Морфология пыльцы тетраплоидного вида Triticum carthlicum Nevskii (= T. persicum vav.) в условиях Тюменской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Морфология пыльцы тетраплоидного вида Triticum carthlicum Nevskii (= T. persicum vav.) в условиях Тюменской области

Галина Васильевна Тоболова

Аннотация

Исследована пыльца двух тетраплоидных видов пшеницы и одного гексаплоидного. Сравнительный анализ показал, что пыльца этих видов не различалась по строению. Измерения параметров пыльцы на световом микроскопе показали, что пыльца вида T.carthlicum Nevskii (=T. persicum Vav) была самой мелкой (45,0x40,3 pm) по сравнению с пыльцой других видов. Были выявлены различия по размерам пыльцы между разновидностями карталинской пшеницы. Более крупное пыльцевое зерно отмечено у разновидности fuliginosum (49,1х43,7 pm). Проведенные исследования показали, что размеры пыльцы являются показателем окультуренности вида.

Ключевые слова: тетраплоидная пшеница, гексаплоидная пшеница, строение пыльцы, параметры пыльцевого зерна.

Abstract

POLLEN MORPHOLOGY OF THE TETRAPLOID SPECIES TRITICUM CARTHLICUM NEVSKII (= T. PERSICUM VAV.) IN THE CONDITIONS OF THE TYUMEN REGION

The pollen of two tetraploid wheat species and one hexaploid one was studied. Comparative analysis showed that the pollen of these species did not differ in structure. Measurements of the pollen parameters under a light microscope showed that the pollen of the T.carthlicum Nevskii (=T. persicum Vav) species was the smallest (45.0x40.3 pm) in comparison with the pollen of other species. Differences in the size ofpollen were found between the varieties of Kartalinskay wheat. A larger pollen grain was observed in the fuliginosum variety (49.1x43.7pm). Studies have shown that the size ofpollen is an indicator of the cultivation of a species.

Keywords: tetraploid wheat, hexaploid wheat, pollen structure, pollen grain parameters.

Введение

Впервые в России о строении пыльцевых зерен упоминается в работе Юлиуса Фрицше (Fritzsche J.) «О пыльце», изданной в 1837 году. Фрицше [1] впервые ввел термины интина и экзина, используемые до настоящего времени, и дал описание пыльцевых зёрен некоторых растений. Затем более полное значение морфологических особенностей пыльцевых зерен для систематики и филогении было раскрыто в работе Кузнецова [2]. Кузнецов изучил пыльцу более 500 растений, относящихся к 93 семействам, и попытался классифицировать полученные результаты. Андреев [3], изучая пыльцу 150 видов растений отметил, что при сравнении пыльцевых зёрен видов различных семейств заметны качественные различия, а не количественные, как это имеет место обычно у многих близких видов одного рода. Сладков [4] провел обзор работ по морфологии пыльцевых зёрен и спор и составил справочник по современным растениям.

По данным Н.Н. Овчинникова [5] у яровой пшеницы, ячменя и кукурузы средний размер пыльцы по длине и ширине оказался наибольшим в цветках средней части соцветия.

Ф. Фирбас [6], изучавший пыльцу у 215 видов современных злаков, 185 из которых относились к дикорастущим определил, что средняя величина пыльцевых зерен изменялась от 32 до 40 мкм. Величина в 38 мкм была принята им за грань между культурными и дикорастущими злаками. Исследования Федоровой Р.В. [7, 8], Эрдтмана [9, 10] показали, что размеры пыльцевых зерен у культурных злаков изменяются от 83-100 мкм у кукурузы до 35,7-42,8 у риса. У дикорастущих злаков - от 29,7-34,2 мкм у овсяницы и 31,4-37,2 мкм у пырея. Исследования Аминовой [11] по морфологии пыльцы у представителей различных злаков не показали каких-либо глубоких различий в строении пыльцы. Виды отличались друг от друга незначительно по форме пыльцевых зерен, а также по их размерам.

В настоящее время в Западной Европе биометрический порог с 38 мкм повышен до 45 мкм, а для средиземноморского побережья он установлен около 47 мкм [12].

Использование биоморфного метода позволило идентифицировать пыльцевые зерна пшеницы однозернянки, тимофеевки луговой, мятлика лугового и других растений из отложений поселения Курья -1. По мнению Рябогиной, Иванова [13], пыльцевой анализ может служить палеоботаническим индикатором земледелия.

Целью наших исследований было изучить особенности строения пыльцы вида T.carthlicum Nevskii относительно возделываемых сортов пшеницы.

Сравнительный анализ параметров пыльцы культурных видов пшеницы и их диких сородичей может быть использован для филогенетических исследований и селекции.

Материалы и методы исследований. Для изучения размеров пыльцы карталинкой пшеницы в ходе наших исследований во время цветения были отобраны пыльники трех разновидностей fuliginosum, stramineum и rubiginosum. Для сравнения использовали пыльцу тетраплоидного вида Triticum durum Desf. (var. hordeiforme) и гек- саплоидного вида Triticum aestivum L. (var. lutecsens). Пыльцевые зерна обрабатывали щелочным методом Поста [14]. Из подготовленной таким образом пыльцы изготовляли препараты с добавлением глицерина.

Строение пыльцы изучали с помощью светового микроскопа Axioskop 40 фирмы Carl Zeiss (Германия) при увеличении A-Plan 40 х 0,65 и 100 х 1,25. Измерения проводили на 25 пыльцевых зернах.

Результаты исследований и их обсуждение

Пыльцевой анализ показал, что в среднем по длине и ширине пыльца карталинской пшенице уступала пыльце твердой пшеницы и мягкой. Наиболее мелкими пыльцевые зёрна были у карталинской пшеницы разновидности rubiginosum (таблица 1).

Таблица 1 Параметры пыльцы карталинской пшеницы (pm), 2009-2011 гг.

Соотношение длины к ширине у пыльцы этой разновидности составило 1,23 (рисунок 1А). Более округлое пыльцевое зерно имела var. stramineum (1,05). Самая крупная пыльца была у разновидности fuliginosum (l = 49,14 pm; w = 43,70 pm) (рисунок 1В). Соотношение длины к ширине пыльцевого зерна у неё отмечено на уровне пыльцы мягкой пшеницы (рисунок 1F). Размеры пыльцевых зёрен твердой пшеницы обоих разновидностей превышали пыльцу карталиинской пшеницы (рис. 1D; 1E). Причем пыльца var. hordeiforme по крупности приближалась к мягкой пшенице.

Рисунок 1 Микрофотографии пыльцы Triticum carthlicum.Nevkii. (A, B, C): Triticum durum Desf. (D, E); Triticum aestivum L. (F): A - var. fuliginosum; B - var. stramineum; C - var. rubiginosum; D - var. reichenbachii; E - var. hordeiforme; F - var. lutescens

Диаметр околопорового валика пыльцы карталинской пшеницы был меньше, чем у мягкой и твёрдой на 2,67 pm и 3,11 pm, соответственно. Также был меньше и диаметр поры пыльцевого зерна в сравнении с мягкой и твердой пшеницей. Следует отметить, что самую крупную пору имела пыльца var. hordeiforme (8,28 pm) твердой пшеницы. Сравнительный анализ пыльцы показал, что различий в строении пыльцевых зёрен между тетраплоидной и гексаплоидной пшеницей нет. Отличие отмечается только по размерам, пыльца карталинской пшеницы уступает твердой и мягкой пшенице. пыльца пшеница селекция

Заключение

По параметрам пыльцы карталинская пшеница уступила мягкой и твердой пшенице var. hordeiforme. По длине в среднем три разновидности карталинской пшеницы на 9,2 рш были меньше, чем у пшеницы, по ширине - на 7,5 рш. Диаметр околопорового валика и его высота также были меньше, по сравнению с мягкой и твердой пшеницей var. hordeiforme. Пыльца твердой пшеницы var. reichenbachii по параметрам пыльцы была на уровне карталинской пшеницы. Предположительно, что по времени формообразовательного процесса они совпадали. Таким образом, карталинская пшеница по строению и размерам пыльцы занимает промежуточное положение между дикорастущими формами злаков и возделываемыми видами пшеницы.

Список источников

1. Fritzsche J. Ueber den Pollen (О пыльце) // Memoires presents a I'Academie des sciences de Saint-Petersbourg par divers savans. St.-Petersburg. 1837. Vol. 3.

2. Кузнецов А.А. Цветень как показатель родства растительных организмов и их сочетаний // Труды Владимирского общ. любителей естествознания. 1910. Т. 3. Вып. 1.

3. Андреев В.Н. Пыльца растений, собираемая пчелами (к методике изучения перги) // Сельскохозяйственно-опытное дело. Харьков. № 1 (7). 2 (8). 1925-1926.

4. Сладков А.Н. Морфология пыльцы и спор современных растений в СССР // Изд-во Московского университета. М., 1962. 255 с.

5. Овчинников Н.Н. Закономерности изменения размеров пыльцы // Доклады АН СССР. М., 1951. Т. 77. № 4.

6. Firbas F. Der pollenanalytische Nachweis des Getriedebaus // Zeitscr. f. Botan. 1937. Bd. 31. H.9-10.

7. Федорова Р.В. О различиях пыльцы дикорастущих и культурных злаков. // Доклады АН СССР. М., 1956. Т. 108. № 1. С. 157-161.

8. Федорова Р.В. Некоторые особенности морфологии пыльцы культурных злаков // Труды института географии АН СССР. Т.77: Материалы по геоморфологии и палеогеографии. Работы по споро-пыльцевому анализу. 1959. Вып. 21. С. 166-186.

9. Эрдтман Г. Морфология пыльцы и систематика растений (введение в палиналогию). Т. 1 Покрытосеменные. М.: Из-во ин. лит., 1956. 300 с.

10. Erdtman G. An introduction to pollen analysis. Waltham. Mass. USA. 1943. P. 18-25.

11. Аминова М.Ш. Особенности развития пыльцы как систематический признак семейства Gramineae: автореф. ... канд. биол. наук: Ленинград, 1969. 21 с.

12. Joly C. Barille L. Barreau M. Mancheron A. Visset L. Grain and annulus diameter as criteria for distinguishing pollen grains of cereals from wild grasses // Review of Palaeobotany and Palynology. 2007. Vol. 146. P. 221-233.

13. Рябогина Н.Е., Иванов С.Н. Древнее земледелие в Западной Сибири: проблемы аргументации, палеоэтноботанические методці и анализ фактов // Археология, этнография и антропология Евразии. Вып. 2011.4 (48). С. 96-106.

14. Пыльцевой анализ / А.Н. Гладкова, В.П. Гричук, Е.Д. Заклинская, В.В. Зауер, И.М. Покровская, Н.Д. Радзевич, С.Р. Самойлович, М.А. Седова, Н.К. Стельмак. М.: ВНИГИ МИН. Геологии. 1950. С. 30-48.

References

1. Fritzsche J. Ueber den Pollen (About pollen) // Memoires presents a I'Academie des sciences de Saint-Petersbourg par divers savans. StaintPetersburg. 1837. Vol. 3.

2. Kuznetsov, A.A. Pollen as an indicator of the relationship of plant organisms and their combinations. Trudy Vladi- mirskogo obshch. lovers of natural history, 1910, Vol. 3, Issue 1.

3. Andreev, V.N. Plant pollen collected by bees (to the method of studying bee bread). Agricultural experimental business. Kharkov, 1925-1026, no. 1 (7). 2 (8).

4. Sladkov, A.N. Morphology of pollen and spores of modern plants in the USSR. Moscow University Press. Moscow, 1962. 255 р.

5. Ovchinnikov, N.N. Regularities of change in the size of pollen. Reports of the Academy of Sciences of the USSR. Moscow, 1951, Vol. 77, no. 4.

6. Firbas, F. Der pollenanalytische Nachweis des Getriedebaus. Zeitscr. f. Botan, 1937, Bd. 31, pp. 9-10.

7. Fedorova, R.V. On the differences between the pollen of wild and cultivated cereals. Reports of the USSR Academy of Sciences. Moscow, 1956, Vol. 108, no. 1, pp. 157-161.

8. Fedorova, R.V. Some features of the morphology of pollen of cultivated cereals. Proceedings of the Institute of Geography of the Academy of Sciences of the USSR. Vol.77: Materials on geomorphology and paleogeography. Works on spore-pollen analysis, 1959, Issue 21, pp. 166-186.

9. Erdtman, G. Pollen morphology and plant taxonomy (introduction to palynology). T. 1 Angiosperms. M. From-in foreign literature, 1956. 300 p.

10. Erdtman, G. An introduction to pollen analysis. Waltham. Mass. USA. 1943, pp. 18-25

11. Aminova, M.Sh. Features of the development of pollen as a systematic trait of the Gramineae family. PhD Thesis. Leningrad, 1969. 21 p.

12. Joly C. Barille L. Barreau M. Mancheron A. Visset L. Grain and annulus diameter as criteria for distinguishing pollen grains of cereals from wild grasses. Review of Palaeobotany and Palynology, 2007, Vol. 146, pp. 221-233.

13. Ryabogina, N.E. and S.N. Ivanov. Ancient agriculture in Western Siberia: problems of argumentation, paleo-ethnobotanical methods and analysis of facts. Archeology, ethnography and anthropology of Eurasia, Issue 4 (48), 2011, pp. 96-106.

14. Gladkov, A.N., V.P. Grichuk, E. D. Zaklinskaya, V.V. Sauer, I.M. Pokrovskaya, N. D. Radzevich, S.R. Samoilovich, M.A. Sedova and N.K. Stelmak. Poltsevoy analysis. Moscow: VNIGI MIN. Geology, 1950, pp. 30-48.

Размещено на Allbest.ru