Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ И АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИПЛОИДНЫХ ФОРМ И ОТДАЛЕННЫХ ГИБРИДОВ ВИНОГРАДА

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ И АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИПЛОИДНЫХ ФОРМ И ОТДАЛЕННЫХ ГИБРИДОВ ВИНОГРАДА"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

--¿те На правах рукописи

ЭЛЬ-ВАРД ХУСЕЙН ДЕЙФАЛЛА

УДК 634.8: 575.234.2

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ И АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИПЛОИДНЫХ ФОРМ И ОТДАЛЕННЫХ ГИБРИДОВ ВИНОГРАДА

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство 06.01.08 — виноградарство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1985

Диссертационная работа выполнена на кафедре виноградарства и виноделия Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева, в лаборатории отдаленной гибридизации им. Рыбина Ботанического сада АН (вССР и в отделе селекции НПО «Виерул» (г. Кишинев).. \

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор К. В. Смирнов.

Научный консультант — кандидат биологических наук III. Г. Топалэ. •

' Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н. П. Соколова и кандидат сельскохозяйственных наук Л. Н. Гордеева.^

Ведущее предприятие — Армянский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт виноградарства, виноделия и плодоводства.

Защита диссертации состоится 1985 года

в « /Э » час. на заседании Специализированного Совета К. 120.35.02 в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская 49, Ученый Совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « /7""» г-

Ученый секретарь 1 Специализированного совета, доктор сельскохозяйственных

наук

ЦЕНП-А/Ч.-: I/,!- , , научная е;'и-;;.:-.отг;:<.

I

сэльснсэз ахлдсч."1.->• К. А I /1\т >-• —

и К. А I /1'Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Виноградарство является важной отраслью сельского хозяйства многих стран, в том числе и Йеменской Арабской Республики, так как виноград является одним из ценных продуктов питания и сырьем для винодельческой промышленности. Дальнейшее развитие виноградарства в Йеменской Арабской Республике, как и в других странах мира, должно осуществляться на основе улучшения сортимента путем выведения новых высокопродуктивных сортов винограда, устойчивых к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям.

Основными методами получения комплексноустойчивых сортов винограда является межвидовая, а в отдельных случаях, межродовая гибридизация. При этом способе важное значение имеет научно обоснованный и целенаправленный подбор исходного материала.

. К числу наиболее перспективных видов винограда, обла* дающих ценными биологическими признаками устойчивости, относятся: УШэ гоЫпсШоНа МлсИх., V. атигег^э Иирг. и от^ дельные виды северо-американской группы.

Важное место в расширении разнообразия исходного материала и получении ценных форм и сортов занимает также и полиплоидия. Как известно, полиплоидия, являясь типом геномной мутации, представляет собой один из наиболее быстрых и эффективных способов получения новых генотипов. Перевод растений на полиплоидный уровень часто сопровождается радикальными изменениями в генотипе, которые заключаются, в первую очередь, в укрупнении генеративных органов (цветков, плодов, ягод, семян), увеличении вегетативной массы и габитуса растения, изменении сроков цветения, физиологических и биологических признаков, повышении содержания тех или иных веществ в ягодах: витаминов, Сахаров, органических кислот и др.

" В некоторых случаях полиплоиды характеризуются высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям среды, вредителям и заболеваниям. Вместе с тем полиплоидия, согласно

мнению большинства исследователей (Турбин, 1972; Шевцов, 1976; Беляев, 1974), является далеко не простым методом селекции сельскохозяйственных культур, так как при получении полиплоидов выявляется ряд сложностей и отрицательных явлений (понижение плодовитости, увеличение продолжительности периода вегетации), что ограничивает практическое использование полиплоидии в селекции сельскохозяйственных растений. Тем не менее, создание полиплоидов — важный путь и метод улучшения ряда ценных сельскохозяйственных культур, таких как сахарная свекла, рожь, клевер красный, арбуз, турнепс," шелковица, плодовые растения и др.

Цель и задачи работы. Целью работы явилось установление возможности создания полиплоидных форм и отдаленных гибридов винограда, практическое их получение и изучение.

В задачи работы входило:

— определение размеров и форм пыльцевых зерен исходных, гибридных н полиплоидных форм винограда;

— изучение жизнеспособности пыльцы различных полиплоидных'форм и отдаленных гибридов винограда;

— морфологическое изучение их листовой пластинки;

— подсчет числа хромосом у изучаемых форм винограда;

— проведение скрещиваний тетраплоидных форм с диплоидными с целью получения триплоидных форм;.

— проведение отдаленных скрещиваний между гибридами Р2 и исходными родительскими видами: V. ут^Гега Ь., V. гоШгкШоПа МкИх.;

— проведение анализов механических показателей и химического состава урожая изучаемых исходных форм и гибридов.

Научная новизна. В результате интервалентных скрещиваний получены две гибридные триплоидные формы винограда', представляющие большой теоретический и практический интерес;

— дано полное морфологическое описание некоторых- полиплоидных форм, а также отдаленных гибридов винограда, полученных при участии вида V. гоЫпёМоНа М^сЬх.;

— установлены закономерности развития признаков у изучаемых сортов и форм винограда, выявлены причины стерильности отдаленных гибридов винограда и даны методические рекомендации по схеме скрещиваний гибридов Р) и Рг с исходными видами: V. уМГега Ь., V. пйипсШоПа МлсЬх.

Практическая ценность работы. В результате агробиологического и хозяйственно-технологического изучения отобраны формы, имеющие практическое значение. В результате интервалентных скрещиваний между тетраплоидными и диплоидными сортами получены новые триплоидные формы, которые могут служить ценным исходным материалом для селекцион-

ной работы по получению полиплоидных форм, обладающих бессемянностью и устойчивостью.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях ТСХА (1983, 1984 гг.), на объединенном заседании отдела селекции НПО «Виерул» (Кишинев, 1984) и лаборатории отдаленной гибридизации Ботанического сада АН Молдавской ССР.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 2 работы в тезисах докладов Республиканской конференции «Генетические основы селекции сельскохозяйственных растений и животных». Кишинев, Штиинца, 1984.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, полученных результатов и их обсуждения (5 глав), заключения и списка использованной литературы (228 названий, из которых 85 работ — на иностранных языках). Работа изложена на' 157 страницах машинописного текста, иллюстрирована 48 рисунками, фотографиями и включает 8 таблиц.

Место проведения. Работа проводилась в период 1981— 1984 годов на кафедре виноградарства и виноделия ТСХА, в лаборатории отдаленной гибридизации Ботанического сада АН Молдавской ССР и в отделе селекции Молдавского НИИ виноградарства и виноделия НПО «Виерул».

Материал .и методика исследований. Объектом наших исследований были:

— диплоидные сорта Шасла сульфидиус и Шасла шар-лери;

— тетраплоидные сорта и клоны: Шасла бернардская, Шасла диамант и Шабаш тетраплоидный;

— триплоидные гибриды и их родительские формы Х1Х-28/4 (Димят 2пхБолгар 4п), ХХ-29/8 (Димят 2пХПамид 4п), Х1Х-20/48 (Димят 4пХ Димят 2п);

— отдаленные гибриды 01?Х-55 (И. Т. Оиг^ап, 1962), N. С. 6—15 (Ь. 1?. ОеЦеп, 1919) и клоны V. гоШпсШоПа М1сЬх.

Кроме того, материалом для наших исследований служили гибридные сеянцы р1, полученные от интервалентных скрещиваний винограда.

Цитологические исследования проводились на постоянных и временных препаратах, изготовленных по методике М. С. Навашина (.1936), В. А. Рыбина (1967), С. Г. Каптаря (1967). Микроскопические исследования препаратов проводились на световом микроскопе МБИ-6. Морфологическое изучение ■пыльцевых зерен проводилось на свежесобранной пыльце. Жизнеспособность пыльцы устанавливали в лабораторных условиях путем ее проращивания на искусственных питательных средах по методике 3. П. Паушевой (1970), И. Н. Голу-бинского (1974). Пыльцу проращивали в висящей капле во

влажной камере Ван-Тигема по В. А. Рыбину (1967) в 20% растворе сахарозы.

Интервалентные скрещивания проводили согласно «Методическим указаниям по селекции винограда» (Ереван, 1974). Анализ урожая, механических показателей гроздей и ягод проводили но методике Н. Н. Простосердова (1946). Сахаристость сока ягод определяли рефрактометром, титруемую кислотность сока -— титрованием 0,1 нормального раствора НаОН по фенолроту (Фролов, Багреев, Агабалянц, 1961).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Краткое описание триплоидных форм и отдаленных гибридов винограда

Триплоидный гибрид Х1Х-28/4 происходит от скрещивания диплоидного сорта Димят (2п) с тетраплондной формой сорта Болгар (4п). Тип цветка обоеполый. Тычинок пять. Завязь широко-коническая, постепенно переходящая в толстый столбик. Грозди средние и крупные, цилиндро-конические, ветвистые, рыхлые. Ягоды средние и мелкие, продолговато-овальной формы. Мякоть слегка хрустящая, тающая. Семена средние, бурые, продолговатые. В грозди более 90% бессемянных ягод. .В основе этого явления лежит триплоидная природа гибрида.

Триплоидный гибрид ХХ-29/8. Получен от скрещивания диплоидного сорта Димят (2п) с тетраплоидной формой сорта Памид (4п). Цветок обоеполый. Тычинок пять. Ягоды мелкие, белые. В гроздн встречаются лишь несколько крупных ягод, достигающих в весе 2—2,5 г. Кожица прочная, эластичная, покрыта восковым налетом. Мякоть сочная, расплывающаяся. Вкус простой. В крупных ягодах одно семя, очень редко два. Подавляющее большинство ягод бессемянные. Семена средние и мелкие, овальные, светлокоричневои окраски.

Триплоидный гибрид Х1Х-20/48. Получен от скрещивания тетраплоидной формы сорта Димят (4п) с диплоидным сортом Димят (2п). Тип цветка обоеполый. Тычинок пять. Завязь коническая, слегка ребристая. Столбик короткий. Гроздн мелкие и средние, цилиндрические и цилинидро-конические, рыхлые. Ягоды средние, овальные, белые. Мякоть сочная, тающая, с приятным сладким вкусом. Кожица тонкая, но прочная, хорошо отделяющася от мякоти. Семя одно, очень редко два. Большинство ягод бессемянные.

Отдаленные гибриды винограда

Гибрид N. С. 6-15 является типичным гибридом между V. \чшГега Ь. и V. гоШпсШоНа М1сЬх. Тип цветка функцио-

йально женский. Завязь узко коническая, постепенно переходящая в короткий столбик. Гибрид образует маленькие соцветия но типу V. гоЫпсШоПа М*1сЬх., которые, независимо от того, пыльцой какого вида опылены, ягод не" образуют и впоследствии высыхают. Таким образом, отдаленный гибрид N. С. 6-15 является бесплодным. Стерильность и бесплодность гибрида можно объяснить, прежде всего, тем, что скрещиваемые виды находятся в отдаленных родственных связях, и поэтому в профазе мейоза хромосомы не конъюгируют друг с другом.

■ Гибрид 01?Х-55 — производный гибрид N. С. 6-5. Получен К. Т. Оип51ап (1962) из семени от свободного опыления неизвестного сорта V. \чтГега Ь. Тип цветка обоеполый, но в пыльниках вся пыльца стерильная. Тычинок пять. Столбик короткий, цилиндрический. Грозди мелкие, средние и крупные, почти цилиндрические, рыхлые. Оплодотворение яйцеклеток и развитие завязей на соцветиях происходит только при опылении пыльцой обоеполых сортов V. \inifera Ь. или мужских клонов американского вида V. гоШпсШоПа ЛИсЬх. Ягоды средние, продолговато-овальные, зеленовато-белые, при созревании приобретают золотисто-желтоватый оттенок с приятным мускатным ароматом. Мякоть сочная, расплывающаяся. Семена мелкие, удлиненно-овальные.

Гибрид Р1*Х 58-5 получен в 1962 году в результате скрещивания гибрида р! N. С. 6-5 с сортом Демко фигЫап, 1962). Тип цветка обоеполый, но в пыльниках вся пыльца, как и у гибрида ОИХ-55, стерильная. Согласно данным И. Т. Оип-з1ап (1962), при опылении пыльцой V. \мшГега Ь. за-

вязываются ягоды и формируются грозди среднего размера. Гибрид ОЯХ-58-5 характеризуется высокой устойчивостью к грибным болезням и филлоксере. Его целесообразно использовать в качестве донора этих признаков при создани иновых сортов винограда, обладающих комплексной устойчивостью.

Кроме вышеописанных форм, фрагментарно нами изуча-лить три клона вида У-ИоШпсШоНа М1сЬх., а именно: № 1, Ха 10314 и клон V. гоитсШоПа ЛИсЬх., завезенный из Якорной Щели (район Сочи), а также Шабаш тетраплоидный. Все три клона V. гоЬикШоПа ЛМсЬх. характеризуются высокой устойчивостью к филлоксере и болезням, имеют мужской тип цветка. Поэтому в скрещиваниях они могут быть использованы только в качестве отцовских форм.

В 1983 г. мы определяли размеры листовой пластинки (длина, ширина, длина черешка) и длины междоузлий у некоторых полиплоидных форм, отдаленных гибридов и растений вида V. го{ипсИГоИа МдсИх.

Результаты измерений приведены в таблице I.

Размеры листа триплоидов, тетраплоидов и отдаленных гибридов винограда, см (1983 г.)

Наименование клопа, гибрида. Лист Длина междоузлия побега

пластинка листа длина черешка листа

длина | ширина

Трнплондный гибрид Х1Х-28/4 Шабаш тетраплоид-ныГ| ТркплокдныГс гибрид XIX-20/48 ТриплоияныА гибрид XX-29/ V. гоЬшсШоНа МкИх. Отдаленный гнбрнд 1ЖХ-55 12.4i0.26 14„4±0,38 16,9±0,29 17,7 ±0,39 7,5 ±0,31 10,5 ±0,33 11,4±0,26 13,4^01.24 13,8 ±0,42 15,9±0,12 6,4 ±0.31' 9,1 ±0,32 6.4 ±0,19 ±0,16 8,0±0,16 8 8±0,16 3,4±0,19 7.5 ±0,30 10,2 ±0.27 6„5±0,37 6,7±0.30 11,4±0,19 7„7±0,46 ,14,5 ±0.36

Из данных таблицы видно, что наиболее крупные листья имеют триплоидные гибриды: ХХ-29/8, Х1Х-20/48 и Х1Х-28/4, несколько меньше пластинка листа у клона Шабаш тетра-плоидный. При отдаленной гибридизации лист винограда претерпевает изменения в сторону увеличения. Так, если у V. гоШгиШоНа МлсЬх. длина листовой пластинки составляет 7,5±0,31 см, то у отдаленного гибрида ОЯХ-55 она равна 10,5±0,33 см.

Таким образом, каждая из полученных форм характеризуется определенными морфологическими особенностями и размерами пластинки листа.

Длина междоузлий побега также больше у триплоидов и отдаленного гибрида по сравнению с тетраплоидами и V. гоЬикШоПа АИсЬх. Это свидетельствует о том, что у триплоидов и отдаленных гибридов параметры листа и междоузлий претерпевают существенные изменения в направлении их увеличения по сравнению с тетраплоидами и V. гоЫпсШо-Па АИсЬх.

Результаты цитологических исследований диплоидных сортов,

тетраплоидных форм, триплоидов и отдаленных гибридов

винограда

Одной из важнейших цитологических характеристик определенного вида растений, сорта или селекционной формы является число хромосом, остающееся почти неизменным в онтогенезе и филогенезе. Показатель числа хромосом может быть с успехом использован при решении многих вопросов систематики, филогении, генетики и практических задач селекции.

С

Первые определения хромосомных чисел растений были сделаны в конце прошлого века Е. Страсбургером, Л. Гинья-ром. Ведущая роль в изучении хромосом принадлежит русским ученым, в первую очередь, основоположнику русской цитологической школы С. Г. Навашину, а также М. С. На-вашину, Л. Н. Делоне, Г. А. Левитскому и др. (Волховских и др., 1969).

Сорта культурного винограда в цитологическом отношении изучены слабо. Сведения о морфологии хромосом, их размерах, а также и идиограммах имеются только в нескольких работах (Араратян, 1942; Sudharsan Raj, Seethaiah, 1969, 1973; Тоналэ, 1983). Поэтому одной из задач, стоящих перед нами, было проведение цитологических исследований на раз-ноплоидных и разногеномных формах винограда с целью определения и уточнения соматического числа хромосом.

В целях получения более четких метафазных пластинок для подсчета числа хромосом и изучения их формы у дипло-идов, триплоидов и тетраплоидов нами были изготовлены временные цитологические препараты из апикальной меристемы побегов. Изучение цитологических препаратов позволило установить, что сорта Шасла сульфидиус и Шасла шарлери в соматическом наборе имеют 38 хромосом и, следовательно, являются истинными диплоидами. Хромосомы этих сортов мелкие, в основном, палочкообразной формы. Многочисленные подсчеты в экваториальной пластинке сортов Шасла бернардская и Шасла диамант показали, что в соматическом наборе они имеют удвоенное число хромосом 2п = 76, и, следовательно, являются спонтанно возникшими тетраплоидами. В генотипе тетраплоидов присутствуют 4 генома, то есть каждая хромосома представлена четырежды. Этим и следует объяснить изменение некоторых признаков, например, увеличение размера ягод и гроздей.

В результате подсчета числа хромосом у клонов V. rotun-difolia Michx. на многих метафазных пластинках нами установлено, что все изученные клоны имеют одинаковое число хромосом 2п = 40. Наши результаты согласуются с ранее опубликованными К. Саксом (Sax, 1929) данными о числе хромосом у этого вида. Однако, следует отметить, что хромосомы V. rotundifolia Michx при пристальном изучении выглядят несколько более-мелкими, чем у V. vinifera L. В мета-фазной пластинке они лежат плотнее друг к другу.

Как показали наши исследования, проведенные на отдаленных гибридах, у N. С. 6-15, полученного L. R.Detjen (1919), в соматическом наборе содержится 39 хромосом, то есть по 19 хромосом от V. vinifera L. и по 20 от V. rotundifolia Michx. К сожалению, отличить хромосомы первого вида в

гибридном организме от хромосом второго на временных цитологических препаратах не представляется возможным, так как их размеры слишком малы, а морфологическое строение, в обшем, идентично.

Согласно данным И. Т. ОшЫап (1962) соматическое число хромосом у отдаленного гибрида ОНХ-55 равно 38. Однако, наши цитологические исследования показали, что 01?Х-Г>о в соматическом наборе содержит 39 хромосом, что согласуется с данными III. Г. Топалэ (1983).

Необходимо отметить, что в меристеме стебля митоз у винограда происходит совершенно нормально. Здесь клетки активной зоны деления более мелкие, чем в меристеме корня. В связи с этим хромосомы в метафазе расположены еще гуще, что значительно затрудняет их изучение.

Для изучаемых нами форм винограда характерно нормальное течение всех фаз митотнческого цикла. В качестве нарушений можно указать лишь на то, что у отдаленных гибридов 01?Х-55 и ОНХ 58-5 иногда встречаются клетки с полиплоидным набором хромосом 2п = 78, 2п = 58. Возникновение таких клеток имеет большое теоретическое и практическое значение.

Форма и размеры пыльцевых зерен винограда как диагностический признак полиплоидии

В отношении форм пыльцевых зерен у винограда в литературе существуют различные точки зрения. Так, академик С. И. Коржинский (1910), считал, что в пыльцевых мешочках женских цветков пыльца имеет овальную, а не удлиненную форму, как у обоеполых или же мужских цветков. По мнению этого же автора, пыльца женских цветков, будучи стерильной, не имеет трех зародышевых пор.

По наблюдениям III. Г. Топалэ (1972, 1983), фертильные гаплоидные пыльцевые зерна у обоеполых сортов винограда но форме похожи на пшеничное зерно или отличаются бочкообразной, слегка овальной формой. Когда повышается степень нлоидности, величина диплоидных пыльцевых зерен прогрессивно возрастает, а форма их приобретает новые контуры.

Величина и форма пыльцевого зерна у винограда являются одним из надежных критериев морфологических признаков диагностирования природных полиплоидных форм.

Для определения морфологических особенностей и размеров пыльцевых зерен в 1982—1983 годах нами детально изучалась пыльца у полиплоидных форм и отдаленных гибридов винограда. В результате проведенных исследований установлено, что сухая свежесобранная пыльца диплоидных сортов 8

Шасла сульфидиус и Шасла Шарлери имеет удлиненно-бочкообразную форму, а у тетраплоидных форм Шасла бернард-ская и Шасла диамант она принимает очертания различных геометрических фигур, то есть бывает треугольной, трапециевидной, иногда продолговато-овальной формы.

У тринлоидных гибридов XIX-20/48, ХХ-29/8 и Х1Х-28/4 как внутри пыльника, так и после его открытия, пыльцевые зерна сморщенные, деформированные, дефектные, разнообразные по форме и размерам. Необходимо подчеркнуть, что пыльна триплоидов отличается от пыльцы диплоидных обоеполых сортов и тетраплоидных форм винограда, что выражается, прежде всего, в деформациях оболочки микроспор и нехарактерных для винограда формах и размерах.

Пыльца отдаленных гибридов ОИХ-Бо и РНХ-58-5 отличается от таковой исходных видов V. \Чш!ега Ь. V. пйипсП-к)На ЛМсЪх. округлой формой и меньшими размерами. Однако в отличие от триплоидов, пыльца отдаленных гибридов очень однообразна по форме, которая иногда напоминает по своему внешнему виду семена конопли.

Для того, чтобы дать сравнительную характеристику полиплоидов и отдаленных гибридов по размерам пыльцевых зерен, мы измеряли длину, ширину и диаметр пыльцевых зерен у 10 разногеномных форм. Результаты измерений, проведенных в 1982 году представлены в таблице 2.

По размерам пыльцевых зерен триплоиды занимают промежуточное положение между диплоидами и тетраплоидами. У V. гоШпсШоНа ДИсЬх. длина пыльцевых зерен несколько меньше, чем у обоеполых сортов европейского винограда. У отдаленного'гибрида ОИХ-55 величина пыльцевых зерен также меньше, чем у исходных родительских видов. Каждая из изученных нами форм винограда характеризовалась специфическими формами пыльцевых зерен и определенными размерами, что позволяет использовать эти параметры в качестве критерия при решении ряда практических задач селекции винограда............ ..

Прорастание, пыльцы у полиплоидов и отдаленных гибридов винограда

По мнению И, Н.' Голубинекого (1974),. проращивание пыльцы на искусственых средах- указывает лишь на способность данной партии пыльцы к прорастанию, но не дает точного ответа на вопрос о том, как эта пыльца поведет себя в естественных условиях на рыльце пестиков. Поэтому во многих случаях для точного определения жизнеспособности пыльцы проводят опыты по проращиванию ее прямо на рыльцах. Однако у винограда этот метод не нашел сколько-нибудь широкого распространения.

Размеры пыльцевых зерен у полиплоидов и отдаленных гибридов винограда

(мкм, 1982 г.)

Название сорта, гибрида 2п Длина % Ширина Диаметр %

¿М±ш М±ш

Шасла сульфидную « . . . , . 38 25,8 ±0,24 100 15,2 ±0,30 100 22,3±0,29 100

Шасла бернардская (Tj) , , . . 76 33»6±0„38 130,2 21,4±0,40 140,8 26,9+0„38 120,6

Шасла шарлерн , .«..., 38 26,0 ±0,30 100 16,4±0,29 100 23,2±0,34 100

Шасла диамант (Ti) 76 33,4±0,40 125,6 21,,6±Q,34 131,7 27,6+0,34 118,9

38 26,8+0,32 100 17,6+0,,29 100 25,5 ±0,34 100

Шабаш тетраплоидпий . , „ . 7G 31„6±0.,43 117,9 18,2+0,38 103,4 28.2+Q.40 110,5

Триплоид XIX 20/48 ...... 57 27„2±0„69 105.4 17,2+0,30 113,2 21,8 + 0.42 97,8

Триплоид XIX 28/4 ...... 57 27,6 ±0,70 106,9 16,8+0,40 110,5 24,1±0,64 108.1

V. roiundifolia Alichx, , . . , . 40 26,2 ±0,38 98,5 13,4+0,34 81.7 19,5±0,25 84,1

Отдаленный гибрид DRX-55 , . 39 17,4+0,30 66,4 13,7±0,38 103,2 16,2±0,42 83,1

Вопросом проращивания пыльцы у полиплоидов на примере разных культур (рожь, сахарная свекла, виноград) занимались А. Мюнтцинг (1956), А. Н. Лутков (1966), Ш. Г. Топалэ (1970, 1983) и другие.

Для определения жизнеспособности пыльны мы использовали свежесобранную сухую пыльцу с соцветий, расположенных в средней части куста. Соцветия были собраны в период массового их цветения. В лабораторных условиях соцветия оставались в .коробочках для созревания пыльцы. Затем пыльца просеивалась через металлическое сито и была готова для посева. Определение жизнеспособности пыльцы проводили в камере Ван-Тнгема в висячей капле (Паушева, 1970). Результаты трехлетних опытов сведены в таблице 3.

Данные таблицы свидетельствуют о том, что жизнеспособность пыльцы у тетраплоидов в 3—4 раза ниже, чем у диплоидных форм. Высокий процент абортивной пыльцы у тетраплоидов обусловлен, повидимому, нарушениями хода мейоза. У тетраплоидов наблюдается большее число нарушений в формировании тетрад, чем у диплоидов. Процент прорастания пыльцы у триплоидов очень низкий и колеблется в пределах 0,62—0,86. Жизнеспособность пыльцы вида V. rotun-diíolia Michx. довольно высокая, а у отдаленных гибридов она равна 0.

Результаты интервалентных скрещиваний и создание новых триплоидных форм винограда

Выявление цитогенетических особенностей полиплоидов ряда культур, в том числе и винограда, открыло принципиально новые пути и методы селекции культурных растений и позволило целенаправлено получить гетерозисные триплоид-ные формы.

Вопрос о получении и продуктивности триплоидов занимал многих ученых (Peto Royes, 1940; Muntztng, 1958; BartI, 1962; Savifsky, 1962; Фишер, 1970). Однако более детально проблему продуктивности триплоидов разработал Е. Knapp (1958, 1965). Автор считает, что как уровень плоидности, так и гетерозис играют определенную роль в формировании этого признака.

Сведения о триплоидах винограда встречаются лишь в работах X. Г. Олмо (Olmo, 1937), В. Шерца (Scherz, 1940) и ограничиваются информацией о получении ими по одному триплоидному сеянцу, без дальнейшего их изучения.

Впервые в СССР триплоидные формы винограда были получены Ш. Г. Топалэ (1971, 1983).

С целью получения гибридных семян и сеянцев триплоидных форм винограда в 1982 г. в Ампелографической коллек-

Жизнеспособность пыльцы полиплоидов и отдаленных гибридов на искусственно питательной среде

Количество-

пыльцевых зерен,

Название сорта, гибрида 2п шт. Прорастание. %

всего пророс-

ших

1982 г.

Ша-баш.........

Шабаш тетрэплоидный . . Триплоид XIX 28/4 . ч . . Триплоид XX 29/8 . . , . Триплоид XIX 20/48 . . . Отдаленный гибрид ОИХ-55

38 394 157 39,8

76 307 46 14,9

57 581 5 0.86

57 365 3 0.82

• 57 684 4 0,62

39 410 0 0

1983 г.

Шабаш........... 38 308 144 46,8

Шабаш тстраллоид-ный .... 76 286 39 13 6

Шасла сульфидиус...... 38 317 152 47,9

Шасла бернардская...... 76 304 46 15,1

Шасла шарлерн....... 38 320 138 43,1

Шасла диамант....... 76 290 37 12,8

Триплоид XIX 28/4 ...... 57 665 5 0.75

Триплоид XIX 20/48 ..... 57 ' 652 5 0,77

Триплоид XX 29/8...... 57 380 3 0,79

V- гоЫтШоИа ЛМсЬх...... 40 605 247 40 8

Отдаленный гибрид ОЯХ-55 . . 39 335 0 0

1984 г.

Шасла сульфидиус ....... 38 340 ' 174 51,2

Шасла бернардская ...... 76 305 39 12,8

Шасла шарлерн....... 38 310 143 46.1

Шасла диамант....... 76 280 32 11,4

V. гоЫшШоНа ЛИсЬх, . . . . . . .40 306 ' 128 41,8

ции МолдНИИВиВ НПО «Винрул» нами проведен ряд интервалентных скрещиваний между различными диплоидными сортами и двумя цитологически идентифицированными тетра-плоидными формами. В качестве материнских форм были использованы отдельные сорта из коллекции и новые гибриды селекции Н. И. Рузуна, которые имели функционально женский тип цветка. Отцовскими формами служили тетраплоид-ные сорта Шасла бернардская (Т1) и Шасла диамант (Т2). В комбинации скрещивания ТавквериХТ! получено довольно большое количество гибридных_ семян, из которых в 1983 г. выращено 4 растения,- Цитологический анализ гибридных 12

растений показал, что три сеянца были диплоидами и имели число хромосом 211=38, а один оказался триплоидом 2п = 57. Триплоидный сеянец зарегистрирован под названием ТГ-3/82 и был высажен в коллекции Ботанического сада АН Молдавской ССР. Он укоренился и хорошо развился.

В 1984 г. было получено еще одно триплоидное растение, выращенное из гибридных семян комбинации скрещивания ТевквериХТ2, которое также хорошо укоренилось и сильно развилось. По многим комбинациям скрещивания гибридные семена оказались нежизнеспособными и всходов не дали.

Известно, что в результате многочисленных скрещиваний V. униГега Ь. с V. гоктсШоПа ЛИсЬх. были получены отдаленные гибриды Рь которые, как все гибриды первого поколения естественных или искусственно межвидовых скрещиваний являются, по существу, совершенно новыми биологическими формами. Изучение 'жизнеспособности их пыльцы показало, что они стерильны, однако при проведении возвратных скрещиваний удалось получить частично фертнльные гибриды Р2.

В 1984 г. мы проводили скрещивания отдаленных гибридов Р2 с их родительскими видами (ОИХ-ЗйХУ. гоЬшсШоНа М]'сЬх. и ОИХ-ББхХ^. \Пт1ега Ь.). По обеим комбинациям скрещивания удалось получить грозди с нормально развитыми ягодами и семенами. Таким образом, путем использования приема повторного скрещивания можно получить жизнеспособные семена, вырастить из них растения и управлять процессом формообразования, направляя его в сторону получения генотипов с желательными сочетаниями признаков и свойств у растений третьего и последующих поколений. Однако учитывая низкую жизнеспособность семян, необходимо значительно увеличить их число, что позволит повысить практическую результативность селекционной работы.

Хозяйственно-технологическая характеристика

диплоидных сортов и полиплоидных форм винограда

В целях хозяйственно-технологической оценки изучаемых форм винограда мы провели анализ механических показателей гроздей, результаты которого приведены в таблице 4.

Результаты анализа таблицы показывают, что по уволо-гическим показателям урожая сорта Шасла сульфиднус, Шасла шарлери, Шасла бернардская, Шасла диамант, Ка-рабурну могут быть отнесены к столовым сортам, а трипло-идные гибриды XX 29/8, XIX 28/4, сорта Димят и Памид — к столово-винным сортам.

Увологический анализ изучаемых форм винограда (НПО «Виерул», 1982 г.)

Наименование сорта» ■ гибрида (плоидность) Средняя масса грозди, г Среднее число ягод в грозди, шт. сок и плотные части мякоти л став гр г обще 1 <и Сы и ОЗДИ, |% й массы « с Я 5 В § семена Масса 100 ягод, г о « ° ь-„«й к ¡52 1 Сахаристость сока, % 1 Кислотность сока,, г/л

Шасла сульфидиус (2п=38) , . 164,3 56 87,28 2.99 6.94 2,79 286,2 3,3 10,5 6,0

Шасла бсрнардская (2п=76) . . 142,8 41 84,10 4.80 7.63 3,47 367,9 5,7 12,5 6,5

Шасла шарлери (2п=38) - , . 236,3 87 86,08 3,76 7.53 2.63 279,0 3,1 12,2 7,0

Шасла диамант (2п=76) .... 123.9 32 88,96 4,44 5.27 1,33 383,9 5.1 12,3 6,0

Димяг (2п=38) ....... 178.8 58 84,65 3,67 8.63 3,05 307,3 3,6 11,5 8.0

Карабурну (Болгар) (2п=38) . . 274,4 95 86,39 3,03 7.91 2,04 316,7 5.4 10,0 8,0

Памнд (2п=38)....... 154,1 96 84,68 3,47 9,45 2,40 148,9 4.7 12,0 5,5

ТриплоидныА гибрид (2п = 57) . . 203,5 251 91,90 2,90 5,04 0,16 108,6 3,2 20,3 7,5

Триплоидний гибрид (2л=57) . . 188.7 76 86,46 3,73 8.97 0,81 193,4 3,4 18,6 7.0

Выводы

1. Сорта Шасла сульфидиус, Шасла шарлери — диплом ды с соматическим числом хромосом 2п = 38. Сорта Шасла бернардская и Шасла диамант содержат в соматическом наборе удвоенное число хромосом 2и = 76 и, следовательно, являются спонтанными тетраплондами. Гибридные формы: XIX 20/48, XX 29/8 и XIX 28/4 — триилоиды с соматическим числом хромосом 2п = Г)7. Отдаленные гибриды, полученные от межвидовых скрещиваний V. vinifera L.xV. rotundifolia Michx. первого и второго поколений имеют в соматическом наборе 39 хромосом (2п —39). Клоны вида V. rotundifolia Michx. имеют 40 хромосом (2п = 40), что согласуется с ранее опубликованными данными К. Sax (1929); М. М. Branas (1932); G. I. Patel, Н. Р. Olmo (1955), III. Г. Топалэ (1983).

2. Сухие свежесобранные пыльцевые зерна диплоидных сортов Шасла сульфидиус и Шасла шарлери имеюг удлиненно-бочкообразную форму; у тетраплоидных форм Шасла бернардская и Шасла диамант пыльцевые зерна в отличие от диплоидных сортов имеют треугольную, трапециевидную, иногда продолговато-овальную форму. Пыльцевые зерна триплон-дов IX 20/48, XX 29/8 и XIX 28/4 — сморщенные, деформированные, дефективные, разнообразные по форме и разме- t рам. Пыльца отдаленных гибридов DRX-55, DRX-58-5 отличается от таковой исходных видов V. vinifera L. и V. rotundifolia Michx. овально-округлой формой и меньшими размерами. Морфологические различия пыльцевых зерен дннлои-дов, триплоидов, тетраплоидов, отдаленных гибридов могуг служить четким диагностическим признаком для распознавания указанных групп сортов и форм винограда при их отборе для решения практических задач селекции.

3. Пыльцевые зерна вида V. rotundifolia Michx. и обоеполых диплоидных сортов V. vinifera L. имеют высокую потенциальную фертильность (от 40,8 до 51,2%); у отдаленных гибридов Fi и- F2, полученных от прямых и возвратных скрещиваний V. vinifera L. и V. rotundifolia Michx. пыльца стерильна; у изученных триплоидов жизнеспособность пыльцы составила 0,6—0,8%. Количество проросших пыльцевых зерен у тетраплоидов Шасла бернардская, Шасла диамант, составляет в среднем 12—13%, что в 3—4 раза ниже, чем у соответствующих диплоидных сортов. Высокая стерильность пыльцы отдаленных гибридов обусловливается, по-видимому, инконгруентностью геномов V. vinifera L. и V. rotundifolia Michx., а у триплоидов — неправильным расхождением хромосом третьего генома и частичным асинаисисом. Сравнительно высокая стерильность у тетраплоидов винограда, как и у других растений, является, по-видимому, следствием ог-

дельных нарушений меноза,-связанных с неправильным расхождением хромосом к полюсам.

4. В результате изучения морфологических признаков листа и побега установлено, что наиболее крупные листья имеют триплоиды XX 29/8,.XIX 20/48 и XIX 28/4. Несколько .меньший размер пластинки -листа у клона Шабаш тетрапло-идный. Листья некоторых отдаленных гибридов имеют более крупные размеры, длина листа отдаленного гибрида второго поколения ОИХ-Гк) в 1,4 раза больше, чем у родительской

, формы V. пйитШоНа МкЪх. Длина междоузлий побегов также больше у тринлоидов и отдаленного гибрида ОИХ-бБ, чем у тетраплоидов и V. гоЫпсШоПа М1сЬх.

5. При интервалентных скрещиваниях у винограда образование гибридных семян происходит чрезвычайно трудно. Многие из них оказались нежизнеспособными и всходов не дали. Полученные же при данных скрещиваниях сеянцы оказывались, в основном, диплоидными и только лишь в отдельных комбинациях скрещивания "удалось получить три-плоидные формы.

6. У спонтанных тетраплоидов в мужском гаметофите образуются два рода гамет: п~19 и п = 38. Гаплоидные гаметы (п=19) имеют определенные преимущества в процессе акта двойного оплодотворения перед диплоидными (п — 38),

* поэтому количество диплоидных сеянцев в гибридных популяциях от интервалентных скрещиваний составляет подавляющее большинство.

7. При возвратных скрещиваниях отдаленных гибридов Р2 с исходными родительскими видами удалось получить довольно большое количество нормально завязавшихся ягод и семян. Путем использования. приема повторного опыления можно управлять процессом формообразования у винограда, направляя его в сторону получения новых форм с самым разным сочетанием признаков и свойств у растений третьего и последующих поколений.

8. Тетраплоидные формы в отличие от диплоидных сортов имеют более крупные; ягоды и более высокую сахаристость сока. Триплоидные гибриды занимают по этим показателям, как правило, промежуточное положение между диплоидными и тетраплондными формами. Из триплоидных форм наибольший интерес по хозяйственно-ценным признакам представляет гибрид XIX 28/4.

9. В результате интервалентных скрещиваний получены две гибридные триплоидные формы винограда, представляющие большой теоретический и практический интерес.

10. Дано полное морфологическое описание некоторых

• полиплоидных форм н отдаленных гибридов винограда, полученных при участии вида V. гоЫпсШоНа АИсЬх.

Рекомендации

Отдаленные гибриды и Р2, полученные от скрещивания V. У1шГега пйипсШоПа ЛИсЬх. рекомендуется использо-

вать в селекции только как материнскую форму. Использование же их в качестве отцовских форм невозможно из-за абсолютной стерильности их пыльцы, а, следовательно, и полного отсутствия завязывания ягод и семян.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Эль-Вард X. Д., Ш. Г. Топалэ. Использование метода интервалентных скрещиваний в селекции винограда. — В кн.: Генетические основы селекции сельскохозяйственных растений и животных. Тезисы докладов Республиканской конференции 25 апреля 1984 г. Кишинев, Штиинца, 1984, с. 128.

2. Эль-Вард X. Д., Ш. Г. Топалэ. Исследование прорастания пыльцы у полиплоидных форм и отдаленных гибридов винограда. — Там же, с. 69.

Объем I1/« п. л.

Заказ 1127.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44