Вы здесь

Развитие зародыша и эндосперма кукурузы in vitro

Голосов еще нет
Эмбриогенез кукурузы

Исследование развития зародыша и эндосперма кукурузы в условиях in vitro

Кукуруза - одна из наиболее важных сельскохозяйственных культур пищевого, кормового и технического назначения. Ее урожайность в последние годы на Украине отличается нестабильностью. Решение этой проблемы возможно либо за счет увеличения посевных площадей, или за счет повышения урожайности, в частности методами селекции. Селекция кукурузы - это длительный, трудоемкий процесс, в ходе которого сначала в течение пяти - семи лет путем самоопыления создаются гомозиготные линии. Отселекционированные инбредные линии скрещивают между собой и получают гибриды первого поколения, которые обладают гетерозисом и используются в производстве. Ускорение селекционного процесса является одним из актуальных задач биотехнологии кукурузы.
Перспективным направлением использования биотехнологических методов в селекции кукурузы является разработка технологии ускорения селекционного процесса на базе культуры изолированных зародышевых мешков, зигот и незрелых зародышей, в частности получения дополнительных генераций растений в год, ускоренное получение ЦМС-аналогов и др.
Однако, развитие зародыша и зерновки кукурузы в условиях in vitro изучено недостаточно, методики получения зрелых растений из зигот и зародышей недоработанные. Имеющиеся литературные данные посвящены развитию зародышей поздних стадий в культуре in vitro (Van Lammeren, 1986), их прорастанию и формированию каллусов на поверхности щитка (Сатарова, 2002).
Целью данного исследования было изучение эмбрионального периода развития зародыша кукурузы в естественных условиях и в условиях in vitro.
Материалом исследований был позднеспелый модельный гибрид кукурузы ДК633/266 'ДК411. Объектом исследования служили зерновки различного возраста данного гибрида. Растения кукурузы выращивались в полевых условиях Днепропетровской области с мая по август по общепринятой методике. Эмбриогенез исследовали на постоянных микроскопических препаратах по методике З.П. Паушевои (Паушева, 1970). Фиксацию сегментов початков с зерновками проводили фиксатором FAA. Толщина срезов составила 12 микрон. Применяли метод тройного окрашивания постоянных препаратов сафранином по Картису, альциановым синим и гематоксилином по Эрлиху.
У гибрида кукурузы ДК633/266гДК411 в условиях in vivo на 1-е сутки после опыления в зародышевом мешке наблюдаются зигота полярного строения, остатки синергид и более 15 антипод. На 3-е сутки после опыления тело зародыша имеет шарообразную форму и на поперечных срезах характеризуется радиальной симметрией. На 6 - 7 сутки после опыления зародыш имеет булавовидную форму, эпидерма оказывается полностью сформированной, отделяется семядоля, или щиток. На 8 - 9 сутки после опыления закладывается зародышевая ось с выделением точки роста стебля. В 10-11-суточных зародышах происходят активные деления в апексе ростка и обособление колеоптиле, наблюдается повышение меристематической активности в радикулярной области зародышевой оси и формирование прокамбиальных тяжей в щитке. На 12 - 13 сутки после опыления происходит вычленение инициалов главного зародышевого корня. Таким образом, у гибрида кукурузы ДК633/266гДК411 в условиях in vivo на 14 сутки после опыления оказываются сформированными все органы зародыша: суспензор, щиток, зародышевая ось с точками роста стебля и корня (Ляпустина и др., 2009).
Зерновки позднеспелого гибрида кукурузы ДК633/266гДК411 с зародышами 2 - 10-суточного возраста высаживали на модифицированное питательную среду MS с добавлением 0,1 мг / л 6-бензиламинопурина и культивировали в течение 2,5 месяцев.
При данных условиях эксперимента при эксплантации на питательную среду в проанализированных зерновках первыми гибли зародыш и эндосперм, а стенки семязачатка и завязи дольше оставались жизнеспособными. Эндосперм сначала отмирает вблизи зародыша, его клетки интенсивно окрашиваются альциановым синим, исчезают ядра, клетки оказываются деформированными. На периферии эндосперма остаются жизнеспособные клетки с ядрами. Зародыш отмирает постепенно. Начинается отмирание из части зародыша, прилегающей к эндосперму. Клетки в этой части становятся безъядерными и интенсивно окрашиваются альциановым синим. В точках роста зародыша долгое время сохраняются ядра.
При эксплантации на питательную среду изолированных зародышевых мешков у проанализированных экземпляров первым погибал зародыш, а эндосперм долгое время оставался жизнеспособным и даже проявлял активность. Возле полости зародышевого мешка клетки эндосперма малые, густоплазменные с ядрами, продолжают делиться. В условиях in vitro наблюдалась пролиферация эндосперма в полость зародышевого мешке. На периферии полости клетки эндосперма крупные, более вакуализованные и менее жизнеспособны.
За время культивирование in vitro как в течение 6-ти суток, так и в течение 76-ти суток активность зародыша не отмечалась. При проведении микроскопических исследований выявлено, что на выбранной среде на 6-е сутки культивирования зародыш начинает отмирать. К 76-м суткам зародыш деформируется и полностью отмирает, его клетки интенсивно окрашиваются альциановым синим.

Источник: Ляпустіна О. В. Дослідження розвитку зародка та ендосперму кукурудзи в умовах in vitro /О. В. Ляпустіна, Т. М. Сатарова // Сучасні проблеми біології, екології та хімії: збірка матеріалів ІІ Міжнародної конференції (Запоріжжя, 01 – 03 жовтня 2009 р.) – Запоріжжя, 2009. – С. 154-155.

Автор фото в статье: Ляпустина Е.В.

Добавить комментарий