Поиск эффективного морфометрического параметра, соответствующего сильновакуолизированной стадии микроспор у ячменя обыкновенного

   Ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare L.) – значимая сельскохозяйственная культура, для создания новых сортов которой используются методы прикладной биотехнологии. Одним из перспективных биотехнологических подходов является получение гаплоидных растений из культуры пыльников или изолированных микроспор. Результативность этих методов на основе андроклинии зависит от фазы развития микроспор в пыльниках. Для злаков оптимальной стадией развития считается одноядерная сильновакуолизированная микроспора. С учетом трудоемкости цитологического контроля этапов формирования гаплоидных половых клеток для рутинных биотехнологических процедур необходим надежный и простой способ отбора колосьев с микроспорами на оптимальной стадии развития.

   В связи с этим цель данного исследования заключалась в выявлении эффективного морфометрического параметра, соответствующего сильновакуолизированной одноядерной стадии микроспор в пыльниках ячменя обыкновенного отечественных сортов Леон, Фокс 1 и Ратник и эталонного для генетической трансформации сорта Golden Promise для введения этих сортов в культуру in vitro.

   У всех исследуемых генотипов отмечен полиморфизм микроспор, обусловленный асинхронностью их развития. Наибольшее количество сильновакуолизированных микроспор зафиксировано для отечественного сорта Леон. В поиске морфометрического параметра, ассоциированного с оптимальной стадией микроспор, проанализированы следующие показатели: интервальное расстояние между флаговым и вторым листом (Ф-2л), интервальное расстояние между флаговым листом и кончиком находящегося в трубке колоса (Ф-К), длина и ширина колоса, а также рассчитан морфометрический критерий (соотношение Ф-2л:Ф-К), ранее предложенный для определения оптимальной стадии развития пыльника у ряда генотипов яровой мягкой пшеницы. Установлено, что из всех исследованных параметров стадию  развития микроспор как инициальных клеток андроклинии можно определить при помощи морфометрического критерия. Однако важно помнить, что, кроме внутрисортовой асинхронности формирования микроспор, существует высокая межсортовая вариабельность, поэтому значения морфометрического критерия следует подбирать для каждого сорта, вводимого в биотехнологический процесс.

1. Дьячук Т. И., Хомякова О. В., Акинина В. Н., Кибкало И. А., Поминов А. В. Микроспоровый эмбриогенез in vitro – роль стрессов // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23, № 1. С. 86–94. DOI: 10.18699/VJ19.466

2. Круглова Н. Н., Никонов В. И. Морфометрический критерий оптимальной стадии развития пыльника при биотехнологических исследованиях яровой мягкой пшеницы // Вестник БГАУ. 2018. Т. 48, № 4. С. 34–39. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?ysclid=lqcblernd7792337966&id=36846080

3. Некрасова О. А., Калинина Н. В. Факторы, влияющие на процессы андрогенеза при культивировании пыльников пшеницы (обзор) // Зерновое хозяйство России. 2022. Т. 14, № 3. С. 25–30. DOI: 10.31367/2079-8725-2022-81-3-25-30

4. Han Y., Broughton S., Liu L., Zhang X., Zeng J., He X., Li Ch. Highly efficient and genotype-independent barley gene editing based on anther culture // Plant Communications. 2021. Vol. 2, Iss. 2. Article number: 100082. DOI: 10.1016/j.xplc.2020.100082

5. Ohnoutkova L., Vlcko T., Ayalew M. Barley Anther Culture. In: Harwood, W. (eds) Barley // Barley Methods in Molecular Biology. 2019. Vol. 1900. P. 37–52. DOI: 10.1007/978-1-4939-8944-7_4

6. Silva A. L. S. da, Moraes-Fernandes M. I., Ferreira A. G. Ontogenetic events in androgenesis of Brazilian barley genotypes // Rev. Bras. Biol. (Brazilian Journal of Biology) 2000. Vol. 60, Iss. 2. P. 315–319. DOI: 10.1590/S0034-71082000000200016

7. Watts A., Kumar V., Raipuria R. K., Bhattacharya R. C. In Vivo Haploid Production in Crop Plants: Methods and Challenges // Plant Molecular Biology Reporter. 2018. Vol. 36. P. 685–694. DOI: 10.1007/s11105-018-1132-9