Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структурные и функциональные основы несовместимости растений

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Структурные и функциональные основы несовместимости растений"

ВСЕРОССИЙСКАЯ ЛКАДЕЛШЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

ВИШНЯКОВА Маргарита Афанасьевна

УДК 581.3:581.162

СТРУКТУРНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ НЕСОВМЕСТИМОСТИ РАСТЕНИЙ

Специальность: 03.00.05 — ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства имени Н. И. Вавилова, г. Санкт-Петербург.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук М. Г. Агаес, доктор биологических наук Т. Н. Наумова, доктор биологических наук А. П. Меликян.

Ведущая организация — Пермский государственный университет г. Пермь,

Защита состоится 1994 года в час. на

заседании специализированноге^совета Д.020.18.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности «ботаника» при Всероссийском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова (Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор сельскохозяйственных наук

Л. В. Сазонова

ОСНОВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Несовместимость является одним из основных механизмов регуляции процесса семяобразования. исследование различных ее аспектов всегда было актуальный и являлось неотъемлемой частью изучения репродуктивной биологии сортов и видов растений.

Однозначное определение несовместимости дать трудно, поскольку она действует на внутривидовом и мехвидовон уровнях, что имеет альтернативный характер. Внутривидовая несовнестиность (самонесовместимость) предотвращает самооплодотворение и инбридинг, тем са-нын сохраняя определенный уровень гетерозиготности и гетерогенности в популяции, в то время как межвидовая несовместимость, являясь препятствием для дальнеродственных скрещиваний, определяет ' развитие репродуктивной изоляции и сохраняет чистоту таксономического статуса растений.

В широком смысле несовместимость можно понимать как неспособность функциональных гамет осуществить оплодотворение и/или вызвать развитие семени (Shlvanna, 1985), Однако это определение не отражает существование двух уровней действия несовместимости, не конкретизирует характер их проявления, а кроме того, допускает вероятность наличия в цветке чисто механических препятствий к самоопылению. .

Возможность говорить о внутривидовой и межвидовой несовместимости в едином контексте появилась в силу ряда причин, давно отмечено, что морфологическое проявление самонесовместимости, которое достаточно разнообразно, зачастую сходно с проявлениями нарушений прогамной Фазы оплодотворения в межвидовых скрещиваниях. Кгоме того. сушествует явление так называемой односторонней несовместимости (Lewis, Crowe.1958). когда скрещивания с участием самонесовместимых Форм удаются только при использовании их натеринскими компонентами скрещиваний..В обратных комбинациях Наблюдается нарушение прогамной Фазы оплодотворения аналогичное санонесовместимому взаимодействию. На основе этих наблюдений возникло представление об единон генетическом контроле самонесовместимости и межвидовой несовместимости (Lewis, Crowe, 1958; Pandey, 1969.1973.1977; Агад-ханян. 1986.1988 и др.), которое принимается далеко не всеми. В частности, ему противопоставляется теогия инконгруентности. объясняющая нескрешиваемость видов несоответствием их репродуктивных

3

систем. возникшим в результате дивергентной эволюции (Hogenboom,1973.1975.1984). Вариантом, примиряющим обе позиции. является мнение о том, что если даже внутривидовая и нежвидовая несовместимость и находятся под контролем разных генов, то могут иметь одни и те же молекулярные механизмы (Fandey. 1970). однако экспериментальной основы у этого суждения пока нет.

Отсутствие общепринятого представления о механизмах межвидовой несовместимости отражает и дискуссионная ситуация, которая сложилась вокруг самого термина "несовместимость". Использованию его применительно ко всем вариантан опыления, которые не реализуются в создании семени (HulKahy, HulKahy, 1983). противопоставляют его применение только для несовместимых взаимодействий пыльцы с пестиком (Thompson. Barrett, 1981). Нарушения постгамного развития в гибридных комбинациях часто обозначают другими терминами, например "межвидовая эмбриональная стерильность" (Суриков. 1991). "Пост-зиготическая гибридная летальность" и т. п.

Сложившаяся ситуация объясняется, по моему мнению, отсутствием исследований, объединяющих изучение самонесовместимости и межвидовой нескрещиваемости в едином методологическом русле, которое позволило бы конкретизировать и систематизировать сходства и различия в их проявлении и на этой основе выявить общие закономерности. Подобного рода обобщения возможны при изучении структурных механизмов несовместимости и их анализе в свете имеющихся представлений о генетике и молекулярных основах этого явления.

В связи с этим представляется актуальной необходимость исследования морфо-функциональных аспектов разнообразного проявления генеративной несовместимости внутривидового и межвидового Уровней.

Цель исследования - вскрытие обших закономерностей в проявлении внутривидовой и межвидовой несовместимости на основе изучения их структурных механизмов.

Исходя из основной цели, были поставлены следующие задачи:

- изучить функциональную иорфологию мужского гаметофита и специализированных тканей пестика с целью выявления структурных механизмов. обеспечивающих, их взаимодействие;

- выявить структурные основы синтеза и локализации продуктов факторов самонесовместимости!

- исследовать морфологическое йроявление реакции санонесовместиМос-ти у представителей разных семейств;

йыяснить возможности систематизации полиморфизма реакции самоне-

4

совместимости на основе ее структурных механизмов;

- конкретизировать различие структурных механизмов двух типов самонесовместимости и выяснить их эволюционное значение;

- выявить структурные механизмы, определявшие несмешиваемость видов на примере межвидовых скрещиваний, ведущих к различным конечный результатам;

- конкретизировать и систематизировать сходства и различия структурных механизмов внутривидовой и межвидовой несовместимости.-

Научная новизна и теоретическая значимость. Настояшая работа является первым исследованием, объединившим изучение межвидовой и внутривидовой несовместимости на основе познания структурных механизмов взаимодействия мужского гаметоФита с пестикон. а тагасе закономерностей развития гибридных сенян.

Изучение разнообразного проявления генеративной несовмести-' мости позволило выявить пришшпиалыше сходства и различия в норФо-логтескои проявлении самоиесовнестикости и нескрешиваемости видов.

Впервые дано объяснение причин разнообразия Фенотипа реакции санонесовместимости, предложены принципы систематизации этого разнообразия на основе структурных механизмов, разработаны морфологические критерии эволюционного уровня реакции самонесовместимости.

Обобщены и конкретизированы принципиальные различия структурных механизмов двух типов санонесовместимости: спорофитного и га-метофитного, впервые показаны их преемственность и эволвпия.

Исследованы и конкретизированы структурные основы возможных путей синтеза и локализации продуктов Факторов самонссовчестииости в процессе ишсроспоро- и иикрогаметоФитогенеза. Сделаны принципиально новые дополнения к суиоствшсим представлениям о структурных механизмах спороФиткои саионесовместиности.

Экспериментально доказана структурная и Функциональная гетерогенность проводникового тракта пестиков, что можно пршшкать в качестве основы для поэтапной экспрессии в них Факторов опыления.

Систематизация структурных механизмов нескрешиваемости видов на принере скрещиваний, имевших различный конечный результат, позволила выработать концептуальное представление о наличии как межвидовой несовместимости, так и несоответствия (инконгруентности) репродуктивных систем скрещиваемых видов.

Разработана обаая гипотеза механизмов несовместимости у цветковых растений.

На защиту выносятся:

•1. Результата анализа структурных механизмов, обеспечивавших функционирование системы пыльца-пестик в совместимых и несовместимых вариантах опыления и их конкретизация.

2. Обоснование морФо-ФУнкшюналышх особенностей неханизнов самонесовместиности двух типов: спорофнтного и гаиетоФитдого, их. различий, преемственности и эволмдин.

3. Принципы систематизации разнообразия морфологического проявления самонесовместимости и межвидовой несмешиваемости с позиций структурных механизмов.

'К представление о существовании межвидовой несовместимости и инкоигруентности и возможности на основе морфологического проявления взаимодействия скрещиваемых геномов судить о наличии/отсутствии контроля этого взаимодействия. '

Практическая значимость работа, значение данной работы для практики определяется прежде всего возможности) использования ее основных положении в качестве теоретической базы для проведения генетико-селекшюнных и биотехнологических работ.

Выявленные закономерности морфологического проявления самонесовместиности позволяют использовать совокупность морфологических признаков реакции: пдля определения типа ее генетического контроля. избегая необходимости проведения сложного генетического анализа; 2) в качестве признака вида, сорта; 3)в качестве дополнительного критерия при определении эволюционного уровня типа самокесовместиности.

Изучение большого количества материала и обобщение имеющихся в литератур? сведений о химизме процессов взаимодействия пыльцы с пестиком, позволили систематизировать и оптимизировать методы исследования прогамной Фазы оплодотворения, что способствует массовой оценке определения уровня самонесовместиности популядий.

Изучение структурных механизмов взаимодействия двух геномов в отдаленных скрещиваниях позволяет: . 1)идентифицировать причины нескрешиваемости посредством определения стадий репродуктивного процесса, критических для данной комбинации; 2)прогнозировать перспективность скрещивании и служить основой для выбора приемов преодоления пескрешиваемости; 3)выносить предварительные суждения о специфичности взаимодействия двух геномов, а именно о наянчии/от-сутствии генетического контроля скрещиваемости видов.

Реализация и апробация работа. Основные^ результата работа опубликованы в 10 научных статьях, четырех методических рекомендациях. монографии "Срашштельная эмбриология цветковых", учебном пособии "Частная эмбриология растений". По материалам диссертации получено одно авторское свидетельство. Теоретические разработай, препарата, а также иллюстративный материал автора используются.при чтении лекций и проведении практических занятий в Санкт-Петербургском, Пермском и Екатеринбургском государственных университетах. Методические рекомендации автора служат основой для проведения экспериментальна работ по изучению систем размножения, эмбриологии и функциональной морфологии растений на ряде опытных станпш ВИР, селекционных организациях, Всероссийском институте зашита растений, Санкт-Петербургском аграрном университете.

■ материалы диссертации были представлены на неждлтродных, всесоюзных и республиканских симпозиумах. 'Конференциях и совещаниях, в том числе: Всесоюзных совещаниях по эмбриологии растений (Тела-ви,1984, Кишинев. 1986). по опылению и оплодотворению растений (Ленинград, 1963, Пермь,1937), V и VI всесоюзных симпозиумах по электронной микроскопии (Кишинев.1983. Чернигов. 1989). всесоюзных съездах Ботанического общества (Донецк, 1905. Алма-Ата, 1988).. Всесоюзной конференции по частной генетике растений (Киев.1989). XI международном симпозиуме по семенному размножению растений (Ленинград. 1990). юбилейной научно-производственной сессии Пермского госуниверситета (1991). VIII Носковском совещании обшества естествоиспытателей (1992), на заседаниях ло ВОГйС (Ленинград, ВИР.1986). СП60 обшества естествоиспытателей (СПб, университет,1992), теоретическом семинаре по отдаленной гибридизации ВИР (1992), научно-производственных совещаниях отдела цитологии и анатомии и отдела генетики ВИР, коллоквиуме отдела цитологии и морфологии растений сельскохозяйственного университета Нидерландов (Вагенинген,1993).

Структура диссертации. Диссертация изложена на ^^страницах машинописного текста и состоит из Введения. 7 глав, заключения и выводов, списка цитированной литературы, состоящего источников, в той числеиностранных, экспериментальные данные приведены в 14 таблицах и 57 рисунках, включивших 203 никро-Фото- и электронографии.

1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследовали в основном культурные растения из коллекции ВИР. При подборе материала наряду с теоретическими соображениями руко-водсвовались практическими потребностями, часть видов использовали как модельные объекты, что предполагало привлечение в исследование растений с разними типами самонесовместиности и проведения скрещиваний. даших различный конечный результат. Другая часть оценивалась как исходный материал по признаку санонесовместимости или комбинационной способности и одновременно служила основой для выявления обших закономерностей действия механизмов несовместимости.

Были исследованы представители следующих родов: Helianthus (Asteraceae), Brassica (Brasslcaceae), Lonicera (Caprlfollaceae), Hedicaíío, Trifolium, Lupinus (Fabace'ae). Malus, Armeniaca, Cera3us (Rosaceae), ' Trltlcum. Hordeum. Seeale (Poaceae), Sambucus (Sambucaceae). Vlburninn (Vlburnaceae), Lycoperslcon, Solanum (Solanaceae). с разной степенью детализации изучено 49 видов и 46 сортов из 9 семейств.

В работе использованы методы световой, люминесцентной и электронной микроскопии. Методы световой микроскопии включали Фиксацию материала, приготовление постоянных препаратов по классической ци-тозмбриологической методике, окрашивание их проционовими красителями или гематоксилином Эрлиха с подкраской алциановым синим. Получали также препарата вычлененных зародышевых мешков, окрашенных по Фельгену. Жизнеспособность семяпочек льиерпи определяли но наличию в них крахмала (Орел и др.,1989). Рост пыльцевых трубок изучали в 'маиерированных пестиках, которые после окрашивания анилиновым синим исследовали в люминесцентном микроскопе. Для электронной микроскопии материал фиксировали в глутаральдегиде и тетраокиси осмия, ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатон и цитра-тон свинка. Делали также полутонкие срезы, которые окрашивали то-луидшюбым синим.

Использовали комплекс гистохимических реакций на белки, угле-води, липидц (Дженсен. 1961), неспедиФическую эстеразную активность (Пирс.1962). а также метод двумерного электрофореза.

Большая часть использованных методов детально описана в методических руководствах,- созданных при непосредственной участии автора (Абрамова и др., 1961,1982; Орел и др.. 1986; Вишнякова, Í991).

в

г: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, НОЛЕКУЛЯР1ШХ И СТРУКТУРНЫХ НЕХЛ1ПШОВ САНОНЕСОВМЕСТИНОСТИ Познание природы реакции санонесовместимости предполагает вы: работку конкретных представлений о функционировании системы пыльца -пестик, которые невозможны без знания его молекулярно-генетичес-ких основ. Поэтому автором проанализированы и обобщены современные знания о генетических механизмах самонесовместимости, которые послужили теоретической основой для интерпретации морфологического проявления реакции гомоморфной самопесовместимости.

В качестве основополагающих следует привести следующие положения: V большинства растений самонесовместимость определяется геном Б, который в популяциях представлен серией множественных аллелей. У злаков - дигеняый контроль самонесовиестиности (ЬшпЗчуШ. 1956, 1961; Наушап,1956), у некоторых видов - трех- и четырехФакторный (Ьипйэт^, 19Т5). Правилом является то; что мужские гаметофиты, несущие определенный аллель гена Э, не способны производить оплодотворение в пестиках растений с тем же генотипом.

По времени действия гена/ов саноиесовместимости и месту локализации их продуктов различают гаметоФитную и спороФитную самопесов-местимость. При гаметоФитном.контроле реакция пылыта зависит только от ее собственного генотипа, в то время как спороФитная самонесовместимость определяется диплоидным ядром спорофита, функционально это определяется тем, что в первом случае вещества самонесовместимости продуцируются протопластом нинроспоры и локализуются в ин-тине. а позднее - в оболочке пыльцевой трубки, во втором - поступают в пыльцевое зерно из спорофита и локализуются в экзине и триФине.

Различие в генетических системах двух типов находит отражение и в морфологическом проявлении реакции самонесовместимости. У видов со спорофитным контролем реакция осуществляется рано - на рыльце, гаметоФитная самонесовместимость обычно осуществляется позднее - в столбике. Наряду с этим имеется еше целый комплекс морфологических признаков реакции, коррелирующих с ее типом:

Тип

самонесовместимости

гаметоФитная

спороФитная

пыльцевое зерно

рыльце

столбик

район ингибирования характер покрытий пыльцевых зереи

двуклеточное влажное

полый столбик

простые (полленкит) сложные(трифина)

трехклеточное сухое сплошной рыльце

(BrewUKor. 1957; Heslop-Harrlson. 1975; Shlvanna, 1981; nicKlnson. 1990).

Установлено, что некоторые виды растении обладает сиесаннып -гаметоФитпо-спороФнтным контролен санонесовпестииости

(Pandey, i960; Leuls, i960 и др.).

Полагают, что ганетоФитная самонесовиестимость является более примитивной и изначальной по отноиешио к спороФитнон с одной стороны и лвулокусной ганетоФитиой санонесовместамости злаков - с другой (Pande/, I960; Lundquist, 1962; Crowe, 1904).

О структуре гена S существуют различные представления. Полагают, что он является супергеном (U-wls, lS5't; Суриков, 1972), что его действие связано с множествен других Факторов генотипа растения (Kather, 19'п; Bateman, 195S; i'andey, 1962, 1969), что в его структуре иогут существовать нобнлшые элемента (Richards, 1986). Иатегесиоп попыткой объяснения щщроди ганетофитной санонесовнес-тимости ?лшетс« теория гетерозисиого взаииодепсиш ишш. с пестиком üíulKahy. hulKuhv, 1983.1985). авторы ' прс-йставлявт s-reii сложный геном или грушюй тесно сцепленных генов, a скорость роста пыльцевых трубок - интегральной величиной, завиаил''и от сочетания этих Факторов в пыльце и в пестике. При этой санбнесовнестиное взаимодействие пыльцы с пестиком ьырааается как презиготическая экспрессия »шбредной депрессии.

Значительную, но не окончательную ясность с пошшаьие контроля самонесовместимоста внесли молекулярные; исследования. Показано, что продуктами гена S является гликопротоиди (iíasrallali, Hasrai Iah, 1984; Anderson et al., 198b и др. ), котог/<е ногут бить арабаногалактанани (Hoeuart. ClarKe, 19С5) или пектинами (Голшская и др., 1972,1976; голыкская. I960; Carratu. Glanatas3lo, 1990) или арабиногалактанамп со свойствами лектшюв. действие гена S предположительно осуиесталяется внутриклеточно, транснембранно и вне-кле-точно (Kasrallah et al.,1991). Экспрессия Факторов саноиесопкести-ности проявляется только в зрелом цветке.

в пестике продукты гена S локализуются зкетраклеточно. У видов со спороФипшм контролен они идентифицируются в поверхности рыльца (Kandasaüiy et al., 1989). у видов с гакетоФитной самонесовнестпнос-тью - в межклеточном матриксе по всей длине роста пыльцевых трубок в пестике (Cornish et al.,1987). В пыльцевом зерне продукты гена S

находятся в его оболочке, а позднее - в оболочке пыльцевой трубки.

Таким образом, теория самонесопиестиности разработана достаточно детально. Тем не менее, остается целый ряд вопросов, не имеших ответов. Не конкретизированы структурные основы синтеза, локализации и взаимодействия продуктов Факторов саионесовместимости в мужском гаметофите и в пестике. lie имеет объяснения разнообразие Фенотипа реакция санонесовместкмости. открытым остается вопрос о тон, являются ли механизмы реакции саконесовнестаности и несмешиваемости видов идентичными. Норфологические исследования могут способствовать получению ответов на эти и целый ряд других вопросов, касавшихся Феноменологии несовместимости.

3. СТРУКТУРНО-4'У1!КЦЙОНЛЛЬИК ОСНОВЫ ВЗЛШТОДЕИСТВЗЯ ГШЛЫШ И ГШЛЬНЕВиХ ТРУБОК С ПЕСТИКОИ

3. 1. №шро споро- и кпкрогапетоФитогенез.

Одним из дискуссионных вопросов теопш самонесопнестимости является вопрос о времени н месте экспрессии ое Фактора(Факторов) в пыльнике. Представлении о его докейотической экспрессии в шжрос-поропитах (Pander, i960) противопоставляется мнение о его постнейо-таческом действии в тапетуне пыльника (Heslop-Harrlson et al., 1973).

Несмотря на длит-?лыг/» историй этого противоречия, до сих пор но предпгштта иг.слодопапил функциональной морфологии мужского га-нето'Мгга. охватим^:;",» весь процесс его развития, с акцентом на ви-яплопзс структугрмк основ экспрессии Факторов самопесовчсстиности.

Проредеппо'1 .¡вторе,'! »хследопашю ультрастрлсттюй организации HHKPOcnopousiTOu. мейоц'лтов, микроспор, созревлтаго и зрелого пнльпевого зерна х.:полосги и взаимодействия его с танетумон пыльника позволили предположить существование обоих путей передачи в споролориу пкльцепого зерна материалов спороФИ'гаого происхождения. Общеизвестным Фактом является то, что в процессе нейоза при переходе к гаплоидному состоянию происходит реорганизация цитоплазмы иейошп'ов, котсля выгахчется в элиминации части рибосом, лизисе цитоплазмы н нзненеш'И структура некоторых оргачелл. Смысл этой реорганизации заключается в "очикении" цитоплазмы от спороФитной инФорнашш. В процессе исследования мшсроспорогенеза аимолости выявлено, что но время ранней профазы 1 мейоза часть цитоплазмы окружается мембранными элементами. По собственным наблюдениям и да till

ним ряда авторов морфология мембранных включений дает основание полагать, что их содержимое не подвергается лизису, то есть избегает реорганизации и существует до стадии никроспор. В микроспорах ограничивающие мембраны исчезают, а заключенная в них цитоплазма, по-видимому, смешивается с цитоплазмой микроспоры и включается в ее метаболизм. Предполагаемая вероятность сохранения в этой цитоплазме спорофитных детерминант (долго живущих информационных молекул). определяющих морфогенез экзшш Ш1сК1пзоп. НезЮр-НагПзоп, 1977; В1сК1пзоп. 1981). оставляет возможность допустить сохранение в ней и спороФитных реагентов самонесовместимости.

функциональная морфология микроспоры свидетельствует о синтезе в ее протопласте вешеств. определенная часть которых секретируется в спородерму в процессе ее создания. Характер секреторных процессов дает основание полагать, что наряду с вешествами, определяющими создание экзшш и интины, происходит включение в спородерму и вешеств.. впоследствии определяющих взаимодействие пыльцы с пестиком, в том числе продуктов гена Б. ультраструктурные данные свидетельствуют о возможности внутри- и внеклеточного синтеза липопро-теидов, гликопротеидов и гликолипидов в пыльцевом зерне и включении их в его оболочку.

Таким образом, в цитоплазме никроспоры возможно существование вешеств, созданных под контролен ее ядра (гаметофита) и полученных от спороФитного поколения. Вполне вероятно, что активные секреторные процессы отражают включение в ивтину вешеств обеих фракций. Это допущение сделано иною впервые. По классическим представлениям в интину поступают только вешества гаметоФитного происхождения, а продукты, спорофита локализуются в экзине.

Характер метаболизма тапетума пыльника свидетельствует о его активной синтетической деятельности. Существующее представление о роли тапетума в создании зкзкны (НезЮР-Натзоп. В1сК1пзоп. 1969) также оставляет возможность допущения его участия не только в Формообразовательных процессах, но и в определении ферментативной активности экзшш путем включения, в нее различных вешеств, в том числе продуктов гена Б. наряду с предполагаемый мономолекулярным транспортом вешеств из тапетума мои данные свидетельствуют о гранулокриновой и голокриновой секреции. . посредством которых происходит поступление вешеств в экзину и создание триФины. В результате исследования создана схена, отражающая возможные пути поступления и локализации продуктов гена/генов санонесовместинос-12

ти в спородерму пыльцевого зерна (рис. 3.1.1),

микроспородит мейодит тетрада микроспора пыльцевое зерно.тапетун

Рис. 3. 1.1. Схема возможных путей поступления в спородерму пыльцевого зерна продуктов Факторов санонесовместимости. продлсты спороФитной фракции <0 - мембранные образования

- продукты гаметофитной фракции

Взаимодействие мужского га^етофита с пестиком является многоэтапным процессом, включавшим прилипание пыльцы-к рыльцу, ее гидратацию, выход на рыльце вешеств экзинной и интимной фракций, активацию Ферментных систем и прорастание пыльцы, рост пыльцевых трубок в специализированных тканях пестика (проводниковой тракте). Обобщены современные представления о механизмах роста пыльцевых трубок в пестике.

3.2. Структурно-функциональная организация проводникового тракта в пестиках растений

Общепринятым является деление пестиков на три зоны: рыльце, столбик, завязь. Каждая из них имеет 'специализированные ткани, способствующие росту пыльцевых трубок. В изучаемом мною аспекте особенно важной является типология рылец. Огромное разнообразие их морфологии сводится к двум важным в Функциональном отношении типам: влажные и сухие. Рыльца первого типа имеют секреторную жидкость на рецептивной поверхности, у рылец второго типа она отсутствует. Самой важной структурно-функциональной особенностью сухих рылец является наличие на их поверхности микроскопически тонкой гидрофильной пленки сложного биохимического состава - пелликулы (Hattsson et al..1974). На видах Brassica доказано, что в ней локализованы продукты гена S (Kandasamr et al.. 19ß9).

Деление столбиков на два типа - сплошные (закрытые)" и полые (открытые) является отражением эволюции плодолистика и. как я убе-

13

лилась в ходе исследования, не имеет принципиального значения для характера проявления реакции самонесовместимости.

При изучении функциональной морфологии пестиков растений главной целью было выявление структурных основ обеспечения функционирования мужского гаметоФита в их специализированных тканях. На нескольких видах растений с разными типами рылец и столбиков нам!: показано, что структурной организации каждой части пестика присуща определенная специфичность и что зачастую эта специфичность определяет более дробную, чем указанная, вертикальную зональность проводникового тракта пестика. Например, в изучешшх пестиках люцерны. клевера, яблони и пшеницы выявляются, как минимум, четаре зоны, различающиеся структурной организацией тканей, задействованных в росте пыльцевых трубок. Всем им присяги секреторгше или пе-редаточше Функции. На примере люцерш и пшеници показаны разлито ультраструктуры этих частей, что должно отражать особенности метаболизма каждой из них и, по-видимому, различную природу веиеств, секретируемых ими. У пшеницы это подтверждено биохимическим анализом белков рнльце-столбиковой части проводникового тракта и завязи. Нетодом двумерного электрофореза показано, что совокупное« водорастворимых белков рыльца и столбика составляет 105 и 7 из ню (около 7Я) специфичны для этой части пестика, из 110 белковы: фракций, обнаруженных в завязи, 21 (около 19*) присуши только ей.

Следовательно, можно говорить о структурно-функциональной гетерогенности проводникового тракта пестиков растений. Эти дашш< являются' основой . для объяснения многоэтапное™ взаимодействт мужского гаметоФита с пестиком, отражая возможность постепенной включения в этот процесс разных продуктов пестика, в тон числе, п< -видимону, продуктов Факторов несовместимости.

4. МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ РЕАКЦИИ САНОНЕСОВМЕСТИНОСТИ

Морфологическое проявление самонесовместимости у разных видо достаточно разнообразно. Одной из основных задач исследования был попытка систематизации этого разнообразия. Изучение двух типов са ионесовместимости предполагало также выявление структурных меха низиои. определяющих их различие. Кроме того, поскольку существую представления о так называемой "поздно действующей самонесовмести мости" (Беауеу, Ваша, 19бб) был поставлен вопрос о том. действи тельно ли проявление самонесовнестимости ограничивается прогамно Фазой" оплодотворения или действует и после слияния ганет?

Н

.4.1. ГаметоФитная самонесовместимость Изучено проявление гаметоФитной самонесовместимости у представителей родов: Halus, Armenlaca. Cerasus (Roaaceae), Trlfolium. Hedido (Fabaceae), Lonicera (caprlfollaceae), Sarnbucus (Sambucaceae), /lburnum (Viburnaceae). Для веек изученных растений характерно ин-гибнровапие пыльцевых трубок в столбике, тогда в завязи.

для обозначения района торможения пыльцевых трубок в пестике предложен термин "индекс-ингибнрования пыльцевых трубок" (Суриков, Вишнякова, 1967,1988), обозначающий отношение средней длины пыльцевых трубок.пги сакопесовмеспшон ингибировашш к длине проводникового тракта пестика. Этот показатель, подсчитанный для разных сортов яблони и абрикоса, а также видов жимолости и вишни, обнаружил видо- и сортоспедиФичность. Определенные нами значения данного признака для представителей изученных сортов и видов, отражают их • принадлежность к группам самонесовместимых/частично или полностью самосовместимых. Исходя из этого, можно выделить некое пороговое значение признака, характеризующее переход Фактора санонесовмести-мости (SD в состояние самосовместимости (SC). Совершенно очевидно, что чем меньше значение индекса ингибнрования, то есть чем раньше в пестике тормозятся пыльцевые трубки, тем более самонесовместимым является данное растение.

На ряде сортов яблони показана достоверная корреляпшнан связь индекса ингибировапия с показателей лонгистилии (г=-о, 78, р<0, о02). Это соответствует мнению о том, что выдвинутость рыльца является неотъемлемой частью системы самоиесовнесгимости. Длшшостолбчатость у автоФертилышх видов - реликт этой системы (лгаджанян,1986).

Экспериментальные данные по выяснению роли ршьпа и столбика в гаметоФитной системе самонесовнестииости показали, что начальные стадии взаимодействия пыльцевых зерен с влажный рыльцем, присушим большинству видов с гаметоФитной самонесовместимостью, не отличаются высокой специфичностью. Рыльце создает среду для прилипания и прорастания пыльцевых зерен и вряд ли осуществляет функции узнавания мужского гаметоФита. Наиболее вероятно, что узнавание пыльцевых трубок происходит в столбике, где и наблюдается их ингибирование.

Исследование морфологического проявления самонесовнестииости у люцерны посевной выявило его определенное своеобразие. .Во-первых, каждое растение изученной популяции имеет различную степень проявления признака. Во-вторых, реакция самоиесовместиности не имеет четкой временной и пространственной локализации и элиминация само-

15

несовместимых мужских гаметофитов осуществляется на всем протяжении прогамноп Фазы оплодотворения во всех зонах проводникового тракта. Чем больше степень самонесовместимости растения, тем раньше и с большими аберрациями происходит прекращение взаимодействия мужского гаметофита с пестиком, и, в-третьих, люцерне, как и большинству бобовых, свойственна гибель определенной части семяпочек после оплодотворения. Ряд ученых (Cooper, BrinK, 1940; Квасова, 1975; Квасова, шумный, 1977) считают это проявлением самонесовместимости.

Изучение количества Фертилышх, оплодотворешшх и погибших на постгамных стадиях развития семяпочек, позволило установить, что число последних не зависит от способа опыления. Если после самоопыления погибало от 0 до 15,2/! оплодотворенных семяпочек (при среднем 4.3z), то при свободном опылении - от о до 37.1z (при среднем 8. 7х). То есть абортачия оплодотворешшх семяпочек больше в тех вариантах опыления, где их больше. Нежду этими показателями при свободном опылении существует прямая коррелятивная связь (г= +0.67). а при самоопылении такая связь очень незначительна (г=-0.14). Этот результат позволяет констатировать, что самонесовместимость у люцерны реализуется только в прогамной Фазе оплодотворения, а гибель инбредных семян определяется другим генетическим механизмом. Эта констатация принципиально отличается от существовавших ранее представлений.

Такин образом, все разнообразие морфологического проявления га-метоФитной самонесовместимости определяется, во-первых, ее степенью, а во-вторых, местом ингибирования пыльцевых трубок в пестике. кйторое в большинстве случаев можно выразить через индекс ингибирования.

Ч. 2. СпороФитная самонесовместимость

Изучено проявление спорофитной санонесовместимости у представителей рода Hellanthus (Asteraceae) и сортовой популяции сурепицы Brassica campestrls (Brasslcaceae).

При микроскопическом исследовании выявляются четыре барьерных нонента. где экспрессируются Факторы самонесовместимости: 1)прикрепление пыльцевых зерен к рыльцу; г(прорастание пыльцевых зерен; 3)проникновение через пелликулу и кутикулу рыльпа; 4)рост в тканях рыльпа. Другими словами, одним из проявлений спорофитной саноне-со'пнеетимости является отсутствие прилипания Пыльцы к рыльцу, что 16

наблюдалось нами у изученных дикорастущих видов подсолнечника. Следующими этапными иоментами норут быть отсутствие гидратации, а следовательно, и активации Ферментных систем пыльцевого зерна, что выразится в его неспособности сформировать пыльцевую трубку, И наиболее часто встречаемым проявлением спороФитной санонесовмести-мости является ингибирование появившихся пыльцевых трубок на рыльце или после проникновения через пелликулу и кутикулу. Его ' мы наблюдали у сурепицы и культурного подсолнечника.

Проведенный анализ собственного Фактического материала и имеющихся в литературе данных о проявлении самонесовместимости у разных видов растений позволил осуществить систематизацию разнообразия ее морфологического проявления. В основу было положено'место и время проявления реакции, что, как известпо, зависит от ее типа (рис.4.2.1). Для каждого Б-генотипа характерно вполне определенное проявление реакции, что может быть объяснено с позипий структурных механизмов.

При спороФитном контроле локализация реагентов реакции самонесовместимости в триФине обусловливает очень раннее узнавание и ингибирование взаимодействия: а именно - отсутствие прилипания пыльцы к рыльцу. Локализация их в экзине определяет более позднее реагирование - после прилипания пыльцы к рыльцу и выделения заключенных в экзине веществ. Это может определить отсутствие гидратации и прорастания пылыш. Прерывание взаимодействия после появления пыльцевой трубки и контакта ее с рыльцем предполагает экспонирование веществ, заключенных в интине. таким образом, разнообразие морфологического проявления реакции спороФитной самонесовместимости определяется местом локализации ее реагентов в пыльцевом зерне. Пестик в этом снысле является константной структурой, поскольку его вещества для взаимодействия с пыльцой локализованы в пелликуле рыльца (рис. 4. 2.2).

В гаметофитной самонесовместимости структурой, несушей продукты гена 5 в пыльцевом зерне, является интина, а позднее - создаваемая ею пыльцевая трубка. Логично было бы ожидать осуществление реакции узнавания и отторжения сразу после освобождения веществ интинной фракции на рыльце или вскоре после прорастания пылыш. Однако этого не происходит, и реакция самонесовместимости имеет место только после экспонирования соответствующих реагентов пыльче-

17

и

о

11

к и

9 5 О О

п О § |

О о

I Закрепление пыльцевых зерен на рольне

-С

Гидратация пыльцевых зерен --.__

Прорастание пыльцевых зерен

М

Проникновение пыльцевых трубок в рыльце

X

Рост пыльцевых трубок в столбике

Рост пыльцевых трубок в завязи

>-

Вхождение пыльцевых трубок в семяпочку

5 Г

I

Вхождение пыльцевой труоки в зародышевый мешок

Рис, 4. 2. 1. Возможные этапы нарушения взаимодействия мужских га-нетоФитов с пестиком в несовместимых вариантах опыления

вой трубкой. Объяснение этому следует искать в структурных особенностях рецептивной поверхности рыльца. Поскольку у влажных рылец видов с гаметофитной саионесовнестиностью отсутствует пелликула, они лишены структурно идентифицируемой поверхности узнавания. Решающим для определения места реакции в данной типе является характер распределения продуктов гена Б в столбике и завязи. Это и обусловливает сравнительно длинный "диалог" пыльцевой трубки с пестиком (рис. 4.2. 2).

Локализацию продуктов гена 5 как спороФитной, так и гаметофитной фракций в интине и определяемое этим место реакции - в рыльце или в верхних районах столбика, можно рассматривать как преемственность структурных механизмов двух типов самонесовместимости, Подтверждением обоснованности такого умозаключения может служить гаметофитная санонесовместимость злаков. Набор морфологичес-йщс признаков реакции самонесовнестимости в сем. Роасеае (трехк-леточйые пыльцевые зерна, сухое Рыльце, сплошной столбик) 1В

б

СпороФитная самонесовместиность

в триФине

в экзине

в интине

ГаметоФитная санонесовнестиность

я - аналогичный механизм гаметоФитной самонесовместимости в сен. Роасеае.

Рис.4,2.2. схема возможных вариантов взаимодействия мужских га-метоФитоп с пестиком в зависимости от локализации продуктов гена б

характерен для спороФитного типа контроля. Реакция также осуществляется аналогично одном/ из проявлений спороФитного типа - после появления пыльцевой трубки и контакта ее с рпльпом. в ланчем случае происходит экспонирование вешеств иптины-пнльцевой трубки га-метоФитного происхождения и реагирование их с пелликулой, которая имеется на рыльцах злаков в отличие от других растений с гаметоФитной самонесовместамостью. То есть внсокоспедиализироватше структурные механизмы реакции слмонесовместииостн у злаков сочетаются с более примитивным - гаметеФитпын типом ее контроля, что подтверждает особый путь ее эволюции.

Из проведенного анализа структурных механизмов, определявших санопесовместиное взаимодействие мужского гэметоФита с пестиком, становится очевидным, что их эволюция происходила сопряженно с эволюцией генеративных органов и била направлена на более раннее

19

взаимное узнавание и, соответственно, более раннее прерывание взаимодействия. Структурно это обусловлено выносом реагирующих агентов в более поверхностные районы пестика и пыльцевого зерна. Эволюция гинецея, происходившая путем срастания плодолистика (полый столбик-»-сплошной столбик) и выносом рыльца в терминальную позицию (Тахтаджян,1964), мохет рассматриваться как средство для отдаления реагентов узнавания от женского гаметофита путем переноса их в ткани спорофита. Эволюционной вершиной этого процесса явилось средоточие реагентов самонесовместимости в Рыльце, а именно - в его специализированной структуре - пелликуле. В пыльцевом зерне наиболее совершенным механизмом для раннего узнавания пестиком является средоточие их в триФине (рис.4. 2.3). И в той, и в другом случаях самонесовместимость определяется спорофитом. Аналогию узнавания на уровне ганетоФитов. как это происходит у PterldophYtes и Gymnospermes, или гамет, как у ранних цветковых (Crowe,1964), можно усмотреть у тех самонесовместимых видов, у которых пыльцевые трубки проникают в семяпочки и. возможно, входят в зародышевый мешок, это позднее и сравнительно энергоенкое проявление санонесовнестимости определяется гаметофитом со стороны пыльцевого зерна и. по-видимому, самим женским ганетоФитом со стороны пестика. Такое представление о реакции самонесовместимости ганетофитного типа может служить моделью ее исходного проявления. ее анцестральным состоянием и является аргументом в пользу примитивности данного типа. По-видимому, раннее ингибирование пыльцевых трубок у видов с гаметофитной санонесовместимостью также отражает эволюционную тенденцию совершенствования реакции са-монесбвместимости путем смешения ее в апикальные районы пестика.

ЭКЭИИА

ИНТИМА

S--СТОИБИК

трифина

Рис. 4. В.3. Схема эволюции локализации продуктов Факторов само несовместимости в пыльцевой зерей и пестике.

го

Как следует из приведенных данных, схожие закономерности в нор-Фологическон проявлешш реакции самонесовместиности встречаются у представителей достаточно удаленных в Филогенетическом отношений семейств. Следовательно, возможно говорить о параллелизме изменчивости этого признака у разных семейств растений и об определенном цикле изменчивости, отмечаемом у сортов, видов и родов в пределах семейства в соответствии с законон гомологических рядов Н.И.Вавилова (1922).

5. САНОНЕСОВМЕСТИНОСТЬ КАК ОДНО ИЗ ПРОЯВЛЕНИИ АВТОСТЕРИЛЬНОСТИ РАСТЕНИИ Существующие определения автостерильности не совсем соответствует моему представлению об этом явлении, • которое одними учеными понинается очень широко (Рыбин.1935), другими - значительно сужается (Ригер, Нихаэлис,1957). По моему представлении автостерильностью следует считать генетически обусловленную неспособность растения Формировать сенена в условиях изоляции соцветия, это определение охватывает все случаи мужской и женской стерильности, дихогамию, геркоганию, санонесовместимость■и гибель инбредных семян. Самонесовнестиность очень часто сочетается с другини механизмами, что имеет глубокий эволюционный смысл, как правило, отражая лучшую приспособленность растения к перекрестному опылению.

При изучении репродуктивной биологии люпина многолистного ни (Давыдова, Вишнякова,1992) обнаружили у него наряду с частичной самонесовместимостью наличие частичной дихогамии (протандрии) и частичной геркогамии, которая выражалась в замковом механизме вскрывания цветка и структурных особенностях рыльца, предотвращающих попадание на него собственной пыльцы, завязываемость плодов при самоопылении без вмешательства у выборки из 20 растений составила о- 4.It, принудительное самоопыление, проводимое в сроки оптимального восприятия пылыш рыльцен (на 3-4-й день после раскрывания цветка) привело к увеличению завязываемости бобов до 3.721. oz. так как искусственно • преодолевались дихо- и геркогания и определявшей причиной автостерильности оставалась частичная самонесовместимость. Списки видов, обладающих наряду с санонесовнес-тиностьв дихогамией и/или геркоганией, достаточно обширны (Lloid. Webb. 1986; Webb. Llold, 1986).

Люцерна посевная наряду с санонесовместикостью обладает различной степенью женской стерильности. Установлено, что существует

21

положительная и довольно высокая коррелятивная зависимость между признаками "число Фертильных семяпочек" и "число оплодотворенных сеняпочек" при свободном одылении <г=+0,82), в то время как при самоопылении наблюдалось нарушение этой закономерности. Число оплодотворенных семяпочек было значительно ниже и не зависело от числа Фертильных (г= + 0,26). так как определяющим Фактором завязы-ваености семян у люцерны при самоопылении является санонесовмести-ность. Следовательно, стерильность сеняпочек и самонесовместиность у люцерны являются двумя независимыми механизмами, определяющими ее автостерильность.

б. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СТГУКТУРШХ МЕХАНИЗМОВ САНОНЕСОВИЕСТИИОСТИ Известно, что тин генетического контроля самонесовместиности характерен для всех видов семейства и даже близких семейств (Crowe, 1964). На основе имеющихся сведений о систематическом значении эмбриологических и морфологических признаков (Тахтаджян, 1966; Shlvanna, Heslop-Harrlson,1981; Поддубная-Арнольди,1982; Камелииа, 1991; собственные данные), проведена опенка таксономической значимости морфологических признаков реакции самонесовместимости: типов пыльцевого зерна, рыльца, столбика и места ингибирования взаимодействия мужского гаметофита и пестика, эти признаки гомологичны у разных таксонов и имеют Филогенетическую значимость. Их привлечение в качестве дополнительных критериев при оценке эволюционного уровня типа санонесовместимости иожет быть весьма ценным. .

Анализ перечисленных цитологических и морфологических признаков реакции самонесовиест'инрсти показал, что у ганетофитного типа оци имеют более примитивный статус но сравнению с соответствующими параметрами спорофитной санонесовнестимости. Во-вторых, раннее прерывание взаимодействия нухского гаметоФига с пестиком при спо-роФитном контроле самонесовместимости является более экономичным и поэтому более совершенным, в-третьих, семейства, инешие морфологические признаки реакции санонесовместимости гаметоФитного типа, являются менее продвинутыми эволюдионно, чем семейства с признаками спороФитного контроля. Все это свидетельствует о более примитивном характере гаметофитной самонесовместиности.

Характер распределения морфологических признаков реакции самонесовместиности по системе tfagnollophrta (Тахтаджян, 198Г) свидетельствует в пользу предположения о иолиФилегичности ее происхож-22

дения (Bat.eman, 1952; Crowe, 1964; Richards, 1986 и др.). наличие в пределах каждой крупной Фили (масса) признаков только спорофитно-го и сметанного или только гаметоФитного и смешанного типов, нож*-по, по-видимому, трактовать как свидетельство эволшонированкя механизмов самонесовнестимости в пределах этой Филы.

7. МЕЖВИДОВАЯ НЕСКРЕЩИВАЕИОСТЬ На основе выявленних закономерностей функционирования меха-, низмов самонесовместимости била предпринята попытка систематизации разнообразия морфологического проярления нескреотваености видов и. соответственно, конкретизации сходства и различия механизмов двух уровней проявления генеративной несовместимости. Совершенно очевидно, что их главным принципиальным отличием является то, что самонесовместимость реализуется только в проганной Фазе оплодотворения, в то время как нескревиваеность видов может проявляться как в прогамном, так и в постгамном периодах, определяя отсутствие завязывания семян, образование неполноценных семян, их гибель или формирование гаплоидных зародышей.

Несмотря на то, что история изучения причин нескрешиваемости видов довольно продолжительна, системного анализа структурных механизмов, определяющих различный эффект скрешйваний, не существует, это. на мой взгляд, объясняется отсутствием исследований, объединяющих различные по конечному результату комбинации скрещиваний. Именно поэтому в нашей, работе били изучены разные гибридные комбинации, имеющие различный конечный результат, а именно: межвидовые и межродовые скрещивания ячменя и межродовые скрещивания пшеницы.

т. 1. несовместимость пылыш с пестиком в отдаленных скрещиваниях Морфологическое проявление несовместимости двух видов в проганной Фазе оплодотворения может быть довольно разнообразным.

Исследование прогамной Фазы оплодотворения в ячмешю-ржаных скрещиваниях, история изучения которых свидетельствует о практической нескрешиваемости этих .родов (Kruse,196Т; FedaK,1977,1978; Finch, Bennett,1980), показало, что их несовместимость в значительной мере проявляется ухе при взаимодействии мужских гаметофи-тов с пестиком. При этом в скрещиваниях 10 сортов ячменя с рожью сорта Налыш-72 выявилось, что сила Факторов несовместимости очень зависит от натеринского компонента. В нашем опыте она колебалась от 12,5 до 88.7И, у разных генотипов обнаруживается разная глубина

23

аноналий этого взаимодействия, в зависимости от скорости проявления аномалий, степени морфологических аберраций и числа оплодотворенных сеняпочек изученные сорта ячменя были разделены на три группы. I - сорта Оксамыт. У1421, Одесский 17 и Erfa - со слабой прогамной несовместимостью. Норфологические аберрации в росте пыльцевых трубок были незначительными. В 71,2-67,5'/! исследованных цветков пыльцевые трубки входили в завязь. II - сорта Proctor и Union - со средней прогамной несовместимостью. Аномалии роста пыльцевых трубок были выражены гораздо сильнее, ингибиршпий эффект наблюдался в волосках и ветвях рыльца. Пыльцевые трубки входили в завязь у 56,4-бб, т/. исследованных цветков. Ill - сорта FlrlbesK В. Sultan, Harls HlnK и Vada - с сильной проганной несовместимостью. Большая часть пыльцевых трубок прекращала свой рост уже в волосках рыльца с сильными морфологическими абе^ьадиями: вздутием и разрыванием. В столбике наблюдали слияние пыльцевых трубок с образованием плазмодия. В завязи пыльцевые трубки обнаружены только в 11,3-37, ix изученных цветков.

Во всех изученных комбинациях четко обозначерные барьерные моменты несовместимости отсутствуют.

Картины противоположного свойства были выявлены при изучении морфологического проявления генов хорошей скрещиваемости пшеницы -Кг - единственной пока известной системы, влияющей на скрещиваемость пшеницы с представителями трибы Hordeae. Известно, что пшеницы, имеюшие два. доминаниных аллеля генов Кг1 и Кг2, локализованных в хромосомах 5А и 5В, являются плохо скрещивающимися, а пшеницы с двумя рецессивными аллелями - Нг1 и Кг2, напротив, хорошо скрещивающимися (Lein, 1943; Lange. Riley, 1973; Sltch et al.,1960).

Для определения характера экспрессии системы кг генов были изучены характер роста пыльцевых трубок в пестике в люминесцентном и электронном микроскопах у ряда скрещиваний. Использовали плохо скрещивающиеся сорта пшеницы Норе ' (Krl Krl Кг2 Кг2) и Лльбидум 114, хорошо скрещивающийся сорт Chinese БргШ (Krl Krl Кг2 Кг2) и его занешенные линии: Chinese Sprlna/Hope 5А и Chinese Spring/Hope 5В, а также линию АШхНА р. рехйетулина с введенными аллелями генов хорошей скрещиваемости. В качестве отцовского компонента скрещиваний использовали рожь сорта онохойский и луковичный ячмень.

выявлено, что гены хорошей скрещиваемости пшеницы с рожью действуют и при скрещивании с луковичным ячменем. Действие Кг генов в обоих рядах скрещиваний проявляется в резком ингибировании

24

роста пыльпевнх трубок в основании столбика. Введение в генотип плохо скрелшвагаегося сорта аллеля Кг из хорошо скрешиваютогося генотипа снимает этот эффект, судя по морфологическому проявлению; ген кп действует сильнее, чем ген Кг2, а действие гена Кг1 совпадает с суммарным действием генов Кг1 и Кгг.

Исследование структурной организации ироподкикового 'такта и характера роста пыльцевых трубок в пестике пшепигга показало, что основание столбика является зоной, где трубки покидают специализированную проводниковую ткань и входят в полость завязи. Именно здесь происходит их остановка у плохо скрещивающихся сортов. Судя по ультраструктурной организации этой части пестика, местом экспрессии генов Кг норут быть клетки наружного интегунента семяпочки, а их продукты, по -видимому, выделяются в полость завязи', ваше (раздел 3, 2) приводились наши данные о наличии в завязи пшеницы белковых Фракций, отсутствующ« в рыльце-столбиковой части пестика. Не исключено, что какие-то из них могут быть продуктами генов Кг.

Анализ проведенных скрещиваний, делает очевидным, что широкий спектр нарушений прогамной Фазы оплодотворения, наблюдаемых в яч-менно-ржаник комбинациях, отражает случайность, неспецифичность этих нарушений и свидетельствует, скорей всего, об отсутствии определенного контроля этого варианта опыления. Разная степень аномалий, наблюдающаяся у рапных сортов и обусловленная своеобразием набора их генетических Факторов, по-видшому, отражает разную степень их несоответствия с генотипом партнера. Нарушения проганиой Фазы оплодотворения, происходящие под контролем системы генов кг, напротив, обладают четким морфологическим проявлением.

Обобщая полученные .представления о нескрегоиваености видов, проявлявшейся в пгогамиой Фазе оплодотворения, можно вычленить несколько принципиальных моментов, отличавших ее от самонесовместимого взаимодействия мужского ганетоФита с пестиком, во-первых, экспрессия гена Э имеет относительно определенное для данного генотипа морфологическое проявление. Для большинства же отдаленных скрещиваний характерен широкий спектр нарушений, проявлявшихся на всех этапах прогамной Фазы (рис.4.2.1). Во-вторых, морфологические аномалии санопесовмсстимых пнлькевнх трубок сравнительно однородны: утолшение кончиков трубок, их извивание. усиленное отложение в них кзллозн. В межвидовых скрещиваниях наряду с этими нарушениями наблюдаются раздвоение и ветвление трубок, их слияние, поворот в

25

пестике, образование стшитиев. В-третьих, характерным нарушением межвидовых скрещиваний являются аномалии роста пыльпевых трубок перед вхождением в микропиле семяпочки - закручивание, ветвление. Для самонесовместимости это не характерно, и, в-четвертых, нарушения спермиогенеза, наблюддаемне в межвидовых скрещиваниях (Банникова. 1986), никогда не отмечались при самонесовместимости.

Следовательно, судя по морфологическому проявлен™ несмешиваемости, можно говорить о дисбалансе мужского ганетоФита одного вида с пестгасон другого, обусловленном комплексом причин, которые, скорей всего, отражают их несоответствие друг другу, как это предполагает теория инконгруентности (НовепЬоот,1973,1970,1984).

При наличии четких этапных моментов нарушения проганной Фазы оплодотворения в отдаленных скрещиваниях, по-видимому следует предполагать наличие специфического контроля.

7. Е. Структурные механизмы нарушений постгампого развития в отдаленных скрещиваниях Исследовали межродовые и межвидовые скрещиваний ячменя, которые инеют различный конечный результат: ячменно-ржаные скрещивания, характеризующиеся гибелью гибридных семян на 6-8-е сут. и скрещивания культурного ячменя с луковичный, приводящие к образованию гаплоидных зародышей культурного ячменя.

Предпринято исследование зерновки ячменя в норме для сопоставления с картинами развития гибридных семян. Изучены морфо-Функцио-налыше закономерности эмбрио- и эндоспермогенеза, их сопряженность,

В скрещиваниях 8 сортов ячменя с рожью отмечены многочисленные нарушения эмбрио- и эндоспермогенеза, время наступления которых и глубина различны даже в пределах одной комбинации. Во всех исследованных комбинациях скрещиваний развитие зародыша длилось не более б сут. Максимальное число его клеток равнялось 30-60. Зачастую развитие останавливалось уже на стадии' двуклеточного проэмбрио.

Степень аномалий эндоспермогенеза также не поддавалась систематизации даже в пределах одной комбинации. Уже первое митотическое деление центрального ядра могло быть несовершенным, что приводило к ранней остановке ядерных делений и, следовательно, к почти полному отсутствию эндосперма. Более характерным был чрезвычайный полиморфизм ядер эндосперна, отражающий кх генотипическую разнородность (микроядра, анеуплоидные и полиплоидные ядра, реституционные ядра и ядерные комплексы) и различную степень дефектности (отсутс-26

твие ядерной оболочки, агглютинация хроматина и т. п.). Цитокинез практически отсутствовал.

Анализ структурных механизмов, определявших развитие ячмен-по-ржаных зерновок, позволил выявить отсутствие каких-либо мор-фо-функциопалышх закономерностей, типичных для определенных комбинаций скрешивапий и для данного типа скрещиваний вообше. Полагаю, что гибель гибридного семени обусловлена суммарным действием причин межвидовой нескрешиваемости такими как отсутствие структурной идентичности хромосом, различие митотических циклов, ядерно-питоплазматическля несовместимость.

в скрещиваниях культурного ячменя с луковичным происходит элиминация генома последнего (ьапве.1969; Као, Kasha,1970). Это обстоятельство позволяет получать гаплоиды ячменя при использовании змбриокультуры. Механизмы элиминации генома изучены крайне недостаточно.

В анализируемых нами (Вишнякова и др., 1992; Солнцева и др.1992) скрещиваниях материнским компонентом служила линия ячменя Л-421, предварительно зарекомендовавшая себя высоким выходом гаплоидных заросшей после опыления смесью пылыш разных клонов Н. bulbosum.

Все этапы процесса оплодотворения в этих скрещиваниях (прогам-ная Фаза, сингамия и тройное слияние) происходили примерно одинаково с контролем. Накопление видимых аномалий в делящихся клетках зародыша начиналось па 2-3-е сут,их развития. Наиболее типичным следствием нарушений митотических делений было образование микроядер и глыбок хроматина, число которых в клетке достигало 5. а количество клеток с микроядрэмн - 50 t от имеющихся в зародыше, в зародышах старше 12 сут, ннкроядра обычно отсутствовали, по-видимому. элиминировали.

Гибридные зерновки одного возраста очень различались по Форме и величине, как и находящиеся в них зародыши, которые инели разпое число клеток, разнообразную Форму и размеры, различную степень дифференциации. По степени развития они всегда существенно отставали от контрольных, морфогенез их был значительно нарушен, однако они доживали до 20 сут и более.

Аномалии эндосперногенеза выражались в большей степени. Наиболее типичной чертой гибридных эндоспермов, как и зародышей, являлось большое количество микроядер и глыбок хроматина, наблюдали, картины разобщения хромосом в клетке, предположительно принадлежа-тих разным геномам, образование мостов, нарушения цитокинеза. По

27

мере накопления аномалий эндосперм даже в тех зерновках, где изначально его развитие бшю почти нормальным, дегенерировал. В го-суточных зерновках он. как правило, отсутствовал.

Анализ аноналий эйбрио- и зндоспермогснеза. наблюдаемых в двух рядах изученных нами скрещиваний, свидетельствует, что в межвидовых скрешиваниях ячменя их спектр гораздо уже и проявление, более однородно по сравнению с я'шегшо-ржаннми комбинациями, обобшенно их можно определить как нарушение взаимодействия хромосом с веретеном деления, то ' есть данные скрещивания позволяют говорить об определенной степени специфичности взаимодействия двух геномов. Есть предположение, что элиминация генома II. ЫИЬозшп находится под прямым генетическим контролем какой-то Формы механизма несовместимости (Bennett et al.. 19761.

На основании морфологического проявления нарушений скоррелиро-ванности развития зародыша и эндосперма в гибридных зерновках обсуждается взаимодействие этих органов.

к.G.Hogenboom (1973,1975,1984), развивая теорию цнконгруентнос-ти, считает, что это понятие приложило не только к взаимодействию пыльцы с пестиком, но и к взаимодействию двух геномов после слияния ядер в зародышевом мешке, когда для их нормального развития нужна точная коадаптапин, определяемая точной конъюгацией хромосом.

нарушения развития зернойок в ячменно-ржаных скрещиваниях, имеющие полиморфный характер, так же, как и аномалии прогамной Фазы, тоже, по-видимому, нужно считать случайными, неспепиФичннми и отражающими несоответствие двух генонов по комплексу причин, проявляющихся внутриклеточно, а также на уровне тканей и оранов гибридного семени. Специфическое проявление эффекта гибридизации, в частности, образование- гаплоидных зародышей, как это происходит в скрешиваниях Hordeum vulgare с Н. bulbosum, напротив, может свидетельствовать о существовании каких-то специфических Факторов, контролирующих процесс, в частности, определяющих элиминацию одного из геномов.

следовательно, наличие контроля взаимодействия двух геномов имеет определенное морфологическое выражение контролирующих Факторов, которые можно назвать факторами нежвидовой несовместимости.

Не исключено, однако, что наряду со специфическими Факторами, контролирующими определенный механизм несовместимости двух генонов, действует и их несоответствие (инконгруентность). .Об этом 28

свидетельствует морфологическое разнообразие получаемых гаплоидных зародышей, разная степень дефектности эндосперма, а также различное проявление нарушений взаимодействия зародыша и эндосперма со спороФитными тканями семяпочки (разрастание нуцеллуса, гиперплаз-мия плаценто-халазы и т. п.). Последнее, по-видимому, является одним из проявлений нарушения гомеостаза растения и отражением Функциональной разбалансированности механизмов обеспечения семяпочки метаболитами, вызванных несоответствием как репродуктивных систен видов, так и инконгруентностью гибридного семени и соматических тканей материнского растения.

В результате проведенного комплексного исследования Феноменологии генеративной несовместимости можно предложить следующее ее определение, несовместимостью следует считать контролируемое генетическими Факторами и имешее конкретное морфологическое проявление нарушение репродуктивного процесса у растений при наличии функциональных гамет обоих полов. Сознаю, что это определение также не отражает существование двух уровней несовместимости, как и определение К. й. БЫУаппа (1985), цитируемое выше (см. стр. 3), однако оно конкретизирует ее действие, оставляя за рамками довольно широкий круг проявлений нескрешиваемости видов, определяемых ин-конгруентностью.

7.3. Общая гипотеза механизмов несовместимости у цветковых растений гипотеза отражает собственные < данные автора, осмысленные в свете современных знаний о молекуля'рно-генетических основах самонесовместимости. Она объединяет две существующие модели реакции са-монесовиестикости: оппозиционную и комплементарную.

предполагается, что ингибирование прорастания пыльцевого зерна или остановка роста пыльцевой трубки осуществляется за счет агглютинирующего воздействия веществ пестика на вещества, выделяемые мужским гаметоФитом (оппозиционный момент). В результате этого в мужском гаметофите нарушается утилизация веществ пестика (комплементарный номеит). Наблюдается цепь причинно-следственных связей: аномалии экзогенного метаболизма влекут эндогенные изменения, которые обусловливают отсутствие прорастания пыльцевого зерна или нарушение биосинтеза оболочки трубки, что, в свою очередь, ведет к структурной дезорганизации ее апекса и остановке.

Эти закономерности лежат в основе действия структурных механиз-

29

нов обоих типов санонесовместиности - спороФитного и гаметоФитно-го. Различия структурных механизмов самонесовнестимости двух типов лишь отражают разный уровень их эволюции.

полагаю, что на основе этого представления в определенной степени возможно осуществлять экстраполяции к механизмам несовместимого взаимодействия пыльцы с пестиком в отдаленных скрещиваниях.

выводы

В результате исследования многообразия морфологического проявления внутривидовой и межвидовой генеративной несовместимости у целого ряда видов растений можно констатировать сдедукасе:

1. Выявление общих закономерностей в проявлении несовместимости пылыш с пестиком во внутривидовых и межвидовых вариантах опыления возможно на основе анализа критических моментов этого взаимодействия. Самонесовместимость имеет конкретное морфологическое проявление, специИиное для данного 5 генотипа и, следовательно, таксоноспедиФичное на уровне сорта, вида. Характер,нарушений нро-гамной Фазы оплодотворения в межвидовых скрещиваниях также I! определенной степени позволяет судить о наличии или отсутствии специфического контроля этого процесса. четкая локализация несовместимого взаимодействия мужских гаметоФитов и пестика свидетельствует об экспрессии специальных генов, в частности выражая действие генов хорошей скрещиваемости пшеницы с рожью (Кг), отсутствие четких барьеров, характерное для большинства отдаленных скрещиваний, отражает неспециФнчиость, случайность взаимодействия, по существу являясь ннконгруентность» (несоответствием) репродуктивных систем видов.

2. Реакция самонесовмесгалостс выражается в ингибировлшш взаимодействия ну*скоро гаметофита с пестиков па всех этапах проган-ной Фазы оплодотворения, начиная от прилипания пылыш к рыльду. кончая ростом пыльцевых трубок в тканях семяпочки. Продолжительность и, соответственно, морфологическое проявление самонесовмес-тиного взаимодействия зависит от'типа самонесовместимости - спороФитного или гаметоФитного и- локализации ее реагентов в мужском гаметофите и пестике.

3. Разнообразие морфологического проявления реакции спорофит-' ной самонесовместимости определяется локализацией ее реагентов в пыльцевом зерне: в гриФине, экзине или ¡шише. Пестик в этом сныс-

30

ле являете,н константной структурой с локализацией реактивных компонентов в пелликуле рлпьлл. Разнообразие проявления реакции гаме-тоФитной сачонесогшестиности, напротив, зависит от характера распределения ее реагентов п пестике. ¡¡к" локализация и нухскон га-метоФите относительно константна: в интгаге/оболочкс пыльцевой трубки. Принципиальное различие в характере проявиенич двух типов сзпонесош'.есткмостн структурпо обусловлено наличием пелликулы -поверхности узнаваы.я у рилеи растений со спорофитгюй саиопесов-кесгииостш. что определяет раннее протекание реакции - на рыльце. Отсутствие структурно идг-нти Мншруеиси поверхности узнавания у рылец растении с гаието^итп-м контролен определяет более пзаднее отторжение мужских гэиетоФнгос - в столбике или завязи.

'!. эво^пшя структур!«« меканизкоп к-акнин санопссотшестикости направлена на обеспечение Солее раннего узнлтшчя мужского глието-Фр.тл пестиком и. соотретстпеяно, более ранпого проривазия ак зззи-кодег.отиля. Клг. в г&еьнгисн зррпе. та:: и в пестике, ото выражается в тен.кпоиш более поьерхиостдой локллизапии молекудярпчх детерминант сапопесогнесгимости, в пакс«>ишлоя удаленности их от гаието-Фкта н структуры спорофита.

Гось комплекс морюлогнческих признаков реагшии самонесоп-нестимости. а именно: тин пыльцевого зерна, рыльца, столбика, поверхностных покрытий 1чл1ы«я'ых зерен, место осуиествпения реакции, а чпкже характер распределения зпче признаков по системе цветковых растении снилетельствупт о более сои'-р'прннок характере спогоФитпой слнопесоснестикссти по с!шлсш>>> с гаметоФитпой.

б. Несмотря на различие структурных механизмов двух типов са-нонесовпестипоста стиестзует их преемственность. она определяется структурою обусловленной .возможностью наличия в протопласте микроспоры и шайчешга к пнтнну шрялу с всгсестални гакетоФкта нолекуляр-Р1шх детерминант саионесовкестимостн споро'тптпог'о происхождения. В процессе никроспорогенеза выявляется структуры, ноззоляклие часта цитоплазмы нчкроспороцнтов пройти через мейоз, избежав лизиса и реорганизации', происходящих лги переходе в гаплоидное состояние. Этими структурами явл.чмгея мембранные элементы. окружасаке отдельные участки цитоплазмы с огглнелллмн. Сокрлнеино этих мембранных образовании до конца мейоза обеспечивает вероятность включения их содержимого в метаболизм микроспоры и i! юрмируздуюся интину.

7. Вероятность локализации спорофипшх детерминант самонесоп-нестимости в интипе обусловливает то, что одним из возможных про-

31

явлений реакции спорофитного типа становится ее осуществление только после экспонирования соответствующих реагентов пыльцевой трубкой, этот механизм аналогичен раннему проявлению гаметоФитной самонесовместимости, 'молекулярные детерминанты которой также находятся в оболочке пыльцевой трубки. Различие механизмов реакции в данном случае определяется только структурой рыльца.

8. Структурная организация проводникового тракта в пестиках растений имеет отличительные особенности в разных его частях. Это отражает его функциональную гетерогенность и является основой для определения зтапности взаимодействия мужского гаметофита с пестиком. Показанная экспериментально биохимическая гетерогенность проводникового тракта пестика пшеницы свидетельствует о возможности экспрессии разных Факторов по ходу роста пыльцевой трубки.

9. Принципиальным отличием проявления межвидовой нескрешивае-мости от механизмов санонесовместиности является то. что действие последней ограничивается только прогамной Фазой оплодотворения, в то время как несовместимое взаимодействие двух геномов в межвидовых скрещиваниях ножет осуществляться и в постгамный период. При этом структурные механизмы, определяющие развитие гибридного семени. также позволяют судить об определенной степени специфичности этого взаимодействия. Аномалии, определяющие гибель сеняп в изученных ячменно-ржаных скрещиваниях, очень разнообразны, носят случайный характер и трудно поддаются или вообще не поддаются систематизации. Структурные механизмы, определяющие элиминацию генома в скрещиваниях, индуцирующих развитие гаплоидных зародышей (Ногаешп 1П11ваге х Н. ЬШЪозиш). являются более специфичными и, по -видимому, определяют нарушение взаимодействия хромосом с веретеном деления. Это дает основание предполагать наличие определенного контроля элиминации генома.

10. Характер структурных механизмов, определяющих нарушения разных стадий репродуктивного процесса в межвидовых скрещиваниях, позволяет вынести суждение о том. что нескрешиваемость видов может определяться как межвидовой несовместимостью, так и инконгру-ентаостью.. несовместимость контролируется специальными генами, экспрессия которых имеет вполне определенное морфологическое проявление. она ножет реализовываться в прогамной фазе оплодотворения «например, гены Кг) или в постгамном развитии (например, гипотетические Факторы элиминации генома). При инконгруентности нарушения взаимодействия двух геномов не имеют четкой структурной

32

и временной определенности. Поэтому данные о морфологическом проявлении нескрепшваемости видов предлагается использовать как неотъемлемый этап генетических исследований взаимодействия чужерод-' ных геномов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Понимание природы несовместимости является важным условней для успешного управления репродуктивным'процессом растений, поэтому результаты диссертации могут использоваться как теоретичес-, кое и методологическое обоснование при работе с различными проявлениями несовместимости.

1. Выявление степени самонесовместимости и характера ее проявления должно быть необходимым этапом при изучении генетической структуры популяций. Поскольку самонесовместимость может быть только одним из компонентов автостерильности. необходимо вычленение всех определявших ее причин.

г. Степень самонесовместиности и характер ее морфологического прояр;1ения можно использовать в качестве характеристики сорта, вида в данных конкретных условиях произрастания растения.

3. при отборе самоплодных образцов яблони и других; плодовых культур следует вести ориентацию на короткостолбчатые Формы цветка. поскольку длинностолбчатость, как правило, является компонентой системы самонесовместиности.

4. комплекс морфологических признаков реакции самонесовместиности можно использовать для суждения о типе ее генетического контроля без проведения генетического анализа. Привлечение генетических исследований может быть необходимым только в сложных дискуссионных ситуациях при смешении морфологических признаков самопесовместимости двух типов.

5. Данные о морфологическом проявлении нескрепшваемости двух геномов могут служить характеристикой их комбинационной способности, а также для определения критических стадий в нарушении репродуктивного процесса, что необходимо для выбора тактических приемов преодоления нескрещиваемости. Эти дашгае предлагается также использовать как дополнительные и необходимые критерии для проведения работ по выявлению генетических механизмов нескрепшваемости.

Список публикаций по теме диссертации

1. Абрамова л. И., Орлова И. Н. ■ Вишнякова H.A. и др. Цитологическая и цитоэмбриологическая техника для исследования культурных растений: Методические указания / л. 1981, Ив с.

Е. Абрамоза Л. И.. Орлова И.н. . Вишнякова H.A. и др. Методические указания по цитологической и цитоэнбриологической технике / Л. : ВИР, 1932. 120 с.

3. Вишнякова H.A. Ультраструктурные аспекты развития амебоидного танетума жимолости (Lonicera turczanlnovil FoJarK.) / Проблемы га-метогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза. - Ташкент, 1963. с. '15-47.

4. Орел Л. И., Константинова Л. Н., вияшякова М. А., Огородником

B. ф. Структурно-функциональные изменения гинецея люцерны в процессе развития / Норфо-фушашоналыше аспекты развития женских генеративных структур семенных растений / Телави.: 1984. С. 63.

5. Орел л. И., Константинова Л. н., огородникова в. ф. ■ Вишнякова Н. А. и др. Отбор растений люцерны с высокой плодовитостью завязей: Методические указания, л. : 1985: 35 с.

6. Вишнякова м, А. Исследование прогамной Фазы оплодотворения у люцерны в связи с самонесовместимостью // тр. по прикл. бот., ген. И Сел. 1986. Г. 99. С. 17-22.

7. Вишнякова H.A. Структура рыльца и рост пыльцевых трубок в пестиках люцерны, сурепицы и ячменя / Гаметогенез, оплодотворение и энбриогенез семенных растений, папоротников и мхов. - Кишинев: "Штиинца".. 1986. С. 152-153.

Ö. Плеханова Н. н.. Вишнякова Н. А. Особенности опыления и оплодотворения жимолости подсекции Caeruleae Rehd. // тр. по прикл. бот., ген. и сел. 1966. Т. '99. С. 111-115.

9. Вишнякова H.A. Структурно-функциональные аспекты взаимодействия пыльцы и пестика при самонесовместиности / Проблемы размножения цветковых. - Пермь, 1987. с. 6.

10. Вшшякова H.A. Ультраструктура цитоплазмы никроспороцитов жимолости в ранней профазе 1 мейоза // Цитология. 1987. Т. 29. N 4.

C. 391- 390,

11. камелина 0. П., Тучина H.A., Вишнякова H.A. сем. Caprifollaceae / Сравнительная эмбриология цветковых, л.: Наука. 1907. С. 159-168.

12. Суриков и. Н., Вишнякова и. А. рост пыльцевых трубок в иести-ках яблони (Halus domestica BorKh.) в связи с самонесовместимостью

34

// Бюлл. ВИР. 19Ö7. И 173. С. 34-38.

13. звейнек с.п., Вишнякова и.А. Взаимодействие пшыш ржи сорта Налш-72 с пестиками различных сортов ячменя / Проблемы размножения цветковых. - Пермь, 1987. С. 15-16.

14. Вишнякова H.A. Организация ядерной оболочки жимолости в профазе мейоза / Ультраструктура растений. - киев, 1988. с. 12.

15. Вишнякова м. А. ультраструктура пыльцевого зерна Lonicera tHrczaninou.lt PoJarK. (Caprlfoliaceae) в процессе его созревания / Актуальные вонросы ботаники в СССР, - Алма-Ата. 1988. С. 346-347.

1 б. Суриков И. м., Вишнякова И. А. Соотношение длины тычшюк и столбшсов цветка яблони в связи с проблемой самонесовмесппюсти // С.-х. биология. 1988. Мб. С. 39-42.

17. Виюшковд H.A., Звейнек С, Н. Взаинодействие пылыш и пыльцевых трубок с пестиком в ряде комбинаций скрещиваний ячменя с рожью (Hordeum vulgare L. к Secale. cereale L.) // Цитология и генетика. 1989. 'Г. 23. К 2. С. 3-8.

18. Вишнякова H.A. Исследование прогамной Фазы оплодотворения у клевера лугового (Trifolium pratense L,) в связи с низкой семенной продуктивностью // Тр. по прикл. бот., ген. • и сел. 1989. т. 124. с. 7-14.

19. Вишнякова H.A. Оценка характера взаимодействия пыльцевых зе- • рен и пыльцевых трубок о пестиком в совместимых и несовместимых вариантах опыления : Методические указания : Л. ВИР. 1989. 47 с.

20. Шишкова H.A. Структурно-функциональные основы санонесов-нестиности у цветковых растений // Бот. журн. 1989. Т. 74. Н 2. С. 137-152. \

21. Вишнякова H.A. Фенотипическое проявление нарушения процесса . оплодотворения в прогамиой Фазе / частая генетика растений. Киев, 1989. С. 44-45.

22. Воробьева Г. А., Вишнякова Н. А.. турулева Л. Н. Изучение прогамной Фазы оплодотворения при межродовой гибридизации Lrcoperslcon х Solanum // Тр. по прикл. бот., ген. и сел, 1989. Т. 124. С. 67-73.

23. Вишнякова H.A. Способ определения пораженное™ клевера цветочной плесенью / Авторскре свидетельство N 1606042. 1990.

24. Вишнякова H.A. Фенотипическое проявление контроля опыления при санонесовместимости и отдаленной гибридизации / генетика развитая растений и животных. - Ташкент. 1990. С. 27.

25. Вишнякова м. А. цитология дегенерирующего эндосперма гибридных зерновок, полученных при скрещивании ячменя с рожью // Цитоло-

35

ГИЯ. 1990. T. 32. N5. С. 442-446.

26. влшнякова И,/. Цитоэмбриологическое проявление межродовой несовместимости у ряда комбинаций скрещиваний ячменя (Hordeum vulgare) с рожью (Seeale cereale) II Бот. жури. 1990. Т. 75. N 9. 0.1221-1228.

27. VlshnraKova H.A. Embryology of Fo In barley (Hordeim vulgare L. ) x гус (Secale cereale L. ) crosses // Abstracts of XI ISER ■ Leningrad, 1990. P. 166.

20, Вишнякова H.A. , Звейнек С.H. Цитозмбриологический анализ как подготовительный этап эмбриокультуры ряда межвидовых скрещивания ячменя / Проблемы теоретической и прикладной генетики в Казахстане. -Алма-Ата, 1990. С. 79-80.

£9. Вишнякова Н. А. Взаимодействие пылыш с пестиком и индекс оплодотворения у клевера лугового // Бюлл. ВИР. 1991. Вып. 221. с. 17-21.

30. Вишнякова H.A. Роль рыльца и столбика во взаимодействии пыльцы с пестиком у Trifolium pratense IFabaceae) // Бот.журн.

1991. Т. 76. H 5. С. 677-606.

31. Вишнякова Н. А. Стрлстугно-кпеточные механизмы, несовместимости у культурные растений / Пермский университет науке и производству. -ПеРМЬ. 1991. С. 223-227.

32. Вгашякова H.A. Ультрастрлстура пыльцевого зерна Lonicera turczanlnowli PoJarK, (Caprifollaceae) в процессе его созревания / /БОТ. журн. 1991. Т. 76. H 10. С. 1360-1375.

33. Казачковская Е. Б., Вишнякова и. А.. Орел л. и. Самонесовнести-ность и отмирание семяпочек до опыления как Факторы снижения семенной продуктивности Itedlcago sativa и lícdicaso varia (Fabaceae) // БОТ. журн. 1991. T. 76. H 12. С. 41-53.

'34. Медведев В. Л., Вшшякова Н. А., Пыженкова з. с. Цитологическая и эмбриологическая характеристика сортов и межвидовых гибридов рапса и суреиипы // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. 1991. Т. 144. С. 129-136. ■

35. Чулкова С. А., Бишнякова И. А. Развитие мужской репродуктивной сферы у трех видов клевера // Бюлл. ВИР. вып. 221. С. 28-31.

36. VlshnyaKova H.A. Callóse as an indicator of sterile ovules / / Phrtomorphology. 1991. Vol.41. H 3-4. P. 245-252.

37. витнякова H.A. Таксономическая специфичность структурно-клеточных механизмов самопесовместимости и их Филогенетическое значение / Обшебиологические аспекты Филогении растений. - Н. : "Налса".

1992. С. 23-25, 36

38. Вишнякова н.А. эмбриогенез у гибридных комбинаций скрещиваний ячменя (Hordeum vuleare L.) с рохь» (secale cereale L.) // БШЛ. ВИР. 1992. Н 128. С. 141-143.

39. Вишнякова Н. А.. солнпева н. П.. Дунаева С. Е.. Чикрвда с. А. Цитологическое и эмбриологическое изучение развития зародыша и эндосперма при скрещивании Hordeum vuleare х Н. bulbosum // Тр.• по иршел. бот.. ген. и сел. 1992. Т. 148. С. 57-73.

40. Давыдова Е. Е.. Бишнякова Н. А. Некоторые особенности биологии цветения и плодоношения люпина многолистного // Вюлл. ВИР. 1992. Н 220.. С. 24-28.

41. Орел Л. и. I Орлова и. н.. Вишнякова Н. А., огородникова В. Ф.. Верещагина в. А. Вопросы частной эмбриологии растений / Пермь, 1992. 84с.

42. Петрова Е. Ю.. Вишнякова Н. А. Морфологическое проявление са-нонесовнестимости у ряда сортов абрикоса / Бюлл. вир. 1992. н 230. с. 70-72.

43. Солнцева Н. П.. Вишнякова Н. А.. Дунаева С. Е. Эмбрио- и зндос-пермогенез при нежвидовой гибридизации ячменя (Hordeum vuleare х Н. bulbosum) // Бот. «урн. 1992. Т. 77. Н 8. С. 10-20.

44„ VlshnyaKova Н.А.' Embryology of Fo ln barley (Hordeum vuleare L.) к rye (Secale cereale L. ) / Reports of XI ISER, 1992. St-Petersbure. "HauKa". P. 601-602.

45. VlshnyaKova H.A. Horpholoelcai manifestation of intra- and interspecific incompatibility: similarities and differences / XIII EUCARPIA Congress. 1992. AnBers - France. P. 275-276.

46. VlshnyaKova H. A. Taxonomlc specificity In morphological manifestation of gametophrtlc self-lncompatlblllty /Reports of XII ISER, 1992. Columbus, Ohio. USA, P. 73.