Реакция Pinus Sylvestris (Pinaceae) на инбридинг и ее характеристика как элемента системы несовместимости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обобщены результаты изучения систем семенного размножения сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) при искусственном самоопылении и свободном опылении. Показано, что в оптимальные годы генеративная сфера сосны находится в равновесии, при котором популяции характеризуются минимальным уровнем самофертильности (Rсф = 0.13–0.14). Соотношение между самостерильными (сс), частично самофертильными (чсф) и самофертильными (сф) формами составляет 8сс : 4чсф : 1сф, доля инбредного потомства 7–8%. Установлено, что самоопыление снижает урожайность шишек и повышает их пустосемянность. При самоопылении у самостерильных форм несовместимость ведет к формированию зоны отторжения между инбредной пыльцевой трубкой и нуцеллусом и вызывает гибель до 20–30% мужских гамет. Во время раннего эмбриогенеза ширина этой зоны достигает диаметра 1–2 клеток, что приводит к гибели более 90% инбредных зародышей, свидетельствуя о высокой интенсивности процессов несовместимости между зародышем и эндоспермом. Выявлено, что в слабо аномальные годы (теплые, холодные), в умеренную и в сильную засуху уровень самофертильности повышается пропорционально силе погодного стресса, меняется структура выборки, доля инбредных потомств повышается от 1/12 до 1/9, 1/5 и 1/3 соответственно. Это подтверждает участие инбридинга в адаптации семенного генофонда к среде обитания. Обсуждается организация генетической системы несовместимости, ее изменения при переходе от голосеменных к покрытосеменным растениям.

Об авторах

Н. Ф. Кузнецова

Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: nfsenyuk@mail.ru
Россия, 393087, Воронеж, ул. Ломоносова, 105

Список литературы

  1. [Agadzhanyan] Агаджанян А.М. 1992. К вопросу об эволюции самонесовместимости у покрытосеменных: генные мутации. – Бот. журн. 77 (1): 19–32.
  2. Barnes B.V., Bingham R.T., Squillace A.E. 1962. Selective fertilization in Pinus monticola Dougl.: Results of additional tests. – Silvae Genet. 11: 103–111.
  3. [Belostotskaya] Белостоцкая С.Х. 1979. Особенности развития мужского и женского гаметофитов сосны обыкновенной при внутри- и межвидовой гибридизации. – Лесоведение. 5: 61–72.
  4. Bramlett D., Popham T.W. 1971. Model relating unsound seed and embryonic lethal alleles in self-pollinated pines. – Silvae Genet. 20: 237–268.
  5. De Nettancourt D. 1977. Incompatibility in Angiosperms. Berlin. Springer-Velgar. 230 p.
  6. De Nettancourt D. 2001. Incompatibility and incongruity in wild and cultivated plants. Berlin. Heidelberg. Springer-Velgar. 332 p.
  7. Dogra P.D. 1967. Seed sterility and disturbances in embryogeny in conifers with particular reference to seed testing and tree breeding in Pinaceae. – Stud. For. Suec. 5: 1–97.
  8. East E.M. 1929. Self-sterility. Bibliogr. Genet. 5: 331–368.
  9. Ferrer M.M., Good S.V. 2012. Self-sterility in flowering plants: preventing self-fertilization increases family diversification rates. – Ann. Bot. 110 (3): 535–553. https://doi.org/10.1093/aob/mcs124
  10. Forschell C.P. 1974. The development of cones and seeds in the case of self- and crosspollination in Pinus sylvestris L. – Medd. Stat. Stog. Storskn.-inst. 43: 3–42.
  11. Franklin E.C. 1970. Survey of mutant forms and inbreeding depression in species of the family of Pinaceae. – USDA Forest Service Res. Paper. SE-61: 1–21.
  12. Franklin-Tong V.E. 2008. Self-incompatibility in flowering plants: evolution, diversity and mechanisms. Berlin. Heidelberg. 313 p.
  13. Hagman M., Mikkola L. 1963. Observation on cross-, self- and intraspecific pollination in Pinus peuce Griseb. – Silvae Genet. 12 (3): 73–79.
  14. Igic B., Lande R., Kohn J. 2008. Loss of self-incompatibility and its evolutionary consequences. – Int. J. Plant Sci. 169 (1): 93–104. https://doi.org/10.1086/523362
  15. [Isakov, Semerikov] Исаков Ю.Н., Семериков В.Л. 1997. Связь генотипа по некоторым аллозимным локусам и способности к самоопылению у сосны обыкновенной. – Генетика. 33 (2): 274–276.
  16. Johnson L. 1945. Reduced vigor, chlorophyll deficiency and other effects of self-fertilization in Pinus. – Can. J. Res. 23: 145–149.
  17. Konar R.N. 1958. A qualitative survey of the aminoacids and sugars in the developing female gametophyte and embryo of Pinus roxburghii Sar. – Phytomorphology. 8: 168–173.
  18. [Kordyum] Кордюм Е.Л. 1978. Эволюционная цитоэмбриология покрытосеменных растений. Киев. 219 с.
  19. Koski V. 1971. Embryonic lethals of Picea abies and Pinus sylvestris. – Commun. Inst. For. Fenn. 16: 1–30.
  20. [Kotelova] Котелова Н.В. 1956. Влияние самоопыления и перекрестного опыления на качество семян и сеянцев сосны обыкновенной. – Науч.-техн. информ. МЛТИ. 20: 1–74.
  21. [Kotelova, Khromova] Котелова Н.В., Хромова Л.В. 1974. К вопросу об опылении и росте пыльцевых трубок у двуххвойных сосен при ксеногамии. – В кн. Физиология, селекция и озеленение городов. М. 51: 44–50.
  22. [Kozubov et al.] Козубов Г.М., Тренин В.В., Тихова М.А., Кондратьева В.П. 1982. Репродуктивные структуры голосеменных (Сравнительное описание). Л. 104 с.
  23. [Kuznetsova] Кузнецова Н.Ф. 1991. Развитие мужского гаметофита сосны обыкновенной при самоопылении и свободном опылении. – Лесоведение. 3: 27–33.
  24. [Kuznetsova] Кузнецова Н.Ф. 1996. Генетическая система несовместимости и ее проявление у сосны обыкновенной. – Лесоведение. 5: 27–33.
  25. [Kuznetsova] Кузнецова Н.Ф. 2009. Влияние климатических условий на проявление признака самофертильности у сосны обыкновенной. – Экология. 5: 390–395. https://doi.org/10.1134/S1067413609050105
  26. Kuznetsova N.F. 2012. Self-fertility in Scots pine as a system for regulating close relationships and species survival in an adverse environment. – In: Advances in Genetics Research. Vol. 9. New York. P. 83–106.
  27. [Kuznetsova, Isakov] Кузнецова Н.Ф., Исаков Ю.Н. 1987. Ультраструктурные аспекты физиологической несовместимости у сосны обыкновенной. – Лесоведение. 3: 11–16.
  28. [Kuznetsova, Mashkina] Кузнецова Н.Ф., Машкина О.С. 2011. Реакция на стресс и ее последействие в онтогенезе и при смене поколений. – Хвойные бореальной зоны. 28 (1–2): 83–90.
  29. Lewis D. 1944. Incompatibility in plants. – Nature (London). 153 (3889): 575–578.
  30. [Maletskiy, Denisova] Малецкий С.И., Денисова Э.В. 1974. Перспективы использования инцухт-метода в селекции диплоидных и тетраплоидных форм сахарной свеклы. – В кн. Теоретические и практические проблемы полиплоидии. М. С. 5–13.
  31. [Mashkina et al.] Машкина О.С., Кузнецова Н.Ф., Исаков Ю.Н., Буторина А.К. 2009. Самофертильность у сосны обыкновенной как один из механизмов ее устойчивости к химическим мутагенам. – Экология. 6: 423–428.
  32. Mergen F., Burley J., Furnival G.M., Furnival G.M. 1965. Embryo and seedling development in Picea glauca (Monch) Voss after self-, cross-, and mind-pollination. – Silvae Genet. 14 (6): 188–194.
  33. Park Y.S., Fowler D.P. 1984. Inbreeding in black spruce (Picea mariana (Mill) B.S.P.): self-fertility, genetic load and performance. – Can. J. For. Res. 14 (1): 17–21. https://doi.org/10.1139/x84-003
  34. [Poddubnaya-Arnol’di] Поддубная-Арнольди В.А. 1976. Цитоэмбриология покрытосеменных. Основы и перспективы. М. 508 с.
  35. [Pozhidaeva, Isakov] Пожидаева И.Н., Исаков Ю.Н. 1989. Цитогенетический анализ деревьев сосны обыкновенной, контрастных по уровню самофертильности – Генетика. XXV (4): 674–682.
  36. Rea A.C., Nasrallah J.B. 2008. Self-incompatibility systems: barriers to self-fertilization in flowering plants. – Int. J. Dev. Biol. 52 (5-6): 627–636. https://doi.org/10.1387/ijdb.072537ar
  37. Remington D.L., O’Malley D.M. 2000. Whole-genome characterization of embryonic stage inbreeding depression in a selfed loblolly pine family. – Genetics. 155 (1): 337–348. https://doi.org/10.1093/genetics/155.1.337
  38. Sarvas R. 1962. Investigation of the flowering and seed crop of Pinus sylvestris. – Commun. Inst. For. Fenn. 53: 1–198.
  39. Singh H. 1978. Embryology of Gymnosperms. Encyclopedia of Plant Anatomy. Vol. XII. Berlin-Stuttgart. 302 p.
  40. [Surikov] Суриков И.М. 1991. Несовместимость и эмбриональная стерильность растений. М. 220 с.
  41. [Svintsova] Свинцова В.С. 2002. Характер изменчивости признаков репродуктивной сферы Pinus sylvestris L. в условиях среднерусской лесостепи (Воронежская область): Автореф. дис. … канд. биол. наук. Воронеж. 22 с.
  42. Tupy J. 1959. Callose formation in pollen tube and incompatibility. – Biol. Plantarum. 1: 192–198.
  43. [Vishnyakova] Вишнякова М.А. 1989. Структурно-функциональные основы самонесовместимости у цветковых растений. – Бот. журн. 74 (2): 137–152.
  44. Williams C.G., Auckland L.D., Reynolds M.M., Leach K.A. 2003. Overdominant lethals as part of the conifer embryo lethal system. – Heredity (Edinb). 91 (6): 584–582. https://doi.org/10.1038/sj.hdy.6800354
  45. Williams C.G., Savolainen O. 1996. Inbreeding depression in conifers: implication for breeding strategy. – For. Sci. 42: 143–147. https://doi.org/10.1093/FORESTSCIENCE%2F42.1.102
  46. Zhao H., Zhang Y., Zhang H., Song Y., ZhaoF., Zhang Y., Zhu S., Zhang H., Zhou Z., Guo H., Li M., Li J., Gao Q., Han Q., Huang H., Copsey L., Chen H., Coen E., Zhang Y., Xue Y. 2022. Origin, loss and retain of self-incompatibility in angiosperm. – Plant Cell. 34 (1): 579–596. https://doi.org/10.1093/plcell/koab266

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (102KB)
Метаданные
3.

Скачать (34KB)
Метаданные
4.

Скачать (1MB)
Метаданные
5.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Н.Ф. Кузнецова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах