Ботанический журнал, 2020, T. 105, № 12, стр. 1207-1220

ОСОБЕННОСТИ МЕЙОЗА ПРИ МИКРОСПОРОГЕНЕЗЕ У PICEA OBOVATA (PINACEAE) ПРИ ИНТРОДУКЦИИ

Е. В. Бажина 1*, М. И. Седаева 1**, Е. Н. Муратова 1***, Е. А. Бажина 2****

1 Институт леса им. В.Н. Сукачева – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр СО РАН”
660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 28, Россия

2 Московский городской педагогический университет
129226 Москва, 2-й Сельскохозяйственный проезд, 4, Россия

* E-mail: genetics@ksc.krasn.ru
** E-mail: msedaeva@ksc.krasn.ru
*** E-mail: elena-muratova@ksc.krasn.ru
**** E-mail: bazhina09@list.ru

Поступила в редакцию 09.06.2020
После доработки 05.08.2020
Принята к публикации 25.08.2020

Аннотация

Представлены результаты исследований мейоза при микроспорогенезе у ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в условиях интродукции. Выявлены особенности мейоза – четко идентифицируются все стадии профазы первого деления, значительная асинхронность делений не только у разных деревьев, но и в пределах одного микроспорангия. Отмечены особенности ориентации веретен деления и нарушения развития на разных стадиях. Спектр нарушений был меньше, чем у ели сибирской в естественных популяциях Сибири. Особенности развития мужских репродуктивных структур свидетельствуют о наличии высокого адаптивного потенциала ели сибирской в условиях изменяющейся среды.

Ключевые слова: ель сибирская, развитие мужских генеративных органов, мейоз, нарушения мейоза

DOI: 10.31857/S000681362012011X

Список литературы

  1. Andersson E. 1980. Temperature-conditioned irregularities in pollen mother cells of Picea abies (L.) Karst. – Hereditas. 92 (1): 27–35.

  2. Andersson E., Ekberg I., Eriksson G. 1969. A summary of meiotic investigation in conifers. – Stud. For. Suecica. 70: 1–20.

  3. Andreuzza S., Siddiqi I. 2008. Spindle Positioning, Meiotic Nonreduction, and Polyploidy in Plants. – PLoS Genetics. 4 (11): e1000272.

  4. [Batygina] Батыгина Т.Б. 2014. Биология развития растений. Симфония жизни. СПб. 764 с.

  5. Bazhina E.V., Cedaeva M.I., Muratova E.N. 2019. Meiosis during Microsporogenesis in Siberian Spruce (Picea obovata Ledeb.) in the South of Central Siberia. – Russ. J. Dev. Biol. 50 (3): 113–123. https://doi.org/10.1134/S1062360419030020

  6. Bazhina E.V., Kvitko O.V., Muratova E.N. 2011. Specific features of meiosis in the Siberian fir (Abies sibirica) in the forest Arboretum of the V.N. Sukachev Institute, Russia. – Biodivers. Conserv. 20 (2): 415–428.

  7. [Bazhina, Sedaeva] Бажина Е.В., Седаева М.И. 2019. Особенности развития и жизнеспособность пыльцы ели сибирской в коллекции Института леса как модельный объект реакции вида на изменения климата. – В сб.: Матер. XXII Межд. науч. конференции. “Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений”. Красноярск. С. 11–14.

  8. Bazhina E.V., Sedaeva M.I., Goryachkina O.V., Muratova E.N. 2017. Pollen development and morphology in different Picea A. Dietr. species at the V.N. Sukachev Institute of Forest Arboretum. – The International Journal of Plant Reproductive Biology. 9 (1): 5–12. https://doi.org/10.14787/IJPRB.20179.1.5-12

  9. Beadle G.W. 1937. Chromosome aberration and the gene mutation in sticky chromosome plants of Zea mays. – Cytologia. 1: 43–56.

  10. Beuker E. 1994. Adaptation to climatic changes of the timing of bud burst in populations of Pinus sylvestris L. and Picea abies (L.) Karst. – Tree Physiol. 14 (7–9): 961–970. https://doi.org/10.1093/treephys/14.7-8-9.961

  11. Beuker E., Valtonen E., Repo T. 1998. Seasonal variation in the frost hardiness of Scots pine and Norway spruce in old provenance experiments in Finland. – For. Ecol. Manag. 107 (1–3): 87–98. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(97)00344-7

  12. [Butorina at al.] Буторина А.К., Мурая Л.С., Машкина О.С., Высоцкий А.А. 1985. Новый тип мейотической мутации у сосны. – Генетика. 21 (1): 103–111.

  13. [Butorina at al.] Буторина А.К., Мурая Л.С., Рязанцева Л.А., Высоцкий А.А. 1988. Цитогенетическая и биохимическая характеристика деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), контрастных по смолопродуктивной способности. – Генетика. 24 (5): 889–899.

  14. Chung M.-S. 1981. Flowering characteristics of Pinus sylvestris L. with special emphasis on the reproductive adaptation to local temperature factor. – Acta For. Fenn. 169: 1–69.

  15. Deng H.-Sh., Zhang D.-M. 2005. Microsporogenesis and meiotic behavior in three species of the genus Picea (Pinaceae). – J. Hechi University. 25 (5): 23–27.

  16. Eriksson G., Ekberg I., Jonsson A. 1970. Meiotic investigations in pollen mother cells of Norway spruce cultivated in a plastic greenhouse. – Hereditas. 66 (1): 1–20.

  17. Fox D.P. 1987. The chromosomes of Picea sitchensis (Bong.) Carr. and its relatives. – Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. 93 (1–2): 51–59. https://doi.org/10.1017/S0269727000006278

  18. Golubovskaya I.N. 1979. Genetic control of meiosis. – International Review Cytology. 58: 247–290.

  19. [Golubovskaya, Sitnikova] Голубовская И.Н., Ситникова Д.В. 1980. Три мейотические мутации кукурузы, вызывающие расхождения хромосом в первом делении мейоза. – Генетика. 16 (4): 656–666.

  20. Gordon C., Cooper C., Senior C.A., Banks H., Gregory J.M., Johns T.C., Mitchell J.F.B., Wood R.A. 2000. The simulation of SST, sea-ice extent and ocean heat transport in a version of the Hadley Centre coupled model without flux adjustments. – Climatic Dyn. 16 (2): 147–168. https://doi.org/10.1007/S003820050010

  21. Groisman P., Kicklighter D., Henebry G., Shugart H., Tchebakova N. et al. 2017. Northern Eurasia Future Initiative (NEFI): Facing the Challenges and Pathways of Global Change in the 21st Century. – Progress in Earth and Planetary Science. 4: 41. https://doi.org/10.1186/s40645-017-0154-5

  22. Hulme M., Mitchell J.F.B., Ingram W., Lowe J.A., Johns T.C., New M.G., Viner D. 1999. Climate change scenarios for global impacts studies. – Glob. Environ. Change. 9 (1): P. 3–19. https://doi.org/10.1016/S0959-3780(99)00015-1

  23. Kalashnik N.A., Yasovieva S.M. 2012. Analysis of meiotic chromosome aberrations in siberian spruce (Picea obovata Ledeb.) under conditions of natural and technogenic stress. – Russ. J. Ecol. 43 (6): 440–447. https://doi.org/10.1134/S1067413612060057

  24. [Khvostova, Yachevskaya] Хвостова В.В., Ячевская Г.Л. 1975. Перестройки хромосом в мейозе. – В кн.: Цитология и генетика мейоза. М. С. 232–262.

  25. [Khromov] Хромов С.П. 1983. Метеорология и климатология для географических факультетов. 3-е изд. Л. 456 с.

  26. [Kozubov] Козубов Г.М. 1974. Биология плодоношения хвойных на Севере. Л. 136 с.

  27. [Loskutov] Лоскутов Р.И. 1991. Интродукция декоративных древесных растений в южной части Средней Сибири. Красноярск. 189 с.

  28. [Lucznik] Лучник З.И. 1976. Изменчивость ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) на Алтае. – Новости сист. высш. pаст. 13: 5–8.

  29. Luomajoki A. 1993. Climatic adaptation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karsten) in Finland based on male flowering phenology. – Acta For. Fenn. 242: 1–28.

  30. [Mamayev, Popov] Мамаев С.А., Попов П.П. 1989. Ель сибирская на Урале (внутривидовая изменчивость и структура популяций). М. 104 с.

  31. Mehra P.N., Rai K.S. 1970. Cytogenetic studies of meiotic abnormalities in Collinsia tinctoria. I. Chromosomal stickiness. – Can. J. Genet. Cytol. 12 (3): 560–569. https://doi.org/10.1139/G70-075

  32. Messaud Y., Bergeron Y., Asselin H. 2007. Reproductive potential of balsam fir (Abies balsamea), white spruce (Picea glauca), and black spruce (P. mariana) at the ecotone between mixedwood and coniferous forests in the boreal zone of western Quebec. – Am. J. Bot. 94 (5): 746–754. https://doi.org/10.3732/AJB.94.5.746

  33. Moir R.B., Fox D.P. 1975. Male meiosis in Sitka spruce Picea sitchensis (Bong.) Carr. – Silvae Genet. 24 (5–6): 187–192.

  34. Mok D.W.S., Peloquin S.J. 1975. Three mechanisms of 2n pollen formation in diploid potatoes. – Can. J. Genet. Cytol. 17 (2): 217–225. https://doi.org/10.1139/G75-029

  35. [Muratova] Муратова Е.Н. 1995. Особенности мейоза сосны обыкновенной около северной границы ее ареала. – Онтогенез. 26 (2): 128–139.

  36. [Muratova, Vladimirova] Муратова Е.Н., Владимирова О.С. 2001. Добавочные хромосомы кариотипа ели сибирской P. obovata. – Цитология и генетика. 35 (4): 38–44.

  37. [Muraya et al.] Мурая Л.С., Буторина А.К., Дудецкая Е.М. 1988. Мейоз при микроспорогенезе и развитие мужского гаметофита у лжетсуги в условиях интродукции. – Лесоведение. 5: 37–44.

  38. [Nekrasov] Некрасов В.И. 1971. Некоторые теоретические вопросы формирования интродукционных популяций лесных древесных пород. – Лесоведение. 5: 26–30.

  39. Nikkanen T., Aronen T., Häggman H., Venäläinen M. 2000. Variation in pollen viability among Picea abies genotypes – potential for unequal paternal success. – Theor. Appl. Genet. 101: 511–518. https://doi.org/10.1007/S001220051510

  40. Owens J.N., Molder M. 1985. The reproductive cycles of true firs. – Information Services Branch Ministry of Forests. Victoria, British Columbia. 35 p.

  41. [Pausheva] Паушева З.П. 1980. Практикум по цитологии растений. М. 304 с.

  42. [Pravdin] Правдин Л.Ф. 1975. Ель европейская и ель сибирская в СССР. М. 176 с.

  43. [Rozhdestvensky] Рождественский Ю.Ф. 1981. О развитии мужских генеративных органов ели сибирской в районах Крайнего Севера. – Лесоведение. 3: 35–42.

  44. Sax K., Sax H.J. 1933. Chromosome number and morphology in the conifer. – J. Arnold Arboretum. 14 (4): 356–374.

  45. [Shkutina] Шкутина Ф.М. 1975. Мейоз отдаленных гибридов и амфиплоидов. – В кн.: Цитология и генетика мейоза. М. С. 292–311.

  46. [Shkutko] Шкутко Н.В. 1991. Хвойные Беларуссии: эколого-биологические исследования. Минск. 264 с.

  47. Simanovsky S.A., Bogdanov Yu.F. 2018. Genetic control of meiosis in plants. – Russ. J. Genet. 54 (4): 389–402. https://doi.org/10.1134/S1022795418030122

  48. Sirois L. 2000. Spatiotemporal Variation in Black Spruce Cone and Seed Crops along a Boreal Forest-Tree Line Transect. – Can. J. For. Res. 30: 900–909. https://doi.org/10.1139/x00-015

  49. Skroppa T. 1994. Growth rhythm and hardiness of Picea abies progenies of high altitude parents from seed produced at low elevation. – Silvae Genetica. 43 (2–3): 95–100.

  50. Sosnikhina S.P., Fedotova Yu.S., Smirnov V.G., Mikhaylova E.I., Bogdanov Yu.F. 1994. The study of genetic control of meiosis in Rye. – Russ. J. Genet. 30 (8): 909–920.

  51. [Spravochnik…] Справочник по климату СССР. В. 21. Ч. II. 1967. Л. С. 87.; В 21. Ч. IV. 1969. Л. С. 189.

  52. Tchebakova N.M., Parfenova E.I., Korets M.A., Conard S.G. 2016. Potential change in forest types and stand heights in central Siberia in a warming climate. – Environmental Research Letters. 11: 03501. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/3/035016

  53. [Varpholomeev, Maltsev] Варфоломеев И.И., Мальцев Ю.М. 2006. Государственный доклад о состоянии и защите окружающей среды в Красноярском крае в 2006 г. Красноярск. https://krasecology.ru/storage/Index?guid=3ee21b10-16af-418a-b9d7-06d831e815a7

Дополнительные материалы отсутствуют.