Сельскохозяйственная биология, 2014, № 1, с. 72-78.

doi: 10.15389/agrobiology.2014.1.72rus

УДК 635.656:631.53.026:581.14:551.345(571.56)

ВСХОЖЕСТЬ, БИОХИМИЧЕСКИЕ И ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОРОСТКОВ ПОСЛЕ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ СЕМЯН ГОРОХА В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

А.Н. ЖУРАВСКАЯ¹, Г.В. ФИЛИППОВА¹, Б.М. КЕРШЕНГОЛЬЦ¹,
Р.В. ЧЖАН²

Известно, что низкие положительные температуры не позволяют длительно сохранять семена без ухудшения их качества и уменьшения жизнеспособности вследствие биохимических процессов старения и появления хромосомных аберраций. В качестве эффективного способа хранения в практике широко используют охлаждение до околонулевых отрицательных температур (от -6 до -8 °С). Мы оценили всхожесть семян, а также ряд показателей, характеризующих состояние клеток в тканях полученных из них проростков (митотический индекс, хромосомные аберрации, активность пероксидазы и супероксиддисмутазы, содержание низкомолекулярных антиоксидантов, включение ¹⁴С-лейцина и ³Н-тимидина), у сортов гороха (Pisum sativum L.) VIT, Чифлик 5 (Болгария), Cartess Ckipper (Великобритания), Zuckerbsen Ambrosea (Германия) после долговременного (от 12 лет до 31 года) хранения в разных семенных банках России (в средней полосе, на юге и на Урале) и в условиях вечной мерзлоты в подземной лаборатории Института мерзлотоведения СО РАН (г. Якутск). Установлено, что при долговременном хранении (от 26 до 27 лет) в условиях многолетнемерзлых грунтов всхожесть семян сортов VIT и Чифлик 5 составила 100 %, а небольшое число аномальных митозов (до 4 %) в меристематических клетках корешков проростков и повышенная активность антиоксидантных систем в клетках тканей проростков свидетельствовали о наилучшей сохранности и неизменности генетической конституции семенного материала по сравнению с образцами, хранившимися в течение 12-13 лет (всхожесть 50 %) в других условиях. Лишь при 11-летнем хранении семян сорта Cartess Ckipper в г. Крымске показатель всхожести на 20 % превышал таковой у аналогичных семян, хранившихся 27 лет в г. Якутске. Влияние 12-летнего хранения семян сорта Zuckerbsen Ambrosea в г. Екатеринбурге оказалось сопоставимо с эффектом 26-летнего хранения в условиях вечной мерзлоты по показателю всхожести (60 %). Следует отметить, что хранение семян изучаемых сортов в течение 27-31 года в южном регионе и на Урале приводило к полной потере всхожести.

Ключевые слова: Pisum sativum L., всхожесть, хромосомные аберрации, долговременное хранение, многолетние мерзлые грунты.

Полный текст

VIABILITY OF SEEDS, AND BIOCHEMICAL AND CYTOLOGICAL CHARACTERISTICS OF SEEDLINGS IN PEAS AFTER LONG-TERM SEED STORAGE UNDER PERMAFROST

A.N. Zhuravskaya¹, G.V. Filippova¹, B.M. Kershengolts¹, R.V. Chzhan²

It is known that low positive temperatures do not allow keeping seeds for a long time without deterioration and viability decrease owing to biochemical processes of an aging and emergence chromosomal aberrations. That is why the decreased temperatures (from -6 to -8 °С) are widely used for effective storage. We conducted research of seed viability and cytology-biochemical characteristics of cells in tissues of the seedlings obtained from these seeds (i.e. a mitotic index, chromosomal aberrations, activity of a peroxidase and superoxide dismutase, concentration of low-molecular antioxidants, the rate of ¹⁴C-leucinum and ³H-thymidine incorporation) in different pea cultivars (Pisum sativum L.) after long-term (from 12 to 31 years) storage at different seed banks of Russia (in a midland, in the South and in the Urals) and in the conditions of permafrost (Yakutsk). In our experiment the pea varieties VIT, Chiflik-5 (Bulgaria), Cartess Ckipper (Great Britain), Zuckerbsen Ambrosea (Germany) were compared. It is established that the long-term storage (from 26 to 27 years) in the conditions of permafrost soils leads to retaining high seeds viability (100 %) in VIT and Chiflik 5 cultivars, and a small number of abnormal mitoses (up to 4 %) in the meristem cells of roots and increased activity of antioxidant systems in the seedlings indicated the best safety and stable genetic constitution of these seeds, in comparison with those stored within 12-13 years (viability of 50 %) in other conditions. Only Cartess Ckipper cultivar seeds stored at Krymsk during 11 years exceeded the similar seeds stored 27 years in Yakutsk by a viability index (20 % up). Zuckerbsen Ambrosea seeds stored in Yekaterinburg during 12 years had the viability index 60 %, that’s comparable to 26 years' storage in the permafrost. It should be noted that seeds storage during 27-31 years in the conditions of the South and the Urals leads to the complete loss of viability.

Keywords: Pisum sativum L. viability, chromosomal aberrations, long-term storage, long-term frozen soils.

Оформление электронного оттиска