Техника скрещивания

Техника гибридизации многообразна, но в большинстве случаев складывается из подготовки соцветия (растения) к гибридизации кастрации и опыления

У пшеницы гибридизацию проводят следующим образом (рис. 16) Выбирают хорошо развитые колосья материнского сорта,

Рисунок 16 - Последовательность подготовки к гибридизации и кастрация колоса пшеницы

только что вышедшие из влагалища листа с еще зелеными пыльниками и нераспушившимися рыльцами. В сухую жаркую погоду пыльники и рыльца созревают быстрее, и поэтому для кастрации берут колосья, еще находящиеся во влагалище листа, высвобождая их из него. Удаляют верхние, хуже развитые колоски, перерезая маленькими ножницами колосовой стержень, а затем нижние колоски, обрезая их или обламывая пинцетом. Оставляют колоски в средней части колоса: в зависимости от его размера — от 6 до 12 колосков. В этих колосках пинцетом вырывают верхние цветки, оставляя только наиболее развитый первый и второй цветки. У остистых сортов обрезают ости. Некоторые селекционеры срезают верхнюю часть цветковых чешуи, чтобы облегчить кастрацию. Однако отмечено, что эта операция, особенно в жаркую сухую погоду, может умень­шать процент завязывания, а гибридное зерно, завязавшееся в таких колосьях, оказывается щуплым. В условиях жаркого сухого климата (например, в Казахстане) даже удаление остей ведет к неблагоприятным последствиям.

Подготовив колос, приступают к удалению пыльников (кастрации). Начиная с нижнего колоска одной из сторон колоса последовательно удаляют все три тычинки из каждого цветка, пока не дойдут до верхнего колоска. Затем то же самое повторяют с другой стороны колоса. Строгая последовательность в кастрации цветков необходима для того, чтобы не пропустить ни одного цветка, иначе работа будет испорчена. Колос держат кончиками пальцев левой руки, пинцет — в правой. Сомкнув концы пинцета, вводят его сверху и сбоку между наружной и внутренней чешуями цветка или, если верхушки чешуи срезаны, в отверстие между ними сверху, опуская затем вниз до уровня пыльников. Разведя концы пинцета, раскрывают цветок и, захватив верхушки пыльников, удаляют их целиком, желательно все три пыльника сразу. В противном случае извлекают их из цветка поочередно. Нужно каждый раз подсчиты­вать число удаленных пыльников. Удалять пыльники следует осто­рожно, чтобы не повредить рыльце.

Закончив кастрацию, колос изолируют. В зависимости от спосо­ба опыления применяют различные изоляторы. Обычно пользуются групповыми изоляторами из пергаментной бумаги размером 25х 10 см или близким к нему. В такой изолятор помещают 2—4 кастрированных колоса. При опылении методом «твел» пользуются малыми одиночными изоляторами. В такой изолятор помещают один колос. Соломину (или соломины всех колосьев, помещенных под изолятор) в нижней части обертывают ватой и изолятор в этом месте обвязывают суровой ниткой, которой его привязывают свободным узлом к тычине. В верхней части изолятор также привязывают к ней ниткой свободным узлом. Если используют тычины из толстой про­волоки, верхний конец их должен быть загнут, чтобы исключить возможность травмы острым концом. Одиночный изолятор бывает настолько легким, что его можно не привязывать к тычине, а закреплять на соломине канцелярской скрепкой. На изоляторе простым карандашом пишут название материнской формы (ставят знак зеркало), дату кастрации и фамилию работника, выполнившего эту операцию.

Опыление проводят, когда рыльца распушатся и будут готовы к прорастанию пыльцы. Это происходит на 2—3-й день после ка­страции (если очень жарко и сухо, то на следующий день). При запоздании с опылением процент удачи снижается, так как рыльца постепенно теряют жизнеспособность. Предельный срок, когда еще можно получить гибридные семена,— 7—10 (в прохладную по­году) дней после кастрации.

Опыление проводят различными способами. Наиболее результативно, но в то же время и наиболее трудоемко принудитель­ное опыление. Собирают пинцетом пыльники из колосьев отцовского сорта, у которых начали цвести единичные цветки или находятся накануне цветения. Берут желтые пыльники, но еще не вскрывшиеся. Помещают их в бюкс или бумажный стаканчик. Не следует собирать большее количество пыльников, на это уходит много времени, и жизнеспособность пыльцы снижается. Снимают изолятор с колосьев материнского сорта и проводят опыление, захватывая пинцетом пыльник и вкладывая его в кастрированный цветок. При этом стараются набрать на пыльник пыльцу, которая имеется в стаканчике, так как часть пыльников там растрескивается. Иногда вкладывают по два пыльника в цветок — это улучшает опыление. Хорошие результаты дает опыление «из колоса в колос», когда пыльник извлекают из колоса отцовской формы, сорванного на делянке, и сразу же вкладывают в цветок кастрированного колоса материнской формы. Закончив опыление, вновь надевают изолятор. Гораздо производительнее ограниченно свободное опыление. При этом способе срезают колосья отцовской формы, готовые к цветению, с длинной соломиной. Снимают изолятор с ка­стрированных колосьев и помещают колосья отцовской формы не­сколько выше (наполовину колоса) колосьев материнской. На один колос материнской формы берут обычно два колоса отцовской. Вновь надевают и завязывают изолятор, а концы соломин отцовских колосьев помещают в емкость (пробирку, банку) с водой. Помимо высокой производительности, этот способ хорош тем, что допускает использование неодинаковых по готовности к цветению от­цовских колосьев: незрелые дозревают под изолятором. Необходимо время от времени доливать воду в пробирки или банки и в первые 2 - 3 дня встряхивать изоляторы 2 - 3 раза в день, чтобы опыление шло лучше.

Упрощенный метод. Отрезают верхний угол изолятора и помещают туда колосья отцовской формы. Изолятор в этом месте обвязывают ниткой вокруг соломин введенных в него колосьев. Соломины не помещают в воду. Результат при подборе готовых к цветению или начавших цвести колосьев бывает достаточно хорошим.

Разновидностью ограниченно свободного опыления является метод «т в е л», предложенный Н. Борлаугом. В этом случае, как было сказано выше, используют одиночные изоляторы. Чешуи при подготовке материнского колоса к кастрации подрезают. Колос отцовской формы, который вот-вот должен зацвести или у которого уже раскрылись один-два цветка, срезают, подрезают чешуи (при этом удаляют и ости) и, согревая в руках или просто воткнув соло­мину в землю на солнце, ждут, когда начнется цветение (если часть цветков уже раскрылась, то следующих цветков). Тогда раскрывают изолятор в верхней части, не снимая его с колоса (удобно, если верхушка изолятора просто загнута и скреплена концелярской скрепкой), туда вводят зацветший колос и вращают его над колосом ма­теринской формы так, чтобы осыпать его пыльцой. Затем колос вы­нимают, углы изолятора загибают, чтобы закрыть отверстие, и скрепляют канцелярской скрепкой.

Произведя опыление, на изоляторе пишут название отцовской формы (ставится знак стрела), дату опыления и фамилию работника, выполнившего эту операцию.

Свободное опыление не требует изоляции. При этом экономится время, но возникает некоторый риск участия в опыле­нии пыльцы незапланированных форм. Чтобы уменьшить его, по­севы материнских форм в виде площадок размещают в массиве отцовской формы. Желательно, чтобы отцовская форма цвела на 2 - 3 дня позднее материнских. Кастрируют колосья материнских - форм. Колосья, не используемые для кастрации, удаляют. Все данные о кастрации пишут на бумажных этикетках, которые навешивают на кастрированные колосья. Можно ограничиться одной этикеткой для всей площадки.

Гибридизацию других зерновых злаков проводят в основном так же, как и гибридизацию пшеницы. Однако имеются особенности.

Колос ячменяначинает цвести еще во влагалище листа. Поэтому для кастрации берут колосья, ости которых только показались из влагалища листа, и осторожно высвобождают их. При подготовке колоса к кастрации нужно удалить, помимо верхних и нижних, боковые колоски, поскольку даже у двурядного ячменя они способны давать пыльцу. Колосья ячменя опыляют, как правило, принудительно, но хорошие результаты получали и при использовании ме­тода «твел» и свободного опыления. Чтобы повысить процент завязывания, прибегают к повторному принудительному опылению тех цветков, в которых оплодотворения не произошло и цветковые чешуи вследствие этого открыты. Повторные опыления проводят через 2—3 дня после первого опыления.

Метелкуовса, так же как и колос ячменя, для кастрации приводится высвобождать из влагалища листа. Это делают, когда из влагалища показалось несколько колосков. Обрезают мелкие колоски, оставляя 10—15 наиболее крупных на верхушке метелки на концах длинных веточек. У оставленных колосков удаляют все цветки, кроме первого. Если во время кастрации обнаружатся цветки с желтыми пыльниками, их нужно удалить. В противном случае на пинцет может попасть зрелая пыльца, и произойдет самоопыле­ние. Овес опыляют, как правило, принудительно. Рыльца его ,цветов очень чувствительны к действию солнца, а также сухого теплого гибридизацию лучше проводить вечером или утром, а также в пасмурные дни.

Цветки гороха кастрируют в состоянии бутонов, когда они достигли конечной величины, но еще не приобрели свойственной цветку окраски. Острым концом пинцета или иглой разрезают лодочку вдоль киля и раздвигают ее концы. Удаляют пинцетом все 10 тычинок и возвращают лодочку на место. Можно лодочку не разрезать. Отгибают парус и крылья, отворачивают лодочку (беря за киль пинцетом) к чашечке. При этом обнажаются тычинки, которые удаляют. Все-части цветка после удаления тычинок возвращают на место. На растении оставляют 2—3 цветка (на узле не более одного), остальные удаляют.

Пыльца у гороха обладает способностью сохранять жизнеспособность 2—3 сут, поэтому можно производить опыление сразу же после кастрации. Пыльцу собирают в бюкс и наносят кисточкой,, пинцетом или ученическим пером или срывают только что раскрыв­шийся цветок отцовского сорта и проводят его пыльниками несколько раз по рыльцу кастрированного цветка. Кастрированные цветки можно не изолировать, но для гарантии чистоты скрещивания их изолируют марлевыми изоляторами или обертывают тонким слоем ваты.

У картофеля наблюдается протерогиния, т. е. более раннее по сравнению с пыльниками созревание пестиков, причем эта разница у некоторых сортов составляет несколько часов, а у других может достигать 3—4 сут. В последнем случае, а также при стерильности пыльцы, наблюдающейся у некоторых сортов, кастрация не нужна. Можно сразу проводить опыление. Для гибридизации оставляют наиболее развитые цветки в соцветии, остальные удаляют. Собирают пыльники с распустившихся цветков отцовской формы в бюкс. Пыльцу наносят кисточкой. Можно непосредственно стряхивать ее из пыльников цветков отцовской формы на рыльца пестиков ма­теринских цветков. Для этого срывают несколько цветков отцов­ской формы с созревшими пыльниками. Чтобы предохранить рыльца от попадания нежелательной пыльцы после опыления, надевают на столбики отрезки соломины длиной 3—4 см. Верхние концы отрез­ков затыкают ватой.

Если кастрация необходима, ее проводят накануне дня, когда раскрываются бутоны. Выбирают в соцветии окрашенные бутоны (5—8 на соцветие), остальные обрывают. Пинцетом раздви­гают лепестки и удаляют все 5 пыльников. Соцветие изолируют пер­гаментным изолятором. На следующий день проводят опыление. Можно опылять и сразу после кастрации, так как пыльца у картофеля сохраняет оплодотворяющую способность длительное время. Чтобы завязавшиеся ягоды не опали, рекомендуется заключить соцветие в марлевый мешочек.

Перекрестноопыляющиеся растения отличаются в той или иной степени самонесовместимостью. Это позволяет упростить технику гибридизации.

Гибриды ржи можно получить, если посеять скрещиваемые сорта чередующимися рядами. Чтобы предохранить такой посев от попадания пыльцы других сортов, его нужно разместить в массиве другой культуры или заключить отдельные площадки в бязевые изоля­торы (деревянные или проволочные каркасы, обтянутые плотной тканью — бязью). Можно до цветения надеть пергаментные изоля­торы на колосья скрещиваемых сортов. После того как пыльники вскроются и в изоляторах накопится пыльца, их перевешивают с ко­лосьев одной формы на колосья другой. Делать это нужно быстро, чтобы пыльца других форм не попала на рыльца цветков скрещиваемых образцов.

Можно получать гибридные семена у ржи с кастрацией для гарантии гибридности. Кастрацию проводят так же, как у пшеницы. Пыльники у ржи длинные и часто ломаются при извлечении их из цветка. Нужно следить за тем, чтобы они были целыми. Если пыльник поврежден, лучше такой цветок удалить.Кастрация облегчается, если подготовку колоса к ней вести по методу бывшей Харьковской селекционной станции, т. е. с подрезанием цветковых чешуи. В этом случае пыльники еще до созревания выходят верхушками за пределы среза и легко захватываются пин­цетом при кастрации.Опыление можно проводить всеми способами, которые описаны при работе с пшеницей.

У другой перекрестноопыляющейся культуры — кукурузы — растения однодомные, но цветки раздельнополые: мужские собраны в метелку на верхушке побега, а женские — в початок в пазухе листа. Гибриды легко получить, высевая родительские сорта (или линии) чередующимися рядами и обрывая у материнского сорта метелки. Нужно следить, чтобы не осталось метелок на боковых побегах.

Если материнская линия обладает цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС), то метелки не обрывают. Однако, чтобы гибриды были фертильными, нужно использовать отцовский компонент, обладающий способностью восстанавливать фертильность. Эта система применяется при массовом получении гибридных семян кукурузы для выращивания в производстве гетерозисных гибридов.

При скрещиваниях в селекционных целях на початок материнской формы и на метелку отцовской надевают пергаментные изоляторы (метелку следует предохранить от попадания на нее пыльцы; других форм, которая могла бы принять участие в опылении). Ко­гда нити (столбики с рыльцами) покажутся из обертки початка, снимают изолятор с метелки, наклоняя ее так, чтобы пыльца высыпалась в изолятор, и надевают его на початок, стараясь осыпать пыльцой рыльца. Изолятор с початка предварительно снимают. Можно сре­зать метелку и изолятор вместе с нею надеть на початок.

Точно так же проводят самоопыление при получении самоопыленных линий. Перенос пыльцы в этом случае осуществляется в пре­делах растения. Самоопыление можно выполнять кишиневским способом. В этом случае пергаментный изолятор представляет собой как бы открытый с обоих концов длинный рукав. Одним концом его надевают на початок, другим — на метелку, изогнув верхушку стебля так, чтобы приблизить метелку к початку. Пыльца из метелки попадает на нити початка. Перенос изолятора с метелки на початок отпадает.

Контрольные вопросы

1. Каким образом подбираются родительские формы

2. Перечислите способы опыления