Результаты экспериментов по искусственной гибридизации некоторых видов тубероидных орхидных из флоры России

Результаты экспериментов по искусственному опылению и выявлению способности к гибридизации разных видов тубероидных орхидных. Оценка показателей плодообразования у полученных гибридов, анализ жизнеспособности семян методом проращивания in vitro.

Рубрика Биология и естествознание
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.03.2024
Размер файла 354,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты экспериментов по искусственной гибридизации некоторых видов тубероидных орхидных из флоры России

А.М. Прокин

А.И. Широков

В.В. Сырова

А.Е. Макарова

Аннотация

Приводятся результаты экспериментов по искусственному опылению и выявлению способности к гибридизации разных видов тубероидных орхидных. В работе оценивались показатели плодообразования у полученных гибридов, анализировалась жизнеспособность семян методом проращивания in vitro.

Ключевые слова: гибридизация, жизнеспособность семян, искусственное опыление.

Abstract

Results of experiments on the artificial hybridization of tuberoid orchid species from the flora of Russia

This article includes the results of artificial pollination experiments conducted for detecting the ability to hybridize among different species of tuberoid orchids. In this study we evaluated the indicators of fruit formation of the obtained hybrids and analyzed the viability of seeds using in vitro germination method.

Key words: hybridization, seed viability, artificial pollination.

Основная часть

Семейство Orchidaceae является одной из крупнейших систематических групп высших растений, большая часть представителей которой требует охраны как редкие и исчезающие виды. В настоящее время флора Средней России насчитывает 39 видов (Mayevskiy, 2006). Тубероидные орхидные - группа, объединяющая виды, приспособившиеся к сезонному климату с холодной зимой, с тубероидом в подземной части (Averyanov, 2000). Особое место в эволюции орхидных играет процесс гибридизации, при котором сравнительно легко в природе (и особенно в культуре) образуется большое число не только межвидовых, но и межродовых гибридов. Нередко такие гибриды являются жизнеспособными, что существенно расширяет потенциальные возможности эволюции семейства (Averyanov, 1991).

Ряд видов гибридного происхождения могут формироваться от одинаковых родительских таксонов независимо, что объясняет существование более или менее стойких генетических, морфологических, географических и экологических различий между ними (Ефимов, 2012). Если некоторые из гибридов имеют протяженные ареалы и давно широко известны ботаникам, то другие, скорее, представляют собой локальные гибридогенные расы. Установить, является ли в каждом конкретном случае наблюдаемый гибрид стабилизированным видом или результатом случайного скрещивания, остается серьезной таксономической проблемой этой группы (Hedren, 2002; Balao et al., 2016).

Целью данной работы стало изучение способности к гибридизации разных видов тубероидных орхидных. Работа выполнялась на базе коллекции орхидных Ботанического сада ИББМ ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Объектом исследований стали 8 видов тубероидных орхидных из 2 родов - Dactylorhiza aristata (Fisch. ex Lindl.) Soo, Dactylorhiza euxina (Nevski) Czerep., Dactylorhiza fuchsii (Druce) Soo, Dactylorhiza traunsteineri (Saut. ex Rchb.) Soo, Dactylorhiza urvilleana (Steud.) H. Baumann et Kunkele, Dactylorhiza incarnata (L.) Soo, Dactylorhiza majalis subsp. baltica (Klinge) H. Sund., Orchis militaris L. В ходе эксперимента было проведено искусственное опыление 800 цветков с целью анализа способности данных видов к гибридизации. Процесс искусственного опыления включал в себя перенос поллиниев на рыльце цветка между разными особями одного вида (при контрольном опылении) и между разными видами (при гибридном скрещивании). Для скрещивания особей с разным временем цветения, либо при несинхронном цветении в условиях интродукции, соцветия раннецветущих экземпляров сохранялись при низких положительных температурах, что позволяло поллиниям сохранить жизнеспособность на более долгий период (Dillon, 1957; Ivannikov, 2009). Немаловажную роль при искусственном опылении играет необходимость соблюдения сроков жизнеспособности женской генеративной сферы, что связано уменьшением воспринимающей способности рыльцевой поверхности по мере продолжительности цветения (Lo et al., 2004). Для исключения факта повторного опыления в условиях открытого грунта, неопыленную часть соцветия удаляли, а опыленную часть закрывали колпачком из тонкой сетки. Для оценки жизнеспособности полученных семян гибридного происхождения был произведен посев семян из 180 коробочек на стерильные питательные среды in vitro. Для посева использовались незрелые семена: части соцветия с плодами либо одиночные плоды собирались на сроке 20 дней после опыления и помещались в чистый пакет с сопроводительной этикеткой. Период с момента сбора коробочек до их посева не превышал двух-трех дней. (Shirokov et al., 2005).

В ходе эксперимента была выявлена доля образованных плодов у опыленных экземпляров (рис. 1).

Рис. 1. Доля (%) завязавшихся плодов от общего числа опыленных цветков в результате эксперимента по искусственному опылению (зеленым цветом обозначены виды, синим - гибриды)

Fig. 1. The percentage (%) of the fruit set from the total number of pollinated flowers as a result of the experiment on artificial pollination (green indicates species, blue - hybrids)

Высокий процент формирования коробочек был отмечен в результате опылений между представителями одного вида (Dactylorhiza incarnata, D. euxina, D. traunsteineri, D. urvilleana). Наименьшие показатели плодообразования наблюдаются у D. aristata, D. fuchsii и Orchis militaris. Это может быть связано с разной эффективностью искусственного опыления, с видоспецифичными особенностями и разным уровнем жизнеспособности конкретных представителей.

Полученные экспериментальные данные по гибридному опылению тубероидных орхидей демонстрируют наиболее высокие показатели плодообразования у гибридов Dactylorhiza aristata x D. incarnata, D majalis subsp. baltica x D. traunsteineri, D. fuchsii x D. incarnata, D. traunsteineri x D. incarnata и др. Высокая доля завязывания плодов (наравне с показателями внутривидовых скрещиваний) обусловлена отсутствием естественных репродуктивных барьеров, препятствующих гибридизации. Меньше всего завязавшихся плодов было зафиксировано в результате следующих скрещиваний: D. aristata х D. urvilleana, D. euxina x D. aristata, D. incarnata x D. urvilleana и межродовыми гибридами представителей родов Dactylorhiza и Orchis, объединяемыми ранее в один род.

Положительные результаты анализа жизнеспособности семян методом проращивания in vitro были отмечены у 18 гибридов (рис. 2). Наибольшей всхожестью обладают семена гибридов Dactylorhiza aristata x D. fuchsii - 55%, D majalis subsp. baltica x D. traunsteineri - 75%, D. fuchsii x D. incarnata - 85%, D. fuchsii x D. traunsteineri - 80%, D. fuchsii x D. urvilleana - 90%, D. incarnata x D. traunsteineri и D. urvelliana x D. fuchsii - по 70%.

опыление орхидный гибридизация тубероидный

Рис. 2. Результаты проращивания семян in vitro через 6 месяцев после посева (1 - 010%; 2 - 11-30%; 3 - 31-50%; 4 - более 50% прорастания)

Fig. 2. Results of seed germination in vitro 6 months after sowing (1 - 0-10%; 2 - 11-30%; 3 - 31-50%; 4 - more than 50% germination)

Данные гибриды, по-видимому, с наибольшей вероятностью можно считать жизнеспособными. Отсутствие факта прорастания у остальных образцов семян можно объяснить их низкой жизнеспособностью, что отмечалось уже на этапе наблюдения стадий развития зародышей.

Таким образом, результаты эксперимента показывают высокую способность к межвидовой гибридизации внутри рода Dactylorhiza при искусственном опылении, что подтверждается образованием плодов и жизнеспособных семян, имеющих высокую всхожесть. Полученные данные по гибридизации видов родов Dactylorhiza и Orchis указывают на значительные репродуктивные барьеры, однако, не исключают возможность возникновения гибридов между ними. Данное исследование позволяет лучше понять процесс образования и стабилизации таксонов гибридного происхождения в краевой части природных ареалов, а также применить экспериментальные данные для анализа современной классификации рода Dactylorhiza. В настоящий момент наблюдения за полученными гибридами продолжаются в условиях Ботанического сада ИББМ ННГУ им. Н.И Лобачевского.

Литература

1. [Averyanov] Аверьянов Л.В. 1991. Происхождение и некоторые особенности эволюции, биологии и экологии орхидных (Orchidaceae). - Ботанический журнал. 76 (10): 1345-1359.

2. [Averyanov] Аверьянов Л.В. 2000. Орхидные (Orchidaceae) Средней России. - Turczaninowia. 3 (1): 30-53

3. Balao F., Tannhauser M., Lorenzo M.T., Hedrdn M., Paun O. 2016. Genetic differentiation and admixture between sibling allopolyploids in the Dactylorhiza majalis complex. Heredity. 116 (4): 351-361.

4. Dillon G.W. 1957. Pollination and Fertilization in Orchids. - Amer. Orch. Soc. Bull. 26 (4): 245-251.

5. [Efimov] Ефимов П.Г. 2012. Генетический полиморфизм Dactylorhiza baltica, D. fuchsii и D. incarnata (Orchidaceae) на северо-западе европейской части России. - Ботанический журнал. 97 (6): 47-57.

6. Hedren M. 2002. Speciation patterns in the Dactylorhiza incarnata/maculata polyploid complex (Orchidaceae): evidence from molecular markers. - Journal Europaischer Orchideen. 34 (4): 707-731.

7. [Ivannikov] Иванников Р.В. 2009. Длительное хранение поллиниев орхидных при низких отрицательных температурах. - В кн.: Сохранение биоразнообразия тропических и субтропических растений: материалы международной научнопрактической конференции. Киев. С. 151-155.

8. Lo S., Nalawade S.M., Kuo Ch., Chen Ch., Tsay H. 2004. Asymbiotic germination of immature seeds, plantlet development and ex vitro establishment of plants of Dendrobium tosaense Makino a medicinally important orchid. - In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 40: 528535.

9. [Mayevskiy] Маевский П.Ф. 2006. Флора средней полосы европейской части России. 10-е изд. М. 600 с.

10. [Shirokov et al.] Широков А.И., Коломейцева Г.Л., Буров А.В., Каменева Е.В. 2005. Культивирование орхидей Европейской России. Нижний Новгород. 64 с.

References

1. Averyanov L.V. 1991. The origin and features of evolution, biology and ecology of the orchids (Orchidaceae). - Botanicheskiy Zhurnal. 76 (10): 1345-1359 (In Russ.)

2. Averyanov L.V. 2000. Orhids (Orchidaceae) of the Middle Russia. - Turczaninowia. 3 (1): 30-53 (In Russ.)

3. Balao F., Tannhauser M., Lorenzo M.T., Hedrdn M., Paun O. 2016. Genetic differentiation and ad mixture between sibling allopolyploids in the Dactylorhiza majalis complex. - Heredity. 116 (4): 351-361.

4. Dillon G.W. 1957. Pollination and Fertilization in Orchids. - Amer. Orch. Soc. Bull. 26 (4): 245-251.

5. Efimov P.G. 2012. Geneticheskiy polymorphizm Dactylorhiza baltica, D. fuchsii i D. incarnata (Orchidaceae) na severo-zapade evropeiskoy chaste Rossii. - Botanicheskiy Zhurnal. 97 (6): 47-57. (In Russ.)

6. Hedren M. 2002. Speciation patterns in the Dactylorhiza incarnata/maculata polyploid complex (Orchidaceae): evidence from molecular markers., 707-731.

7. Ivannikov R.V. 2009. Dlitel'noe hranenie polliniev orhidnyh pri nizkih otricatel'nyh temperaturah. - In: Sohranenie bioraznoobrazija tropicheskih i subtropicheskih rastenij: materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Kiev. P. 151-155. (In Russ.)

8. Lo S., Nalawade S.M., Kuo Ch., Chen Ch., Tsay H. 2004. Asymbiotic germination of immature seeds, plantlet development and ex vitro establishment of plants of Dendrobium tosaense Makino a medicinally important orchid. - In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 40: 528535.

9. Maevskij P.F. 2006. Flora srednej polosy evropejskoj chasti Rossii. 10-e izd. M.: KMK. 600 p. (In Russ.)

10. Shirokov A.I., Kolomejceva G.L., Burov A.V., Kameneva E.V. 2005. Kultivirovanie orhidej evropejskoj Rossii. Nizhnij Novgorod. 64 p. (In Russ.)

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Фитоценотическая приуроченность и пространственная структура, биологические особенности орхидных. Природные условия биостанции "Улейма", методы исследования, анализ и оценка полученных результатов. Параметры и жизненность особей, структура ценопопуляций.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.04.2014

  • Фенотипические последствия гибридизации животных. Молекулярные методы определения видов. Молекулярно-генетические исследования видов рода Aquila. Разработка специфических праймеров для полимеразной цепной реакции. Особенности секвенирования по Сэнгеру.

    дипломная работа [3,7 M], добавлен 25.06.2017

  • Применение клеточных технологий в селекции растений. Использование методов in vitro в отдаленной гибридизации. Работы по культивированию каллуса с целью получения нового селекционного материала. Гибридизация соматических клеток и ее основные результаты.

    реферат [28,6 K], добавлен 10.08.2009

  • Исследование особенностей разновидностей капусты, питательных и целебных качеств, хозяйственных свойств. Характеристика селекционной работы, направленной на создание сортов и гетерозисных гибридов. Анализ гибридизации стерильной формы капусты кольраби.

    отчет по практике [778,8 K], добавлен 24.12.2012

  • Особенности роста и развития рододендронов. Их семенное размножение. Биология прорастания семян и развития проростков. Анализ анатомического строения листа крупнейшего и японского рододендронов. Практические рекомендации по культивированию данных видов.

    курсовая работа [354,0 K], добавлен 17.05.2010

  • Изучение видового состава, особенностей гнездования некоторых видов сов в Брестской области. Исследование различных видов сов в биотопах с разной степенью антропогенной нагрузки, репродуктивные показатели, динамика роста численности популяции, поведение.

    дипломная работа [12,9 M], добавлен 28.05.2010

  • Современная космологическая картина мира и модели Вселенной. теории начет ее возникновения и развития, результаты соответствующих исследований и экспериментов. Проблема существования и поиска жизни во Вселенной, методы и направления ее разрешения.

    контрольная работа [20,4 K], добавлен 11.02.2011

  • Строение и биология прорастания семян хурмы. Способы предпосевной обработки семян. Биология и морфология хурмы молодого возраста, корневая система сеянцев. Отношение хурмы в молодом возрасте к факторам среды (свету, почве, влаге, к температуре).

    контрольная работа [1,7 M], добавлен 18.01.2016

  • Кальциевые потенциалы действия. Описание процессов активации и инактивации каналов. Вклад открытых калиевых каналов в реполяризацию. Результаты экспериментов на аксоне кальмара с фиксацией потенциала. Роль кальция и натрия в возбуждении мембраны клетки.

    контрольная работа [140,6 K], добавлен 26.10.2009

  • Общая характеристика, морфология и систематика рода Alyssum L. Изучение и анализ видов рода Alyssum L флоры Ставропольского края с точки зрения морфологии, экологии и географии в целях определения роли Alyssum L в сложении флоры и растительности края.

    курсовая работа [216,1 K], добавлен 27.04.2011

  • Состояние растительного мира Краснодарского края, физико-географическая характеристика данного региона. Исследование и анализ редких и исчезающих видов природной флоры в Учебном ботаническом саду, особенности и условия их применения в фитодизайне.

    курсовая работа [153,6 K], добавлен 21.04.2016

  • История происхождения гибискуса, насчитывающего до 300 видов растений, распространенных в тропических и субтропических районах. Описание некоторых видов растения. Советы по пересадке и размножению, целебные свойства растения. Борьба с вредителями.

    реферат [18,6 K], добавлен 13.01.2011

  • Выявление и определение видового состава флоры на территории школьного участка. Таксономический, систематический, географический и эколого-биоморфологический анализ сосудистых растений, произрастающих на участке. Оценка современного состояния флоры.

    контрольная работа [24,3 K], добавлен 28.09.2010

  • Вклад в развитие российской биологии и териологии царя-реформатора Пётр I. Результаты Великой Северной экспедиции. Степан Петрович Крашенинников. Представления об изменяемости видов, эволюции живых существ. Разнообразие подходов в зоогеографии.

    реферат [15,0 K], добавлен 27.03.2007

  • Типы наследования признаков. Законы Менделя и условия их проявления. Сущность гибридизации и скрещивания. Анализ результатов полигибридного скрещивания. Основные положения гипотезы "Чистоты гамет" У. Бэтсона. Пример решения типовых задач о скрещивании.

    презентация [22,0 K], добавлен 06.11.2013

  • Почему прорастание семян у разных растений происходит при разных температурах. Какое значение имеет промораживание семян растений. Что задерживает тепло в атмосфере. Продолжительность вегетационного периода. Определение температуры тела растения.

    презентация [345,8 K], добавлен 11.04.2013

  • Анализ частоты встречаемости разных видов представителей семейства Сoccinelidea. Представители божиих коровок, собранных на территории Краснодарского края станицы Каневской и прилегающих к ней реках Мылый Челбас, Сухой Челбас, Мигуты, их разнообразие.

    дипломная работа [888,4 K], добавлен 25.05.2015

  • Сущность генной и клеточной инженерии. Основные задачи генной модификации растений, анализ вредности их употребления в пищу. Особенности гибридизации растительных и животных клеток. Механизм получения лекарственных веществ с помощью генной инженерии.

    презентация [615,8 K], добавлен 26.01.2014

  • Опыты Грегора Менделя над растительными гибридами в 1865 году. Преимущества гороха огородного как объекта для опытов. Определение понятия моногибридного скрещивания как гибридизации организмов, отличающихся по одной паре альтернативных признаков.

    презентация [1,4 M], добавлен 30.03.2012

  • Состав, свойства, классификация жиров, описание их различных видов. Описание качественных реакций и их химических показателей. Основные биохимические методы определения показателей жиров. Оценка качества исследуемого образца по химическим показателям.

    отчет по практике [65,3 K], добавлен 22.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.