Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

НІКІТСЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД - НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

УДК 581.33 : 58.086 : 633.16

автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Будова антиподального комплексу представників роду hordeum l

03.00.05 - ботаніка

Шестопал Оксана Леонідівна

Ялта - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському національному університеті ім. І. І. Мечникова Міністерства освіти і науки України та в Південному біотехнологічному центрі у рослинництві Української академії аграрних наук

Науковий керівник:доктор біологічних наук, професор

Бланковська Тамара Пилипівна,

Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова МОН України,

професор кафедри генетики і молекулярної біології

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник Шевченко Світлана Васильївна,

Нікітський ботанічний сад - Національний науковий центр УААН,

головний науковий співробітник відділу фізіології та

репродуктивної біології рослин кандидат біологічних наук, доцент,

Теплицька Людмила Михайлівна,

Таврійський національній університет ім. В. І. Вернадського МОН України,

доцент кафедри фізіології рослин і біотехнології.

Захист відбудеться «_04_» грудня 2008 р. о _13⁰⁰_ годині на засіданні спеціалізованого вченої ради Д 53.369.01 при Нікітському ботанічному саді - Національному науковому центрі УААН за адресою: 98648, АР Крим, м. Ялта, Нікітський ботанічний сад - Національний науковий центр УААН, Україна. Факс: (0654) 33-65-50; е-mail: ssadogurskij@yandex.ru

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Нікітського ботанічного саду - Національного наукового центру: 98648, АР Крим, м. Ялта, Нікітський ботанічний сад - Національний науковий центр УААН.

Автореферат розісланий «_02_» листопада 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат біологічних наук С.О. Садогурська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У світовому виробництві за посівними площами ячмінь посідає четверте місце після пшениці, рису та кукурудзи. Широке поширення цього злаку пояснюється високими поживними властивостями його зерна: ячмінь є виключно цінною сировиною для харчової та пивоварної промисловості, а також використовується як корм. В останнє десятиріччя селекція ячменю направлена на отримання форм з комплексною стійкістю до різних чинників. З цією метою для збагачення генофонду Hordeum vulgare L. проводять внутрішньородову гібридизацію культурного ячменю з дикорослими видами, наприклад з Hordeum bulbosum L. Одним з недоліків одержаних міжвидових гібридів є високий рівень стерильності. Тому актуальність і практична цінність дослідження біологічних основ функціонування жіночої репродуктивної сфери у представників роду Hordeum L. не викликає сумніву. Незважаючи на велику кількість робіт, присвячених вивченню закономірностей розвитку зародкового мішка (ЗМ) злаків, майже ніхто з дослідників не вивчав суто антиподальні клітини, а тільки зародковий мішок і його компоненти в цілому. В окремих випадках антиподи злаків були об'єктом цитоморфологічних і ультраструктурних досліджень: Gramineae (Chikkannaiah, 1975); Zea (Lammeren, 1987); Triticum (Ивановская, 1983); Hordeum (Engell, 1994). На відміну від ефемерних антипод більшості квіткових рослин, у злаків формується надзвичайно активна, але тимчасова тканина - антиподальний комплекс (АК). Показано, що АК є однією з наймінливіших за величиною і будовою структур ЗМ. Ряд дослідників, зважаючи на важливу роль антипод в поглинанні, синтезі, трансформації і транспорті живильних речовин в ЗМ, вважають, що їх число і розміри впливають на розвиток зародка, ендосперму та зернівки в цілому (Батыгина, 1987; Engell, 1994). Політенія в антиподах являє один з типів онтогенетичної поліплоїдії, що закономірно виникає в нормальному онтогенезі тканини як реалізація спадкової інформації, а певна генетична програма формування АК зберігається й при віддаленій гібридизації (Бланковська та ін., 2003).

Таким чином, дослідження морфологічних особливостей будови та характеру успадковування структури АК у представників роду Hordeum L. при вирощуванні рослин ячменю в умовах Півдня України (дефіцит вологи і висока температура) практично не проводилися. Особливий інтерес становить проведення досліджень, направлених на експериментальне підтвердження існуючих гіпотез щодо ролі АК злаків у формуванні зернівки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися на кафедрі генетики і молекулярної біології біологічного факультету Одеського Національного університету їм. І.І. Мечникова в 1997 - 2008 рр. і є складовою частиною державної бюджетної теми "З'ясувати шляхи генетичної коадаптації за гібридизації та штучних змін генотипу" (номер державної реєстрації - 0103 U004773), а також в лабораторії культури тканин Південного біотехнологічного центру в рослинництві УААН в рамках завдання 1.1 "Створення цінного селекційного матеріалу сільськогосподарських рослин з використанням культури in vitro" (номер державної реєстрації - 0104 U003556).

Мета досліджень. Мета - виявити видові й сортові особливості будови антиподального комплексу у представників роду Hordeum у різних гідротермічних умовах вирощування та визначити зв'язок між функціональним станом антиподального комплексу Hordeum vulgare L. і розвитком зернівки.

Для досягнення поставленої мети були поставлені такі завдання:

1.Вивчити видові та сортові особливості будови антиподального комплексу зародкового мішка ячменю: число антипод, ступінь політенізації хромосом в їх ядрах - об'єм ядер, ядерно-ядерцеве співвідношення (ЯЯС).

2.Вивчити характер успадковування структури антиподального комплексу у міжсортових і міжвидових гібридів.

3.Визначити вплив різних гідротермічних умов вирощування рослин на характер формування антиподального комплексу.

4.Визначити кореляцію між ознаками антиподального комплексу та масою зерна ярового ячменю (Hordeum vulgare L.).

Об'єкт дослідження: жіночий гаметофіт злаків.

Предмет дослідження: антиподальний комплекс представників роду Hordeum L. ячмінь антиподальний комплекс hordeum

Методи дослідження. Методи фіксації рослинних об'єктів і виготовлення постійних і тимчасових мікропрепаратів; метод кастрації та штучної гібридизації ячменю; цитофотометричні та каріометричні методи; методи статистичного та графічного аналізів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше виявлені морфологічні особливості будови антиподального комплексу представників дикорослого (Hordeum bulbosum L.) і культурного (Hordeum vulgare L.) ячменю. Виявлена видоспецифічність показника ядерно-ядерцевого співвідношення клітин антипод. Вперше показано, що структура антиподального комплексу H. vulgare (число антипод і їх об'єм) залежить від гідротермічних умов вирощування рослин, тоді як сумарний об'єм ядер клітин АК є стабільним показником. Виявлена негативна кореляція між числом антипод і об'ємом їх ядер (r = -0,95). Вперше показано вплив материнської форми на прояв ознак «число антипод», «сумарний об'єм ядер» і «сумарний об'єм ядерець» антипод у міжсортових гібридів ячменю.

Виявлені достовірна позитивна кореляція між масою зерна з рослини і кількістю антипод (r = 0,71) і від'ємна - між показниками ЯЯС і масою 1000 зерен (r = - 0,72), дозволили на практиці підтвердити важливу роль антиподального комплексу в розвитку зернівки.

Практичне значення одержаних результатів. В результаті проведених досліджень доведено вплив антиподального комплексу на формування зернівки, що дозволяє використовувати відомості щодо структури АК як додатковий показник для добору кращих за продуктивністю вихідних форм ячменю. Гібридна форма, одержана від схрещування H. vulgare х H. bulbosum, з найрозвиненішим антиподальним комплексом і крупним зерном становить практичну цінність та передана у відділ селекції і насінництва ячменю СГІ (м. Одеса). Теоретичні положення дисертації використовуються при читанні лекцій з загального курсу «Анатомія і фізіологія рослин», спецкурсу «Біологія індивідуального розвитку», зокрема в розділі «Ембріологія рослин», а виготовлені постійні мікропрепарати зав'язей із зрілим зародковим мішком двох видів і міжвидових гібридів ячменю - на лабораторних заняттях з курсів «Вищі рослини», «Цитологія» і на Великому спеціальному практикумі біологічного факультету Одеського національного університету.

Особистий внесок здобувача. Огляд і аналіз літературних джерел, схрещування сортів для отримання досліджуваного матеріалу, виготовлення тимчасових давлених і постійних мікротомних препаратів, морфометричні дослідження і отримання всієї бази експериментальних даних, аналіз і інтерпретація результатів виконані автором самостійно. Планування дослідженнь і узагальнення одержаних даних проводилися спільно з науковим керівником. Статистична обробка результатів, написання дисертації та її оформлення здійснені автором самостійно.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на вченому засіданні відділу клітинної біології і анатомії рослин Інституту ботаніки їм. М.Г. Холодного НАН України (2007 р.), на розширеному засіданні кафедри ботаніки Київського національного університету ним. Т.Г. Шевченка (2007 р.); на міжнародних конференціях: «II Международная конференция по анатомии и морфологии растений» (Санкт-Петербург, 14-18 жовтня 2002 р.); «Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений» (Харків, 19-23 травня 2003 р.); I Міжнародна конференція студентів і аспірантів «Молодь і поступ біології» (Львів, 11-14 квітня 2005); а також на семінарі молодих вчених, аспірантів і студентів «Стрес і адаптація рослин. Фізіологія. Біохімія. Генетика» (Харків, 5-6 жовтня 2005 р.) і на ХІІ з'їзді Українського ботанічного товариства (Одеса, 15-18 травня 2006 р.), на Міжнародній науковій конференції «Навашинські читання» (Київ, 10-14 грудня 2007 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових робіт, які відображають основний зміст дисертації, з них 8 - у співавторстві. Результати досліджень представлені в 6 статтях в спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України для біологічних наук. П'ять публікацій - у вигляді тез і матеріалів конференцій.

Структура і об'єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 144 сторінках комп'ютерного тексту і складається з вступу, семи розділів, висновків, практичних рекомендацій, додатків і списку використаної літератури. Робота включає 13 таблиць, 33 рисунків. Список використаної літератури включає 195 джерел, з них 53 - іноземні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

формування, будова і Функції антиподального комплексу злаків (Огляд літератури)

У аналізі літературних джерел надані відомості про розвиток і структуру антиподального комплексу злаків, викладена наявна інформація про ультраструктуру, функції та процес диференціації клітин антипод. Показана недостатність вивчення цього питання для різних форм ячменю. Один з підрозділів присвячено каріометричному дослідженню клітин зародкового мішка і можливості використання каріометрії як методу для визначення функціональної активності клітин. На підставі аналізу літературних джерел обґрунтовано вибір теми дисертаційної роботи та основні напрями досліджень.

Матеріали і методи досліджень

Матеріал дослідження - два види роду hordeum L., що належать до родини Poaceae, підродини Festucoideae, триби Hordeae. Для вивчення сортових і видових особливостей будови антиподального комплексу зародкового мішка використовували зав'язі двох видів ячменю Hordeum bulbosum L. (2n = 28) і (2n = 14) і Hordeum vulgare L. (2n = 14): шестирядного - сорт Основа, дворядного - сорти Незалежний, Первенець, Екзотик, Одеський 100 і Одеський 131, а також тетраплоїдної форми H. vulgare (2n = 28) (рис. 1).

Для вивчення будови жіночої генеративної сфери віддалених гібридів використовували надані ст.н.с. лабораторії культури тканин ПБЦ М.Л. Махновською 13 гібридних рослин F₁ від схрещування сорту ярого ячменю Чудовий з тетраплоїдними клонами H. bulbosum. Одночасно з дослідженням мегаспорогенезу проводили аналіз поведінки хромосом у мікроспорогенезі. Для вивчення характеру успадковування формування АК у сортів ярого ячменю H. vulgare отримали популяції F₁ реципрокних гібридів між контрастними за будовою АК сортами Незалежний, Первенець та Екзотик.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема отримання рослинного матеріалу для досліджень

Ячмінь вирощували і проводили необхідні схрещування в контрольованих умовах оранжереї (2002-2004 рр.) і в полі(2003 р.). Умови вирощування в оранжереї були такі: нічна температура - 14-16 С, денна - 18-20 С; освітлення - 10 тис. люкс; фотоперіод -16 годин. Травень 2003 року відзначався спекотною й сухою погодою (середньодобова температура +18,2 °С; опади - 4,0 мм), що призвело до повітряної та ґрунтової посухи в період формування генеративних органів, спричинивши в полі стресові умови для вирощування рослин. Збір і фіксація 90 % рослинного матеріалу проведені автором самостійно. При визначенні сортових особливостей будови АК ячменю використовували зафіксовані в 1993 р. зав'язі H. vulgare сортів Основа, Незалежний, Первенець, Одеський 100 і Одеський 131, надані науковим керівником.

Зав'язі зі зрілим зародковим мішком фіксували сумішшю Навашина і сумішшю Карнуа. Через неоднорідність і нерівномірність розвитку квіток у різних частинах колоса злаків фіксували тільки зав'язі з колосків середньої частини колоса, коли пиляки були зелено-жовті (дана морфологічна ознака збігається з фазою розвитку - зрілий зародковий мішок). Для кожного генотипу на першому етапі роботи було досліджено близько 50 препаратів зав'язей. Для подальшого вивчення залишили тільки ті препарати (не менше 10 шт.), на яких збереглася вся серія послідовних мікротомних зрізів ЗМ. Цитологічні мікропрепарати готували за загальноприйнятою методикою (Паушева, 1988). Зрізи зав'язі (15-20 мкм завтовшки) одержували з приготованих парафінових блоків на ротаційному мікротомі “Historange microtome - 2218” фірми LKB (Швеція). Препарати забарвлювали бромфеноловим синім за Мезіа і реактивом Шиффа за Фьольгеном. Всього виготовлено 1300 мікропрепаратів, які вивчалися під світловим мікроскопом МБІ - 3У 4.2. Діаметри ядер і ядерець вимірювали за допомогою гвинтового окуляр-мікрометра МОВ-1-15Х і розраховували ядерно-ядерцеве співвідношення. Оптичну щільність (ОЩ) визначали за допомогою цитологічної комп'ютерної програми PhotoМ 1.21 як середній десятковий логарифм відношення яскравості точки фону (5-6 точок) до яскравості точки об'єкту на фотографії постійного мікропрепарату. Всі фотографії зроблені на одному мікроскопі при однаковій інтенсивності світла лампи освітлювача та об'єктиві 40х. З метою визначення відносної кількості ДНК в ядрах антипод ярого ячменю визначали ОЩ ядер цих клітин (за одиницю вважали ОЩ сперміїв, як клітин із гаплоїдним набором хромосом - кількість ДНК дорівнює С).

Математичну обробку одержаних даних проводили загальноприйнятими методами варіаційної статистики (Рокицкий, 1973; Лакин, 1990) з використанням набору комп'ютерних статистичних програм Excel. Достовірність відмінностей між одержаними експериментальними даними встановлювали з використанням t- критерію Ст'юдента та F-критерію Фішера.

особливості будови Антіподального комплексу деяких видів роду hordeum

У роботах Т.П. Бланковської та ін. (1976, 1993, 1998) показана наявність видових відмінностей у будові антиподального комплексу пшениці, жита і тритікале. Даних щодо будови АК ячменю і морфометричних характеристик складових його клітин у літературних джерелах небагато (Engell, 1994; Бланковская, Белодед, 1998), тому доцільним було проведення досліджень саме в цьому напрямі.

Особливості розвитку і будови зародкового мішка Hordeum vulgare L. При нормальному розвитку ЗМ ячменю внаслідок трьох мітотичних циклів ядра функціонуючої мегаспори формується восьмиядерний семиклітинний зародковий мішок, що складається з яйцевого апарату (яйцеклітина та дві синергіди), двох полярних ядер центральної клітини й трьох первинних клітин антипод. Після формування зародкового мішка всі його елементи диференціюються далі (у клітинах відбуваються процеси синтезу та акумуляції характерних метаболітів, а антиподи, крім цього, продовжують поділ). У зрілому ЗМ антиподальний комплекс ячменю посідає латеральне положення в ЗМ, ближче до халазальної частини. Характерними рисами будови АК H. vulgare є велика кількість клітин (до 40 шт.) різних за розміром. Із застосуванням цитофотометрії ядер антипод на постійних препаратах, забарвлених реактивом Шиффа за Фьольгеном (реакція на ДНК) доведено політенний стан хромосом у ядрах клітин антиподального комплексу.

Міжсортова різноманітність будови антиподального комплексу у H. vulgare. Показано, що число клітин в антиподальному комплексі варіює як у сортів ячменю, так і в межах одного колоса шестирядного ячменю (табл. 1).

Таблиця 1 Число антипод і їх каріометричні показники у різних сортів H. vulgare

№	Сорт	Тип колосу	Число антипод, шт. (min - max)	Середній об'єм, мкм3	ЯЯС	Сумарний об'єм, тис. мкм3
				ядер	ядерець		ядер	ядерець
1	Незалежний	Дворядний	41,2 ± 1,0# (38-46)	2200 ± 108	218 ± 23	9,1 ± 0,5	91,2 ± 7,7#	9,0 ± 1,1*
2	Первенець		23,4 ± 0,8*( (14-23)	2831 ± 279	320 ± 41*	8,8 ± 1,1	65,5 ± 1,4	6,5 ± 1,4
3	Одеський 100		35,0 ± 1,0 (22-36)	2100 ± 100	210 ± 19	9,3 ± 0,3	64,8 ± 1,1	6,6 ± 1,1
4	Одеський 131		31,8 ± 1,1 (27-37)	1777 ± 79*	194 ± 11	9,6 ± 0,7	56,5 ± 8,6	6,2 ± 1,2
5	Основа	Шести-рядний	С	26,9 ± 2,5*( (17-37)	2471 ± 94	226 ± 11	11,0 ± 2,2	55,6 ± 8,6	5,1 ± 0,6*
			Б	27,3 ± 1,8*( (4-42)	1488 ± 64#	165 ± 7*	9,9 ± 2,2	34,5 ± 2,4#	3,3 ± 0,3#

Примітка: * - при Р < 0,05; ^# - при Р < 0,01; С - середній ряд колосу; Б - боковий ряд колосу.

Найбільше число антипод спостерігали в ЗМ сорту Незалежний. Число антипод у зав'язях бокових і середніх колосків шестирядного ячменю сорту Основа достовірно не розрізнялось і збігалося з числом антипод дворядного сорту Первенець. Кількість антипод у інших досліджуваних сортів дворядного ячменю не розрізнялась і була достовірно більшою, ніж у шестирядного (Р < 0,05). У результаті каріометричного дослідження антипод сортів ячменю виявлено, що їх об'єми варіюють у межах одного ЗМ. На відміну від кількості антипод, об'єми їх ядер і ядерець у зав'язях середніх і бокових колосків шестирядного колосу достовірно розрізнялися.

Для реалізації трофічної та секреторної ролі, яку виконують у ЗМ антиподальні клітини, дуже важливою характеристикою їх функціонування є величина сумарного об'єму всіх ядер і ядерець антипод одного ЗМ. Найбільший сумарний об'єм ядер і ядерець клітин антипод спостерігали в зав'язях сорту Незалежний. Причому, цей показник у даного сорту був майже в 1,5 рази більшим, ніж відповідний показник АК середніх колосків шестирядного ячменю та, у понад 2,5 рази більшим за такий у бокових колосках (Р < 0,01). Відмінностей між показниками ЯЯС антипод досліджених генотипів не виявлено (табл. 1). Цей факт дає підставу припустити, що інтенсивність синтезу р-РНК у них однакова.

Аналіз показників антиподального комплексу сортів ячменю Незалежний і Первенець генерацій 1993 і 2003 рр. Антиподальні комплекси сортів Незалежний і Первенець (зав'язі 1993 р.), як зазначено вище, є контрастними за кількістю клітин антипод і за їх розміром. З метою визначення рівня стабільності ознак, що вивчались, провели порівняльне дослідження АК у ЗМ цих сортів на зав'язях, зафіксованих у різні за кліматичними умовами роки - 1993 і 2003 рр. Показано, що сорт Первенець мав властиве для нього число клітин в антиподальному комплексі, проте їх об'єм у посушливий 2003 рік істотно зменшився (Р < 0,05). У сорту Незалежний об'єм антипод не змінився, проте достовірно зменшилось їх число. Отже, виявлене загальне зменшення сумарного об'єму ядер антипод було досягнуте сортами у різний спосіб. Зважаючи на це, можна припустити, що формування антиподального комплексу ячменю є генетично детермінованим процесом з певною нормою реакції кожного з етапів: першого (кількість поділів первинних антипод) і другого (характерний об'єм ядер антипод, як результат різної кількості циклів ендоредуплікаціі хромосом).

Порівняльна характеристика будови антиподального комплексу Hordeum bulbosum L. і Hordeum vulgare L. Вперше досліджено антиподальний комплекс форм H. bulbosum і показано, що він складається з великої кількості клітин, яка наближається до такої в АК сортів дворядного ячменю (табл. 2).

Штучно отримана тетраплоїдная форма H. vulgare характеризувалася найменшими значеннями всіх ознак АК, що вивчались. Це можна пояснити підвищеною частотою порушень у мегагаметогенезі у форм, у яких штучно підвищена плоїдність, внаслідок їх загальної генетичної незбалансованості (Чеченева, 1977).

З наведених даних (див. табл. 2) видно, що середні та сумарні об'єми ядер і ядерець антипод диких і культурних форм ячменю також є величинами одного порядку. Сумарний об'єм ядер антиподального комплексу двох видів Hordeum vulgare L. (2n = 14) і Hordeum bulbosum L. (2n = 14, 2n = 28) достовірно не розрізнявся, проте структура АК кожного з цих форм ячменю мала свої характерні риси. Наприклад, у зародковому мішку диплоїдного H. bulbosum формується АК, що складається з невеликої кількості крупних антипод. У тетраплоїдного H. bulbosum у ЗМ, навпаки, багато дрібних клітин, і за своєю будовою він більше схожий на антиподальний комплекс H. vulgare (2n = 14).

Визначення показників ЯЯС виявило видову специфічність даної ознаки (рис. 2), що підтвердилося результатами дисперсійного аналізу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Показники ЯЯС клітин антипод різних генотипів ячменю

У дослідженнях, проведених на різних генотипах пшениці (Бланковська, Сурікова, 1993), показано, що показник сумарного об'єму ядер антипод є майже прямо пропорційним кількості хромосом виду. Беручи до уваги закон гомологічних рядів спадкової мінливості, сформульований М.І. Вавіловим, і близьке таксономічне положення родів Hordeum і Triticum, ми очікували знайти аналогічну залежність і для поліплоїдного ряду ячменю. Проте за результатами нашого дослідження подібної закономірності не виявлено. У роботі використовували лише два види ячменю, що представлені чотирма формами, в яких повторювався один і той самий геном, тоді як види пшениці - алополіплоїди. Ми припускаємо, що саме це не дозволило нам одержати результати, подібні до отриманих іншими авторами.

Таким чином, у результаті проведених досліджень показано, що число клітин в антиподальному комплексі та об'єм їх ядер і ядерець варіює як у видів роду Hordeum L., так і у сортів H. vulgare і форм H. bulbosum. Для нормального функціонування антиподального комплексу ячменю необхідний рівень його активності досягається за рахунок сумарної комбінації певного числа клітин і розміру їх ядер і ядерець. З усіх досліджених представників роду Hordeum L. вирізняється тетраплоїдна форма H. vulgare, антиподальний комплекс якої характеризувався найменшими показниками, як за числом клітин, так і за їх розміром. Виявлено видову специфічність показника ядерно-ядерцевого співвідношення, причому в культурного ячменю його значення менше, ніж у дикорослого (при вирощуванні рослин за однакових умов).

Формування зародкового мішка і структура Антіподального комплексу у міжвидових гібридів F1 H.vulgare L. x H. bulbosum L.

Розвиток зародкового мішка і мейоз в мікроспороцитах у міжвидових гібридів ячменю. Вивчали розвиток ЗМ у міжвидових F₁ гібридів ячменю від схрещування сорту ярого ячменю Чудовий з H. bulbosum (2n = 28). Виявлено, що розвиток генеративної сфери гібридів F₁ H. vulgare x H. bulbosum відбувається з різними порушеннями. Наприклад, у всіх рослин, окрім однієї (рослина за № 5), зародкові мішки не були сформовані. На мікропрепаратах зав'язей спостерігали різні ступені деградації жіночих генеративних структур на ранніх етапах розвитку ЗМ аж до його повної дегенерації. На всіх мікропрепаратах зародкового мішка виділеної рослини були ядра/клітини. Поряд із двох- і чотирьохядерними, спостерігали восьми- та багатоядерні ЗМ, але їх диференціація була порушена. Серед 20 досліджених постійних препаратів зав'язей рослини № 5 лише на одному був сформований АК, який спостерігали на двох послідовних зрізах ЗМ, число антипод дорівнювало 18 шт.

Аналізуючи результати цієї частини нашого дослідження, а також враховуючи біологічний і функціональний зв'язок процесів розвитку чоловічого та жіночого гаметофитів, ми припустили, що рослина № 5 повинна відрізнятися від інших гібридних рослин F₁ H. vulgare x H. bulbosum і за розвитком чоловічого гаметофіту. Дослідження мейозу в мікроспороцитах цих рослин показало, що всі вони є міксоплоїдними (від 12 до 24 хромосом). У метафазі І у пиляках виділеної рослини спостерігали найбільшу частку (63,15 %) клітин з очікуваною кількістю хромосом (2n = 21). Отже, ті гібриди, які в більшості своїх клітин мають максимально можливе число хромосом, також мають і найбільші шанси для збереження всієї життєво необхідної інформації.

Особливості клітин антипод у зав'язях фертильного гібриду H. vulgare х H. bulbosum. Вперше проведено дослідження структури антиподального комплексу фертильного міжвидового гібриду H. vulgare (2х) х H. bulbosum (4х). У соматичних клітинах корінців паростка даний гібрид мав гаплоїдне число хромосом (n = 7), яке подвоїлося після диплоїдизації 0,015 % водним розчином колхіцину (проводила колхіцинування ст.н.с. лабораторії культури тканин ПБЦ - М.Л. Махновськая). Отже, в даному випадку H. bulbosum (4х) вияив властивості гаплопродюсера. Вивчення зародкового мішка даного подвоєного гаплоїду показало, що його АК складається з великої кількості крупних за розміром клітин, найбільших серед усіх досліджених генотипів ячменю. Середнє число антипод - 36,25 ± 1,65 шт., об'єм ядра - 2808 ± 133 мкм³, об'єм ядерця - 396 ± 19 мкм³; сумарні об'єми ядер і ядерець клітин АК - 101,8 ± 8,2 і 13,4 ± 0,8 тис. мкм³, відповідно. Величина ядерно-ядерцевого співвідношення складала 7,0 ± 0,17, тобто була аналогічною цьому показнику у сортів культурного ячменю.

На всіх препаратах ЗМ в антиподах даного подвоєного гаплоїда ми спостерігали внутрішньоядерні структури у вигляді тяжів, або маленьких кульок (рис. 3), які є морфологічним відображенням високого ступеня політенізації хромосом.

Подібні структури зазвичай краще спостерігати в антиподах ЗМ, в яких не відбулося, або затрималося запліднення (Івановська, 1983). Наявність подібних структур у зав'язях досліджуваної форми можна пояснити вірогідністю існування певного розбалансування між етапами формування жіночих та чоловічих гамет, яке часто спостерігається при внесенні чужорідного генетичного матеріалу в стабільний геном. Це, своєю чергою, призводить до невеликої за часом затримки запліднення, і саме у цей період відбувається активна ендоредуплікація хромосом антипод, що, можливо, сприяє підвищенню синтезуючої активності антипод і впливає на розвиток зернівки (Івановська 1983; Батигіна, 1987; Плющ, 1992). Виходячи з цього, можна припустити, що неординарна будова АК мала позначитися на масі зерна даної форми. Визначення маси 1000 зерен, яка дорівнювала 53,9 ± 0,43 г, підтвердило наше припущення. Такі форми можуть мати практичне значення як вихідний матеріал для селекції ячменю.

Будова Антиподального комплексу HORDEUM VULGARE L. за різних умов вирощування рослин

Ячмінь належить до найпоширеніших видів, які мають велику амплітуду толерантності до багатьох чинників навколишнього середовища. Вивчено пластичність ознак АК ячменю під впливом різних гідротермічних умов вирощування рослин. Рослини вирощували в контрольованих умовах оранжереї та в польових умовах (спека і посуха).

Варіабельность ознак антиподального комплексу ячменю. Показано, що при вирощуванні ячменю в оранжереї значення коефіцієнта мінливості майже всіх ознак АК були більшими, ніж у польових рослин. Отже, в нашому випадку умови оранжереї виявились сприятливішими для розвитку досліджених сортів ячменю. За збільшенням коефіцієнту мінливості ознаки АК розподілилися таким чином: “число антипод” - показники ЯЯС - “сумарний об'єм ядер і ядерець” - “середній об'єм ядер і ядерець”. Це можна пояснити принаймі двома причинами. З одного боку, менші значення коефіцієнта мінливості ознак “кількість антипод” і “ЯЯС” порівняно з варіацією об'ємів, можливо, пов'язані з відмінностями в одиницях вимірювання, які штучно збільшують СV при кубічному виражені ознаки (Лакін, 1990). З другого боку, можна припустити, що проходження перших етапів диференціації клітин антипод є відносно стабільним процесом, тоді як кінцева диференціація - мінливішим. По-перше, кількість клітин антипод у середніх і бокових рядах шестирядного колосу співпадає, а об'єми їх ядер і ядерець достовірно розрізняються. По-друге, про більшу варіабельність свідчить наявність дуже різних за розміром антипод у межах одного ЗМ незалежно від форми ячменю.

Вплив різних гідротермічних умов на характер експресії і успадковування ознак, що характеризують будову антиподального комплексу ячменю. У результаті проведених досліджень показано, що середнє число антипод у всіх сортів у польових умовах було достовірно меншим, ніж в умовах оранжереї (табл. 3). Незалежно від умов вирощування рослин найменше антипод серед сортів спостерігали в зародкових мішках сорту Первенець. У польових умовах число антипод в антиподальному комплексі гібридів Незалежний х Первенець (далі НхП) Незалежний х Первенець (ПхН) достовірно розрізнялося (Р < 0,05), на відміну від реципрокних гібридів інших сортів. При цьому сорт Первенець, що мав найменшу кількість антипод, достовірно відрізнявся за цим показником від гібридів на його основі (Р < 0,01), тоді, як інші сорти мали однакову кількість антипод із своїми гібридами. Таким чином, при вирощуванні ячменю в стресових умовах посухи, реалізація генетичної програми першого етапу формування АК (поділ антипод) успадковувалася гібридами F₁ з домінуванням програми утворення АК батьківської форми з більшою кількістю мітотичних циклів. При вирощуванні рослин в оранжереї виявлено значущі відмінності між реципрокними гібридами контрастних за будовою АК сортів - Первенець і Незалежний за числом антипод, а також - вплив материнської форми на прояв цієї ознаки у даних гібридів.

Таблиця 3 Показники АК ячменю за різних умов вирощування рослин

Форма ячменю	Умови вирощування	Число клітин, шт.	Середній об'єм, мкм3	Сумарний об'єм, тис. мкм3	ЯЯС
			ядер	ядерець	ядер	ядерець
Незалежний	поле	31,2 ± 3,1#	2321 ± 101#	288 ± 14*	74,3 ± 5,7	9,1 ± 0,9	7,57 ± 0,20*
	оранжерея	42,8 ± 1,5	1861 ± 69	236 ± 9	79,6 ± 13,0	10,1 ± 1,8	7,46 ± 0,20
F1 Незалежний х Первенець	поле	28,5 ± 2,4	1262 ± 80	177 ± 13	30,1 ± 3,5	4,1 ± 0,7	6,67 ± 0,15
	оранжерея	32,8 ± 2,8	2265 ± 137#	291 ± 21#	74,4 ± 11,7*	9,5 ± 1,3#	7,36 ± 0,17#
F1 Первенець х Незалежний	поле	36,0 ± 1,4*	1345 ± 91	167 ± 14	48,5 ± 15,6	6,0 ± 2,1	7,81 ± 0,18#
	оранжерея	23,5 ± 2,4	1762 ± 80#	233 ± 12#	41,5 ± 3,8	5,5 ± 0,6	6,82 ± 0,13
Первенець	поле	24,0 ± 1,5	1948 ± 88#	247 ± 11#	46,7 ± 3,4	5,9 ± 0,6	7,32 ± 0,20#
	оранжерея	32,4 ± 2,0#	1402 ± 54	200 ± 8	45,5 ± 4,8	6,5 ± 0,7	6,37 ± 0,12
F1 Первенець х Екзотик	поле	31,1 ± 1,2#	1403 ± 51#	170 ± 7#	43,5 ± 4,6*	5,3 ± 0,6*	7,87 ± 0,16
	оранжерея	26,6± 1,1	1155 ± 40	140 ± 5	30,7 ± 2,7	3,7 ± 0,4	7,60 ± 0,14
F1 Екзотик х Первенець	поле	34,3 ± 2,2*	1703 ± 118	200 ± 17	58,5 ± 15,1	6,9 ± 1,9	8,01 ± 0,21
	оранжерея	26,0 ± 1,3	2314 ± 110#	270 ± 16#	60,5 ± 12,3	7,0 ± 1,5	8,37 ± 0,22
Екзотик	поле	36,0 ± 1,4	2125 ± 87#	276 ± 12#	76,6 ± 10,8	9,9 ± 1,1	7,14 ± 0,14
	оранжерея	41,6 ± 1,7*	1607 ± 69	218 ± 11	68,0 ± 11,8	9,2 ± 1,8	6,93 ± 0,13
F1 Екзотик х Незалежний	поле	39,3 ± 3,7	2113 ± 97#	271 ± 14#	88,4 ± 14,5#	11,4 ± 2,2*	7,41 ± 0,14#
	оранжерея	34,4 ± 1,6	1322 ± 40	195 ± 7	45,5 ± 3,8	6,7 ± 6,2	6,18 ± 0,10
F1 Незалежний х Екзотик	поле	30,5 ± 0,29	2306 ± 120#	312 ± 16#	70,3 ± 16,5	9,5 ± 2,3	6,65 ± 0,14
	оранжерея	32,8 ± 1,08	1823 ± 74	233 ± 10	59,7 ± 6,9	7,6 ± 0,9	7,22 ± 0,12#

Різниця між показниками окремого генотипу за різних умов вирощування: *- при Р < 0,05; ^# - при Р < 0,01.

Вивчення характеру успадковування ознак «об'єм ядер і ядерець антипод» показало, що в польових умовах вирощування рослин серед досліджуваних сортів найменші каріометричні показники клітин АК були у сорту Первенець. Дані показники в першого покоління реципрокних гібридів між сортами Незалежний і Первенець, а також Екзотик і Первенець були достовірно меншими (Р < 0,05 і P < 0,01 відповідно), ніж у батьківських форм. Причому гібриди НхП і ПхН мали однаковий розмір ядер і ядерець, тоді як гібриди другої пари - розрізнялися з достовірністю Р < 0,05. Сорти Незалежний і Екзотик, які мали схожий за будовою антиподальний комплекс, та їх реципрокні гібриди не виявили відмінностей за даними показниками. Характер успадковування каріометричних показників антипод за умов вирощування рослин в оранжереї дещо змінювався. Наприклад, у гібридів ЕхП і НхП мав місце гетерозисний ефект за цими ознаками. Різниця між об'ємами ядер і ядерець реципрокних гібридів інших пар схрещувань також була достовірною (Р < 0,01).

Сумарний об'єм ядер і ядерець антипод сортів і чотирьох із шести реципрокних гібридів F₁ ячменю не залежав від умов вирощування рослин, проте спостерігались генотипові відмінності. При вирощуванні рослин в польових умовах відмінностей між сумарним об'ємом ядер і ядерець клітин антипод F₁ реципрокних гібридів не виявлено. Втім, при вирощуванні рослин в умовах штучного клімату спостерігали достовірну різницю між даними показниками антипод у деяких F₁ гібридів. Причому при використанні в схрещуваннях контрастних за цими ознаками сортів сумарний об'єм ядер і ядерець був вищим у того гібрида, де як материнську форму використовували сорт з вищим значенням даних показників. Отже, можна припустити, що в успадковуванні даної ознаки важливу роль відіграють цитоплазматичні чинники.

Величини ядерно-ядерцевого співвідношення клітин антипод незалежно від умов вирощування залишалися на достатньо низькому рівні, що, як відомо, свідчить про високу активність білок-синтезуючої системи в цих клітинах зрілого зародкового мішка (див. табл. 3).

Таблица 4 Дисперсійний аналіз даних генотипів ячменю за показниками АК

Показники АК Варіювання	Кількість антипод	Середній об'єм	Сумарний об'єм
		ядер	ядерець	ядер	ядерець
	ms	h2	ms	h2	ms	h2	ms	h2	ms	h2
За фактором А: форма ячменю	670#	41,7	699457	-	17978	-	2075*	26,5	42,5#	30,2
За фактором В: умови вирощування	2935#	22,9	5311495#	10,9	112520 #	12,6	347	-	118,5#	10,5
Взаємодія факторів А і В	490#	30,6	916176*	15,1	15831	-	34	-	22,5*	15,9
Випадкове варіювання	7,51	4,8	394576	70,6	8651	87,4	536	73,5	5,7	43,3

* - різниця достовірна при Р < 0,05; ^# - при Р < 0,01; h² - Частка впливу фактору, % (Лакін, 1990).

Двофакторний дисперсійний аналіз (табл. 4) виявив, що експресивність майже всіх вивчених ознак залежить від взаємодії обох факторів - генотипу і умов вирощування. Таким чином, на формування антиподального комплексу як важливого елементу жіночої репродуктивної сфери рослин ячменю впливають як умови довкілля, так і генетично обумовлена адаптивна пристосованість організму протягом онтогенезу.

Таким чином, сумарний об'єм ядер і ядерець клітин антиподального комплексу Hordeum vulgare L. при вирощуванні рослин в умовах водного дефіциту і високих температур реалізується сортами і гібридами у різний спосіб: 1) у гібридів - збільшенням кількості клітин при невеликому об'ємі їх ядер і ядерець; 2) у сортів - в антиподах після невеликої кількості мітозів відбувається кінцева диференціація, яка характеризується великою кількістю циклів ендоредуплікації (збільшується об'єм ядер антипод при малій кількості клітин). Таким чином, прояв ознак "число антипод" і "об'єм ядер і ядерець антипод" варіює залежно від генотипу і зовнішніх умов. Виявлено негативну кореляцію між числом антипод і їх об'ємом (r = -0,95).

Ознаки антиподального комплексу як цитологічні маркери потенційної продуктивності дворядних форм Hordeum vulgare l.

Необхідно відзначити, що поділ антипод є одним з критичних періодів розвитку зародкового мішка злаків. З метою визначення функціонального зв'язку між показниками АК ячменю та елементами структури врожаю (маса зерна з головного колоса, маса зерна з рослини і маса 1000 зерен) проведено кореляційний аналіз.

Виявлено високу позитивну кореляцію між масою зерна з рослини і кількістю антипод в ЗМ, і від'ємну - між ознакою «маса 1000 зерен» і показниками ЯЯС. Таким чином доведено, що висока функціональна активність антипод Hordeum vulgare, про яку свідчать низькі показники ЯЯС цих клітин, на перших етапах ембріогенезу сприяє нормальному розвитку зародка і ендосперму, що надалі призводить до формування якісного зерна.

ВИСНОВКИ

1. В результаті вивчення антиподального комплексу представників роду Hordeum L. встановлені видові та сортові особливості його будови у різних форм Hordeum vulgare L. і Hordeum bulbosum L.; виявлена пластичність структури антиподального комплексу Hordeum vulgare L. за різних гідротермічних умов вирощування рослин; виявлена кореляція між будовою антиподального комплексу і масою зерна ярового ячменю.

2. Встановлено, що для представників роду Hordeum L. величина показника "ядерно-ядерцевого співвідношення" є видоспецифічною.

3. Показано, що найменш розвинений антиподальний комплекс у Hordeum vulgare L. (2n = 28) - 18,0 ± 3,0 шт., об'єм ядер 1444 ± 112 мкм³. Антиподальний комплекс Hordeum bulbosum L. (2n=14) складається з малого числа (25,0 ± 2,1 шт.) крупних антипод (об'єм ядер - 2776 ± 187 мкм³). Виявлена подібність будови антиподального комплексу H. bulbosum (2n = 28) - 36,0 ± 3,0 шт. клітин з об'ємом ядер 1769 ± 115 мкм³ і H. vulgare (2n = 14) - 36,0 ± 1,4 шт. клітин з об'ємом ядер 2125 ± 87 мкм³.

4. Показано, що будова антиподального комплексу Hordeum vulgare L. (2n = 14) - число антипод і їх розмір - залежить від умов вирощування рослин, тоді як антиподальный комплекс Hordeum bulbosum L. (2n = 28) незалежно від умов вирощування має стабільну структуру.

5. Встановлено, що сумарний об'єм ядер антипод зародкового мішка Hordeum vulgare L., який відображає рівень функціональної активності антиподального комплексу, не залежить від умов вирощування рослин і досягається двома шляхами - збільшенням числа клітин при невеликому їх об'ємі, або, навпаки, - збільшенням об'єму клітин при незначній їх кількості. Встановлена від'ємна кореляція між числом антипод і їх об'ємом (r=-0,95).

6. В антиподальному комплексі рослин першого покоління міжсортових гібридів Hordeum vulgare L. при вирощуванні рослин у контрольованих умовах оранжереї виявлено материнський ефект прояву ознак "число антипод" і "сумарний об'єм ядер і ядерець антипод"

7. Антиподальний комплекс дослідженого фертильного гібриду H. vulgare х H. bulbosum характеризувався найбільшим сумарним об'ємом ядер і ядерець (101,8±8,2 і 13,4±0,8 тис. мкм³, відповідно), а ядра антипод - високим ступенем політенізації хромосом, яка сприяє збільшенню синтезуючої активності антипод і позначається на масі зернівки (маса 1000 зерен - 53,9 ± 0,43 г).

8. Виявлені висока позитивна кореляція між масою зерна з рослини і кількістю антипод (r = 0,71) і від'ємна (r = - 0,72) - між показниками ЯЯС антипод і масою 1000 зерен у Hordeum vulgare L. свідчать про можливість використання даних показників антиподального комплексу як додаткових критеріїв для добору перспективних за продуктивністю селекційних форм ячменю.

Практичні Рекомендації

1. Зважаючи на важливу роль антиподального комплексу у формуванні зернівки, дані про його будову можуть використовуватися як додатковий непрямий показник для відбору потенційно кращих за продуктивністю вихідних селекційних форм ячменю.

2. Гібридна форма, одержана від схрещування H. vulgare х H. bulbosum, з неординарним антиподальним комплексом (багато великих за розміром антипод) і найбільшою масою 1000 зерен рекомендована для введення в схрещування з метою створення первинного матеріалу для отримання високоврожайних форм ячменю.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бланковська Т.П. Кількість та розміри антипод у дворядного і шестирядного ячменю / Т.П. Бланковська, О.Л. Шестопал // Вісник ОНУ. - 2002. - Т. 7, Вип. 1. - сер. Біологія. - С. 249-253.

Особисто дисертантом проведено збір і обробку фактичного матеріалу, написання тексту статті, разом із співавтором проаналізовано результати дослідження та зроблено основні висновки.

2. Бланковська Т.П. Антиподальний апарат злаків та продуктивність рослин / Бланковська Т.П., Шестопал О.Л., Трочинська Т.А. та [та ін.] // Зб. наук. пр. Уманського державного аграрного університету. - Умань. - 2003. - Спец. вип. - С. 332-336.

Дисертант брав участь у зборі і обробці експериментального матеріалу та його аналізі.

3. Шестопал О.Л. Антиподальний комплекс дворядного ячменю за різних умов вирощування / О.Л. Шестопал, Е.І. Мехова, Е.А. Гочева // Вісник ОНУ. - 2004. - Т. 9, Вип. 1. - сер. Біологія. - С. 152-158.

Особисто дисертантом сплановано дослідження, проведено аналіз результатів, формулювання основних положень і висновків, написання та підготовка статті до друку, разом із співавторами - зібрано і оброблено експериментальний матеріал.

4. Шестопал О.Л. Будова антиподального комплексу сортів та гібридів ячменю за різних умов вирощування рослин / О.Л. Шестопал, Т.П. Бланковська // Цитология и генетика. - 2006. - Т. 40, № 2. - С. 44-49.

Дисертантом сплановано дослідження, проведено збір і обробку експериментального матеріалу, написано текст статті, разом із співавтором - проаналізовано результати, сформулювано основні положення та висновки.

5. Шестопал О.Л. Порівняльний аналіз показників антиподального комплексу Hordeum bulbosum L. (2n = 28) і сортів дворядного ячменю / О.Л. Шестопал, Т.П. Бланковська // Вісник ОНУ. - 2006. - Т. 11, Вип. 1. - сер. Біологія. - С. 186-192.

Дисертантом складена загальна схема досліджень, проведено експерименти, разом із співавтором - публікацію підготовано до друку.

6. Шестопал О.Л. Особливості будови антиподального комплексу у різнохромосомних форм Hordeum vulgare L. i Hordeum bulbosum L. / О.Л. Шестопал, Т.П. Бланковська // Вісник КНУ. - 2007. - Вип. 12-14. - С. 98-100.

Особисто здобувачем проведена експериментальна робота, статистична обробка матеріалу, аналіз результатів, формулювання основних положень, разом із співавтором - формулювання висновків та підготовка публікації до друку.

7. Blankovskaya T.Ph. Karyometrical investigations of antipodal complex of two-rowed and six-rowed barley / T.Ph. Blankovskaya, O.L. Shestopal // II Межд. конф. по анатомии и морфологии растений, 14-18 октября 2002 г. : тезисы докл. - Санкт-Петербург, 2002. - С. 200.

Особистий внесок дисертанта - збір і аналіз фактичного матеріалу, участь у його обробці, написання тексту.

8. Шестопал О.Л. Особливості розподілу хромосом в мейозі гібридних рослин F₁ від схрещування Hordeum vulgare x Hordeum bulbosum / О.Л. Шестопал // Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений : II межд. конф. молодых учёных, 19-23 мая 2003 г. : тезисы докл. - Харьков, 2003. - С. 110-111.

9. Шестопал О.Л. Особливості будови антиподального комплексу ячменю за різних умов вирощування рослин / О.Л. Шестопал // Молодь і поступь біології : І міжнар. конф. студентів та аспірантів, 11-14 квітня 2005 р. : тези доповідей. - Львів : СПОЛОМ, 2005. - С. 146.

10. Шестопал О.Л. Вплив умов вирощування рослин на диференціацію клітин - антипод сортів та F₁ гібридів ячменю / О.Л. Шестопал // Стрес і адаптація рослин : семінар молодих вчених, 5-6 жовтня 2005 р. : матеріали доповідей. - Харьків, 2005. - С. 74 - 75.

11. Шестопал О.Л. Антиподальний комплекс різних видів ячменю (Hordeum) / О.Л. Шестопал, Т.П. Бланковська // ХІІ з'їзд Українського ботанічного товариства, 15 - 18 травня 2006 р. : матеріали доповідей. - Одеса, 2006. - С. 518.

Дисертантом проведено планування досліджень, одержано базу експериментальних даних, разом із співавтором - оформлено тези.

При написанні спільних публікацій права співавторів не порушено.

АНОТАЦІЯ

Шестопал О.Л. Будова антиподального комплексу представників роду Hordeum L. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.05. - ботаніка. Нікітський ботанічний сад - Національний науковий центр УААН, Ялта, 2008.

Дисертаційна робота присвячена визначенню видових (Hordeum vulgare L., Hordeum bulbosum L.) і сортових (H. vulgare) особливостей будови антиподального комплексу (АК) ячменю, з'ясуванню його ролі в розвитку зернівки та характеру змін, які відбуваються у структурі АК під впливом різних гідротермічних умов вирощування рослин і гібридизації.

Виявлено, що у різних видів і сортів ячменю характерний рівень активності антиподального комплексу досягається сумарною комбінацією певної кількості клітин і розміру їх ядер і ядерець. Встановлена негативна кореляційна залежність між кількістю антипод H. vulgare та їх об'ємом (r = -0,95). Показано, що генотип гібридної рослини істотно впливає на формування антиподального комплексу: від гетерозисного прояву всіх ознак антиподального комплексу у фертильної гібридної форми H. vulgare х H. bulbosum до його повної дегенерації у стерильних форм. Вперше показано істотний вплив умов вирощування рослин на кількість антипод, середній об'єм ядер/ядерець і сумарний об'єм ядерець, тоді як сумарний об'єм ядер антипод зародкового мішка культурного ячменю не залежить від умов вирощування рослин. Виявлена достовірна кореляція між ознаками антиподального комплексу ячменю та масою зерна.

Ключові слова: Hordeum vulgare L., Hordeum bulbosum L., віддалені гібриди, антиподальный комплекс.

АННОТАЦИЯ

Шестопал О.Л. Строение антиподального комплекса представителей рода Hordeum L. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05. - ботаника. Никитский ботанический сад - Национальный научный центр УААН. - Ялта, 2008.

Диссертационная работа посвящена определению видовых (Hordeum vulgare L., Hordeum bulbosum L.) и сортовых (H. vulgare) особенностей строения антиподального комплекса (АК) ячменя, выяснению его роли в развитии зерновки и характера изменений структуры АК под воздействием разных гидротермических условий выращивания растений и гибридизации.

Показано, что число клеток в антиподальном комплексе и объём их ядер и ядрышек варьирует как у сортов H. vulgare, так и форм H. bulbosum. Выявлено, что у представителей рода Hordeum L. типичный уровень активности антиподального комплекса достигается суммарной комбинацией определенного количества клеток и размера их ядер и ядрышек. Установлена отрицательная корреляция между числом антипод H. vulgare и их объёмом (r = -0,95). Выявлена видовая специфичность показателя ядерно-ядрышкового отношения, причем у H. vulgare его значение меньше, чем у H. bulbosum (при выращивании растений в одинаковых условиях). Показано, что генотип гибридного растения существенно влияет на формирование антиподального комплекса: от гетерозисного проявления всех признаков антиподального комплекса у фертильной гибридной формы H. vulgare х H. bulbosum до его полной дегенерации у стерильных форм.

Сорта и гибриды Hordeum vulgare характеризуются конкретным числом и размером антипод с определенным уровнем проявления этих признаков в различных гидротермических условиях выращивания растений. Впервые показано существенное влияние последних на количество антипод, средний объем ядер/ядрышек и суммарный объем ядрышек, тогда как суммарный объем ядер антипод зародышевого мешка культурного ячменя не зависит от условий выращивания растений. Выявленная достоверная корреляция между признаками АК и элементами структуры урожая (масса зерна с растения, масса 1000 зерен).

Ключевые слова: Hordeum vulgare L., Hordeum bulbosum L., отдалённые гибриды, антиподальный комплекс.

Summary

Shestopal o. L. Antipodal complex structure of representatives of Hordeum L. - Manuscript.

Thesis for а Рh.D. degree for the speciality 03.00.05. - botany. Nikitsky Botanical Garden - National Scientific Centre of the Ukrаіnіаn Aсаdеmу Agrаrіаn Sсіеnсеs, Yalta, 2008.

The thesis was devoted to studying of antipodal complex structure formation peculiarities of barley species (Hordeum vulgare L., Hordeum bulbosum L.) and cultivars (H. vulgare), the finding out of that role in corn development and the character of antipodal complex structure changes in various hydrothermal growing environments and hybridization.