость) создают физиологический барьер против самоопыления. Для многих видов характерны поликомпонентные системы опыления, то есть одновременное наличие нескольких из этих факторов - например, самонесовместимости, дихогамии и (или) геркогамии (Шумный и др., 1978; Фегри, ван дер Пэйл, 1982; Агаджанян, 1985; 1986; Суриков, 1991; Вишнякова, 1994; Lloyd, Webb, 1986; Webb, Lloyd, 1986). Особенный интерес представляют данные о наличии взаимосвязи между различными факторами - в частности, между самонесовместимостью и геркогамией; к сожалению, такие сведения немногочисленны (Агаджанян, 1985; 1986; Вишнякова, 1987; Суриков, Вишнякова, 1988).

Существуют различные объяснения причин возникновения поликомпонентных систем. Так, по мнению В. К. Шумного и его соавторов (1978), сочетание самонесовместимости с другими механизмами имеет глубокий эволюционный смысл. Только совмещение двух уровней -системы самонесовместимости и структурных особенностей цветка -составляет эволюционно стабильную систему, поддерживающую сложную гетерозиготность популяций, и обеспечивает наибольшую надежность перекрестного опыления. С точки зрения М. А. Вишняковой (2003), наличие поликомпонентных систем можно рассматривать как свидетельство постепенной утраты способности к перекрестному опылению и переход к автогамии (самоопылению),

Длительное самоопыление (в отличие от перекрестного опыления) обычно оказывается вредным для вида, что было показано еще Ч. Дарвином на основе серии опытов, описанных в работе «Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире» (1876). В то же время этот способ опыления обладает рядом генетических преимуществ — повышает уровень гомозиготности в популяциях, позволяет снизить в популяциях численность носителей плохо адаптированных рекомбинаций, предохраняет от рекомбинации генотипы, ценные в адаптивном отношении (Grant, 1981; Charlesworth, Charlesworth, 1985; Lande, Schemske, 1990, Демьянова, 2000). Кроме того, самоопыление позволяет растениям быть независимыми от агентов и условий опыления, являясь своеобразной «подстраховкой» возможности воспроизводства потомства даже в неблагоприятных условиях цветения. Часто способность к автогамии Ф развивается в результате селекции, направленной (в большинстве случаев эмпирически) на повышение продуктивности - особенно у садовых растений, у которых практика вегетативного размножения снимает отрицательные последствия самоопыления.

Таким образом, изучение биологии опыления культурных растений, и, в частности, поликомпонентных систем весьма актуально, так как позволяет не только оценить вероятность перехода вида к автогамии в процессе селекции, но и выявить признаки отбора для создания форм с оптимальным соотношением факторов регуляции самоопыления и самооплодотворения. Это открывает возможность целенаправленного перевода культурных растений на независимость от агентов опыления, и, следовательно, обеспечения стабильной урожайности. Актуальность темы сохраняется в связи с проведением работы на ведущей ягодной культуре - малине обыкновенной (Rubus idaeus L.). Несмотря на то, что высокая степень автогамии, свойственная большинству сортов этой культуры, широко известна (Johnston, 1929; Чуксанова, 1953; Сазыкин, 1957; Couston, 1963;

Keep, 1968; Free, 1970; McGregor, 1976; Шеметков, 1983; Whitney, 1984; Кормановская, 1995), механизм совместного действия факторов, составляющих систему ее опыления, остается неисследованным.

Цель и задачи исследований.

Цель работы - исследование и сравнение систем опыления у дикорастущих представителей Rubus idaeus L. и введенных в культуру представителей рода Rubus.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

• установить сравнительную способность к самоопылению у представителей дикорастущей и культурной малины;

• детально исследовать роль самоопыления и перекрестного опыления в формировании продуктивности у дикорастущей и культурной малины;

• изучить комплекс факторов, препятствующих самоопылению и самооплодотворению малины — самонесовместимости, особенностей строения цветка и тенденции к формированию раздельнополости, а также исследовать их возможную взаимосвязь;

• выявить возможные изменения компонентов системы опыления в процессе селекции малины и изучить механизмы этих изменений.

Научная новизна. Впервые изучен комплекс компонентов системы опыления представителей рода Rubus: геркогамия (особенности строения цветка, препятствующие попаданию собственной пыльцы на рыльца), самонесовместимость, а также тенденция к формированию раздельнополых цветков. Установлены практически полная самостерильность представителей дикорастущей Rubus idaeus и высокая степень способности к автогамии всех исследованных сортов культурной малины. Исследована межсортовая и межклоновая изменчивость цветков малины по степени выраженности механизмов автостерильности, рассмотрена взаимосвязь между ними и выявлена независимость действия указанных механизмов, что объясняет гетерогенность сортов малины по сочетанию степени самонесовместимости и выраженности геркогамии.

Впервые применен структурно-функциональный подход к изучению самонесовместимости у малины, изучена тонкая структура рыльца и выявлено, что оно относится к мало исследованному типу - переходному между влажными (неспособными к участию в реакциях самонесовместимости) и сухими (участвующими в реакциях самонесовместимости) рыльцами. Обнаружена связь между наличием у малины тенденции к более раннему распознаванию собственной пыльцы и структурой рыльца - присутствием на нем специализированной поверхности узнавания - пелликулы.

Практическое значение. Разработаны и рекомендованы критерии отбора для создания автофертильных форм с оптимальной степенью самонесовместимости и геркогамии, сочетающие микроскопическую и визуальную (полевую) оценку степени автофертильности. Выявлены сорта с низкой степенью геркогамии (и, следовательно, стабильным качеством плодов), а также сорт, совмещающий слабо выраженную геркогамию со слабой степенью самонесовместимости, что обеспечивает стабильную продуктивность. Установлены оптимальные нормы пчелоопыления культурной малины, обеспечивающие повышение качества плодов.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Широкова, Нина Глерьевна

выводы

1. Установлена практически полная самостерильность представителей дикорастущей малины (\Rubns 1с1аеш) и высокая степень способности к автогамии всех исследованных сортов культурной малины. У дикорастущей малины ведущая роль в комплексе факторов, препятствующих самоопылению и самооплодотворению самонесовместимость, геркогамия, тенденция к формированию раздельнополости - принадлежит самонесовместимости. У культурной малины способность к автогамии обусловлена отсутствием самонесовместимости.

2. У дикорастущей малины, наряду с основным морфологическим проявлением самонесовместимости (торможением собственных пыльцевых трубок в столбике), выявлена тенденция к более раннему и, следовательно, более совершенному распознаванию собственной пыльцы специализированной поверхностью рыльца - пелликулой и ингибированию пыльцевых трубок на рыльце.

3. В исследованной популяции дикорастущей малины обнаружены единичные нарушения самонесовместимости, что определяет принципиальную возможность отбора автофертильных форм. Число пестиков, оплодотворенных собственной пыльцой, всегда незначительно, не зависит от условий среды и достоверно не различается у изученных клонов.

4. Геркогамия (совокупность приспособлений цветка, делающих самоопыление невозможным) у дикорастущей КиЪш 1йаеи$ проявляется в расположении рылец некоторых пестиков цветка выше уровня тычинок. У исследованных представителей дикорастущей малины выявлена тенденция к усилению геркогамии.

5. У культурной малины, в сравнении с дикорастущей, усиление геркогамии выражено еще более резко: в самоопылении участвует меньшее число пестиков. Это объясняется аллометрией - удлинением цветоложа в ходе селекции на крупноплодность, а также (у сортов, происходящих от ЛиЬиз ¿с1аеш зиЬзр. \ulgatus АггЬеп.) продолжением и усилением тенденции, выявленной нами у дикорастущей малины.

Наряду с усилением геркогамии, у культурной малины наблюдается возрастание ее значения в качестве фактора, претяпствующего самооплодотворению.

6. Как у представителей дикорастущей, так и культурной малины, связи между степенью самонесовместимости и геркогамии, не обнаружено. Это свидетельствует о независимости действия указанных механизмов и объясняет гетерогенность сортов малины по сочетанию степени самонесовместимости и выраженности геркогамии.

7. В процессе селекции в роде ЯиЬш прослеживаются две основные независимые тенденции: снятие самонесовместимости и усиление геркогамии. Ослабление самонесовместимости у культурной малины приводит к стабилизации числа и массы плодов вне зависимости от наличия агентов опыления. В то же время возросшая степень геркогамии определяет недостаточное число костянок в плодах, завязывающихся в отсутствие насекомых-опылителей, что оказывает влияние главным образом не на массу, а на качество плодов. Поэтому большинство сортов культурной малины нуждается в перекрестном опылении. Сорта, совмещающие слабую самонесовместимость со слабой степенью геркогамии, характеризуются как стабильной продуктивностью, так и высоким качеством плодов, не зависящими от наличия опылителей.

8. Изученная популяция дикорастущей малины, также, как и большинство сортов культурной малины, характеризуется высокой фертильностью пыльцы и нормальным развитием пыльников, что указывает на отсутствие тенденции к формированию раздельнополых цветков.

9. Конкретная частота посещения цветков насекомыми и эффективность их опылительной работы не влияют на основные показатели формирования продуктивности дикорастущей и культурной малины (несмотря на различную их потребность в опылителях). В то же время эти показатели интенсивности перекрестного опыления определяют число костянок в плоде - показатель, указывающий на число оплодотворенных семяпочек и влияющий на качество плодов (форму и наличие пустот между костянками).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью повышения качества плодов малины (ликвидации пустот между костянками, ухудшающих форму плодов и служащих одной из причин рассыпания их при уборке) необходима селекция на ослабление геркогамии. Отбор рекомендуется вести по введенному нами показателю — коэффициенту потенциала самоопыления (КПС) - отношению числа пестиков, способных участвовать в самоопылении, к общему числу пестиков в цветке. Оптимальное значение коэффициента - не ниже 0,30. Потенциальными донорами указанного признака являются сорта Шоша (КПС = 0,30) и Киржач (КПС= 0,46).

2. В ходе селекции на улучшение качества плодов при ограниченном перекрестном опылении в родительские пары целесообразно подбирать сорта, совмещающие низкую самонесовместимость (индекс торможения не ниже 97,70%; процент пестиков с пыльцевыми трубками, достигающими завязи - не ниже 85%) и слабую выраженность геркогамии (коэффициент потенциала самоопыления - не ниже 0,30). С учетом сочетания этих признаков и следует вести отбор. Оптимальным сочетанием этих показателей обладает сорт Киржач.

3. Визуально наблюдаемым показателем для предварительной (полевой) оценки степени самоопыления может служить длина цветоложа. Цветки с длинным цветоложем обычно имеют низкий потенциал самоопыления, а с коротким — более высокий.

4. Для повышения качества плодов на плантациях малины в период ее цветения целесообразно устанавливать ульи с пчелами. Оптимальная норма для большинства сортов составляет при одномоментном учете на участке площадью в 1 м2, или, в пересчете на 100 цветков - 4 - 8 пчел.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Широкова, Нина Глерьевна, Б.м.

1. Агаджанян А.М. Наследование признака выступающего рыльца у гибридов самонесовместимых видов томата с самосовместимыми. «Биологический журнал Армении», 1985, т.38, №3, стр. 195-202.

2. Агаджанян А.М. Лонгистилия и самонесовместимость у томатов. «Биологический журнал Армении», 1986, т. 39, №2, стр. 138-146.

3. Барсукова А. В., Пятковская В. П. Методическое пособие по учебной практике. Вып. 1,1967, 128 стр.

4. Басина И. Г. Влияние температуры и влажности воздуха на рост пыльцевых трубок в пестике яблони при самоопылении. «Сборник докладов Первой Всесоюзной конференции молодых ученых по садоводству», т. 2, г. Мичуринск, 1969, стр. 90 92.

5. Бологовская Р. П. Малина. М. Л., 1949, 104 стр.

6. Браун Дж. //Яблоня. «Селекция плодовых культур», М., 1981, стр. 1361.

7. Беляев В. О перекрестном опылении наших плодовых деревьев. «Плодоводство», 1898, №8, стр. 598-612.

8. Вейнбергер Дж. X. Слива. //«Селекция плодовых культур». М., 1981, стр. 463-478.

9. Вишнякова М.А. Рост пыльцевых трубок в пестиках цветка яблони (Malus domestica Borkh.) в связи с самонесовместимостью. «Научно-технический бюллетень ВИР», 1987, вып. 170, стр. 34-38.

10. Вишнякова М.А. Структурно-функциональные основы самонесовместимости у цветковых растений. «Ботанический журнал», 1989, т. 74, №2, стр. 137-152.

11. Вишнякова М.А. Оценка характера взаимодействия пыльцевых зерен и пыльцевых трубок с пестиком в совместимых и несовместимых вариантах опыления. Л., 1989,47 стр.

12. Вишнякова М.А. Структурные и функциональные основы несовместимости растений. Автореф. дисс. на соискание уч. степени д-ра биол. наук. СПб., 1994, 37 стр.

13. Вишнякова М. А. Эволюционная преемственность структурных механизмов гаметофитного и спорофитного типов реакции самонесовместимости. «Ботанический журнал», 1997, т. 82, №8, стр. 1-17.

14. Вишнякова М. А. Эволюция систем семенного размножения в семействе бобовых (Fabaceae) в процессе доместикации. // "Ботанические исследования в Азиатской России», 2003, Барнаул, т. 3, стр. 75-77.

15. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Сорта растений. М., 2003 г., 236 стр.

16. Давлетшина Г. Т., Уланова Н. Г. Малина обыкновенная.// «Биоогическая флора Московской области», 1996, вып. 12, стр. 89 112.

17. Дарвин Ч. Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире. Соч., т. 6, M.-JL, 1950, стр. 255 629.

18. Дарвин Ч. Изменения домашних животных и культурных растений. Соч., т.4, М.-Л., 1951, стр. 81 780.

19. Демьянова Е. И. Автогамия. // «Эмбриология цветковых растений. Определения и концепции», СПб, 2000, т. 2, стр. 112-115.

20. Демьянова Е. И. Аллогамия. Там же, стр. 115-119.

21. Дорошенко A.B. Физиология пыльцы. «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», 1928, т. 18, вып. 5, стр. 217-344.

22. Ершов A.A., Хроликова А.Х. Биология цветения и опыления айвы. «Труды Никитского ботанического сада», 1970, т. 45, вып. 4, стр. 169-182.

23. Исаева И. С. Морфофизиология плодовых растений. М., 1974, 135 стр.

24. Исаева И.С. Органогенез плодовых растений. М., 1977, 32 стр.

25. Исаева И. С., Пономарева Е. Г., Сергеева Р.В., Стефанова Т. А., Бунцевич Л. Л. Оптимальные условия опыления цветков некоторых сортов яблони. // "Использование пчел для опыления сельскохозяйственных культур». М, 1983, стр. 171-178.

26. Исачкин А. В., Воробьев Б. Н., Аладина О. Н. Сортовой каталог. Ягодные культуры. М., 2001,416 стр.

27. Казаков И. В., Кичина В. В. Малина. М., 1980, 101 стр.

28. Казаков И.В., Кичина В.В. Малина. М., 1985, 71 стр.

29. Казаков И. В. Малина и ежевика. М., 1994,141 стр.

30. Казаков И. В. Малина и ежевика. М.,2001,254 стр.

31. Карамышева В.Н., Блинова E.H. О самоплодности яблони. «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», 1976, т.57, вып. 1, стр. 34-38.

32. Карташева H.H. Строение и функция нектарников цветка двудольных растений. Томск, 1965,195 стр.

33. Каталог районированных сортов плодовых ягодных культур и винограда. М., 1985,299 стр.

34. Каталог сортов ягодных растений СССР. JL, 1965, 66 стр.

35. Кашичкина М. И. Малина.// «Сорта плодовых и ягодных культур». М., 1953, стр. 807-838.

36. Кип Э. Смородина и крыжовник. //«Селекция плодовых растений». М., 1981, стр. 274-371.

37. Кичина В. В. Некоторые итоги селекции малины в СССР. // «Селекция и сортоизучение плодовых и ягодных культур», М., 1981, стр. 58-67.

38. Кичина В. В. Генетика и селекция ягодных культур. М., 1984, 278 стр.

39. Коваленко В.И., Лаптев A.B., Сметанин Н.И. Механизмы перекрестного опыления эспарцета песчаного.//«Селекция и генетика кормовых культур», Новосибирск, 1983а, стр. 101-109.

40. Коваленко В.И., Сметанин Н.И., Лаптев A.B. Система размножения эспарцета песчаного. //«Селекция и генетика кормовых культур», Новосибирск, 19836, стр. 109-118.

41. Кормановская В.В. Виды рода Rubus L. как исходный материал для селекции. Автореф. дисс. на соискание уч. степени канд. с.-х. наук. СПб, 1995, 10 стр.

42. Костина К.Ф. Самоопыление плодовых растений. Л., 1928, 86 стр.

43. Линскенс Г.Ф. Реакция торможения при несовместимом опылении и ее преодоление. «Физиология растений», 1973, т. 20, вып. 1, стр. 192-203.

44. Лудникова Л.А. Малина Rubus L. //»Эмбриология плодово-ягодных, технических и стимулирующих возделываемых растений», Кишинев, 1987, стр. 112-116.

45. Лэйне Р. Э., Квамме X. А. Груша. //«Селекция плодовых растений». М., 1981, стр. 62-105

46. Меликян А. П. Способы переноса пыльцы и агенты опыления. // « Эмбриология цветковых растений. Определения и концепции». СПб., 2000, т. 3, стр. 93-96.

47. Мичурин И. В. Малина «Техас». // «Выведение новых улучшенных сортов плодовых и ягодных растений». М., 1933, стр. 344-345.

48. Мочалова О.В. Приготовление препаратов пыльцевых трубок в пестиках малины. //»Методические указания по цитологической и цитоэмбриологической технике (для исследования культурных растений). Л., 1981, стр. 59-60.

49. Нестеров Я.С. Самоплодность плодовых культур и методика ееизучения. «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», т. 99. «

50. Проблемы опыления и оплодотворения растений». Л., 1986, стр. 27-31.

51. Орел Л.И., Мочалова О.В. Изменения проводниковой ткани столбика у Rubus idaeus L. (Rosaceaè) в связи с ростом пыльцевых трубок. «Ботанический журнал», 1983, т. 68, №7, стр. 876-882.

52. Оурецки Д. К. Малина и ежевика. // «Селекция плодовых растений», М., 1981, стр. 142-183.

53. Пашкевич В.В. Бесплодие и степень урожайности в плодоводстве в зависимости от сорта опыляющего. Л., 1930, 204 стр.

54. Петров Д. Ф. О явлении факультативной псевдогамии у триплоидного сорта малины Immer tragende (Rubus idaeus). «Доклады Академии наук СССР», 1939, т. 17, №6, стр. 344-355.

55. Петров Д.Ф., Сухарева Н.Б., Лизнев В.Н. К вопросу об апомиксисе в роде Rubus. //«Апомиктическое размножение и гетерозис», 1974, стр. 184192.

56. Петрова Е.Ю., Вишнякова М.А. Морфологическое проявление самонесовместимости у ряда сортов абрикоса. «Научно-технический бюллетень ВИР», 1992, №230, стр.70-72.

57. Плеханова М.Н., Вишнякова М.А. Особенности опыления и оплодотворения жимолости подсекции Coeruleae Rahd. «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», т. 99. «Проблемы опыления и оплодотворения растений». Л., 1986, стр. 115-119.

58. Поддубная-Арнольди В.А. Ускоренный метод эмбриологического исследования. «Ботанический журнал СССР», 1938, т.23, №4, стр. 349-357.

59. Поддубная-Арнольди В. А. Общая эмбриология покрытосеменных растений. М., 1964,482 стр.

60. Пономарев А. Н. О протерандрии у зонтичных. «Ученые записки Пермского университета», 1961, т. 18, вып. 3, стр. 27-33.

61. Пономарева Е. Г. Кормовая база пчеловодства и опыление сельскохозяйственных растений. М., 1967,286 стр.

62. Пономаренко В.В. Эволюция цветка в роде Malus Mill. «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», т.99. «Проблемы опыления и оплодотворения у растений». Л., 1986, стр. 115-119.

63. Розанова М.А. Эволюция культурной малины. «Доклады Академии Наук СССР», 1939, т. 24, №2, стр. 179-181.

64. Рыбин В.А. Проблема стерильности в селекции растений. // «Теоретические основы селекции растений». М.-Л., 1935, т.1, стр. 463-494.

65. Рябов И.Н. Вопросы опыления и оплодотворения плодовых деревьев. «Записки Никитского ботанического сада», 1930, т. 14, вып.1,258 стр.

66. Сазыкин Ю.В. Использование пчел на опылении плодово-ягодных культур. //«Доклады на объединенной сессии ученых советов НИИ пчеловодства и НИИ садоводства». М., 1957, стр. 38-48.

67. Северцов А. С. Основы теории эволюции. М., 1987, 320 стр.

68. Северцов А. С. Направленность эволюции. М., 1990, 270 стр.

69. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. М., 1962, 378 стр.

70. Симагин B.C. Самоопыление и перекрестное опыление у вишни кустарниковой (Cerasus fruticosus L.). «Сельскохозяйственная биология», 1983, №6, стр. 74-77.

71. Суриков И.М. Самофертильность ржи в связи с условиями вегетации и некоторыми другими факторами. «Ученые записки Белорусского гос. университета», сер. биологич., 1957, вып. 37, стр. 164-211.

72. Суриков И. М. Варьирование реакции самонесовместимости у ржи. «Журнал общей биологии», 1960, т. 21, №4, стр. 270-278.

73. Суриков И.М., Вишнякова М.А. Соотношение длины тычинок и столбиков цветка яблони в связи с проблемой самонесовместимости. «Сельскохозяйственная биология», 1988, №6, стр. 39-42.

74. Суриков И.М. Несовместимость и эмбриональная стерильность растений. М., 1991,217 стр.

75. Татаринцев A.C. Техника искусственного скрещивания. //«Селекция и сортоведение плодовых и ягодных культур». М., 1981, стр. 89-120.

76. Удачина Е.Г., Поддубная-Арнольди В.А., Еникеев Х.К. Исследование роста пыльцевых трубок в пестике вишни методом люминесцентной микроскопии. «Бюллетень ГБС РАН», 1976, вып. 101, стр. 85-94.

77. Уикли Б. Электронная микроскопия для начинающих. М., 1975, 324 стр.

78. Фегри К., ван дер Пэйл. Основы экологии опыления. М., 1982, 379 стр.

79. Фогл Г.У. Вишня и черешня. «Селекция плодовых культур». М., 1981, стр. 479-503.

80. Фолконер Д. Введение в генетику количественных признаков. М., 1985,485 спр.

81. Харечко-Савицкая Е.И. Метод получения семян при самоопылении аутостерильных рас свеклы. «Доклады Академии Наук СССР», 1938, т. 18, №, стр. 469-474.

82. Челядинова А.И. Закономерности морфогенеза кустарников. М., 1976, 40 стр.

83. Чуксанова H.A. Влияние самоопыления и перекрестного опыления на формирование плодов у малины. «Вестник ЛГУ», 1953, №4, стр. 49-63.

84. Шеметков М.Ф. Опыление насекомыми некоторых сортов плодово-ягодных культур Белоруссии. //«Использование пчел на опылении сельскохозяйственных культур». М., 1983. Стр. 95-103.

85. Шитг П.Г. Учение о росте и развитии плодовых и ягодных растений. М., 1958,447 стр.

86. Шмальгаузен И. И. Факторы эволюции. Теория стабилизирующего отбора. Д., 1946,396 стр.

87. Шмальгаузен И. И. Проблемы дарвинизма. М., 1969,492 стр.

88. Шумный В. К., Коваленко В. И., Квасова Э. В., Колосова JI. Д. Некоторые генетические и селекционные аспекты систем размножения у растений. «Генетика», 1978, т. 14, №1, стр. 25-35.

89. Юзепчук С.В. Род Rubus. //«Флора СССР», 1941, т. 10, стр. 11-58.

90. Юрцев В.Н., Пухальский В.А. Методическое руководство к лабораторно-практическим занятиям по цитологической и цитоэмбриологической технике. М., 1968, 113 стр.

91. Ярославцев Е. И. Малина. М., 1987,207 стр.

92. Ярославцев Е. И. Малина и ежевика. М. 1991, 64 стр.

93. Ascher P. D., Peloquin S. J. Effect of floral aging on the growth of compatible and incompatible pollen tubes in Lilium longijlorum. «American Journal of Botany», 1966, v. 53, №1, pp. 99-102.

94. Ascher P. D., Peloquin S . J. Temperature and the self-compatibility reaction in Lilium longijlorum Thunb. «Journal of the American Society for Horticultural Science», 1970, v. 95, №5, pp. 586-588.

95. Atwood S. S. Genetics of pseudo-self-compatibility and its relation to cross-incompatibility in Trifolium repens L. «Journal of Agricultural Research», 1942, v. 64, pp. 699-709.

96. Baker H. G. Evolutionary mechanisms in pollination biology. "Science", 1963, v. 139, № 3358, pp. 877-883.

97. Baker H. G. Variation in style length in relation to outbreeding in Mirabilis СNyctaginaceae). "Evolution", 1964, №3, pp. 507-509.

98. Bateman A. J. Trimorphism and self-incompatibility in Narcissus. "Nature", 1952, v. 170, № 4325, pp. 496-497.

99. Bateman A. J. The role of heterostyly in Narcissus and Mirabilis. "Evolution", 1968, v. 22, №3, pp. 645-646.

100. Bawa K. S., Opler P. A. Dioecism in tropical forest trees. "Evolution", 1975, v. 29, № l,pp. 167-179.

101. Brandon R. A., Leffel R. C. Pseudo-self-compatibilities of a diallel cross and sterility allele genotypic ratios in red clover (Trifolium pratense L.). «Crop Science», 1968, v. 8, №2, pp. 185-186.

102. Brewbaker J. L. Pollen cytology and self-incompatibility systems in plants. «The Journal of Heredity», 1957, v. 48, №6, pp. 271-277.

103. Charlesworth D., Charlesworth B. Inbreeding depression with heterozygote advantage and its effect on selection for modifiers changing the outcrossing rate. "Evolution", 1990, v. 4,№ 4, pp. 870-888.

104. Cohen M. M., Leffel R. C. Cytology of pseudo-self-compatibility in Ladino white clover (Trifolium repens L.). «Crop Science», 1963, v. 3, №5, pp. 430-433.

105. Couston R. The influence of insect pollination on raspberries. «The Scottish Beekeeper», 1963, v. 40, №12, pp. 196-197.

106. Cope F. W. The mechanisms of pollen incompatibility in Theobroma cacao L. «Heredity», 1962, v. 17, part 2, pp. 157-182.

107. Darrow G. M. Are our raspberries derived from American or European species? "Journal of Heredity", 1920, v. 11, №4, pp. 179-184.

108. Darrow G. M. Blackberry and raspberry improvement. // "Year book of agriculture". United States Department of Agriculture. Washington, 1937, pp.496 -533.

109. Daubeny H. A. Self-sterility in red raspberry cultivars and selections. «Journal of the American Society for Horticultural Science», 1971, v. 96, №5, pp. 588-591.

110. Dhalival A. S., Malik C. P., Singh M. P. Overcoming incompatibility in Brassica campestris by carbon dioxide and dark fixation of the gas by self- and cross-pollinated pistils. «Annals of Botany», 1981, v. 48, №2, pp. 227-233.

111. Dickinson H. G. Self-incompatibility in flowering plants. "BioEssays", 1990, v. 12, №4, pp. 155-161.

112. Emerson S. Growth of incompatible pollen tubes in Oenothera organensis. «The Botanical Gazette», 1940, v. 101, №4, pp. 890-911.

113. Free J. B. Insect pollination of crops. London and New York, 1970, 544pp.

114. Godley E. J. Monoecy and incompatibility. "Nature", 1955, v. 176, № 4494, pp. 1176-1177.

115. Gowen J. B. Self-sterility and cross-sterility in the apple. «Maine Agricultural Experimental Station Bulletin», 1920, №287, pp. 61-88.

116. Grant V. Plant speciation. 2nd edition, Columbia University Press, New York, 1981, 563 p.

117. Haring V. et al. Self-incompatibility: a self-recognition system in plants. «Science», 1990, v. 250, № 91842, pp. 937-941.

118. Hecht A. Growth of pollen tubes of Oenothera organensis through otherwise incompatible tubes. "American Journal of Botany", 1960, v. 47, № 1, pp. 32-36.

119. Hecht A. Partial inactivation of an incompatibility substance in the stigmas and styles of Oenothera. In: «Pollen Physiology and Fertilization», Amsterdam, 1963, pp. 237-243.

120. Heslop-Harrison J. Incompatibility and the pollen-stigma interaction. «Annual Review of Plant Physiology». Palo Alto, California, 1975, v. 26, pp. 403-425.

121. Heslop-Harrison J. A new look on pollination. «Report of the East Mailing Research Station for 1975», 1976, pp. 141-157.

122. Heslop-Harrison J. Pollen-stigma interaction and cross-incompatibility in grasses. «Science», 1982, v. 215, № 4538, pp. 1358-1364.

123. Heslop-Harrison J., Heslop-Harrison Y. The pollen-stigma interaction in the grasses. 2. Pollen-tube penetration and the stigma response in Secale. "Acta Botanica Neerlandica", 1981, v. 30, № 4, pp. 289-307.

124. Heslop-Harrison Y., Shivanna K. R. The receptive surface of the Angiosperm stigma. "Annals of Botany", 1977, v. 41, № 176, pp. 1293-1258.

125. Hopper J. E., Peloquin S. J. X-ray inactivation of the stylar component of the self-incompatibility reaction in Lilium longiflorum. «Canadian Journal of Genetics and Cytology», 1968, v. 10, №4, pp. 941-944.

126. Jennings D. L. Raspberries and blackberries: their breeding, diseases and growth. "Academic press", 1988,230 pp.

127. Johnston S. Insects and fruit setting of raspberry. «The Quarterly Bulletin of Michigan Agricultural Research Station», 1929, v.l 1, №3, pp. 105-106.

128. Keep E. Incompatibility in Rubus with special reference to R. idaeus L. «Canadian Journal of Genetics and Cytology», 1968, v. 10, №2, pp. 253-262.

129. Kendall W. A., Taylor N. L. Effect of temperature on pseudo-self-compatibility. «Theoretical and Applied Genetics», 1969, v. 39, pp. 123-126

130. Lande R., Schemske D. W. The evolution of self-fertilization and inbreeding depression in plants. 1. Genetic models. "Evolution", 1985, v. 39, №1, pp. 24-40.

131. Lawrence M. J. The genetics of self-incompatibility in Papaver rhoeas. «Proceedings of the Royal Society of London», ser. B, Biological Sciences, 1975, v. 188, pp. 275-285.

132. Leffel R. C., Muntjan A. I. Pseudo-self-compatibility in red clover (Trifolium pratense L.). «Crop Science», 1970, v. 10, №6, pp. 655-658.

133. Lewis D. The physiology of incompatibility in plants. 1. The effect of temperature. «Proceedings of the Royal Society of London», ser. B. Biological Sciences, 1942, v. 131, №862, pp. 13-26.

134. Lewis D. Comparative incompatibility in Angiosperms and fungi. In: «Advances in Genetics», 1954, v. 6, pp. 235-285.

135. Lewis D., Verma S. C., Zuberi M. I. Gametophytic sporophytic incompatibility in the Cruciferae: Raphanus sativns. «Heredity», 1988, v. 61, №3, pp. 355-366.

136. Lloyd D. G., Yates J. Intrasexual selection and the segregation of pollen and stigmas in hermaphrodite plants, exemplified by Wahlenbergia albomarginata (Campanulaceae). "Evolution", 1982, v. 36, № 5, pp. 905-913.

137. Lloyd D. G., Webb C. J. The avoidance of interference between the presentation of pollen and stigmas in angiosperms. 1. Dichogamy. "New Zealand Journal of Botany", 1986, v. 24, №1, pp. 135-162.

138. McGregor S. E. Insect pollination of cultivated crop plants. Washington, 1976,411 pp.

139. Murabaa A. J. M., el. Effect of high temperature on incompatibility in radish. «Euphytica», 1957, v. 6, №3, pp. 268-270.

140. Nettancourt D., de. Incompatibility in Angiosperms. Berlin, 1977.

141. Ockendon D. J., Gates P. J. Growth of cross- and self-pollen tubes in the styles of Brassica oleracea. "New Phytologist", 1975, v. 75, №1, pp. 155-160.

142. Ockendon D. J., Currah L. Self-pollen reduces the number of cross-pollen tubes in the styles of Brassica oleracea. "New Phytologist", 1977, v. 78, pp. 675680.

143. Pacini E., Franchi G. G. Pollen dispersal units, gynoecium and pollination. // "Reproductive biology", ed. Owens S. J., Rudall P. J. , pp. 183-195, Royal Botanic Gardens, Kew, 1998.

144. Pandey K. K. Mutations of the self-incompatibility gene (S) and pseudo-compatibility in Angiosperms. «Lloydia», 1959, v. 22, №3, pp. 222-234.

145. Pandey K. K. Evolution of gametophytic and sporophytic systems of self-incompatibility in Angiosperms. «Evolution», 1960, v. 14, pp. 98-110.

146. Pijl L., van der. Reproductive integration and sexual disharmony in floral functions. // "The pollination of flowers by insects". Linnean Society Symposium Series, 1978, № 6, pp. 79-88.

147. Roberts I. N., Stead A. D., Ockendon D. J., Dickinson H. G. Pollenstigma interactions in Brassica oleracea. «Theoretical and applied genetics», 1980, v. 58, №6, pp. 241-246.

148. Roggen H. R. J. R., Van Dijk A. J., Dorsman S. «Electric aided» pollination: a method of breaking incompatibility in Brassica oleracea L. «Euphytica», 1972, v. 21, №2, pp. 181-184.

149. Said S., Nesme X. Some aspects of floral biology in Rosaceae: 3. Secretions of nectary, stigmas and pollen grains in Rubus idaeus. «Bulletin de la Société Botanique de France», ser. «Lettres Botaniques», 1982, t. 129, №2, pp. 95-100.

150. Shanks C. H. Pollination of raspberries by honeybees. «Journal of Agricultural Research», 1969, v. 8, №1, pp. 19-21.

151. Shivanna K. R., Sastri D. C. Stigma activity and stigma receptivity in some taxa characterized by wet stigmas. "Annals of Botany", 1982, v. 47, №1, pp. 53-64.

152. Shoemaker J. S. Small fruit culture. New York, 1955,447 pp.

153. Stebbins J. L. Self-fertilization and population variability in the higher plants. «The American Naturalist», 1957, v. 40, №861, pp. 337-355.

154. Stott K. G. Pollen germination and pollen-tube characteristics in a range of apple cultivars. «The Journal of Horticultural Science», 1972, v. 47, №2, pp. 191-198.

155. Stout A. B. Types of sterility in plants, and their significance in horticulture. «Memoirs of the Horticultural Society of New York», 1926, v. 3, pp. 3-9.

156. Stout A. B., Chandler C. Change from self-incompatibility to self-compatibility accompanying change from diploidy to tetraploidy. "Science", 1941, v. 94, №2431, p. 118.

157. Townsend S. E. Self-compatibility studies with diploid allele clover, Trifolium hybridum L. 1. Frequence of self-compatible plants in diverse populations and inheritance of a self-compatibility factor. «Crop science», 1965, v. 5, №4, pp. 358-360.

158. Tupy J. Callose formation in pollen tubes and incompatibility. «Biologia plantarum», 1959, v. l,№3,pp. 162-198.

159. Vishnyakova M. A., Willemse M. T. M. Pollen-pistil interaction in wheat. "Acta Bot. Neerl.", 1994, v. 43, № 1, pp. 51-64.

160. Whitney G. G. The reproductive biology of raspberries and plant-pollinator community. «American Journal of Botany», 1984, v. 71, №7, pp. 887894.

161. Webb C. J., Lloyd D. G. The avoidance of interference between the presentation of pollen and stigmas in angiosperms. "New Zealand Journal of Botany", 1986, v. 24, №1, pp. 163-178.

162. Williams R. R. The effect of nitrogen on the self-fruitfiilness of certain varieties of sider apples. «The Journal of Horticultural Science», 1963, v. 38, №1, pp. 192-198.

163. Zavada M. S. The relation between pollen exine sculpturing and self-incompatibility mechanisms. "Plant Systematics and Evolution", 1984, v. 147, № 1-2, pp. 63-78.

164. Zuberi M. I., Lewis D. Gametophytic sporophytic incompatibility in the Cruciferae: Brassica campestris. «Heredity», 1988, v. 61, №3, pp. 367-377

Информация о работе

Широкова, Нина Глерьевна
кандидата биологических наук
Б.м., 2005
ВАК 03.00.05

Диссертация

Биология опыления дикорастущей Rubus idaeus L. и сортов культурной малины - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы