ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2023-2-11-16ovoshchi-2133Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВО И БИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙBREEDING, SEED PRODUCTION AND PLANT BIOTECHNOLOGYЗародыш и морфометрические параметры семян овощных растений семейства Зонтичные как предмет селекцииGerm and seed morphometric parameters of seeds of vegetable plants of the Umbelliferae family as a breeding subjecthttps://orcid.org/0000-0003-1910-5390БухаровА. Ф.BukharovA. F.

Александр Федорович Бухаров – доктор с.-х. наук, главный научный сотрудник отдела селекции и первичного семеноводства

Scopus ID 57193127775

Researcher ID J-6605-2018

140153, Московская область, Раменский район, д. Верея, стр. 500

Alexander F. Bukharov – Doc. Sci. (Agriculture), Leading Researcher of the department of selection and primary seed production

Scopus ID 57193127775

Researcher ID J-6605-2018

p. 500, Vereya village, Ramensky district, Moscow region, 140153

afb56@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт овощеводства филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр овощеводства» (ВНИИО – филиал ФГБНУ ФНЦО)РоссияAll-Russian Research Institute of Vegetable Growing – branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Vegetable Center"Russian Federation202306042023021116Copyright © Бухаров А.Ф., 20232023Бухаров А.Ф.Bukharov A.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/2133

Работа посвящена изучению статистических параметров линейных размеров семени, эндосперма и зародыша, изменчивости, корреляционным связям, проявлению этих признаков в гибридных комбинациях. Морфометрические параметры, в значительной степени определяют качество семян. Наличие недоразвитого зародыша обуславливает продолжительность периода гетеротрофного развития проростка, влияет на всхожесть, энергию, долговечность, реакцию семян на изменение условий прорастания и, в конечном счете, увеличивает межфазный период от посева до появления всходов. В статье показана высокая вариабельность этих параметров у многочисленных представителей овощных культур – представителей семейства Зонтичные, анализируются причины, их вызывающие и прогнозируется потенциальная возможность использования этой изменчивости в селекционных программах. Объектом исследований служили семена различных сортов моркови, петрушки, пастернака, сельдерея, укропа. Измерение длины семени и эндосперма проводилось с использованием штангенциркуля. Длину зародыша определяли с использованием микроскопа и видеоокуляра при увеличении ×40, с помощью программы Scope Photo. Повторность опыта четырехкратная, в каждой повторности не менее 20 семян. Значения коэффициента вариации длины эндосперма и семени изменялся в пределах от 9 до 19%, в зависимости от видовых и сортовых особенностей. Вариабельность зародыша достигала 18-28%. между размером зародыша с одной стороны и длиной эндосперма (0,208-0,369) и семени (0,213-0,376) с другой отмечены слабые корреляционные связи, свидетельствующие о независимом наследовании этих параметров. Показана наследственная обусловленность изменчивости зародыша, эндосперма и семени моркови (50,8-86,5%) и пастернака (49,6-58,9%), что характеризует реальную возможность их селекционного совершенствования. В процессе изучения отдаленных гибридов моркови (родительские формы которых резко отличались по морфометрическим параметрам семян) выявлено, что F1 гибриды по этим признакам преимущественно проявляли положительное сверхдоминирование (38,1%) и доминирование (16,7%). По комплексу относительных параметров (индексов) чаще отмечено отрицательное сверхдоминирование (23,8%) и доминирование (4,8%). Результаты многолетних исследований свидетельствуют, что морфометрические параметры (длина семени, эндосперма, зародыша) и их соотношения (индексы) семян, как и любые другие биологические признаки, генетически обусловлены и зависят от видовых и сортовых особенностей. Сравнение дикорастущих и сортовых образцов моркови свидетельствует о том, что в процессе окультуривания размер зародыша претерпевал существенные изменения в сторону увеличения, даже при отсутствии целенаправленного отбора. Поэтому, при применении искусственного отбора в этом направлении, можно ожидать более значительных результатов.

The work is devoted to the study of statistical parameters of the linear dimensions of the seed, endosperm and embryo, variability, correlations, and the manifestation of these traits in hybrid combinations. Morphometric parameters largely determine the quality of seeds. The presence of an underdeveloped embryo determines the duration of the period of heterotrophic development of the seedling, affects germination, energy, longevity, seed response to changes in germination conditions, and, ultimately, increases the interphase period from sowing to germination. The article shows the high variability of these parameters in numerous representatives of vegetable crops - representatives of the Umbelliferae (Apiaceae) family, analyzes the causes that cause them, and predicts the potential use of this variability in breeding programs. The object of research was the seeds of various varieties of carrots, parsley, parsnips, celery, dill. Measurement of the length of the seed and endosperm was carried out using a caliper. The length of the embryo was determined using a microscope and a video eyepiece at ×40 magnification using the Scope Photo program. The experiment was repeated four times, in each repetition at least 20 seeds. The values of the coefficient of variation in the length of the endosperm and seed varied from 9 to 19%, depending on the species and cultivar characteristics. The variability of the embryo reached 18-28%. between the size of the embryo on the one hand and the length of the endosperm (0.208-0.369) and seed (0.213-0.376) on the other, weak correlations were noted, indicating the independent inheritance of these parameters. The hereditary conditionality of the variability of the embryo, endosperm and seed of carrots (50.8-86.5%) and parsnips (49.6-58.9%) is shown, which characterizes the real possibility of their breeding improvement. In the process of studying distant hybrids of carrots (the parental forms of which differed sharply in morphometric parameters of seeds), it was found that F1 hybrids for these traits predominantly showed positive overdominance (38.1%) and dominance (16.7%). According to the complex of relative parameters (indices), negative overdominance (23.8%) and dominance (4.8%) were more often noted. The results of many years of research indicate that the morphometric parameters (length of the seed, endosperm, embryo) and their ratios (indices) of seeds, like any other biological traits, are genetically determined and depend on species and cultivar characteristics. A comparison of wild-growing and varietal samples of carrots indicates that in the process of cultivation, the size of the embryo underwent significant upward changes, even in the absence of targeted selection. Therefore, when applying artificial selection in this direction, one can expect more significant results.

овощные зонтичные культурысемяэндоспермзародышселекцияvegetable umbrella cropsseedendospermgermselectionReferencesТомсон Д. Дух науки. М.: «Знание». 1970. 175 с.Thomson D. Spirit of Science. M.: "Knowledge". 1970. 175 p. (In Russ.)Будаговский В.И. Культура слаборослых плодовых деревьев. М.: «Колос», 1976. 304 с.Budagovsky V.I. Culture of low-growing fruit trees. M.: Kolos, 1976. 304 p. (In Russ.)Седов Е.Н. и др. Сорта яблони и груши. Орел: Изд-во ГНУ ВНИИСПК. 2004. 208 с.Sedov E.N. and others. Varieties of apple and pear. Orel: Publishing house of GNU VNIISPK. 2004. 208 p. (In Russ.)Кичина В.В Принципы улучшения садовых растений. М.: ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемия. 2011. 528 с.Kichina V.V. Principles of improvement of garden plants. M.: GNU Vstisp Russian Agricultural Academy. 2011. 528 p. (In Russ.)Жученко А.А. Генетика томата. Кишинев. «Штиинца». 1973. 663 с.Zhuchenko A.A. Tomato genetics. Kishinev. "Shtiintsa". 1973. 663 p. (In Russ.)Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев. «Штиинца». 1980. 588 с.Zhuchenko A.A. Ecological genetics of cultivated plants (adaptation, recombinogenesis, agrobiocenosis). Kishinev. "Shtiintsa". 1980. 588 p. (In Russ.)Авдеев Ю.И. Селекция томатов. Кишинев. «Штиинца». 1982. 282 с.Avdeev Yu.I. Selection of tomatoes. Kishinev. "Shtiintsa". 1982. 282 p. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Бухаров А.Р. Интрогрессия, гетерозис и адаптогенез в селекции перца. Монография. М. 2011. 292 с.Bukharov A.F., Bukharov A.R. Introgression, heterosis and adaptogenesis in pepper breeding. Monograph. M. 2011. 292 p. (In Russ.)Буренин В.И., Пискунова Т.М., Соколова Д.В. Генофонд для селекции раздельноплодной столовой свеклы. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2016;177(4):45-56. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2016-4-45-56. EDN XVLNXN.Burenin V.I., Piskunova T.M., Sokolova D.V. Gene pool for breeding monogerm table beet. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2016;177(4):45-56. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2016-4-45-56. EDN XVLNXN.Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свеклы. Новосибирск: «Издательство Сова», 2010. 686 с.Encyclopedia of the genus Beta. Biology, genetics and selection of beets. Novosibirsk: Owl Publishing House, 2010. 686 p. (In Russ.)Зеленов А.Н. Культурная эволюция гороха посевного. Генетика. 1994;(30):55-66.Zelenov A.N. Cultural evolution of peas. Genetics. 1994;(30):55-66. (In Russ.)Беков Р.Х. Томат (эффективное использование генетических маркеров в практической селекции). М.: ВНИИО, 2014. 332 с.Bekov R.Kh. Tomato (effective use of genetic markers in practical breeding). M.: VNIIO, 2014. 332 p. (In Russ.)Леунов В.И., Ховрин А.Н. Изменчивость признаков семенных растений моркови столовой (Daucus carota L. var. sativus Hoffm.). Инновационное обеспечение развития плодоовощного комплекса Юга России. Материалы Всероссийской научно-практической конференции п. Персиановка, Донской ГАУ. 2008. С. 55-58.Leunov V.I., Khovrin A.N. Variability of traits in seed plants of table carrot (Daucus carota L. var. sativus Hoffm.). Innovative support for the development of the fruit and vegetable complex in the South of Russia. Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Persianovka settlement, Donskoy State Agrarian University. 2008. P. 55-58. (In Russ.)Старцева Л.В. Изменчивость и наследуемость признаков семенных растений моркови. Доклады ВАСХНИЛ. 1990;(12):49.Startseva L.V. Variability and heritability of traits in carrot seed plants. Reports of VASKhNIL. 1990;(12):49. (In Russ.)Старцева Л.В. Особенности изменчивости, наследования и корреляции признаков семенных растений моркови. Автореф. дисс. …. канд. с.-х. наук. М. 1993. 25 с.Startseva L.V. Peculiarities of variability, inheritance and correlation of traits of carrot seed plants. M. 1993. 25 p. (In Russ.)Сычева Л.В. Селекция Моркови на урожайность и высокое содержание каротина. – Селекция и семеноводство овощных культур в Центрально-Черноземной зоне. Сб. науч. тр. М. 1985. С.51-57.Sycheva L.V. Selection of Carrots for productivity and high content of carotene. – Selection and seed production of vegetable crops in the Central Black Earth zone. M. 1985. P.51-57. (In Russ.)Сычева Л.В., Жидкова Н.И. Гетерозисные сортолинейные гибриды моркови F1 на базе линий ЦМС. Селекция и семеноводство овощных культур в Центрально-Черноземной зоне. Сб. науч. тр. М., 1985. С.64-67.Sycheva L.V., Zhidkova N.I. Heterotic variety-linear hybrids of F1 carrots based on CMS lines. Selection and seed production of vegetable crops in the Central Black Earth zone. M., 1985. P.64-67. (In Russ.)Бухаров А.Ф. Разнокачественность семян: теория и практика (обзор). Овощи России. 2020;(2):23-31. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-2-23-31. EDN GBELBZ.Bukharov A.F. Variability and heterogeneity of seeds: theory and practice (review). Vegetable crops of Russia. 2020;(2):23-31. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-2-23-31. EDN GBELBZ.Грушвицкий И.В. Роль недоразвития зародыша в эволюции цветковых растений. М.-Л.: Издательство АН СССР. 1961. 47 с.Grushvitsky I.V. The role of underdevelopment of the embryo in the evolution of flowering plants. M.-L.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR. 1961. 47 p. (In Russ.)Еременко Л.Л. Морфологические особенности овощных растений в связи с семенной продуктивностью. Новосибирск: Издательство Наука. 1975. 469 с.Eremenko L.L. Morphological features of vegetable plants in connection with seed productivity. Novosibirsk: Nauka Publishing House. 1975. 469 p. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова А.Р. Кинетика прорастания семян. Методы исследования и параметры. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017l;(2):5-19. EDN YTAVMD.Bukharov A.F., Baleyev D.N., Bukharova A.R. Kinetics of seed germination. research methods and parameters. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2017l;(2):5-19. EDN YTAVMD. (In Russ.)Мусаев Ф.Б.О., Прияткин Н.С., Архипов М.В., Щукина П.А., Бухаров А.Ф., Иванова М.И. Цифровая морфометрия разнокачественности семян овощных культур. Картофель и овощи. 2018;(6):35-37. EDN BYPETM.Musaev F.B., Priyatkin N.S., Arkhipov M.V., Shchukina P.A., Bukharov A.F., Ivanova M.I. Digital morphometry of vegetable seeds heterogeneity. Potato and vegetables. 2018;(6):35-37. EDN BYPETM. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н. Морфометрия семян петрушки и сельдерея. Картофель и овощи. 2014;(5):34-36. EDN SBZHMV.Bukharov A.F., Baleev D.N. Morphometry of heterogeneity of parsley and celery seeds, Potato and vegetables. 2014;(5):34-36. EDN SBZHMV. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Кашнова Е.В., Касаева Г.В., Иванова М.И., Разин О.А. Экологическая и сортовая изменчивость морфометрических параметров семян моркови. Картофель и овощи. 2019;(3):37-40. DOI 10.25630/PAV.2019.26.44.009. EDN YZKORN.Bukharov A.F., Baleev D.N., Kashnova E.V., Kasaeva G.V., Ivanova M.I., Razin O.A. Ecological and variety variability morphometric parameters of carrots seeds. Potato and vegetables. 2019;(3):37-40. DOI 10.25630/PAV.2019.26.44.009. EDN YZKORN. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова А.Р. Морфометрия в системе тестирования качества семян. М: Издательство ФГБНУ ФНЦО, 2020. 80 с.Bukharov A.F., Baleev D.N., Bukharova A.R. Morphometry in the seed quality testing system. M., 2020. 80 p. (In Russ.)Necajeva J., Ievinsh G. Seed dormancy and germination of an endangered coastal plant Eryngium maritimum (Apiaceae). Estonian Journal of Ecology. 2013;(62):150–161. (doi.org/10.3176/eco.2013.2.06).Necajeva J., Ievinsh G. Seed dormancy and germination of an endangered coastal plant Eryngium maritimum (Apiaceae). Estonian Journal of Ecology. 2013;(62):150–161. (doi.org/10.3176/eco.2013.2.06).Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Иванова М.И., Бухарова А.Р., Разин О.А. Морфометрия зародыша, как элемент системы тестирования качества семян укропа. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018;(72):63-66. DOI 10.21515/1999-1703-72-63-66. EDN XYNOWL.Bukharov A.F., Baleev D.N., Ivanova M.I., Bukharova A.R., Razin O.A. Morphometry of the embryo as an element of system testing quality of dill seeds. Proceedings of the Kuban State Agrarian University. 2018;(72):63-66. DOI 10.21515/1999-1703-72-63-66. EDN XYNOWL. (In Russ.)Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 415 с.Dospekhov B.A. Methods of field experience. M.: Kolos, 1985. 415 p. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Еремина Н.А. Влияние сортового и экологического факторов на морфологические параметры семян пастернака. Агропромышленные технологии Центральной России. 2021;2(N20):47-57. DOI 10.24888/2541-7835-2021-20-47-57. EDN CDAFBP.Bukharov A., Eremina N. Influence of varietal and environmental factors on morphological parameters of parsnip seeds. Agroindustrial technologies of Central Russia. 2021;2(N20):47-57. DOI 10.24888/2541-7835-2021-20-47-57. EDN CDAFBP. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Еремина Н.А., Леунов В.И., Соколова Л.М. Морфометрические параметры семян дикорастущих форм моркови как селекционные признаки. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2022;(2):54-69. DOI 10.26897/0021-342X-2022-2-54-69. EDN EOYMCD.Bukharov A.F., Eremina N.A., Leunov V.I., Sokolova L.M. Morphometric parameters of wild carrot seeds as breeding traits. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2022;(2):54-69. DOI 10.26897/0021-342X-2022-2-54-69. EDN EOYMCD. (In Russ.)Тимин Н.И., Двоенко И.Т., Жевора С.В., Тимина Л.Т., Шмыкова Н.А. Межвидовая гибридизация моркови рода Daucus L. (методические рекомендации). ВНИИССОК. М., 2007. 54 с.Timin N.I., Dvoenko I.T., Zhevora S.V., Timina L.T., Shmykova N.A. Interspecific hybridization of carrots of the genus Daucus L. (guidelines). VNIISSOK. M., 2007. 54 p. (In Russ.)Пименов М.Г., Леунов В.И., Ховрин А.Н., Соколова Л.М., Клыгина Т.Э. Создание и оценка коллекции диких видов и разновидностей моркови. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2009;(166):446–450. EDN UDXPIZ.Pimenov M.G., Leunov V.I., Chovrin A.N., Sokolova L.M., Klygina T.E. Creation and estimation of the collection of wild kinds and versions of carrots. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2009;(166):446–450. EDN UDXPIZ. (In Russ.)Panayotov N. Heterogeneity of carrot seeds depending on their position on the mother plant. Folia Horticulturae. 2010;(22):25–30. (doi.org/10.2478/fhort-2013-0147).Panayotov N. Heterogeneity of carrot seeds depending on their position on the mother plant. Folia Horticulturae. 2010;(22):25–30. (doi.org/10.2478/fhort-2013-0147).Vandelook F., Janssens S.B., Probert R.J. Relative embryo length as an adaptation to habitat and life cycle in Apiaceae. New Phytologist. 2012;(195):479–487. (doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04172.x).Vandelook F., Janssens S.B., Probert R.J. Relative embryo length as an adaptation to habitat and life cycle in Apiaceae. New Phytologist. 2012;(195):479–487. (doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04172.x).Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Иванова М.И. Морфометрия разнокачественности семян овощных зонтичных культур в процессе формирования и прорастания. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014;7(117):26-32. EDN SJIQQH.Bukharov A.F., Baleyev D.N., Ivanova M.I. Morphometry of diversiform seeds of vegetable Umbrella crops in the process of formation and germination. Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2014;7(117):26-32. EDN SJIQQH. (In Russ.)Балеев Д.Н., Бухаров А.Ф. Специфика прорастания семян овощных зонтичных культур при различных температурных режимах. Овощи России. 2012;(3):38-46. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2012-3-38-46. EDN PFOCAX.Baleev D.N., Buharov A.F. Specific vegetable seeds germination of Umbelliferae cultures at different temperatures. Vegetable crops of Russia. 2012;(3):38-46. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2012-3-38-46. EDN PFOCAX. (In Russ.)Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова А.Р. Кинетика прорастания семян. Система методов и параметров (учебно-методическое пособие). Москва, 2016. 64 с.Bukharov A.F., Baleev D.N., Bukharova A.R. Kinetics of seed germination. System of methods and parameters (educational manual). Moscow, 2016. 64 p. (In Russ.)Corbineau F., Picard M.A., Bonnet A., Come D. Effects of production factors on germination responses of carrot seeds to temperature and oxygen. Seed Science Research. 1995;(5):129–135.Corbineau F., Picard M.A., Bonnet A., Come D. Effects of production factors on germination responses of carrot seeds to temperature and oxygen. Seed Science Research. 1995;(5):129–135.Geritz S.A., Kisdi H.E., Meszen G., Metz J.A.J. Evolutionarily singular strategies and the adaptive growth and branching of the evolutionary tree. Evol. Ecol. 1998;(12):35-57.Geritz S.A., Kisdi H.E., Meszen G., Metz J.A.J. Evolutionarily singular strategies and the adaptive growth and branching of the evolutionary tree. Evol. Ecol. 1998;(12):35-57.Uller T. Developmental plasticity and the evolution of parental effects. Trends Ecol. Evol. 2008;(23):432-438.Uller T. Developmental plasticity and the evolution of parental effects. Trends Ecol. Evol. 2008;(23):432-438.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.