ИЗУЧЕНИЕ МЕЖВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ И  ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В РОДЕ ALNUS

 

Благодарова Т.А. (НИИЛГиС, г.Воронеж, РФ)

 

The research work of interspecific hybridization and cytological investigation in the species Alnus. In this work the results of research work of distant and interspecific hybridization and cytological investigation in the species Alnus.

 

Цитологические исследования необходимо проводить  для понимания генетических основ селекции. У ольхи  проведение полного кариотипического анализа сопряжено со значительными трудностями из-за малых размеров хромосом.

В Японии проведены небольшие работы по определению чисел хромосом у четырех видов ольхи в секции bifurcate (Somego,1976) и по межвидовой гибридизации этих видов.  Число хромосом определяли в пыльцевых зернах. Вид Alnus pendula определен как диплоид (2n=14), другими авторами этот вид описан как тетраплоид (2n=28), A.firma var.hiertella, A.siboldiana определены как октаплоиды (2n=56). Другие исследователи A.firma определяют как гексаплоид (2n=42). Д.В.Райт (1978) отмечает, что в семействе березовых Alnus и Betula, видимо, являются полиплоидными производными от древних видов, имевших по 7 хромосом (n=7).

Число хромосом  определяется в активно делящихся клетках меристематической ткани. Однако у ольхи очень сложно получить четкие метафазные пластинки, в связи с большим содержанием липоидов и механической ткани, которая трудно мацерируется.

По нашим наблюдениям в районе г.Воронежа, мейоз у ольхи черной протекает при сумме эффективных температур 1600^оС или, примерно, в конце августа, у ольхи серой – на 4-5 дней раньше, у ольхи маньчжурской – на 4-5 дней позже ольхи черной. При этом  генеративные органы (мужские сережки) выходят из состояния покоя. Профаза I протекает нормально, максимум сокращения хромосом на протяжении профазы достигается в диакинезе. На этой стадии и в ранней метафазе I хорошо видно 14 бивалентов. В анафазе I наблюдается синхронное расхождение гомологичных хромосом к полюсам. Иногда образуются хромосомные мосты. Частота таких нарушений у ольхи черной составляет 1-2%, у ольхи японской –  до 1%, у ольхи маньчжурской – 3%, у ольхи серой – 1-2%. Телофаза I наступает после полного расхождения хромосом к полюсам.

Стадия интерфазы у ольхи характеризуется частичной деспирализацией хромосом, интерфазные ядра по внешнему виду похожи на предмейотические. Пройдя короткую интерфазу ядра вступают во второе деление. Метафаза II у всех четырех форм без видимых отклонений от нормы. Для ольхи, как и других древесных пород, характерна параллельная ориентация веретен деления в метафазе II и анафазе II.  Причем, в большей степени это выражено у ольхи японской, что является предпосылкой для слияния групп хромосом на одном или двух полюсах, результатом чего может быть появление диплоидной пыльцы. Мейоз заканчивается формированием тетрад по симультивному типу. При фиксации генеративных почек для изучения мейоза у ольхи черной в клетках соматической ткани пыльников были обнаружены митотические пластинки на стадии метафазы. Число хромосом в метафазных пластинках 2n=28. Нарушений на стадиях митоза не обнаружено.

Исследования поведения мейотических и митотических  хромосом показали, что мейоз и митоз у ольхи черной (местная) и трех интродуцентов (ольха серая, японская, маньчжурская) в условиях Центрально-Черноземного района протекает нормально. Это позволило использовать эти виды для внутривидовой и отдаленной гибридизации с целью получения качественного потомства.

В результате гибридизации, проведенной на растущих деревьях в 1993-1999  годах, выполнено 67 комбинаций скрещиваний, в том числе самоопыление, без опыления и свободное опыление. Полученные данные по скрещиваемости  показали хорошие результаты в вариантах реципрокных скрещиваний ольхи черной и серой, а также внутривидовых скрещиваний ольхи черной. Заложены испытательные культуры в условиях проточного увлажнения  общей площадью 0,7 га. Проводится анализ роста и состояния культур.

Относительно высокие показатели лабораторной всхожести семян (от 40 до 66%) отмечались при внутривидовых скрещиваниях ольхи серой. Самая высокая лабораторная всхожесть семян  (66%)  в варианте межвидового скрещивания, где опылителем являлась ольха черная, а семенником – восьмилетняя прививка ольхи серой. Лабораторная всхожесть семян при межвидовых скрещиваниях составила от 1 до 25%, энергия прорастания – от 1 до 17%, средний семенной покой –8-13 дней. При внутривидовых скрещиваниях ольхи черной лабораторная всхожесть составила от 4 до 30%, энергия прорастания 2-26%, средний семенной покой  6-13 дней. При свободном опылении ольхи черной лабораторная всхожесть составила 12-27%,  энергия прорастания 4-7%, средний семенной покой 7-13 дней. Семена не прорастали в вариантах: черная ´ японская, маньчжурская ´ серая, японская ´ серая, японская ´ пушистая, японская ´ черная.

Масса  1000 штук плодов-орешков при внутривидовых скрещиваниях составила 1,56 г, при межвидовых – от 0,38 до 1,59 г. Масса плодов от массы плодовых сережек составила от 3 до 21%. Количество семян в 1 плодовой сережке – от 20 до 89 штук. Отмечается снижение показателей массы 1000 шт. семян и их лабораторной всхожести в вариантах от свободного опыления, затем – без опыления и далее от самоопыления.

Грунтовая всхожесть семян, полученных при гибридизации, была низкой и составила 0,3% от числа высеянных.

В результате проведенных опытов получена перисторазрезнолистная форма ольхи серой с плакучими ветвями, названная нами «Воронежская». Зарегистрирована Госкомиссией РФ по  испытанию и охране селекционных достижений.

 

         Работа выполнена при поддержке ФЦП «Интеграция».