Биофизическая и физико-химическая характеристика разнополых гаметофитов некоторых вишен

БИОФИЗИЧЕСКАЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗНОПОЛЫХ ГАМЕТОФИТОВ НЕКОТОРЫХ ВИШЕН © И.П. Спицын, О.В. Дутов

Разнополые гаметофиты и ткани пестика сноро-фитного происхождения высших цветковых растении, в том числе и плодовых, различаются по целому ряду физиолого-биохимических показателей. В ходе исследований было выявлено, что пыльца характеризуется более высокой интенсивностью метаболитиче-ских процессов и более высоким содержанием физиологически активных веществ, чем ткани пестика. Кроме того, существенные различия между разнополыми гаметофитами были обнаружены и при определении содержания запасных строительных и энергетических соединений.

Исследования особенностей основных этапов процесса оплодотворения показали, что вышеуказанные различия разнополых гамегофитов являются необходимым условием его нормального течения. Среди показателей в реализации избирательности оплодотворения у плодовых растений особенно важную роль играют физико-химические и биоэлектрические характеристики пыльцы и пестиков.

Изучение физико-химических и биоэлектрических характеристик разнополых гамегофитов имеет немаловажное значение для генетики и селекции, поскольку позволяет: во-первых, осуществлять направленный подбор форм и прогнозирование результатов гибридизации, а во-вторых, направленное качественное и количественное изменение данных характеристик. с помощью внешних воздействий, является основой разработки новых действенных методов повышения продуктивности оплодотворения.

Исследования биофизических и физико-

химических характеристик разнополых гамегофитов проводились нами с сортами вишни: Владимирская, Любская, Жуковская, Харигоновская и вишнечерешневым гибридом селекции И.В. Мичурина Краса севера. Были определены такие физико-

химические характеристики, как pH, гН2, ЕЬ, а также знак и величина электрического заряда. Показатель pH (отрицательный логарифм концентрации водо-родных ионов) определялся микрохимически - с по-мону.ю прижизненного окрашивания нейтральным красным в концентрации 1:10000. Показатель тН2 (отрицательный логарифм парциального давления водоро;щых молекул в клетке) - с помощью индикаторов с неодинаковым потенциалом восстановления (по Макарову, 1953, в модификации Остапенко, 1977). Величина окси-редукционного потенциала (ЕЙ) рассчитывалась на основании данных прижизненного определения показателей pH и тН2 по формуле Вюрм-зера: ЕЬ = 30 [ тН2 - 2рН ]. Для определения электро-физиоло! ических характеристик нами были использованы методики С.Д. Рыжкова и В.И. Остапенко, а также специальные камеры для микроэлектрофореза.

В ходе экспериментов нами было установлено, что пыльца вишни разнокачественна по знаку и величине электрического заряда, а также по показателям pH, тН2, ЕЙ. Соотношение положительно и отрицательно заряженных микроспор у разных сортов и гибридов варьировало в известных пределах, но все же большая часть микроспор несла положительный электрический заряд. Опыта по электросепарирова-нию пыльцы показали, что по признаку увеличения катодной (положительно заряженной) фракции и уменьшения анодной (отрицательно заряженной) фракции микроспор изучавшиеся сорта вишен располагаются в следующем порядке: Краса севера < Жуковская < Любская < Харигоновская < Владимирская. Не менее значительными были сортовые различия пыльцы вишен и по физико-химическим показателям. Предел варьирования pH пыльцы, при использовании в качестве индикатора нейтрального красного, составил от 5 до 7. Значение pH у отдельных пыльцевых зерен даже выходило за эти пределы, в особенности за нижний предел. Применение в качестве индикаторов на pH тимолового синего и бромфенолового синего показало, что pH многих пыльцевых зерен опускается до 3 и ниже. Значения показателя тН2 пыльцы вишни варьировали от 8 до 18. Величина окислительно-восстановительного потенциала микроспор вишен колебалась от +360 до -290 мВ. Для сопоставления изучавшихся сортов по признаку изменения pH, тН2 и ЕЬ микроспор мы определяли их средние значения.

Таким образом, было выявлено, что основная масса пыльцы изучавшихся сортов имела кислотность в интервале от 3 до 5,5 pH, тН2 в интервале от 17 до 18 и выше, а также положительные значения окислительно-восстановительного потенциала от 180 до 360 мВ и выше. Меньшая часть пыльцевых зерен характеризовалась значениями pH, равными 7-8,8, низкими значениями тН2 от 8 до 12 и отрицательными значениями окислительно-восстановительного потенциала в интервале -60...-290 мВ. Остальные пыльцевые зерна имели промежуточные значения этих величин. Подсчет осредненных значений окис-лительно-восстановителы юго і ютеї щи ала і юказал, что сортовые различия свежесобранной пыльцы по этому показателю составляют около 100 мВ. В порядке последовательного увеличения средних значений окислителы ю-восстаї ювительного потеш шала пыльцы изучавшиеся сорта вишен расположились следующим образом: Краса севера < Жуковская < Любская < Харигоновская < Владимирская.

В отличие от микроспор, одна часть которых характеризовалась положительным окислительно-вос-становительным потенциалом и несла положительный электрический заряд, а другая - отрицательными

значениями этих показателей, семяпочки всех сортов вишен несли только отрицательный электрический заряд и имели отрицательный окислительно-восста-новительный потенциал. Наиболее высокие отрицательные значения электрического заряда имели семяпочки сорта Любская, за ним следуют Жуковская, Харитоиовская, Владимирская и, наконец, устойчивое последнее место по этому показателю занимает сорт Краса севера. Калориметрические исследования физико-химических показателей pH, тН2 и ЕЙ семяпочек выявили следующую картину: сортовые различия р11 клеток нуцеллуса и зародышевого мешка составляют' от 6 до 7 единиц, а тН2 от 2,5 до 4, что соответствует варьированию значений окислительно-восстановительного потенциала -240...-345 мВ. В порядке последовательного снижения величины отрицательного окислительно-восстановительного потенциала женского гаметофита, изучавшиеся сорта вишен расположились в следующей очередности: Любская > Жуковская > Харитоиовская > Владимирская > Краса севера Мичурина.

Анализ результатов межсортовой и отдаленной гибридизации в сопоставлении с физико-химичес-

кими и биоэлекфическими характеристиками разнополых гаметофитов растений-производителей показал, что исход скрещивания в значительной степени определяется величиной и знаком окислительно-восстановительного потенциала и электрического заряда семяпочек и микроспор. Чем выше положительный электрический заряд и окислительновосстановительный потенциал пыльцы, тем выше ее оплодотворяющая способность, а потенциальная возможность плодоношения выше у тех сортов, семяпочки которых имеют наиболее высокие отрицательные значения этих показателей. Таким образом, лучшими опылителями по биофизическим и фишкохимическим характеристикам являются сорта Владимирская, Харитоиовская и Любская. Наилучшие потенциальные возможности для плодоношения имеют сорта Любская и Жуковская. Но даже на фоне этих различий сортов вишен по биофизическим и физикохимическим показателям очевидной является необходимость использования внешних факторов воздействия для более полной реализации наследственных потенциальных возможностей и превращения их в реальный урожай.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕГУЛИРУЕМОГО ВОДНОГО РЕЖИМА РАСТЕНИЙ РОДА СЕНЛБиБ В ПЕРИОД ЭМБРИОГЕНЕЗА, СЕМЯ- И ПЛОДООБРАЗОВАНИЯ

© И.П. Спнцын, О.С. Жуков, Д.И. Спицын

Кафедра общей биологии много лег занимается изучением тонкого механизма формирования будущего урожая у широко распространенных косточковых плодовых растений рода Сегал/м, включающего многочисленные сорта вишни обыкновенной, черешни и вишне-черешневых гибридов. Авторами исследованы интимные процессы макро- и микроспороге-неза, развития зародыша, оплодотворения, архитектоники эмбриогенеза, развитие зародыша, семени и плода, конечного продукта - результата кропотливого труда садовода, порой не подозревающего, какие

сложнейшие процессы на уровне клеток предопределяют созревший урожай.

Экономическая эффективность регулируемого во-дообеслечения в период формирования зародышей, семян и плодов у вишен оценена у сортов вишни обыкновенной - Любская, Жуковсюш, у черешни - Черный орел, у вишни степной - Идеал, у вишне-черешневого гибрида - Любская х Черный орел.

В таблице 1 эти показатели приведены по данным опытного хозяйства, а в табл. 2 - по данным промышленного производства.

Таблица

Экономическая эффективность регулируемого водообеспечения растений р Гтш/л в период формирования зародыша, семян и плодов

№ Экономические показатели Любская Жуковская Черный орел Идеал Любская X Черный орел

Б/П II П/П П Б/П П Б/П П Б/П П

1 Урожайность товарных плодов, ц/га 83.4 130,4 66,7 95,1 100,1 133,3 83.4 100,1 75,1 94.2

2 Производственные затраты на 1 га, и.| с. руб. 86.5 90,0 86,5 90,0 86,5 90.0 86.5 90,0 86.5 90,0

3 Производственная себестоимость 1 ц. руб. 1037 690 1297 946 864 675 1037 899 1152 955

4 Себестоимость 1 ц реализованной продукции, руб. 1103 809 1466 1115 1022 833 1165 1027 1314 1118

5 Цена реализации 1 ц продукции, руб. 200,0 200.0 200.0 200.0 2200 2200 1800 1800 2000 2000

6 Прибыль с 1 га, тыс. руб. 9.97 15.6 11.25 16.0 15.x 21.0 10.7 12.8 12.2 15,3

7 Уровень рентабельности, % 54.4 85.0 57,6 81,9 82.5 109.0 66.2 79.2 65,2 81,7

І Іримечанне: Б/ГІ - без полива. П - полив