Полиморфизм признака лонгостилии цветка в популяциях современных сортов хлопчатника

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №6

БОТАНИКА

УДК 633.51:581.19

М.Н.Негматов, Б.М.Негматов ПОЛИМОРФИЗМ ПРИЗНАКА ЛОНГОСТИЛИИ ЦВЕТКА В ПОПУЛЯЦИЯХ СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ ХЛОПЧАТНИКА

У энтомофильных видов растений для надежности осуществления аллогамного типа опыления в процессе эволюции выработались сложные механизмы, контролирующие и предотвращающие самоопыление и самооплодотворение. Сложность этих механизмов связана с большим видовым разнообразием «насекомых-опылителей» и характером их взаимосвязи с растениями.

Одной из главных причин возникновения автогамии у энтомофильных видов растений считаются неблагоприятные климатические условия, влияющие на жизнеспособность, развитие и опылительную деятельность насекомых. Что касается культуры хлопчатника, то это связано с введением его в культуру, проведением широких массовых и индивидуальных отборов самоопыляющихся форм на фоне все ухудшающихся экологических условий для жизни и опылительной деятельности насекомых.

Однако, чтобы автогамия была успешной, необходимо соблюдение двух независимых условий - попадание пыльцевых зерен из пыльников на рыльце столбика одного и того же цветка (самоопыление) и самооплодотворение или самосовместимость. Распространение автогамии обуславливается прекращением действия тех внутренних и внешних факторов (механизмов), которые предотвращают самоопыление и самооплодотворение и обеспечивают аллогамный тип опыления. К основным механизмам, предотвращающим попадание пыльцевых зерен из пыльников на рыльце столбика того же цветка (самоопыление) у энтомофиль-ных видов растений, можно отнести различные морфоструктурные особенности цветка: лон-гостилия, гетеростилия и дихогамия. К внутренним механизмам, предотвращающим самооплодотворение или самосовметимость, относится, прежде всего, генетическая система пыльцевых трубок и закономерности их роста в тканях столбика материнского растения. Наиболее полно проблема механизмов контроля аллогамного типа опыления и их эволюция в связи с переходом от аллогамии к автогамии обсуждена в работах И.М.Сурикова [1] и Фегри и Пэел Ван дер Л. [2].

Как уже отмечалось, у энтомофильных видов растений основным механизмом, предотвращающим попадание пыльцевых зерен из пыльника на рыльце столбика своего цветка, являются различные морфоструктурные особенности цветка. У культуры хлопчатника такая самоизоляция достигается за счет возвышения рыльца столбика над уровнем тычиночной колонки. Этот признак получил название «Лонгостилия».

В этой связи нами была изучена частота встречаемости и степень выраженности признака лонгостилии в популяциях современных сортов хлопчатника двух аллополиплодных видов Gossypium hirsutum L. и Gossypium barbadense L.

Материал и методы

Объектами исследования служили промышленные районированные сорта средневолокнистого хлопчатника G. hirsutum L. - С-6530, Наманган-77, Худжанд-67 и сорта тонковолокнистого хлопчатника G. barbadense L. - 9326-В, 9905-И, Худжанд-01М.

Полевые опыты проводились в Согдийском филиале Таджикского научноисследовательского института земледелия НПО «Зироаткор» им.академика А.Н.Максумова Таджикской академии сельскохозяйственных наук. Растения для опытов выращивались согласно агрорекомендациям Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан [3].

Результаты и обсуждение

Результаты проведенного анализа представлены в табл.1 и 2. Как видно из данных, включенных в таблицы, наличие признака лонгостилии характерно для популяции всех изученных нами как средневолокнистых, так и тонковолокнистых сортов хлопчатника.

По степени выраженности признака лонгостилии цветки у изученных нами сортов были разделены на два класса (табл.1).

К первому классу были отнесены цветки, у которых рыльца столбика находились на одном уровне с тычиночной колонкой - гомостильные цветки. Ко второму классу были отнесены цветки, у которых рыльца пестика в различной степени превышали уровень тычиночной колонки - лонгостильные цветки.

Цветки первого класса по своей структуре в наибольшей степени способствуют самоопылению, так как попадание пыльцевых зерен из пыльников на рыльце своего цветка у них может происходить без помощи насекомых. Относительно высокая частота встречаемости гомостильных цветков у представителей вида G. hirsutum L. объясняется, на наш взгляд, проведением более интенсивных индивидуальных отборов в популяциях сортов данного вида.

Таблица 1

Анализ структуры цветков в популяциях различных сортов хлопчатника

по признаку лонгостилии

Название сорта Число проанализированных цветков, шт. Гомостильные цветки Лонгостильные цветки Средний уровень превышения тычиночной колонки рыльца, мм

число цветков, шт. % число цветков, шт. %

G. hirsutum L.

С-6530 200 63 31.5 137 68.5 2.3±0.1

Наманган-77 200 68 34.0 132 66.0 2.3±0.2

Худжанд-67 200 65 32.5 135 67.5 2.0±0.1

G. barbadense L.

9326-В 200 59 29.5 141 70.5 3.2±0.2

9905-И 200 56 28.0 144 72.0 3.6±0.3

Худжанд-01М 200 98 49.0 102 51.0 2.1±0.1

Таблица 2

Степень выраженности признака лонгостилии у цветков различных сортов хлопчатника вида

G. hirsutum L. и G. barbadense L.

Название сорта Число проанализированных цветков, шт. Феноклассы по уровню превышения рыльца пестика над тычиночной колонкой, мм

0.0 гомости- льный, 0.1-2.0 2.1-4.0 4.1-6.0 6.1-8.0

шт. % шт. % шт. % шт. % шт. %

О.ЫгеиШш L. 600 136 42.7 152 22 166 27.6 26 4.3 - -

С-6530 200 83 41.5 48 24.0 52 26.0 17 8.5 - -

Наманган-77 200 88 44.0 46 23.0 60 30.0 6 3.0 - -

Худжанд-67 200 85 42.5 58 29.0 54 27.0 3 1.5 - -

в. barbadense L. 600 213 35.5 128 21.3 131 21.8 115 19.1 13 3.2

9326-В 200 59 29.5 31 15.5 49 24.5 53 26.5 8 4.0

9905-И 200 56 28.0 29 14.5 54 27.0 56 28.0 5 2.5

Худжанд-01 М 200 98 49.0 68 34.0 28 14 6 3.0 - -

Частота встречаемости двух классов цветков у представителей вида G.barbadense L. была несколько ниже (28.0-29.5%), за исключением клейстогамного сорта Худжанд-01М (49%). Полученные данные свидетельствуют о том, что представители вида G.barbadense L. (9326-В, 9905-И) более склонны к перекрестному опылению, чем сорта вида G. hirsutum L. Исключением из этого является клейстогамный сорт Худжанд-01 М. Благодаря клейстогам-ному типу цветка данный сорт самоопыляется и, естественно, те генотипы, которые имели относительно низкий уровень самофертильности и семенной продуктивности, нами в годы исследований были забракованы в процессе отбора. Таким образом, путем отбора высокоса-мофертильных форм мы отбирали те генотипы, которые формировали в основном гомо-стильные цветки.

Уровень превышения рыльца тычиночной колонки в классе лонгостильных цветков сильно изменчив и в среднем для сортов вида G. hirsutum L. составлял 2.0-2.3 мм.

У сортов вида G.barbadense L. степень превышения рыльца столбика была значительно выше, чем у представителей вида G. hirsutum L. и варьировала в среднем от 2.1 до 3.6 мм.

Из данных табл.2, в которой представлена структура популяций изученных сортов, видно, что наиболее часто гомостильные цветки встречаются у представителей вида G. Ыгеи-Шт ^ (41.5-44%).

У представителей данного вида фенокласс 0.1-2.0 мм встречается от 23.0 до 29.0%. Класс цветков, рыльца которых превышают уровень тычиночной колонки на 2.1-4.0 мм, встречается от 26.0 до 30.0%.

Крайним классом у сортов данного вида является класс цветков, у которых рыльца пестика превышают уровень тычиночной колонки на 4.0-6.0 мм - от 3 до 17%.

Что же касается представителей вида G.barbadense L. (сорта 9326-В, 9905-И), то здесь доминирующим классом является класс лонгостильных цветков (28-29.5%). Однако частота встречаемости этого класса значительно ниже, чем у представителей вида G. ЫгеиШт L. Фе-нокласс цветков с уровнем превышения рыльца от 1 до 2,0 мм примерно составляет 14-15%, класс 2.1-4.0 мм - 24.5-27%, 4.1-6.0 - 26.5-28% и фенокласс 6.1-8.0 - 2.5-4.5%. Как видно, крайний фенокласс (6.1-8.0 мм) вовсе отсутствует у представителей вида G. ЫгеиШт L. (табл.2).

Анализируя данные табл.2, хотелось бы обратить особое внимание на клейстогамный сорт Худжанд-01М.

Как видно из приведенных данных, среди всех 6 изученных сортов самая высокая частота встречаемости гомостильных феноклассов цветков встречается именно у этого сорта (49.5%). Это означает, что почти половина цветков, формирующихся в период цветения у данного сорта, является гомостильными.

Вслед за этим феноклассом с большей частотой (34%) встречаются цветки с превышением рыльца пестика от 1.0 до 2.0 мм. Фенокласс 2.1-4.0 мм встречается значительно меньше, чем у представителей вида G. ЫгеиШт L. (14.0%), фенокласс 4.1-6.0 мм составляет всего 3%. У сорта Худжанд-01М, в отличие от сортов 9326-В и 9905-И, нами не зарегистрирован фенокласс 6.1-8.0 мм.

Полученные данные подтверждают ранее сделанные нами выводы о том, что основной причиной высокого уровня самофертильности и семенной продуктивности у клейсто-гамного сорта Худжанд-01М по сравнению с другими сортами является результатом многолетнего (более 20 лет) жёсткого отбора форм по признакам самофертильности и семенной продуктивности [4].

Итак, проведенный анализ показывает, что изученные нами сорта хлопчатника характеризуются хорошо выраженным признаком лонгостилии: от 51.0% (у сорта Худжанд-01М) до 72% (у сорта 9905-И). Однако степень выраженности признака лонгостилии в силу различных условий формирования популяций у этих сортов была различной.

Это дало нам основание предположить, что признак лонгостилии цветков как механизм предотвращения процесса самоопыления у различных сортов и видов хлопчатника в различной степени будет влиять на завязываемость коробочек при автогамном типе опыления.

Дальнейшее изучение этого вопроса является важным как в теоретическом, так и в практическом плане, поскольку применение различных технологий возделывыания хлопчатника диктует необходимость использования таких сортов хлопчатника, которые характеризуются различным соотношением аллогамного и автогамного опыления.

Худжандский научный центр Поступило 18.05.2006 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Суриков И.М. - Успехи современной генетики. М.: Наука, 1972, вып.4, с.119-169.

2. Фегри К., Пэел Ван дер Л. Основы экологии опыления. - М.: Мир, 1982, 366 с.

3. Научно-обоснованная система земледелия Таджикской ССР. - Душанбе: Ирфон, 1984, 498 с.

4. Негматов М.Н., Коваленко В.И., Атаев И.А., Шумный В.К. - ДАН ТаджССР, 1981, т.24, № 3, с.61-64.

М.Н.Неъматов, Б.М.Неъматов ГУНОГУНШАКЛИИ АЛОМАТИ ЛОНГОСТИЛИЯ ДАР ГУЛИ НАВЪ^ОИ НАВИ ЗИРОАТИ ПАХТА

Дар мак;ола натичах,ои тадк;ик;от оиди омузиши гуногуншаклии дарачаи дарозии кади гардгираки гул ва таъсири он ба х,осилбандии зироати пахта нишон дода шудааст.

Исбот карда шудааст, ки яке аз сабабх,ои серх,осилии навъи нави Хучанд-01М, ки ба намуди пахтаи G.barbadense L. мансуб аст, шакли гомостилй доштани гули он ба х,исоб маравад.

M.N.Negmatov, B.M.Negmatov POLYMORPHISM TRAITS OF THE “LONGOSTYLED FLOWERS” IN POPULATION OF A NEW COTTON VARIETIES

Resits of the analysis of polymorphism traits of the “longostyled flowers” in population of a new cotton varieties are presented in this paper.