Сортовые особенности развития поперечных клеток перикарпия зерновки твердой пшеницы

Степанов С.А. Проблема целостности растения на современном этапе развития биологии // Изв. Сарат. ун-та. Новая сер. 2008. Т.8. Сер. Химия. Биология. Экология, вып.2. С.50-57.

Metcalfe C.R. Anatomy of the monocotyledons. 1. Gramineae. Oxford: Clarendon Press, 1960. 731 p.

Parker M.C., Ford M.A. The structure of the mesophyll of flag leaves in three Triticum species //Ann. Bot. 1982. Vol.49, №2. P.165-177.

УДК 633.11:581.48:581.176.3

СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ КЛЕТОК ПЕРИКАРПИЯ ЗЕРНОВКИ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ

Е.А. Танайлова, Т.М. Прохорова, С.А. Степанов Саратовский государственный университет им Н.Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул Астраханская 83; e-mail: stepanovsa@ info.sgu.ru

В работах по анатомии перикарпия зерновки мягкой пшеницы отмечено длительное существование в поперечных клетках зеленых пластид, отличающихся от хлоропластов мезофилла листа большими размерами, более темным цветом и способностью к накоплению значительного числа мелких зерен крахмала (Дунаева, 1980, 1982). Существует представление, что фотосинтез хлоропластов в поперечных клетках зерновки (Caley et al., 2005) может происходить на основе рефиксации углекислоты, выделяющейся в процессе интенсивного дыхания эндосперма (Jennings, Morton, 1963). В ранее проведенных исследованиях на примере 5 сортов твёрдой пшеницы была выявлена динамика развития поперечных клеток перикарпия в разных участках зерновки (Танайлова и др., 2008). Определение сортовых особенностей развития поперечных клеток по завершении их роста явилось целью данной работы.

Материал и методика

Объектом изучения были двадцать восемь сортов твердой яровой пшеницы - саратовской (Гордеиформе 432, Мелянопус 26, Мелянопус 69, Саратовская 40, Саратовская 59, Саратовская золотистая, Валентина, НИК, Людмила, Аннушка, Елизаветинская, Золотая волна, Крассар) и инорайон- ной селекции (Безенчукская 182, Безенчукская степная, Безенчукский янтарь, Безенчукская 200, Харьковская 23, Алтайская Нива, Алтайский янтарь, Зарница Алтая, Алейская, Омский корунд, Омский янтарь, Ангел, Medora, От Rabi 5, Belikh 2).

Зерновки по завершении периода молочной - начала восковой спелости предварительно помещали в фиксатор Гамалунда (Прозина,1960), затем выделяли под микроскопом «Биомед 6» слой поперечных клеток и проводили измерения их длины и ширины. Дисперсионный анализ проводили по Н.Л. Удольской (1976).

Результаты и их обсуждение

Измерения длины поперечных клеток в области спинки зерновок позволяют выделить 4 группы сортов с НСР095 = 12,6 (рисунок). В первую группу с длиной поперечных клеток от 81 до 94 мкм вошли 11 сортов: Мелянопус 69, Саратовская золотистая, Людмила, Крассар, Безенчукский янтарь, Безенчукская 200, Алтайская нива, Алтайский янтарь, Зарница Алтая, Алейская, Омская янтарная. Вторую группу (95-106 мкм) также составляют одиннадцать сортов: Гордеиформе 432, Мелянопус 26, Валентина, Саратовская 59, Золотая волна, Аннушка, Безенчукская 182, Безенчукская степная, Омский корунд, Medora, От Rabi 5. Третья группа представлена 4 сортами с длиной поперечных клеток от 107 до 119 мкм: Саратовская 40, НИК, Харьковская 23, Ангел. Четвертая, самая малочисленная группа, включает в себя два сорта с самыми длинными поперечными клетками в области спинки зерновки: Елизаветинская и ВеИИз 2 -129 и 132 мкм соответственно.

Данные, полученные при измерении длины поперечных клеток в районе щечек зерновок, позволяют выделить три группы сортов по данному показателю при НСР0>95 " 25,6. В первую группу (121-146 мкм) вошли 10 сортов: Гордеиформе 432, Мелянопус 69, Людмила, Саратовская 59, Елизаветинская, Аннушка, Безенчукская 182, Безенчукский янтарь, Алейская, Омский корунд. Во вторую группу (147-171 мкм) можно отнести 10 сортов: Мелянопус 26, Саратовская 40, Саратовская золотистая, НИК, Золотая волна, Крассар, Безенчукская 200, Medora, Опт Rabi 5, ВеИИз 2. Третью группу составляют сорта с наибольшим развитием данного признака (172-198 мкм): Валентина, Безенчукская степная, Харьковская 23, Алтайская нива, Зарница Алтая, Омская янтарная, Ангел.

По длине поперечных клеток, прилегающих к бороздке, было выделено 4 группы сортов при НСР0 95 = 22. В первую группу (90-112 мкм) вошли сорта с наименьшим развитием данного признака: Гордеиформе 432, Саратовская золотистая, Аннушка, Безенчукская 182, Алтайский янтарь.

Вторая группа представлена 6 сортами с длиной поперечных клеток 113-134 мкм: Мелянопус 26, Мелянопус 69, Саратовская 40, Безенчукская степная, Омский корунд, Омская янтарная. Третью, наиболее многочисленную группу составляют одиннадцать сортов: Валентина, НИК, Саратовская 59, Елизаветинская, Крассар, Безенчукская 200, Харьковская 23, Зарница Алтая, Алейская, Ангел, ВеИИз 2. В четвертую группу были отне-

ВеИИз 2 От Rabi 5 Medora Ангел Омская янтарная Омский корунд Алейская Зарница Алтая

Алтайский янтарь

Алтайская нива

Харьковская 23 Безенчукская 200

Безенчукская 182 Крассар Аннушка Золотая волна Елизаветинска я Саратовская 59 Людмила НИК

Валентина Сарат. золотистая Саратовская 40 Мелянопус 69

80

130 140 Длина, мкм

Мелянопус 26 Гордеиформе 432

Длина

104 103 3- 109

92

!Н 81

!Н 81

И 89

З-н

88

107

3—1 129

89

84

Э-)

Э-н

ЗН 86

Ü3-)

97 97

97 95

116

г 81

96

90

~Т

т-н 91

;94

100

Ü3—4

109

108

: 98

132

поперечных клеток в 9 зерновок Т. durum 0

10 0

11

0

12 0

области спинки

сены сорта, имеющие наиболее длинные поперечные клетки, прилегающие к бороздке (156-178): Людмила, Золотая волна, Безенчукский янтарь, Алтайская нива, Medora, От Rabi 5.

Исследования, проведенные нами, показали, что в отличие от Т. aes- tixum сорта T.durum отличаются большей длиной поперечных клеток, особенно в области щечек зерновки, где они могут достигать 195 мкм, ширина же их не превышает 10 мкм даже в области бороздки. В остальных частях зерновки этот показатель был еще меньше.

Возрастание количества хлоропластов наблюдалось во время активного налива зерна в период молочной спелости. К окончанию налива зерна в поперечных клетках отмечалась потеря хлоропластов и, возможно, остальной цитоплазмы, что в дальнейшем позволяло данному слою перикарпия участвовать в процессе водного обмена зерновки. Дольше всего хло- ропласты сохранялись в поперечных клетках, прилегающих к бороздке. В данной области зерновки поперечные клетки отличались еще и своей морфологией: они приобретали извилистые очертания, при этом нарушалось их поперечное расположение относительно продольной оси зерновки.

Наличие сортовых особенностей в развитии поперечных клеток перикарпия зерновок твердой пшеницы позволяет предположить, что как интенсивность фотосинтеза, так и количество поглощаемого углекислого газа, образующегося при дыхании, может существенно отличаться у сортов в период налива и созревания семян.

Список литературы

Дунаева С.Е. Особенности ультраструюуры хлоропластов перикарпия зерновки мягкой пшеницы //Докл. АН СССР. 1980. Т.255, №2. С.504-506.

Дунаева С.Е. Ультраструктура поперечных клеток мезокарпия зерновки Tr. aestivum //Бот. журн. 1982. Т.67. С.526-532.

Caley C.Y., Duffus СМ., JeffcoatВ. Photosynthesis in the Pericarp of Developing Wheat Grains // J. of Exper. Bot. 2005. Vol.41,"№3. P.303-307.

Jennings A.C., Morton B.K. Changes in carbohydrate, protein and nonprotein nitrogenous compounds of developing wheat grain // Austr. J. Biol. Sci. 1963. Vol.16, №2. P.318-331.

Танайлова E.A., Агапова А. В., Гапонов C.H. Особенности развития поперечных клеток перикарпия зерновки твердой пшеницы // Бюл. Бот. сада Сарат. гос. ун-та. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып.7. С.267-270.

Прозина М.Н. Ботаническая микротехника. М: Высш. шк., 1960. 207 с.

УдольскаяH.JI. Введение в биометрию. Алма-Ата: Наука, 1976. 84 с.