биология цветения и цито-эмбриология сои в условиях
advertisement
J МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЗБЕКСКОЙ ССР ТАШКЕНТСКИЙ ты ГОСУДАРСТВЕННЫЙ им. В. И. ЛЕНИНА УНИВЕРСИТЕТ Д. М. РУСТАМОВА БИОЛОГИЯ ЦВЕТЕНИЯ И ЦИТО-ЭМБРИОЛОГИЯ СОИ В УСЛОВИЯХ ТАШКЕНТСКОГО ОАЗИСА АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук ИЗДАТЕЛЬСТВО „НАУКА" УЗБЕКСКОЙ ССР Т А Ш К Е Н Т-1 9 G 5 r^ МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЗБЕКСКОЙ ССР ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ им. В. И. ЛЕНИНА д: м. УНИВЕРСИТЕТ РУСТАМОВА БИОЛОГИЯ ЦВЕТЕНИЯ И ЦИТО-ЭМБРИОЛОГИЯ СОИ В УСЛОВИЯХ ТАШКЕНТСКОГО ОАЗИСА - АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель — кандидат биологических наук, доц. 3. ПАЩЕНКО I «Й«>4Кг»ИЯ Ш. К д / . А й № № I ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА> УЗБЕКСКОЙ ССР Т А Ш К Е Н Т - Н 6 5 Ташкентский государственный университет им. В. II. Ленина направ­ ляет Вам для ознакомления автореферат диссертационной работы Д. М. Рустамовой на тему: «Биология цветения и цитоэмбриология сон в условиях Ташкентского оазиса», представленной на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Защита диссертации состоится на заседании Объединенного ученого совета по присуждению ученых степеней по биологическим наукам при Ташкентском государственном университете им. В. И. Ленина « »l I9G5 г. Дата рассылки автореферата « • ' » 1965 г. Ваши отзывы и'замечания просим присылать по адресу: Ташкент, ул. Карла Маркса, 32, биолого-почвенный факультет. Ученый секретарь Объединенного ученого совета по присуждению ученых степеней по биологическим наукам при ТашГУ доцент в. П. КОСТИН,. . • ,' " : Соя — белково-масличная культура, которая должна .сыг­ рать большую роль в решении белковой проблемы в живот­ новодстве,— широко применяется в промышленности и- для многих районов представляет интерес в качестве зеленого удобрения. ' " ' . • . Возделыванию сои в Советском Союзе в настоящее время уделяется большое внимание. Вводится соя и в Узбекистане. Здесь разрабатывается ее агротехника — выясняются наилучшие сроки посева, условия поливного режима и т. д. Поскольку местных сортов сои в Узбекистане нет, основы­ ваясь на привозных, селекционеры начали работу и над созданием местных сортов. В связи с использованием при этом метода гибридизации выявилась особая необходимость знания биологии цветения сои в условиях Узбекистана. Биология цветения сои изучена весьма обстоятельно и осве­ щена в многочисленных работах. Однако большая часть ли­ тературных данных (Сунь Син:дун, 1958; Шао Цй-цюань, i960) касается в первую очередь условий исконной ее куль­ туры — Китая и Дальнего Востока. Для условий Дальнего Востока материалы по биологии цветения сои имеются в работах Б. В. Скворцова (1927), И. Н. Савич (1930, 1931), Е. А. Гамаюновон (1941), В. П. Черноголовина (1945, 1953, 1954), К. А. Малыш (1951), В. Б. Енкена (1931 — 1963), В. А. Золотницкого (1957, 1958. и 1962), И.Беликова, И. Ткаченко (1961) и др. Кроме того, биология цветения сои изучалась И. Г. Подоба (1881) в условиях Одесской области, А. А. Мнтаревским (1929) в условиях Московской области, К. А. Давидович, С. С." Берлянд, it H. Н. Хотчинским (1935) в Северной Осе­ тии. И. Н. Симаков (1935), и М. Оратовскип (1935) приво­ дят данные по биологии цветения сои для Харьковской области, А. Ф. Казанюк (1932) для Ставропольского края; * 967 ,3 Л. К. Лещёнко, Б. В. Касаткин и М. И. Хотулев (1948) для условий Кубанской области и др. Литературные сведения по изучению сои в условиях Таш­ кентского оазиса ограничиваются лишь работами Г. П. Тупи­ ковой (1929, 1930), в которых автор останавливается на характеристике коллекции сортов сои в отношении их неко­ торых биологических особенностей (длина вегетационного периода, кратко биология цветения, отношение к длине дня и к теплу). Эти данные, однако,, нуждаются в более деталь­ ной обработке. Настоящая работа ставит задачу — изучить биологию цветения сои с привлечением цитоэмбриологического метода исследования. Работа проводилась в течение двух лет (1962, 1963) на опытных полях Отдела технических и орошаемых зерновых культур при СогозНИХИ, расположенные в 15 км от Таш­ кента. Материалом послужили два сорта культурной сои (Glycine hispida (Moench.) Max. sensu ampl. E n k . ) — з е р н о в а я — .Амурская-41 и кормовая — Линкольн-8, высеянные в сле­ дующие сроки: Амурская-41 в 1962 г.—9/1V, 5/V, ' 26/V, 18/VI, 5/VII и 25/VII; в 1963. г.— 26/1II, 15/IV, 5/V, 25/V. 15/VI и 5/VII. .Линкольн-8 в 1962 г.— 9/1V; в 1963 г.—20/1V. В качестве подопытного материала использовался также и полукультурiibtft образец ВИРа, относящийся к подвиду ssp.. gracilis (Skv. pro. species) Enk. (материал собирали на Среднеази­ атской станции В И Р а ) . Собранный материал обрабатывался в лаборатории ка­ федры дарвинизма и генетики Ташкентского государствен­ ного университета имени В. И. Ленина. I. Би.ологип цветения. Цветок сои приспособлен к само­ опылению, осуществляющемуся кленстогамно (внутри закры­ того цветка). Переход к закрытому опылению у сои совершил­ ся, по-видимому, сравнительно недавно и не привел к образо­ ванию настоящего клейстогамного цветка. Хазмогамное, от­ крытое цветение co:i приводит поэтому, по данным ряда авто­ ров (К. А. Давидогнч с соавторами, 1935; Л. К. Лещенко с соавторами, 1948; Сунь Син-дун,, 1958; В. Б. Енкен, 1959), иногда и к перекрестному опылению (в 0,1—3% случаев). О размерах цветка сои в литературе данные имеются (Б. В. Скворцов, 1027; И. Н. Савич, 1931; К. А. Давидович с соавторами, 1935; Г. П. Туликова, 1929, 1930; М. Оратовскнй,1935; А. 1\. Лещенко с соавторами, 1948). Однако для 14 изучаемых нами сортов эти сведения в литературе отсут­ ствуют. Г. П. Туликова (1929, 1930) отмечает, что длина цветка сои колеблется в. предел ах от 5 до 10 мм, А. К. Лещенко с соавторами (1948) пишут, что цветки могут быть мелкими (7—8 мм), средними (9 мм) и крупными (10—11 мм), Наши наблюдения показали, что цветок сои у сорта Линкольн-8 оказался более крупным (8,4 мм), чем у сорта Амурская-41 (8,1 мм). Различий в величине цветка у расте­ ний разных сроков посева не выявилось. В. В. Рубцова (1957), Сунь Син-дун (1958), В. Б. Енкен (1959) весь период созревания цветка сои подразделяют на ряд этапов (фаз или стадий). Так как мы приняли за основу более дробное деление Сунь Син-дуна, остановимся на харак­ теристике выделенных им этапов (стадий). I стадия — молодой бутон; белые или фиолетовые лепест­ ки скрыты в бутоне. II стадия — закрытый бутон; молодой бутон набухает. Признаки находящихся внутри бутона белых или фиолетовых лепестков различимы. III — появление лепестков. Венчик начинает постепенно выходить наружу; лепестки венчика несколько короче чашеч­ ки цветка. . , IV — позднейшая стадия бутона; чашечка и лепестки цветка становятся длиннее; бутон на этой стадии все еще имеет овальную форму. V—'начало выброса лепестков. Лепестки еще не рас­ крылись, но их верхняя часть начинает набухать и увеличи­ ваться. Чашечка раскрывается и приобретает колоколообразную форму. Длина чашечки и лепестков одинаковая. VI — позднейшая стадия выброса лепестков. • Лепестки" вытягиваются и выходят несколько выше чашечки. Они все еще не раскрылись. VII—начало «цветения»;1 лепестки немного раскрылись. VIII — полуцветенне; лепестки полураскрыты. IX — полное цветение. Продолжительность пер.иода с первой по последнюю фазы развития цветка, по-видимому, должна быть различной у растений разных сроков посева. Так, В. Б. Енкен (1959) пишет, что этот период в условиях Кубани равен 3—4 дням. 1 Слово цветение мы берем в кавычки потому, что HCTIII;HOC цветение, т. е. период, когда осуществляется опыление, происходит у сои в еще молодом бутоне. В дальнейшем термин, цветение мы будем применять без кавычек, обозначая им фазу развернутого венчика (IX фаза). 5 Тот же автор, ссылаясь на китайские работы, отмечает, что» по их данным, этот период равен 4—7 дням. По нашим дан­ ным, у растений всех сроков посева (1962—1963 гг.) у сорта Амурская-41 весь период (девять фаз) развития цветка укла­ дывается в 3—5 дней; у сорта Лннколыг-8 на это требуется 5—6 дней. Наиболее продолжительными оказались I и II фазы, на прохождение которых потребовалось 1—3 дня. Остальные фазы — с III по IX проходили в течение одного — двух дней. Наблюдения, проведенные за продолжительностью перио­ да развития цветка у растений других сроков посева conv показали, что заметных различий здесь не выявилось; повидимому, это объясняется тем, что цветение у растений испы­ танных сроков посева проходило при температурных условиях» относительно мало различающихся и, что самое главное, эти температуры укладывались в требуемый на этой фазе раз­ вития оптимум температуры 21, 22°С (Б. А. Золотницкий» 1962). Наблюдения по биологии цветения проводились на ото­ бранных и заэтикетированных растениях. Наблюдения за учетными растениями велись в утренние часы — с 6 до 10 часов. Изучались: 1) продолжительность периода от посева до начала цветения, 2) продолжительность периода от посева до конца цветения, 3) продолжительность периода цвете­ ния, 4) продолжительность периода от посева до полного созревания семян, 5) динамика раскрытия цветков, 6) коли­ чество цветков в среднем на одно растение. Обработка полученного материала (данные 1962 г.) вы­ явила относительно небольшое (30—32 дня) варьирование периода времени от посева до начала цветения для сорта Лмурская-41 у растений III—IV сроков посева. Большая степень варьирования наблюдалась ' по другим фазам вегетации. При VI сроке, посева, т. е. 25 июля, продолжительность периода цветения уменьшилась с 24 (III срок посева) до 15 дней (IV срок посева), т. е. на 9 дней. Сократился на 9 дней и период от посева до конца цветения, на 6 дней — продолжительность периода от посева до полного созревания плодов (плоды растений VI срока посева не созрели в связи с тем, что 8 октября 1962 г. был заморозок). Особенно четко та же самая картина выявляется на мате­ риале 1963 г., так как наблюдения по биологии цветения проводились здесь на растениях не четырех сроков посева, как это было в 1962 г., а на растениях шести сроков и поэтому 6 растения крайних сроков (I и VI) в 1963 г. попали при своем развитии в условия, различающиеся значительно больше, чем крайние сроки посева 1962 г. В 1963 г. число дней от посева до начала цветения у расте­ нии VI срока посева сократилось на 13 дней по сравнению.с I сроком посева. Н а 11 дней сократилась продолжительность периода цветения, на 24 — число дней от посева до конца цветения и на 18 дней — до полного созревания плодов. В. Б. Енкен (1959) относит сою к растениям с повышен­ ной требовательностью к теплу и указывает на то, что влия­ ние температурного фактора на развитие сои освещено в ли­ тературе сравнительно слабо; данные же по влиянию темпе­ ратурного фактора на продолжительность отдельных фаз раз­ вития, как он пишет, в литературе отсутствуют. Пытаясь выявить причины различий в продолжительности вышеупомянутых фаз, мы обратились к температурным дан­ ным, характеризующим погодные условия в период вегетации i962 и 1963 гг. При сопоставлении данных среднесуточных температур и продолжительности'фаз вегетации нами установлено, что при повышении температур продолжительность изучаемых фаз вегетации в общем сокращается. Особенно сильно сказались различия температур при различных сроках посева на про­ должительности таких периодов, ' как число дней от посева до начала цветения, от посева до конца цветения и в меньшей степени на продолжительности периода цветения сои. Обобщая литературные данные, В. Б. Енкен (1959) при­ ходит к выводу, что соя является типичным растением корот­ кого дня. В связи с этим при условиях относительно благо­ приятных температур летних месяцев, продолжительность периода от посева до цветения, а также, и самого периода цветения в основном зависит от длины дня. Этот же автор (стр. 252—253) приходит к выводу, что особенно сильно продолжительность фазы цветения сокра­ щается при июньских и июльских сроках посева, поскольку при посеве в эти сроки ранние фазы развития проходят в ус­ ловиях постепенно сокращающейся длины дня. Многие а в т о р ы — Г . П. Тупикова (1929), В. Г. Черноголовин (1945. 1954), В. В. Рубцова (1957), Шао Ци-цюань (1959, I960), В. А. Золотницкий (1962) и др. также указывают на то, что при удлиненном световом дне у сои в зависимости от сорта на тот или иной срок удлиняется и период вегетации. Поскольку соя является короткодневным растением, мы проанализировали имеющиеся у нас данные по фазам веге7 тации сои разных сроков посева, сопоставляя их также и с длиной дня. Сокращение продолжительности периода цветения в условиях Ташкента, помимо температурных условии, по-види­ мому, обусловлено тем, что развитие растений июньских и особенно июльских сроков посева до цветения, в период цветения и до полного созревания плодов проходило в усло­ виях сокращающейся длины дня. Для проведения работ по гибридизации представлялось интересным выяснить, на какие дни в период цветения при­ ходится наибольшая интенсивность цветения, т. е. наибольшее количество расцветших цветков. Учитывалось также и общее количество цветков на растениях, выращенных при различ­ ных сроках посева. С этой целью в 1963 г. на растениях всех сроков посева нами изучалась динамика расцветания цветков в течение всего периода цветения. В работе Сунь Син-дуна (1958) , приводятся материалы по динамике цветения для 17 сортов сои в условиях Китая. Что касается данных об интенсивности цветения в зависимости от сроков посева у сои, то таковые в литературе отсутствуют. Среднее количество цветков (за весь период цветения), раскрывающихся в день, у сорта Амурская-41 различно у растений разных сроков посева и возрастает от I к V сроку» у растений VI срока посева этот показатель несколько сни­ жается. Некоторое снижение интенсивности цветения наблю­ далось также у растений III срока посева. Наиболее высоким этот показатель оказался у растений V срока посева. Причем повышение интенсивности цветения от I к V срокам следует за повышением среднесуточных температур. Особенно характер­ ными здесь,, по-видимому, являются максимальные темпе­ ратуры, так как некоторое снижение максимальной темпера­ туры в период цветения у растений VI срока привело и к некоторому снижению интенсивности цветения. Интенсивность цветения растений I срока посева была сравнительно невелика (1,34 цветка в день в среднем за весь период цветения). Максимальное количество раскрываю­ щихся цветков равно двум-трем. Примерно половина всего периода цветения у этого срока падает на относительно низкие температуры с минимумом в 13° и максимумом 22°,, что, по-видимому, и обусловливает относительно низкую интенсивность цветения не только первой половины периода цветения, но и следующей за ней второй половины. Динамика цветения растений II срока посева характери­ зуется тем, что количество расцветших цветков в день посте8 пенно возрастает с 2 до 4, 5, достигая к 17 дню своего макси­ мума (6 цветков в день). Этот максимум сохраняется около двух дней, после чего количество раскрывающихся ежедневно цветков уменьшается. Поэтому II срок посева представляется для проведения скрещивании более удобным, ибо в течение12 дней на растениях ежедневно имеется по 4—б готовых к. опылению цветков. Цветение растений II срока посева проходило в период, характеризующийся в общем более высокими температурами (20, 26°), причем наибольшее количество раскрывающихся цветков у растений этого срока посева приходилось, как правило, на дни с более высокими температурами. Максимальное количество раскрывающихся за один день цветков у растений III срока посева было около 5. Почти 19 дней ежедневно на растении имелось 3—5 расцветших цветков. Среднее количество раскрывающихся ежедневно цветков было несколько меньшим (2,34) по сравнению с количеством цветков у растений II срока посева (2,78). Температурные условия в период цветения у этого срока посева колебались в пределах от 21 до 29°С. У растений TV срока посева отмечен более высокий мак­ симум раскрывающихся цветков (около 7), чем у растений предыдущих сроков посева. В течение 10 дней количество расцветших цветков ежедневно было не менее 4-х, а в те­ чение четырех дней ежедневно на растении раскрывалось по 6—7 цветков. Температура в этот период не опускалась ниже 22° и поднималась до 28°. •. Наибольшее количество расцветших в течение дня цвет­ ков (9) отмечено у растений V срока посева. Этот же срок посева характеризуется и более высоким средним количеством ежедневно раскрывающихся цветков, а именно 3,91. Харак­ терным является также и то, что у растений данного срока посева в течение J4 дней ежедневно раскрывалось по 5—Я цветков. Интервал температур в период цветения у данного срока укладывался в 23°—26,5°. Максимальное количество раскрывающихся цветков у рас­ тений VI срока посева было 6,5. Однако среднее количество раскрывающихся за один день цветков лишь слегка умень­ шается, а именно до 3,17, по сравнению с растениями V срока посева^ что можно, вероятно, объяснить тем, что в течение 12 дней количество раскрывающихся цветков не опускалось ниже 5-ти. Это продолжительное сохранение высокой интен­ сивности цветения и является, как нам кажется, наиболее характерной особенностью цветения растений этого- срока посева. ' ...... 9 Высокий показатель интенсивности цветения совпадает с высокими температурами (22, 26°), которые удерживаются длительный период времени. Полученные нами данные по динамике цветения сои раз­ ных сроков посева можно лучше понять, если обратиться к литературным данным, рассматривающим влияние мете­ орологических условий на развитие этого растения. В. Б. Енкен (1959) отмечает, что оптимальной температу­ рой во время цветения сои может считаться температура в 20, 25°С. По данным этого же автора, быстрее всего цве­ тение сои проходило при температуре 27—28°. Более высокая температура уже тормозила развитие цветков. На основании приведенных данных, полагаем, что в на­ шем опыте некоторое снижение интенсивности цветения у растений III срока посева (среднее количество ежедневно раскрывающихся цветков 2,34) по сравнению с растениями II срока (2,78) и IV (2,75) обусловливается повышенной температурой в период цветения (до 29°), т. е. температу­ рой, которая, по данным В. Б. Енкена, уже тормозит разви­ тие цветков. По мнению этого же автора понижение тем­ пературы также сказывается на процессе цветения. Темпера­ туры в 17, 18° обусловливают замедленное развитие сои, появляются признаки угнетения растений. В связи с этим низкий уровень интенсивности цветения растений I срока посева (максимальное количество цветков 3) становится легко объяснимым, так как цветение растений этого срока посева проходило при температурах 17,2°, т. е. ниже оптимальных, указанных В. Б. Енкенрм. Изучая биологию цветения сои, мы также учитывали об­ щее количество цветков за весь период цветения на расте­ ниях, выращенных при различных сроках посева, что сказы­ вается на урожайности сои. Наблюдения показали, что количество цветков на одно растение в 1963 г. увеличивалось при более поздних сроках посева, достигая наибольшей величины у растений IV и V сроков посева. Изучалась нами и последовательность раскрывания цвет­ ков на кусте сои. Для этого составлялись схемы цветения у растений четырех сроков посева. Работа проводилась в 1962 г. на сорте Амурская-41. На­ блюдения велись на 4—8 кустах каждого срока посева. Данные о последовательности цветения куста сои имеются п работах И. Н. Симакова (1935), М. И. Сидорова,-(1948) и в монографии Сунь Син-дуна (1958). Проанализировав материал, полученный по пяти сортам; 10 последний автор, выделяет два типа цветения — акропетальнып и базипеталышн. Изученный нами сорт Амурская-41 можно отнести к акропеталыюму типу, ибо цветение здесь шло от центра к периферии и вверх. Различия в сроках по­ сева на схеме цветения не отразились. II. Морфо-биологические особенности пыльцы. Ведение селекционной работы с соей, как и с другими культурами, сталкивается с необходимостью иметь данные и по биологии пыльцы, что побудило нас заняться изучением и этого вопроса. Биология и морфология пыльцы сои в литературе осве­ щены крайне слабо (Б. В. Скворцов, 1927; В. А. Давидович с соавторами, 1935; Г. Эрдтман, 1956; Сунь Син-дун, 1958 ндр.). • Полностью отсутствуют данные по развитию мужского гаметофита у сои. В настоящей работе приводятся сведения о величине пыльцевых зерен, оценивается качество пыль­ цы, применяются и гистохимические методы исследования пыльцы. Изучены также особенности развития мужского гаметофита. Пыльца сои трех- или четырехпоровая, треугольно-округ­ лая (если имеется 3 поры) пли четырехугольно-округлая (если 4 поры). . • Касаясь величины пыльцевых зерен сои, нужно сказать, что Сунь Син-дун, по-видимому, прав, отмечая, что вели­ чина пыльцевых зерен у разных сортов различна. Исследовав пять сортов сои, он приходит к выводу, что размеры пылинок у этих сортов варьируют от 27,18 до 32,22 мк. По данным Б. В. Скворцова (1927), А. К. Лещенко, Б. В. Касаткина и М. И. Хотулева (1948), В. И. Давидович, С. С. Берлянд, и Н. Н. Хотчинского (1935) величина пыль­ цевых зерен у культурной сои варьирует в пределах 0,024— 0,0245 мм. К сожалению, эти авторы не указывают для ка­ ких сортов приводятся размеры пыльцы. Нами проводилось измерение пыльцы двух сортов куль­ турной сои в течение двух лет—1962 и 1963 гг. Промеры пыльцы производились на временных препаратах, окрашен­ ных уксуснокислым кармином (пыльца собиралась из цвет­ ков, находившихся на V—IX фазах развития). Средняя вели­ чина вычислялась из 30 промеров. Из исследованных нами сортов у сорта Амурская-41 пыльца оказалась более крупной (30,9—38,2 мк), чем у сорта Лннкольн-8 (средн. 30,7 мк), Следует,отметить, что размеры пыльцы у исследованных сортов варьируют, причем степень варьирования оказалась большей у сорта Амурская-41 11 (24,5—50,0 мк) и меньшей у сорта Линкольн-8 (26,4— 36,4 лек). i Величина пыльцевых зерен у разных растений, по Г. Эрдтману (1956), колеблется в пределах от 0,1 до 200'мк. Пыль­ цевые зерна в зависимости от их размеров этот автор под­ разделяет на шесть классов; пыльца культурной сои может быть помещена в третий класс, куда Эрдтман относит пыль­ цевые зерна размером от 25 до 50 мк. Биология пыльцы изучалась нами на пыльце из цветков разного возраста. При этом мы исходили из уже перечислен­ ных фаз развития цветка. Характеристику биологических особенностей пыльцы сои начнем с оценки ее качества (выполненность пыльцы и спо­ собность ее к прорастанию), так как с этими показателями в первую очередь и приходится иметь дело при гибридиза­ ции растений. Оценка качества пыльцы на выполненность проводилась окраской ее ацето-кармином. Процент выполненной и не­ выполненной пыльцы вычислялся из данных просмотра трех препаратов по 10 полям зрения на каждом препарате. Пыльца собиралась из цветковШ—IV фаз. У сорта Линкольн-8 более высокий процент выполненной пыльцы у растений одинаковых календарных сроков посева оказался в 1962 г. (70,6%) по сравнению с 1963 г. (37,9%). У сорта же Амурская-41 лучшими качествами обладала пыльца, собранная с растений в 1963 г. В течение двух лет также изучалась выполненность пыль­ цы у растений разных сроков посева. Получены данные о сни­ жении процента выполненной пыльцы у растений поздних сроков посева. Так, в 1963 г. у растений первых сроков посева сорта Амурская-41 выполненная пыльца составила 80— 84%, но у шестого — снизилась до 40%. Оценка качества пыльцы проводилась также н путем про­ ращивания ее на искусственных питательных средах. Работу по проращиванию мы начали с подбора наилучшей питатель­ ной среды. Исследование проводилось в июле — августе '963 г. в лаборатории с температурой воздуха 22, 25°. Пыльцу для проращивания собирали в утренние часы. Проращивание проводилось на предметных стеклах, с нали­ той на них питательной средой. Препараты просматривали через 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 24 и 48 часов, а затем фиксировали фиксатором Карнуа и окрашивали гематоксилином Эрлиха для изучения картин спермиогеиеза, а, также для измерения длины пыльцевых трубок, средние величины которых вычис­ лялись из 10—20 полей зрения. Длина пыльцевых -трубок 12 измерялась курвиметром по рисунку, сделанному с помощью рисовального аппарата. Были испытаны следующие пита­ тельные среды: 2% агар-агар с различными концентрациями сахара (2, 5, 10, 15 н 20%), 2% агар-агар на дистиллирован­ ной воде, 2% агар-агар на водопроводной воде. И. Н. Симаков (1935), проращивая пыльцу сои у сортов Крушуля-9/3, Харбинская-231а и Харбннская-118 на 5, 10, 15 и 20% растворе сахара, делает вывод о том, что лучше всего пыльца растет на 20—22% растворе сахара. В. В. Рубцова (1957) приходит к выводу, что наилучшей питательной сре­ дой для пыльцы сои у сортов Хабаровская-4, Амурская-42 и Амурская-253 оказалась среда, состоящая из 20% сахаря и 3% агар-агара. Сунь Син-дун (1958) в качестве наиболее благоприятной для пяти сортов сон считает питательную среду, состоящую из 10—20% раствора тростникового сахара. Проведенные нами опыты показали, что пыльца исследо­ ванных сортов сои способна прорастать на агаровой среде даже в отсутствии сахара как на водопроводной, так и на дистиллированной воде; с другой стороны, она прорастала и на 20% растворе сахара. Отсутствие сахара в питательной среде, однако, приводит к некоторому снижению процента проросшей пыльцы, а также к замедлению темпов спермиогенеза, о чем мы скажем позднее. Наилучшими питатель­ ными средами оказались среды, содержащие 2% агар-агара и 5 или 10% сахара, так как через 6 часов после посева .пыльцы на указанных питательных средах пыльцевые трубки были наиболее длинными. В. А. Поддубная-Арнольди (1961), рассматривая способ­ ность прорастания пыльцы различных растений на искус­ ственных питательных средах, выделяет пять групп растений. В связи с этим мы можем, следуя В. А. Поддубной-Арнольди и дополняя ее список, отнести пыльцу сои к пыльце с очень хорошим прорастанием. Способность к прорастанию на искусственных питатель­ ных средах приобретает лишь пыльца сон из цветков, находя­ щихся на IV фазе развития. В этом случае через 15—17 мин; после посева можно было отметить начало прорастания. Не­ сколько быстрее (через 10—12 мин. после посева) начинает • прорастать пыльца из цветков, находящихся на V фазе раз­ вития. Эту особенность биологии пыльцы сои следует учиты­ вать селекционерам при проведении работ по скрещиванию. III. Особенности развития мужской и женской генератив­ ной сферы, процесса опыления, оплодотворения и развития семян. Данные по строению мужского гаметофита у сон в 13 литературе отсутствуют. Имеются лишь сведения для не­ скольких видов семейства Papilionaceae у В. А. ПоддубнонЛрнольди с соавторами (1961), согласно которым тип муж­ ского гаметофита у бобовых двухклеточный. Наши исследо­ вания пыльцьп сои позволяют отнести мужской гаметофит у этого представителя бобовых также к двухклеточному ти­ пу. Однако были встречены и трехклеточные пылинки. П. Магешвари (1954) и В., А. Поддубная-Арнольди (1964) связывают трехклеточность с клейстогамией. В свя­ зи с этим и мы можем предположить, что у сои деление ге­ неративной клетки в пыльцевом зерне связано с клейстогамным опылением, которое осуществляется внутри бутона. В связи с тем, что пыльца сои, как правило, двухклеточная, спермиогенез протекает при ее прорастании и идет в пыльцевой трубке. В пыльце, собранной из цветков, находя­ щихся на V фазе развития, картины спермиогенеза, а также и готовые спермин мы находили в пыльцевых трубках уже через 2—3 часа после посева пыльцы. На питательных средах, лишенных сахара, такие картины наблюдались лишь через 12 часов. Спермин овальной формы с заострением на одном конце. Они имеют собственную плазму (спермии-клетки). По темпам развития пыльцы у растений различных сроков посева различий не выявлено. При всех сроках посева археспориальную ткань, картины мейоза и одноядерные пылинки мы наблюдали в пыльниках из цветков, находящихся на нуле­ вой фазе. (Выявляя особенности развития мужской и женской генеративной сферы по каждой фазе развития цветка, мы до­ бавили еще и нулевую фазу, так как именно на этой фазе наблюдались начальные этапы в развитии генеративной сферы. Зрелую, двухъядерную пыльцу встречали уже на I фа­ зе развития цветка. Д л я характеристики пыльцы сои нами был применен и гистохимический метод исследования. Этот метод в настоя­ щее время широко применяется для характеристики эмбрио­ логических процессов. Исследования показали, что пыльца сои, как и у большинства бобовых, характеризуется содер­ жанием следующих веществ: пероксидазы, цитохромокси•дазы, аскорбиновой кислоты, сульфгидрильных соединений, каталазы, жиров, аминокислот и др. В течение двух лет нами изучался также и процесс опы­ ления, оплодотворения и развития семени у исследуемых сортов Амурская-41 и Линкольн-8. В связи с тем, что соя относится к самоопыляющимся рас­ тениям, а именно к таким, у которых опыление происходит 14 в еще закрытом бутоне, мы решили выявить, в каком воз­ расте цветка в условиях Ташкента происходит опыление у изученных нами сортов. Эти данные в литературе отсут­ ствуют, однако, являются совершенно необходимыми для селекционеров, ведущих работу по выведению новых сортов методом гибридизации. Для того, чтобы выявить возраст цветка, в котором начи­ нается опыление, мы просмотрели цветки, находящиеся на различных фазах развития. - В цветках на нулевой фазе развития в гнездах пыльников: находятся клетки вторичного археспория, тетрады микро­ спор. и одноядерные пылинки. В семяпочках в это же время видна археспориальная клетка. В гнездах пыльников цветков на первой фазе развития находится уже зрелая пыльца, а женский гаметофит встре­ чается на разных этапах своего развития — от двухъядерного зародышевого мешка до зрелого семиклеточного заро­ дышевого мешка. Вторая фаза в развитии цветка не выяв­ ляет ничего нового. В цветках на III фазе развития на рыльне видны прорастающие пылинки, а на IV — вхождение пыльцевькх трубок в микроппле семяпочки. Завершение спермиогенеза в пыльцевой трубке приурочивается к V—IX фазам развития цветка. Семяпочка у сои — кампилотропная. Зародышевый ме­ шок— семиклеточнын, с рано дегенерирующими антиподами. Эндосперм нуклеарного типа. Попадание пыльцы на рыльце, т. е. опыление, у сон име­ ет место в условиях Ташкента тогда, когда бутон находится на III фазе развития, т. е. тогда, когда бутон еще очень мал, что несомненно затрудняет технику проведения гибриди­ зации и в особенности технику кастрации. Представлялось также интересным установить, на какой фазе развития цветка осуществляется оплодотворение (фаза гамогенеза) и окажут ли влияние, различные сроки посева на наступление момента оплодотворения. Опыт показал, что у исследованных сортов при всех сро­ ках посева оплодотворение было зарегистрировано примерно через 8—10 часов после опыления (около 4 часов дня) и приходилось на V—IX фазы развития цветка. Изучение пре­ паратов, приготовленных из цветков, находящихся на V— IX фазах развития показало, что в зародышевых мешках к этому времени обнаруживаются оплодотворенные яйце­ клетки н оплодотворенные центральные клетки. Выявлены картины премитотического и промежуточного типов оплодо­ творения. Через 32—35 часов после опыления в зародышевых 15 мешках встречались уже двухклеточные зародыши. Через двое суток шаровидный зародыш состоял из 4—10 клеток. По данным Хэ Мынь-юаня (1963) двухклеточный зародыш обнаруживался в семяпочке только через двое суток после опыления, а трех-восьмиклеточный — через трое суток. • Через пять суток, по данным Хэ Мынь-юаня и по нашим, шарообразный зародыш состоял из 30—40 клеток. На седьмые сутки после опыления, по нашим данным,эндосперм становился клеточным. . Дифференциация зароды­ шей с образованием семядолей наблюдалась на десятые сутки. Дифференциация зародыша сои в условиях Ташкентской области, приводящая к полному развитию семядолей, гипокотиля, почечки с зачатками стебля и листьев, а также заро­ дышевого корешка завершалась на двадцатые сутки после опыления. Следует отметить, что в процессе просмотра препаратов в семяпочке и далее в созревающем семени сои были обна­ ружены крахмальные зерна, причем они встречались, начи­ ная с I фазы развития бутона. Крахмал выявлялся в клетках яйцевого аппарата (в яйцеклетке и в сннергидах), в цент­ ральной клетке зародышевого мешка, в интегументах семя­ почки, зиготе, зародыше и эндосперме. Мы соглашаемся с выводом В. А. Смирновой (1935), подробно останавливающей­ ся на описании картины локализации крахмала в зародыше­ вом мешке у сои, что большие накопления крахмала внутри зародышевого мешка приводят к дегенерации семяпочек, а следовательно, и к снижению урожайности. . Морфо-биологическую характеристику развития семени мы дополнили гистохимическим анализом. На присутствие крахмала, белков и жиров в семени сои указывали В. Г. Александров (1937) и В. А. Нассонов (1940). Однако эти авторы описали наличие тех или иных веществ уже в зрелом семени, тогда как мы следили за химизмом се­ мени в процессе его развития. Выявлялось наличие крахмала, белков и жиров. При этом крахмал выявлялся в семяпочках, начиная с первых же делений зиготы, ранних этапов развития эндосперма и до полного созревания семени. Белки и жиры выявлены у раз­ вивающихся семян следующих возрастов: 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40 дней после опыления. Зафиксированные в 4% растворе формалина 5—20-днев­ ные семена резались на замораживающем микротоме толщи­ ной в 15—20 мк. Более зрелые семена (25—40-дневные) резались от руки анатомической бритвой. Д л я выявления крахмала пользовались или реакцией 16 Шика (К10 4 + реактив Шиффа) для микротомных срезов к приготовления постоянных препаратов или йодной реакцией (раствор Люголя) при приготовлении временных препаратов. Белки определялись параллельно биуретовой пробой и ксаитопротеиновой реакцией; реактивом на жиры служил •Судан-Ш. Просмотр препаратов с молодыми еще зародышами по­ казал, что крахмальные зерна в зародышах обнаруживались не во всех случаях даже в пределах одной завязи. Если крах­ мал в зародышах имелся, то его могло быть или много или мало. В тех случаях, если в зародышах -крахмальных зерен было много, то по размерам такие зародыши оказывались меньшими, чем одновозрастные, но лишенные крахмала. Кроме того, крахмал в зародыше распределялся весьма неравномерно. Основная часть его сосредоточена в подвесоч­ ной части. В 15-дневном семени в семядолях зародыша выявляются белки. В зародыше из 20-дневного семени белки выделяются не только в семядолях, но и в зачаточном стебле и корне зародыша. В зародыше этого же возраста начинают выяв­ ляться и жнры — в семядолях, в корешке и в первой паре настоящих листочков. В зародыше 30 и 40-дневного семени количество запас­ ных питательных веществ (белки, крахмал н жиры) еще более увеличивается. Выводы и рекомендации 1. Продолжительность с I по IX фазы развития цветка укладывается в 3—5 дней. Цветки у сои сорта Амурская-41 крупнее, чем у Лннкольн-8. 2. Соя'в условиях Ташкента является облигатным само­ опылителем. Опыление — клейстогамиое и происходит на III—IV фазах развития бутона. Поэтому селекционерам следует проводить кастрацию цветков до наступления III— IV фаз развития бутонов. 3. Продолжительность периодов от посева р,о начала цве­ тения, от посева до конца цветения, от начала до конца цветения и от посева до полного созревания семян у более поздних сроков посева сокращается. 4. Количество цветков на одно растение оказалось наи­ большим у растений IV—V сроков посева. Отсюда следует рекомендовать, как наилучшие, майские сроки посева сон. 5. Наибольшей' интенсивностью цветения характернзуют, ..-.['«МО! 0(,Д, !i h ..» « н е - » I i i;...;tts»» tH». / ifuA rt l < *;.Mt)eia ся IV, V и VI сроки посева. Поэтому скрещивание лучшепроводить на растениях этих сроков посева и особенно IV и V сроков. 6. Цветение куста сои сорта Лмурская-41 идет по акропетальному типу. 7. Пыльца сон 3- или 4-поровая, треугольноокруглая или четырехугольноокруглая. У сорта Амурская-41 она крупнее, чем у сорта Линкольн-8. Отмечается сильное варьирование по размерам пыльцы у обоих сортов,- причем большая сте­ пень варьирования была у сорта Амурская-41. 8. Сроки посева оказали влияние на величину пыльцевых: зерен — она была крупнее у первых сроков и мельче — у последующих. 9. Процент выполненной пыльцы уменьшается при поздних' сроках посева. 10. Пыльца сои способна прорастать как в отсутствии сахара (2% агар-агар + водопроводная вода и 2% агарагар + дистиллированная вода), так и в водных растворах сахара при концентрациях сахара от 5 до 20%. Однако, как оптимальную, мы рекомендуем среду, состоящую из 5—10% сахара и 2% агар-агара. 11. Пыльца становится способной к прорастанию из цвет­ ков на V фазе развития. 12. Мужской гаметофит у сои двухклеточный. 13. Сиермиогенез проходит в пыльцевых трубках через 2—3 часа после посева пыльцы на искусственной питательной среде. Характерно образование спер.миев-клеток. 14. Гистохимически в пыльце сои обнаруживаются следую­ щие вещества: пероксидаза, цитохромоксидаза, аскорбино­ вая кислота, сульфгидрилыгые соединения, каталаза, жиры. аминокислоты и др. 15. От опыления до оплодотворения у сои проходит 8— 10 часов, причем при испытанных сроках посева не выявле­ но различий в сроках наступления опыления и оплодотво­ рения. 16. Оплодотворение — премитотического и промежуточно­ го типа. 17. Эндосперм сои — нуклеарного типа. Клеточным эндо­ сперм становится на седьмые сутки после опыления. 18. Заложение семядолей у зародыша наблюдалось на десятые сутки с момента опыления. 19. Гистохимически в семени сои на разных этапах раз­ вития зародыша выявляются белки, жиры и крахмал. 18 Список работ, опубликованных по теме диссертации I. Некоторые данные по биологии цветения и эмбриологии сок в прн­ ташкентских условиях. Узбекский биологический журнал, 1964, № 6. "2. Сроки сева сои, журнал «Сельское хозяйство Узбекистана», 1965, Л*з 3. 3. Морфо-биологические особенности пыльцы и развитие мужского гаметофита сои, Доклады Академии наук УзССР, 1965, Кг 5. 4. К биологин цветения сои. Узбекский биологический журнал, 1965, As 3. 5. К биологии цветения и эмбриологии сон в прнташкентских условиях. - Материалы конференции ВИРа по увеличению урожайности зерновых культур в Средней Азии, Ташкент, 1965 (в печати). 6. Биология цветения сон в прнташкентских условиях, Научные труды ТашГУ им. В. И. Ленина, пып. 292, Биология и сельское хо­ зяйство, Ташкент, 1965 (в печати). '7. Некоторые особенности по биологии пыльцы, опылению оплодо­ творению и развитию семени сои в прита^шкентских условиях, Научные труди ТашГУ им. В. И. Ленина', вып. 301, Биология и сельское хозяйство, Ташкент, 1965 (в печати). Технический редактор В. Л(. Бубнова Р08237. Сдано в набор 21/VII-65r. Подписано к печати 30/VII-65 г. Формат СОХ9О,,'„-0,62 бум.л. Печ. л. 1,25. Уч.- изд. л. 1,0. Изд. Ms 238. Тираж 175 Типография Издательства *Наука" УзССР. г. Ташкент, 2-я Высоковольтная, 21. Заказ 967 Адрес Издательства: ул. Гоголя, 70.
