Сельскохозяйственная биология, 2008, № 5, с. 78-81.

УДК 634.11:631.531:581.1

ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ И ДИНАМИКА ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ЯБЛОНИ ПРИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ

Г.Ф. САФИНА, М.Н. ПЕТРОВА

У разных видообразцов яблони исследовали влияние способов замораживания—оттаивания при криоконсервации семян на их жизнеспособность и динамику всхожести. Показано, что при влажности, рекомендуемой для хранения (5-6 %), семена яблони исследованных видов и сортов выдерживают процедуру замораживания—оттаивания без сниже-ния жизнеспособности.

Ключевые слова: семена яблони, криоконсервация, влажность, жизнеспособность, динамика всхожести.

Интенсификация садоводства и расширение ареала возделывания плодовых культур тесно связаны с необходимостью создания новых сортов, отвечающих современным требованиям производства. Вовлечение в селекционный процесс представителей дикорастущих видов позволяет повысить у потомства устойчивость к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам (1, 2).

Во Всероссийском НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) основная коллекция дикорастущих видов яблони сосредоточена на Майкопской опытной станции (309 видообразцов). В состав коллекции входят довольно редкие образцы рода Malus Mill., собранные со всего мира. Так как сохранение деревьев в живом виде достаточно трудоемко и не всегда возможно, возникает необходимость создания дублетных коллекций ценных экземпляров. Наиболее предпочтительный вариант для сортовой коллекции — сохранение образцов в виде вегетативного материала (побеги, почки), так как при семенном размножении сорта признаки материнского растения практически не сохраняются в потомстве. Длительное хранение образцов в виде семян обосновано лишь для видовой коллекции яблони.

В настоящее время перспективным методом хранения геномов растений считается глубокое замораживание семян (до температуры жидкого азота), что теоретически позволяет сохранять всхожесть и генетическую полноценность семян неограниченное время. Успех криогенного хранения определяется, в первую очередь, влажностью семян, скоростью их охлаждения и отогревания и особенностями морфоанатомического строения (3-5). Ряд исследователей изучали влияние криоконсервации семян растений разных видов, принадлежащих к различным семействам, на лабораторную и полевую всхожесть, а также на дальнейший рост и развитие и выявили видоспецифичность реакции семян на температуру хранения и скорость  замораживания (5-9). После глубокого замораживания лабораторная и полевая всхожесть семян может повышаться, понижаться или оставаться в пределах контроля. Для большей части изученных видов условия, наиболее приближенные к контрольным, обеспечивались при режиме быстрого замораживания до температуры жидкого азота (3, 7, 8).

При применении криоконсервации также важен режим оттаивания. В литературе описаны разные режимы — при комнатной температуре, на водяной бане при 30, 40  и 60 °С (3, 5-9).

Проведенное нами ранее определение режимов низкотемпературного хранения и замораживания—оттаивания при криоконсервации семян груши диких видов показали, что важнейший фактор при консервации семян — их влажность (10), и при ее оптимальных значениях (5-6 %) скорость замораживания—оттаивания не имеет принципиального значения.
В задачу нашей работы входило изучение влияния замораживания до температуры жидкого азота и оттаивания семян яблони на их жизнеспособность и динамику всхожести.

Методика. Для исследований использовали семена 7 видообразцов яблони Майкопской опытной станции ВИР: M. baccata (L.) Borkh, M. orientalis (Uglits.) Juz., M. purpurea Rehd., M. floribunda var. Nikita, M. soulardii (Bailey.) Britt., M. sargentii Rehd., M. cerasifera Spach., заложенные в 1997 году на низкотемпературное хранение (-15 °С), и 2 свежесобранных (2004 год) образца семян сортов Caravell (тип китайки) и Синап Татарский из коллекции Павловской опытной станции ВИР. Свежесобранные семена помещали в сушильную камеру при температуре 18 °С и относительной влажности воздуха 10 % и подсушивали до равновесной влажности (6 %). Влажность семян, хранившихся в течение 5 лет, также была около 6 %. Это соответствует влажности, рекомендуемой IPGRI (Inter-national Plant Genetic Resources Institute) для хранения семян плодовых (5±1 %) (11).

Для криоконсервации семена погружали в жидкий азот на 3 мес в герметично запаянных ламинированных пакетах из фольги. Семена, хранившиеся в течение нескольких лет при -15 °С, помещали в азот замороженными до соответствующей температуры, свежесобранные образцы (M. domestica) — имеющими комнатную температуру (20 °С). 
На одном из видов яблони (M. cerasifera) отрабатывали разные способы замораживания (погружение в жидкий азот семян с исходной температурой -15 и +20 °С) и оттаивания (на воздухе при температуре 20 °С, на водяной бане в течение 1 мин при температуре 30 и 40 °С). Остальные образцы семян размораживали при комнатной температуре (20 °С). Влажность семян определяли согласно Международным правилам анализа семян (12), жизнеспособность — тетразольно-топографическим методом (12).
Известно, что у семян плодовых культур имеется двойной механизм торможения прорастания; для выведения семян из состояния покоя и подготовки к прорастанию их подвергают длительному воздействию низких положительных температур, увлажнения и аэрации (13). Мы стратифицировали семена в холодильнике при температуре +4 °С, поместив их в пакетики с влажными опилками. После появления проростков их пересаживали в сосуды с почвой, а затем переносили в открытый грунт. Выборка семян для каждого из вариантов — 50 шт.

Результаты. Способы замораживания и оттаивания семян яблони при криоконсервации не повлияли на их жизнеспособность (табл. 1), что подтверждает полученные ранее результаты с семенами груши (10).

После процедуры замораживания и оттаивания при криоконсервации как свежесобранных, так и подвергнутых низкотемпературному хранению образцов семян яблони с влажностью 6 % их жизнеспособность достоверно не изменилась (табл. 2), что также подтверждает наши исследования, проведенные с семенами груши (10).

Динамика прорастания семян у всех видов (за исключением M. baccata) не имела значительных различий при крио- (LN) и низкотемпературном (-15 °С) хранении. После криоконсервации прорастание семян у M. baccata несколько замедлилось без изменения всхожести (рис., А). Период прорастания всех образцов составил не более 100 сут, что соответствует обычным срокам стратификации семян яблони. У M. baccata, хранившейся при температуре -15 °С, стратификация завершилась на 70-е сут.

Наибольшая скорость и интенсивность прорастания (максимальная доля семян проклюнулась в минимальные сроки) отмечалась у образца M. baccata. Наиболее длительный период прорастания требовался семенам M. sargentii. Возможно, такая неоднородность связана с генетическими особенностями образцов, принадлежащих к разным эколого-географическим группам.

Динамика прорастания семян у образцов яблони из групп с разной продолжительностью периода стратификации (А-Г) после крио- (-196 °С, сплошная линия) и низкотемпературного (-15 °С, прерывистая линия) хранения: А — Malusbaccata, Б — M. purpurea, В — M. cerasifera, Г — M. sargentii). Представлены графики для одного из образцов каждой группы.

По продолжительности периода от начала стратификации до появления первых зачаточных корешков у 5 % семян выделилось 4 группы образцов:
M. baccata с его продолжительностью 35 сут, M. purpurea, M. domestica— 55 сут, M. orientalis, M. cerasifera,M. soulardii и M. floribunda var. Nikita — 65 сут  и M. sargentii — 75 сут  (см. рис.).

Таким образом, при криоконсервации семян яблони исследованных видов и сортов при оптимальной для хранения влажности независимо от способов замораживания и оттаивания их жизнеспособность не снижается.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Л и х о н о с  Ф.Д. О происхождении сортов культурной яблони. Тр. по прикл. бот.,  ген. и сел., 1969, 40(30): 12-32.
2. Л и х о н о с  Ф.Д. Обзор видов в роде Malus Mill. Тр. по прикл. бот., ген. и  сел., 1974, 52(3): 16-34.
3. Ф е д о с е н к о В.А. Использование сверхнизких температур для длительного хранения семян (методы и техника). Бюл. ВИР, 1978, 77: 53-57.
4. М о л о д к и н  В.Ю. Значение влажности семян некоторых зерновых и зерновых бобовых культур при криоконсервации в жидком азоте. Бюл. ВИР, 1986, 165: 22-24.
5. М о л о д к и н  В.Ю. Методы консервации семян культурных растений при низких и сверхнизких температурах. Автореф. канд. дис. Л., 1987: 18.
6. Т и х о н о в а  В.Л.,  И л ь и н а  Л.В.,  М а к е е в а  И.Ю. и др. Влияние низких и сверхнизких температур хранения на лабораторную всхожесть семян дикорастущих травянистых растений. 1. Семена без периода покоя. Криобиология, 1990, 4: 23-28
7. Д а л е ц к а я  Т.В.,  П о л я к о в а  Е.Н. Влияние криоконсервации на прорастание семян и некоторые стороны метаболизма. Биофизика живой клетки, 1994, 6: 81-85.
8. Н е с т е р о в а  С.В.,  Я ш и н а  С.Г. Криоконсервация семян некоторых редких и декоративных растений флоры Дальнего Востока. Биофизика живой клетки, 1994, 6: 91-93.
9. Т и х о н о в а  В.П.,  Я ш и н а  С.Г.,  Ш а б а е в а  Э.В. Изучение роста и развития дикорастущих травянистых растений из семян, прошедших криоконсервацию. Биофизика живой клетки, 1994, 6: 86-90.
10. С а ф и н а   Г.Ф.,  Б у р м и с т р о в  Л.А. Низкотемпературное и криогенное хранение семян груши Pyrus L. Цитология, 2004, 46(10): 851.
11. Genebank Standards. FAO/IPGRI. Rome, 1994.
12. Международные правила анализа семян /Под ред. Д.Б. Мак-Кея, Ф. Адера, А.Г. Гордона и др. М., 1984.
13. Плодоводство /Под ред. В.А. Колесникова. М., 1979.

VIABILITY AND DYNAMICS OF GERMINATING CAPACITY IN APPLE SEEDS DURING CRYOPRESERVATION

G.F. Safina, M.N. Petrova

The influence of different techniques of freezing-thaw during seed cryopreservation on their viability and dynamics of germinating capacity was investigated in different apple crops. It was shown, that moisture conditions (5-6 %), recommended for storage of the apple seeds of investigated species and varieties, permit to stand smoothly the freezing-thaw procedure without decreasing of viability.

Key words: apple seeds, cryopreservation, humidity, viability, germination dynamics.

Оформление электронного оттиска