Оценка жизнеспособности in vitro и морфологии пыльцы образцов вигны (Vigna unguiculata) при интродукции на юге Западной Сибири

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Вигна – новая для России овощная культура с высокой теплотребовательностью, препятствующей расширению области ее выращивания в регионах с континентальным климатом. На основе выбора оптимальной концентрации осмотически активного вещества (сахароза, ПЭГ 6000) оценена связь прорастания пыльцы образцов вигны in vitro при оптимальной (25 °C) и низкой (6 °C) температурах с ее морфометрическими показателями. Материалы и методы. Исследованы морфометрические особенности и реакция микрогаметофитов восьми образцов вигны (Vigna unguiculata) на низкую температуру in vitro. Оптимальную концентрацию осмотически активного вещества (сахароза, ПЭГ6000) определяли при разной ее концентрации в среде (10, 20, 30 %). Для морфометрии пыльцевых зерен (п.з.) использовали электронный микроскоп Hitachi TM 4000 plus. Результаты. По критерию минимального варьирования прорастания пыльцы в растворах сахарозы и ПЭГ 6000 (53 % против 60–147 %) при достаточно высоком ее показателе прорастания для боль- шинства образцов (6,2–27,4 %) наилучший результат показал ПЭГ 6000 при 20 % концентрации с добавлением борной кислоты (0,006 %). По холодостойкости пыльцы in vitro при температуре 6 °С выделялась пыльца образцов к-36 и Красная поздняя с показателем 52,0 и 53,5 % соответственно, тогда как пыльца сорта Юньнаньская при этих условиях не прорастала. Пыльца пяти сортов вигны трехлопастная, крупная, почти округлая в проекции полярной оси и округлая в экваториальной плоскости. Поверхность экзины с многочисленными бороздками, текстура поверхности крупносетчатая. Длина полярной оси п.з. 63,0–76,5 мкм, экваториальный диаметр 57,2–6,3 мкм и существенно различаются у разных образцов сортов вигны. Самую крупную пыльцу имел сорт Юньнаньская (76,5×65,2 мкм), а сравнительно небольшого размера – Графиня (63,0×57,2 мкм). Выводы. Оптимальной средой для прорастания пыльцы была среда с 20 % ПЭГ 6000 + 0,006 % борной кислоты. В экспериментах по прорастанию пыльцы при температуре 25° и 6 °С, холодостойкость отрицательно коррелировала с длиной полярной оси (r = –0,603…–0,683) и экваториальным диаметром (r = –0,375… –0,549).

Об авторах

Цзяпин Сунь

Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: t.sunl@g.nsu.ru

аспирант

(Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 1)

Юрий Валентинович Фотев

Центральный Сибирский ботанический сад СО РАН; Новосибирский государственный аграрный университет

Email: fotev_2009@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник; доцент кафедры растениеводства и кормопроизводства 

(Россия, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101); (Россия, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160)

Список литературы

  1. Herniter I. A., Close T. J. Genetic, textual, and archeological evidence of the historical global spread of cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.) // Legume Science. 2020. Vol. 2, № 4. P. e57. doi: 10.1002/leg3.57
  2. Nielsen S. S., Brandt W. E., Singh B. B. Genetic Variability for Nutritional Composition and Cooking Time of Improved Cowpea Lines // Crop Science. 1993. Vol. 33, № 3. P. 469–472. doi: 10.2135/cropsci1993.0011183x003300030010x
  3. Wu j. [et al.]. Genome-wide association analysis of rust resistance in cowpea // Journal of Plant Genetic Resources. 2024. Vol. 25, № 11. P. 1907–1922. doi: 10.13430/ j.cnki.jpgr.20240217002
  4. Фотев Ю. В., Пивоваров В. Ф., Артемьева А. М. Концепция создания Российской национальной системы функциональных продуктов питания // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. T. 22, № 7. С. 776–783. doi: 10.18699/VJ18.421
  5. Melo N. F. [et al.]. Optimal temperature for germination and seedling development of cowpea seeds // Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas. 2020. Vol. 14, № 2. P. 231–239. doi: 10.17584/rcch.2020v14i2.10339
  6. Фотев Ю. В. Исходный материал для селекции томата с устойчивостью к стрессовым температурам и болезням // Методические указания по гаметной селекции растений (методология, результаты и перспективы). М. : ГНУ ВНИИССОК, 2001. С. 224–238.
  7. Лукьянчик И. Д., Ломакова О. О. Методы гаметной селекции для оценки холодостойкости некоторых сортов томатов // Клеточная биология и биотехнология рас- тений : сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. М., 2013. С. 100.
  8. Fotev Y. V. Assessment of cold resistance in Momordica charantia L. accessions according to pollen germination at low temperatures in vitro // Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2022. Vol. 183, № 3. P. 39–47. doi: 10.30901/2227-8834- 2022-3-39-47
  9. Steuter A. A., Mozafar A., Goodin J. R. Water potential of aqueous polyethylene glycol // Plant physiology. 1981. Vol. 67, № 1. P. 64–67. doi: 10.30901/2227-8834-2022-3-39-47
  10. Somers J., Nelms B. The sporophyte-to-gametophyte transition: The haploid generation comes of age // Current Opinion in Plant Biology. 2023. Vol. 75, P. 102416. doi: 10.1016/j.pbi.2023.102416
  11. Mulcahy D. L., Sari-Gorla M., Mulcahy G. B. Pollen selection – past, present and future // Sexual Plant Reproduction. 1996. Vol. 9. P. 353–356. doi: 10.1007/ BF02441955
  12. Lee J. Y., Lee D. H. Use of serial analysis of gene expression technology to reveal changes in gene expression in Arabidopsis pollen undergoing cold stress // Plant Physiology. 2003. Vol. 132, № 2. P. 517–529. doi: 10.1104/pp.103.020511
  13. Maréchal R. Etude taxonomique d'un groupecomplexed'espèces des genres Phaseolus et Vigna (Papilionaceae) sur la base de données morphologiques et polliniques, traitées parl'analyseinformatique // Boissiera. 1978. Vol. 28, P. 1–273. doi: 10.1080/ 00837792.1984.10670306
  14. Umdale S. D., Aitawade M. M., Gaikwad N. [et al.]. Pollen morphology of Asian Vigna species (genus Vigna; subgenus Ceratotropis) from India and its taxonomic implications // Turkish Journal of Botany. 2017. Vol. 41, № 1. P. 75–87. doi: 10.3906/bot-1603-31
  15. Павлова А. М. Вигна // Культурная флора СССР. Зерновые бобовые. М. : Государственное издательство совхозной и колхозной литературы, 1937. Т. Ⅳ. С. 621–646.
  16. Павлова А. М. Вигна – сестра фасоли // Зернобобовые культуры. 1964. T. 1. C. 16–18.
  17. Вишнякова М. А. Видовое разнообразие коллекции генетических ресурсов зернобобовых ВИР и его использование в отечественной селекции (обзор) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019. T. 180, № 2. C. 109–123. doi: 10.30901/2227-8834-2019-2-109-123
  18. Mog B., Veena G. L., Adiga J. D. [et al.]. Pollen morphological study and temperature effect on the pollen germination of cashew (Anacardium occidentale L.) varieties // Scientia Horticulturae. 2023. Vol. 314. P. 111957. doi: 10.1016/j.scienta.2023.111957
  19. Dong R. [et al.]. Scanning electron microscopy observations of pollen morphology in common vetch (Vicia sativa) subspecies // The Journal of Agricultural Science. 2020. Vol. 158, № 8-9. P. 646–659. doi: 10.1017/S0021859620001033
  20. Bahadur S. [et al.]. Identification of monocot flora using pollen features through scanning electron microscopy // Microscopy Research Technique. 2018. Vol. 81, № 6. P. 599–613. doi: 10.1002/jemt.23015
  21. Khaleghi E., Karamnezhad F., Moallemi N. Study of pollen morphology and salinity effect on the pollen grains of four olive (Olea europaea) cultivars // South African Journal of Botany. 2019. Vol. 127. P. 51–57. doi: 10.1016/j.sajb.2019.08.031
  22. Callum B., Chang S. M. Pollen competition in style: Effects of pollen size on siring success in the hermaphroditic common morning glory, Ipomoea purpurea // American Journal of Botany. 2016. Vol. 103, № 3. P. 460–470. doi: 10.3732/ajb.1500211
  23. Колясникова Н. Л. Роль репродуктивной биологии в решении проблемы повышения семенной продуктивности кормовых бобовых трав // Пермский аграрный вестник. 2015. T. 4, № 12. C. 60–64. doi: 633.32:631.559
  24. Mazer S. J. [et al.]. Winning in style: Longer styles receive more pollen, but style length does not affect pollen attrition in wild Clarkia populations // American Journal of Botany. 2016. Vol. 103, № 3. P. 408–422. doi: 10.3732/ajb.1500192
  25. Khanna V. K. Studies on hybridization and genetic diversity in cowpea (Vigna unguiculata L.) // Open Access Journal of Oncology and Medicine. 2018. Vol. 2, № 1. P. 1–10. doi: 10.32474/OAJOM.2018.02.000132
  26. Jiang Y. [et al.]. Seed set, pollen morphology and pollen surface composition response to heat stress in field pea // Plant, cell & environment. 2015. Vol. 38, № 11. P. 2387– 2397. doi: 10.1111/pce.12589
  27. Цаценко Л. В., Синельникова А. С. Пыльцевой анализ в селекции растений // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 77. C. 38–48. doi: 57.088.1:581.331.2:633/ 635(076)
  28. Куприянова А. Б., Алешина Л. А. Пыльца и споры растений флоры Европейской части СССР : руководство. Л. : Наука, 1972. 171 с.
  29. Halbritter H., Ulrich S., Grímsson F. Illustrated Pollen Terminology. Сham : Springer, 2018. 483 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).