Морфофункциональные признаки мужского гаметофита томата в условиях вирусного патогенеза

Актуальность. Действие вирусных фитопатогенов измененяет качество мужского гаметофита и в результате снижает продуктивность растений. В этой связи информация об особенностях вариабельности морфофункциональных признаков микрогаметофита приобретает особую актуальность. Учитывая экспрессию части генома растений в пыльце, мужской гаметофит может быть использован как надежная система оценки реакции генотипов на действие вирусных патогенов. Исходя из того, что вопросы вариабельности признаков мужского гаметофита в условиях вирусного патогенеза изучены недостаточно, не выявлены основные факторы, детерминирующие изменчивость, цель исследований состояла в изучении влияния вирусных фитопатогенов на морфофункциональные признаки мужского гаметофита томата.

Материал и методы: В экспериментах использовали гибриды F1 и сорта томата. Растения выращивали в теплице, в фазе 4-5 листьев проводили их механическую инокуляцию вирусом табачной мозаики или вирусом аспермии томата. Для определения качества пыльцы собирали цветки контрольных и инфицированных растений, выделяли пыльцу и высевали на питательную среду. Анализировали препараты под микроскопом, определяли жизнеспособность пыльцы и длину пыльцевых трубок, вычисляли соотношение этих показателей.

Результаты. Инфицирование растений томата вирусами приводило к изменениям функциональных признаков мужского гаметофита, которые, проявлялись как реакции стимуляции, ингибирования или нейтральные эффекты. Главными источниками вариабельности признаков пыльцы являлись генотип и вирусные агенты. В условиях вирусного патогенеза обнаружена неравноценность пыльцевых зерен по скорости прорастания и роста пыльцевых трубок (ПТ). Анализ значений коэффициентов наследуемости соотношения признаков жизнеспособности пыльцы и длины ПТ (опыт/контроль) обнаружил положительное доминирование и сверхдоминирование в 70% случаев. Выявлены генотипы сочетающие высокий уровень жизнеспособности пыльцы при инфицировании разными вирусами, что предполагает возможность их использования в дальнейших исследованиях. 

1. Халилуев М.Р. Шпаковский Г.В. Генно-инженерные стратегии повышения устойчивости томата к грибным и бактериальным патогенам. Физиология растений. 2013;60(6):721-732. https://doi.org/10.7868/S0015330313050084

2. Котельникова И.М., Крылов A.B. Липиды при вирусном заражении растений// Вестник ДВО. 2001;(4):38-55.

3. Чанг Нгуен Ха Тхи Куинь. Распространение и патогенез вирусных заболеваний томата в условиях Вьетнама и России. Москва, 2013.

4. Реунов А. В. Вирусный патогенез и защитные механизмы растений. Владивосток: Дальнаука. 1999.

5. Johnson M., Harper J., Palanivelu R. A. A Fruitful journey: Pollen tube navigation from germination to fertilization. Annual Review of Plant biology. 2019;(70):809-837. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100133

6. Delph L.F., M.H. Johannsson, A.G. Stephenson. 1997. How environmental factors affect pollen performance ecological and evolutionary perspectives. Ecol. 1997;78(6):1632-1639. https://doi.org/10.1890/0012-9658(1997)078[1632:HEFAPP]2.0.CO;2.

7. Круглова Н.Н. Оценка качества пыльцевых зерен цветковых растений. Бюллетень ГНБС. 2020;(135):50-56. https://doi.org/10.36305/0513-1634-2020-135-50-56.

8. Беспалова Л.А., Агаев Р.А., Агаева Е.В. Морфологические особенности пыльцы у сортов пшеницы и тритикале селекции НЦЗ. Научный журнал КубГАУ. 2020;3(157). https://doi.org/10.21515/1990-4665-157-024

9. Король В.Г. Опыление и плодообразование у культуры томата в защищенном грунте. Овощи России. 2019;(3):32-36. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-4-32-36.

10. Haight F., Gibbs A. Effect of viruses on pollen morphology. Plant Pathology. 2007;32(4):369-372. DOI:org/10.1111/j.1365-3059.1983.tb02849.x.

11. Razzaq M., Rauf F., Khurshid M. et al. Pollen viability an index of abiotic stresses tolerance and methods for the improved pollen viability. Pakistan jurnalof agricultural reserch. 2019;32(4):609-624. https://doi.org/10.17582/journal.pjar/2019/32.4.609.624

12. Kalyar T., Rauf S., Teixeira S.J.A. Handling sunflower (Helianthus annuus L.) populations under heat stress. Arch. Agron. Soil Sci. 2014;(60):655- 672. https://doi.org/10.1080/03650340.2013.799276

13. Цаценко Л.В., Назаров А.Л., Леленева А.Р. Пыльцевой анализ в селекции пшеницы. Научный журнал КубГАУ. 2021;165(01). http://ej.kubagro.ru/2021/01/pdf/09.pdf.

14. Балашова Н.Н. Действие инфекционных фонов на репродуктивную систему и потомство зараженных растений (на примере культуры томатов). 1989. С.16-27.