УДК 633.11:581.143.5

Н.Н.Круглова, Т.Б.Батыгина*, О.А.Сельдимирова

 

МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СПОРОГЕННЫХ КЛЕТОК ПЫЛЬНИКА ЗЛАКОВ

На примере представителей семейства злаковых дан анализ морфогенетического потенциала спорогенных клеток пыльника. Рассмотрены предпосылки андрогенеза in vitro в условиях in vivo, основные факторы индукции андрогенеза in vitro и проявление морфогенетических потенций спорогенных клеток пыльника на начальных этапах культивирования. Подчеркивается, что андрогенез in vitro – процесс, который начинается in vivo и заканчивается in vitro. Обсуждена используемая терминология.

ВВЕДЕНИЕ

Одной из сложнейших проблем биологии остается процесс развития многоклеточных организмов из одной клетки, иначе говоря - морфогенез клетки. Как известно, клетка содержит все основные элементы структурной и функциональной организации жизни растения. Большая часть морфогенетических систем клетки сосредоточена в ее цитоплазме, основная функция которой - реализация поступающей из ядра генетической информации. Высказано мнение, что индивидуальное развитие живых организмов, их микро- и макроэволюцию можно рассматривать как реализацию морфогенетического потенциала клеток [42]. Нельзя не согласиться с автором в том, что для управления развитием растительных организмов необходимо понять процессы реализации морфогенетического потенциала их клеток.

В литературе предложены различные, но в целом не противоречащие друг другу определения морфогенеза высших покрытосеменных растений: это последовательная цепь изменений формы в процессе онтогенеза, приводящая к созданию видоспецифичной пространственной структуры [14, 15], совокупность протекающих в развивающемся организме процессов дифференцировки клеток с образованием специализированных тканей и органов [42], процесс развития многоклеточных организмов из одной клетки, совершающийся на клеточном, тканевом и органном уровнях [5], становление и динамика жизненных форм [28]. В морфогенезе реализуются наследственные нормы реакции на внешние условия; последнее указывает на отсутствие эволюционно закрепленной строгой детерминации процесса и на возможность адаптационных изменений в формообразовании [14]. Вводится понятие биологического морфогенеза - процесса возникновения новых форм и структур в ходе индивидуального (и, через его посредство, исторического) развития организмов [10]. Подчеркивается интегральный характер морфогенетических процессов, зависимость их от многих внутренних и внешних факторов и их взаимодействий [14, 15].

Великолепной моделью для изучения основных закономерностей и особенностей морфогенеза in vivo и in vitro может служить пыльник. Принципиально важно то, что для этой генеративной структуры характерны основные морфогенетические процессы, свойственные растению в целом (например чередование поколений: [ 3, 5, 7]). С другой стороны, несмотря на то, что пыльник - сложная интегрированная система (подробнее об этом см. [5, 29, 47]), с методологической точки зрения это, несомненно, более простая модель для исследования процессов морфогенеза in vivo и in vitro, поэтому при изучении пыльника легче выявить и моделировать отдельные морфогенетические процессы и их корреляции [5, 59, 60].

Если морфогенез пыльника in vivo изучен достаточно [55 и мн. др.], то в морфогенезе пыльника in vitro, и особенно у злаков, еще многое не исследовано. В то же время важность изучения морфогенеза пыльника in vitro определяется тем, что спорогенные клетки пыльника в условиях культуры в полной мере проявляют свой морфогенетический потенциал, вплоть до развития из них способных к репродукции растений, причем контролируемые условия позволяют управлять этим процессом.

Основной метод изучения морфогенетического потенциала спорогенных клеток пыльника in vitro- метод культуры изолированных пыльников, основанный на использовании явления андрогенеза in vitro - процесса образования гаплоидного растения (спорофита) из микроспоры или клеток пыльцевого зерна (гаметофита высших растений) [69]. При этом типе морфогенеза смены поколений, характерной для условий in vivo, не происходит; микроспоры/клетки пыльцевого зерна ведут себя подобно зиготам. Различают прямой (регенерант возникает из микроспоры или клеток пыльцевого зерна через формирование зародышеподобной структуры - эмбриоида) и непрямой (регенерант берет начало от каллуса) андрогенез in vitro [8, 9, 24, 35, 37].

Необходимо предварительно отметить, что до настоящего времени в области исследования андрогенеза in vitro не выработана единая унифицированная терминология. Это затрудняет анализ работ, осложняет сопоставление данных, вносит путаницу в понимание многих процессов. Так, для обозначения явления в целом используются термины: “пыльцевой эмбриогенез”, “микроспориальный эмбриогенез”, “андрогенный эмбриогенез”, “экспериментальный андрогенез”, “гаплоидный андрогенез”, “экспериментальная андроклинная гаплоидия”, “экспериментальная андроклиния” и наиболее часто – “андрогенез in vitro”. Мы будем придерживаться последнего термина как наиболее распространенного, хотя, на наш взгляд, его применение для обозначения процесса образования гаплоидных растений из микроспор или клеток пыльцевого зерна некорректно. Действительно, согласно существующей терминологии, биолог (как ботаник, так и зоолог) подразумевает под андрогенезом (мужским партеногенезом) развитие нового гаплоидного организма из клеток женской половой сферы, у которых собственные хромосомы замещены хромосомами спермия. Иначе говоря, андрогенез в его классическом смысле связан с аллоплазматическим состоянием: особь имеет материнскую цитоплазму и отцовского ядро. При так называемом андрогенезе in vitro особь развивается из микроспоры или пыльцевого зерна и имеет ядро и цитоплазму одной особи. Кроме того, как справедливо отмечает Тырнов [52], термин “андрогенез in vitro” не просто многословен, но состоит из более чем одного слова, тем более на разных языках; зачастую слова “in vitro” опускаются, что приводит к путанице двух понятий – “андрогенез in vitro” и собственно “андрогенез”. Чтобы избежать этого, для анализируемого явления был предложен термин “андроклиния” [51], однако, к сожалению, этот термин не получил распросранения, особенно в зарубежной литературе.

Данная статья - продолжение серии публикаций, посвященных изучению процесса андрогенеза in vitro как типа морфогенеза в культуре пыльников злаков.

ПРЕДПОСЫЛКИ АНДРОГЕНЕЗА IN VITRO В УСЛОВИЯХ IN VIVO

Формирование гаплоидных регенерантов в культуре пыльников - феномен сам по себе не столь уникальный. Гаплоидия как явление возникновения особей высших растений с гаметическим числом хромосом встречается в природе, хотя и крайне редко; история ее изучения насчитывает более 80 лет [52].

Уникальность андрогенеза in vitro, на наш взгляд, состоит в другом: спорогенные клетки (как правило, в стадии микроспор или пыльцевых зерен), по природе своей предназначенные для образования гаметофитов, меняют программу развития и формируют спорофиты.

Анализ литературы свидетельствует о том, что уже на ранних этапах работы по изучению андрогенеза in vitro возникло представление о существовании в пыльниках особой фракции морфогенетически компетентных (морфогенных.- Авт.) микроспор, способных развиваться по спорофитному пути (например [109]). Вопрос о том, приобретается ли компетентность к спорофитному развитию только в условиях in vitroили морфологическим эквивалентом компетентных микроспор являются различного рода аномальные микроспоры, уже присутствующие в пыльниках in vivo, до культивирования, в силу так называемого пыльцевого/микроспориального диморфизма (полиморфизма. - Авт.), пока не решен однозначно, хотя имеется немало данных в пользу именно последнего предположения (например [18, 23, 30]).

Эти данные подтверждают основные положения концепции, разрабатываемой в течение ряда лет Батыгиной [3, 5, 57, 58]. Согласно этой концепции, получение гаплоидных растений через культуру изолированных пыльников возможно тремя путями: 1) с использованием естественных аномалий, имеющихся в пыльнике; 2) с использованием искусственно вызванных аномалий; 3) с использованием нормально развивающихся микроспор и пыльцевых зерен. В более поздних работах [8, 9] автор концепции указывает на то, что, строго говоря, третий путь связан со снятием нормальной гаметофитной детерминации в развитии указанных структур; следовательно, речь также идет об использовании своеобразных аномалий естественного происхождения, поэтому правильнее говорить только о двух - первом и втором - источниках получения гаплоидных регенерантов.

Четкая схема формирования и развития морфогенных микроспор и пыльцевых зерен в условиях in vivo и in vitro предложена Ермаковым и Матвеевой [27]. По мнению авторов, в генезисе пыльцевого зерна можно выделить два уровня детерминации. На первом уровне (in vivo) уже на ранней стадии развития микроспоры происходит необратимая детерминация спорофитного и обратимая - гаметофитного пути. На втором уровне (in vitro) переключение с гаметофитного пути развития на спорофитный возможно даже после отложения части запасных веществ в двуклеточном пыльцевом зерне и может быть стимулировано разного рода воздействиями. Этим двум уровням, вероятно, соответствуют и два пути формирования морфогенетической компетентности: первому уровню детерминации - процесс незавершенной дифференциации, второму - скорее наличие дедифференциации. В то же время авторы не включили в схему большое число морфологических вариантов в развитии аномальных структур в пыльниках in vitro, принадлежность которых к явлению морфогенетической компетентности еще не до конца ясна.

В природных условиях большую роль в образовании полноценных семян играет связанный, по-видимому, с явлением пыльцевого/микроспориального полиморфизма микрогаметофитный отбор - селекция генотипов в половом поколении жизненного цикла растений (см., например, обзор [93]). В основе его лежит различная селективная ценность гамет, обусловленная их генетической разнокачественностью. Отбор в гаплоидной фазе, прежде всего по конкурентности пыльцы (микрогаметофита), широко распространен у высших растений [1]. Результаты, полученные на томате, кукурузе и других культурах, показали, что значительная часть генома экспрессируется в гаплоидной фазе, и при этом достаточно большая часть является общей для спорофита. Обширное перекрывание между гаметофитной и спорофитной фазами может представлять биологическую основу реакций спорофита на гаметофитный отбор. Учитывая, что отбор на гаплоидном уровне и, особенно, в мужском гаметофитном поколении, способен в короткое время вызывать существенные изменения в структуре популяций, он может быть значительным фактором в эволюции покрытосеменных [40, 93]. Микрогаметофитный отбор, по всей видимости, "работает" и в культуральных условиях.

Важный момент в понимании путей морфогенеза спорогенных клеток пыльника in vitro и способов образования различных андрогенетических структур - характеристика морфогенных микроспор как инициальных клеток. Большое внимание исследователи уделяют раннему выявлению морфогенных микроспор in vivo, т.е. поиску их специфического цитологического маркера. Эта сложная проблема решается путем анализа отличительных особенностей структурной организации таких микроспор.

Исходя из общих соображений, можно предположить, что инициальная клетка должна обладать меристематическими признаками: ядро расположено в центре клетки, оно крупное, округлое или слаболопастное по форме; диаметр ядрышка может составлять половину или более диаметра ядра; свободные рибосомы обильны; эндоплазматический ретикулум слабо развит; характерны многочисленные диктиосомы специфического строения (слабо выраженная поляризация, тонкие контуры ограничивающих цистерны мембран, наличие длинных трубчатых продолжений цистерн, однообразие везикулярных элементов и их небольшие размеры), а также митохондрии со слабо развитой системой крист и наличием обширных зон, не занятых кристами [2]. Такие микроспоры, сходные с зиготой, дающей половой зародыш, и клетками зародышевого мешка, нуцеллуса и интегумента, образующими адвентивные зародыши в случае апомиксиса, действительно обнаружены в пыльниках пшеницы до культивирования [34, 81, 82]. Тем самым подтверждается точка зрения Батыгиной [5] об универсальности структуры инициальных клеток, дающих начало новым организмам - независимо от системы размножения.

Важнейшее свойство морфогенной микроспоры, как, впрочем, и любой клетки - ее тотипотентность. Это понятие, разработанное в цикле работ Бутенко [11, 12, 14, 15], кратко сводится к следующему. Тотипотентность - свойство клетки иметь все морфогенетические возможности (т.е. весь потенциал), присущие данной особи и реализующиеся различными путями морфогенеза. Конечный результат этого свойства, его способы и формы реализации могут быть различными и обусловлены степенью тотипотентности клетки. Степень тотипотентности клеток видоспецифична и определяется совокупностью факторов и в первую очередь системой (ткань, орган, организм), из которой взята клетка. Экспрессивность тотипотентности клеток возрастает в условиях in vitro , что позволяет моделировать на них ее уникальные механизмы и связанный с этими механизмами феномен эпигенетической наследственности.

По мнению Батыгиной [6, 7], важное направление теоретических и практических исследований в области изучения андрогенеза in vitro должен составить анализ с эмбриологических позиций тотипотентности спорогенных клеток пыльника, степени и времени ее проявления. Как полагает автор, именно тотипотентность спорогенных клеток, скоррелированная с их детерминированностью, обусловливает непрерывность морфогенеза в культуре пыльников, многовариантность способов и форм репродукции, а также путей морфогенеза в культуре in vitro.

С этим мнением нельзя не согласиться. Более того, согласно исследованиям на пшенице, при культивировании изолированных пыльников этого злака отмечено и такое явление, как формирование вторичных эмбриоидов из эпидермальных и субэпидермальных клеток эмбриоидов первичных эмбриоидов [36]. Аналогичные вторичные эмбриоиды на первичных эмбриоидах микроспориального происхождения выявлены и на примере представителей других семейств [45, 104, 106, 107, 108]. Образование вторичных эмбриоидов отмечено также в культуре листовых эксплантов моркови, винограда, раувольфии [41], в культуре зародышей пшеницы и редьки [66]. Все эти факты позволяют сделать вывод об исключительно высокой степени тотипотентности клеток, тканей и органов в искусственных условиях: к морфогенезу оказываются способны структуры, сами полученные в культуральных условиях за счет свойства тотипотентности клеток изначальных структур. При этом вторичный эмбриоидогенез индуцируется намного легче первичного [98].

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЯ СПОРОГЕННЫХ КЛЕТОК ПОД ДЕЙСТВИЕМ ФАКТОРОВ ИНДУКЦИИ АНДРОГЕНЕЗА IN VITRO

Принципиальная проблема, стоящая перед исследователями андрогенеза in vitro, - индукция этого процесса. В результате многочисленных исследований на примере представителей различных семейств растений выявлено немало факторов, способствующих индукции феномена, иначе говоря - способствующих как увеличению доли способных к морфогенезу спорогенных клеток в пыльнике in vivo, так и переключению их развития на спорофитный путь в условиях in vitro. Важнейшие из них - генотип донорных растений, условия выращивания донорных растений, холодовое воздействие на донорные растения или на изолированные соцветия/пыльники в условиях in situ, состав питательной среды [5, 57, 103, 104 и мн. др.]. Ряд авторов сообщают о таких нетрадиционных способах индукции андрогенеза in vitro как тепловое воздействие на донорные растения [118], обработка пыльников гамма лучами или химическими мутагенами [17], небольшие повреждения или слабое нагревание пыльников [104], прекультивирование пыльников [87], использование ткани-няньки [50], введение в состав среды полиэтиленгликоля [77], комбинация высокотемпературной обработки и “голодания” микроспор [111] и даже способ ориентации пыльников на поверхности питательной среды [96].

На наш взгляд, можно выделить три ключевых взаимосвязанных фактора этого процесса: оптимальная стадия развития спорогенной клетки (коррелирует с фенотипическими характеристиками донорного растения и морфометрическими характеристиками колоса, пыльника, собственно спорогенной клетки, которые определяются генотипом), холодовая предобработка колосьев донорных растений in situ, баланс качества и количества эндогенных фитогормонов в пыльнике (также коррелируют с генотипическими и фенотипическими характеристиками донорного растения) и экзогенных фитогормонов в составе питательной среды.

Рассмотрим эти факторы подробнее.

Оптимальная для индукции андрогенеза in vitro

стадия развития спорогенной клетки

Благоприятная для инокуляции пыльников стадия развития спорогенной клетки (в абсолютном большинстве случаев это - микроспоры и пыльцевые зерна) во многом определяет успех культивирования изолированных пыльников как злаков, так и представителей других семейств. Микроспоры и пыльцевые зерна реагируют на условия in vitro только в пределах "морфогенного окна" - ограниченного промежутка времени, в течение которого определенные внешние факторы могут "переключить" гаметофитный путь пыльцевой дифференциации на спорофитный.

Исследователи не пришли к единому мнению о фазе развития микроспор, оптимальной для начала культивирования пыльников злаков. Наиболее часто в литературе встречаются сведения о том, что благоприятной для индукции андрогенеза in vitroу злаков является так называемая поздняя фаза микроспорогенеза (соответствует фазе сильновакуолизированной микроспоры в разработанной нами периодизации: [33]) [18, 19, 22, 25, 72, 73, 88]. Однако ряд исследователей сообщают об иных фазах развития микропор, оказавшихся оптимальными для индукции андрогенеза in vitro у тех или иных видов злаков. Так, у кукурузы [70], ячменя [113], риса [117], твердой пшеницы [71] оптимальной оказалась средняя фаза микроспорогенеза (соответствует фазе слабовакуолизированной микроспоры по предложенной нами периодизации [33]). Лукьянюк и Игнатова [39] на примере тритикале, а Барнабас и др. [56] на примере кукурузы показали, что оптимальна ранняя фаза микроспорогенеза (соответствует фазе невакуолизированной микроспоры по [33]). Клейер и др. [79] и [48] делают вывод о том, что у кукурузы благоприятной для индукции андрогенеза in vitro является уже не микроспора, а двуклеточное пыльцевое зерно; на этом же объекте показана возможность индукции андрогенеза in vitro из зрелого трехклеточного пыльцевого зерна [54].

Таким образом, вопрос об оптимальной для индукции андрогенеза in vitro фазе микроспорогенеза (или микрогаметогенеза) не решен однозначно. По-видимому, точная фаза развития микроспор (или пыльцевых зерен), коррелирующая с максимальным количеством пыльников, отзывчивых на условия культивирования, различается в пределах семейства злаков.

К сожалению, исследования, включающие данные о состоянии стенки гнезда пыльника в момент инокуляции, крайне редки [18, 22, 25, 61, 83, 84]. Между тем, на наш взгляд, с позиции подхода к пыльнику как к сложной интегрированной системе, такое исследование проводить совершенно необходимо. Важно учитывать особенности состояния отдельных тканей стенки гнезда и связника, взаимодействие их как друг с другом, так и с клетками спорогенной ткани.

В целом, период развития пыльника, оптимальный для получения гаплоидов, у различных цветковых в определенном смысле видоспецифичен. Причинами видоспецифичности могут служить разный тип образования стенки пыльника (разное число слоев, различное их происхождение и т.д.), а отсюда - разное строение стенки пыльника на одной и той же фазе развития спорогенной ткани; разный тип формирования тетрады микроспор; разный тип строения тетрады микроспор [5, 7]. Однако можно предположить, что для различных видов растений существует один и тот же период развития пыльника, наиболее благоприятный для получения максимального количества гаплоидов из исходно нормально развивающейся спорогенной ткани при индукции андрогенеза in vitro. Такой период развития пыльника можно назвать критическим. (Заметим в скобках, что понятие "критический период развития" по отношению к растениям развивался многими отечественными и зарубежными исследователями начиная с XIX в.; подробнее об этом см.:[49]).

Критические периоды, в течение которых развивающаяся система проявляет наибольшую чувствительность к действию экзогенных факторов, отмечены Моисеевой [44] и в развитии адвентивного побега и эмбриоида, полученных в суспензионной культуре моркови и табака. Автор полагает, что именно в эти периоды происходят коренные качественные изменения, связанные с формированием морфофункциональной структуры развивающейся системы, а также принципов ее регуляции.

Холодовая предобработка колосьев донорных растений

Предобработка изолированных соцветий донорных растений in situ низкими положительными температурами (3-7 ОС) в течение определенного промежутка времени до инокуляции пыльников на питательную среду считается одним из принципиально важных методических моментов культивирования изолированных пыльников как злаков, так и представителей других семейств. Фактически предобработка холодом стала важнейшей составной частью разрабатываемых технологий массового получения регенерантов в культуре пыльников злаков [19, 26, 63 и др.]. Чрезвычайно важно, на наш взгляд, то обстоятельство, что стрессовое воздействие при этом испытывают пыльники, находящиеся в критических периодах своего развития.

Однако в литературе отсутствует единое мнение о механизме действия холодовой предобработки на процесс индукции андрогенеза in vitro. Для того, чтобы подробнее проанализировать этот вопрос, необходимо еще раз коснуться сути процесса индукции этого феномена. Как уже указывалось выше, морфогенные микроспоры (или клетки пыльцевого зерна) в культивируемых пыльниках "переключают" развитие с обычного для них гаметофитного пути на иной - спорофитный - путь развития. Например, в ходе эмбриоидогенеза in vitro морфогенная микроспора пшеницы проходит этапы двуклеточной структуры - многоклеточной структуры - глобулярного (в том числе модифицированного глобулярного) эмбриоида - односемядольного эмбриоида [31, 32].

Сандерлэнд и др.[109] на примере ячменя установили, что низкотемпературный стресс ведет к образованию большего количества многоклеточных структур в культивируемых пыльниках. Эти данные подтверждаются исследованием влияния холодовой предобработки изолированных колосьев донорных растений на частоту индукции андрогенеза in vitroв культуре пыльников риса [97], пшеницы [85, 86] и тритикале [105]. В работе Хеберле-Борса и Оденбаха [74] показано, что у пшеницы холодовая предобработка колосьев способствует сохранению жизнеспособности эмбриогенных (морфогенных - Авт.) микроспор. Как считает Суханов [51], холодовая предобработка изолированных колосьев пшеницы ведет к установлению синхронности в развитии микроспор и пыльцевых зерен внутри одного пыльника и между пыльниками различных цветков одного колоска. Согласно исследованиям Рэшида и Райнерта [101], выполненным на примере табака, эмбриогенные (морфогенные - Авт.) пыльцевые зерна отличаются от гаметофитных своей недодифференцированностью; вероятно, под влиянием холода подавляются процессы нормальной дифференциации пыльцевых зерен, что ведет к увеличению их эмбриогенного (морфогенного - Авт.) потенциала. Детальное цитолого-гистологическое изучение влияния предобработки холодом донорных колосьев на результат культивирования пыльников риса показало, что положительный эффект в данном случае связан с более длительным сохранением жизнеспособности стенки гнезда пыльника и взаимосвязей стенки с микроспорами, задержкой процесса дегенерации микроспор и пыльцевых зерен, увеличением числа многоядерных и многоклеточных структур [67]. Эти данные совпадают с результатами цитологического анализа процесса андрогенеза in vitroу дурмана: после выдерживания бутонов при температуре 3 ОС в течение двух сут в культивируемых пыльниках почти вдвое уменьшается процент дегенерировавших микроспор и замедляется их развитие по гаметофитному пути (по: [53]). Заслуживает внимания гипотеза, согласно которой действие холода вызывает либо "выключение" генов, либо ингибирование функции генных продуктов, ответственных за развитие микроспор по гаметофитному пути, что способствует переключению микроспор на спорофитный путь развития [62]. Горбуновой и Кругловой [23] высказано предположение, что холодовое воздействие необходимо для высвобождения из ядра в цитоплазму морфогенной микроспоры мессенджер-РНК спорофита, "зарезервированной" в конце фазы тетрады микроспор; трансляция мессенджер-РНК обеспечивает цитоплазму микроспоры белками, необходимыми для возобновления спорофитной программы развития.

Таким образом, в результате холодового воздействия происходит гомофазный переход от спорофита к спорофиту. Это явление по отношению к данному случаю Суханов [51] трактует как рекапитуляцию. На наш взгляд, этот термин точно определяет, что в случае гомофазного перехода спорофит-спорофит рекапитулирует возможность включения морфогенетической программы бесполого размножения; микроспоры высших растений обладают свойствами споры филогенетически более древних форм.

Что может явиться механизмом такой рекапитуляции? Горбунова и Круглова [23] предлагают воспользоваться аналогией с системой управления действием вируса умеренного фага λ. Этот вирус имеет два потенциальных пути развития: литический и лизогенный; важным компонентом системы является двухоперонный триггер, который запускается стрессом - сигналом голодания [45]. По аналогии, триггером возобновления экспрессии спорофитной информации в морфогенных микроспорах является холодовой компонент, запускающий процесс накопления в пыльниках гормона стресса - абсцизовой кислоты (АБК). На примере пшеницы авторы показали, что результатом возобновления экспрессии генов, несущих спорофитную информацию, является появление в пыльниках после холодовой предобработки изолированных колосьев аномальных микроспор с двумя равными ядрами, в которых подавляется экспрессия гаметофитной программы развития. При этом равное деление ядер микроспор происходит только в тех из них, которые отрываются от орбикул тапетальных клеток. Цитологические наблюдения подтвердили, что именно такие микроспоры в условиях культивирования дают начало многоклеточным структурам и далее - андрогенетическим структурам. Такое наблюдение можно объяснить с позиции подхода к пыльнику как к сложной интегрированной системе [5, 29, 47]. Действительно, интегрированность системы пыльника предполагает взаимосвязь и взаимозависимость всех элементов этой системы, а именно тканей стенки гнезда пыльника и спорогенной ткани на всех этапах их генезиса. Отрыв микроспоры от клеток тапетума нарушает интегрированность и целостность всей системы пыльника. Кроме того, микроспоры отрываются и от своего "источника питания" - клеток тапетума (о физиологической роли тапетума как питающей ткани развивающихся спорогенных клеток подробнее см.: [47]). Тем самым оторвавшиеся микроспоры испытывают, кроме холодового воздействия, дополнительный стресс в виде "голода". Попав в условия культивирования, такие микроспоры получают питательные вещества (возможно, через плазмодесмы клеток стенки гнезда пыльника) из культуральной среды, тем самым получая возможность развиваться далее, но уже по другой - спорофитной программе.

Аномальные равные деления микроспор отмечены после предобработки холодом соцветий других видов растений. Согласно данным Нич [92], холодовая предобработка бутонов дурмана "сковывает" ядро микроспоры, оставляя его в исходном положении в центре клетки, индуцируя тем самым, при устранении низкотемпературного стресса, симметричное деление и формирование микроспор с двумя равными ядрами - такие микроспоры обладают эмбриогенной (морфогенной - Авт.) способностью.

Баланс качества и количества эндогенных фитогормонов в пыльнике

и экзогенных фитогормонов в составе питательной среды

Еще один важный фактор индукции андрогенеза in vitro при культивировании изолированных пыльников - введение в состав культуральной среды определенных фитогормонов конкретной концентрации.

Впервые о введении фитогормонов (в частности, кинетина) в состав питательной среды и успешном получении эмбриоидов пыльцевого происхождения у Datura sp. сообщили еще первооткрыватели андрогенеза in vitroГуха и Махешвари [69]. Впоследствии был накоплен достаточный эмпирический материал по изучению влияния различных фитогормонов на индукцию андрогенеза in vitroи регенерацию растений в культуре изолированных пыльников, хотя при этом получены зачастую противоречивые результаты. В целом, факт влияния фитогормонального состава питательной среды на индукцию и ход процесса андрогенеза in vitroв культивируемых пыльниках можно считать достоверно установленным (обобщения по этому вопросу см., например: [18, 20, 21, 23, 68]).

Однако исследователи зачастую ограничиваются лишь констатацией фактов, а выбор оптимальной концентрации экзогенных гормонов при культивировании пыльников носит главным образом случайный характер. И только в единичных работах [18, 20, 21] доказывается, что определяющую роль в этом играет строгий баланс между уровнем (количеством и качеством) эндогенных фитогормонов в пыльниках, содержащих спорогенные клетки на оптимальной для индукции андрогенеза in vitro стадии развития, и количеством экзогенных фитогормонов, вносимых в состав питательной среды. Иными словами, воздействие экзогенных гормонов должно осуществляться "в нужный момент и в нужном месте". Так, Горбуновой [18] на примере набора генотипов пшеницы исследован необходимый баланс количества эндогенных фитогормонов (АБК и ИУК) в пыльниках и оптимальной для индукции андрогенеза in vitro концентрацией синтетического гормона 2,4-Д в составе питательной среды.

Вывод о необходимости учета баланса эндогенных и экзогенных гормонов следует, по нашему мнению, отнести к культивированию не только пыльников, но и любого экспланта.

ПРОЯВЛЕНИЕ МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИЙ СПОРОГЕННЫХ КЛЕТОК НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПЫЛЬНИКОВ IN VITRO

Известны цитолого-эмбриологические исследования, посвященные анализу проявления "морфогенности" микроспор в пыльниках не in situ, а в начальные моменты культивирования in vitro. Наиболее изучены в этом отношении пасленовые. Данвелл и Сандерлэнд [65] считают, что первый признак пыльцевого эмбриогенеза (эмбриоидогенеза. – Авт.) в условиях in vitroу дурмана - нарушение цитокинеза при делении микроспоры. У табака морфогенные пыльцевые зерна можно выявить через 7 сут культивирования по наличию в цитоплазме вегетативной клетки зон, содержащих мультивезикулярные тельца, сходные с лизосомами [64]. Авторадиографическими исследованиями с включением Н3-уридиновой метки в культуру пыльников белены установлено, что самое раннее проявление морфогенности пыльцевых зерен - начало синтеза РНК в генеративных клетках [100]. В работе Матвеевой и др. [43] указывается, что при воздействии холодом изолированные микроспоры табака выделяют в культуральную среду высокомолекулярные (более 5 кД) кондиционирующие факторы, способные изменить ход развития свежесобранных микроспор при помещении последних в условия in vitro.

Подобные исследования по злакам довольно малочисленны. Следует упомянуть работу Пэйса и др. [94], посвященную попытке выявить морфогенные микроспоры в культивируемых пыльниках кукурузы с помощью флуоресцентных красителей. В пыльниках риса морфогенетической способностью обладали микроспоры, содержащие в первые дни культивирования большое количество аморфных липидов [112]. На примере риса же выявлено, что способностью к андрогенезу in vitroотличались пыльцевые зерна более крупных размеров [90], тогда как у сорго такой способностью обладали пыльцевые зерна, в которых генеративная клетка оставалась прикрепленной к оболочке [114]. Кроме того, в обзоре [90] указывается, что на спорофитный путь развития вступают микроспоры злаков со слабоокрашенной цитоплазмой, в малой степени электроноплотные (авторы, однако, не сообщают, к какому виду или хотя бы роду растений относятся эти данные).

В литературе приводятся сведения об аномальных равных делениях микроспор в изолированных пыльниках или в изолированных микроспорах на начальных этапах их культивирования (при этом, к сожалению, не сообщается, были ли подвергнуты соцветия предварительной обработке холодом). Такие сведения содержатся, например, в работе по культивированию пыльников картофеля [115], изолированных микроспор Hemerocallis fulva [120] и рапса [78]. По-видимому, именно аномальные симметричные деления микроспор - один из возможных общих клеточных механизмов формирования андрогенетических структур.

ВЛИЯНИЕ СТЕНКИ ПЫЛЬНИКА НА АНДРОГЕНЕЗ IN VITRO

Проблема влияния тканей стенки гнезда пыльника как на индукцию андрогенеза in vitro , так и на ход культивирования пыльников до настоящего времени остается малоизученной, особенно это касается злаков. Тем не менее установлено, что раннее развитие многоклеточных структур пшеницы связано с жизнеспособностью тканей стенки пыльника, причем более высокое содержание экзогенных гормонов поддерживает жизнеспособность и продлевает жизнь пыльника [95]. На примере риса показано, что изменения в стенке культивируемого пыльника при образовании и развитии каллуса принципиально отличны от изменений, наблюдаемых при отсутствии каллуса; сделан вывод об индуцирующей роли стенки пыльника и связника в процессе андрогенеза in vitro у этого злака [110]. Показано, что у пшеницы индукция эмбриоидогенеза и каллусогенеза, а также собственно процессы развития эмбриоида и каллуса зависят от состояния тканей стенки гнезда пыльника в момент инокуляции и в ходе культивирования [22, 83, 84]. Установлено, что у пшеницы различие в способности образовывать каллус связано не столько с наличием пыльцевых зерен на различных стадиях развития, сколько с типами и (или) количеством физиологически активных веществ, содержащихся в клетках стенки пыльника. Увеличение плотности посадки пыльников ячменя до 40-80 ед./мл среды способствовало значительному увеличению выхода каллуса пыльцевого происхождения; такое влияние веществ стенки пыльника названо пыльниковым фактором [116].

Нельзя не согласиться с мнением Магешвари и др. [89] о том, что стенка гнезда пыльника оказывает как стимулирующее, так и ингибирующее действие на развитие пыльцевых зерен. В начале культивирования пыльников стенка продуцирует некие вещества, индуцирующие андрогенетический путь развития пыльцевых зерен; во время позднего периода культивирования стареющая стенка высвобождает ингибиторы дальнейшего развития пыльцевых зерен по спорофитному пути.

В литературе отсутствует единое мнение о том, какие именно ткани стенки гнезда пыльника участвуют в образовании и развитии андрогенетических структур. Рагхаван [99] на примере белены показал, что, по-видимому, именно тапетум продуцирует вещества, индуцирующие развитие эмбриогенных (морфогенных. – Авт.) пыльцевых зерен. Однако Роуз и др. [102] указывают на полную деградацию клеток тапетума в пыльниках сорго к моменту инокуляции пыльников. Ряд авторов сообщают об активной роли эпидермиса и эндотеция в развитии каллуса в пыльниках риса [91, 112]. Горбуновой и др. [25] также показана важность состояния эндотеция (в частности, наличие фиброзных поясков в оболочках клеток этой ткани) в ходе индукции и дальнейшего развития микроспор пшеницы по спорофитному пути. В целом же такого рода исследования единичны, видимо, в силу их трудоемкости.

В литературе отмечен очень интересный факт формирования эмбриоидов из клеток стенки гнезда культивируемого пыльника подсолнечника, подтвержденный гистологическим и цитогенетическим анализом [119]. Этот факт, как мы полагаем, свидетельствует в пользу значительных морфогенетических потенций не только спорогенных клеток, но и клеток соматических тканей пыльника.

Таким образом, роль соматических тканей в индукции и (или) ингибировании андрогенеза in vitro очевидна. Однако эта важнейшая проблема весьма далека от окончательного решения. В связи с этим совершенно необходимо развивать перспективный подход к культивируемым пыльникам как к сложным интегрированным системам.

ГЕНЫ АНДРОГЕНЕЗА IN VITRO

Анализируя степень изученности проблемы морфогенетического потенциала клеток пыльника, нельзя оставить без внимания несколько публикаций, посвященных выявлению генов андрогенеза in vitro.

Ряд исследователей сообщили о возможном сцеплении гена В1 в хромосоме 5А пшеницы с геном, влияющим на увеличение продукции эмбриоидов из микроспор in vitro [75], и подтвердили наличие на плече IRS генома ржи "гаметофитного" гена (генов), способного усиливать регенерацию растений из пыльцевых эмбриоидов [76]. Аналогичные результаты получили Коба и др. [80], установившие, что сорт пшеницы Norin 61 имел генетический фактор (факторы), обеспечивающий образование эмбриоидов из микроспор и регенерацию растений, тогда как сорт пшеницы Norin 12 характеризовался низкой частотой образования эмбриоидов, но имел ген (гены) регенерации зеленых растений из эмбриоидов. Эти данные должны, на наш взгляд, привлечь еще большее внимание специалистов к явлению андрогенеза in vitro .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема реализации морфогенетического потенциала не только спорогенных клеток пыльника, но и любой растительной клетки остается малоизученной.

В плане дальнейшей разработки этой проблемы весьма перспективным нам представляется подход, предложенный Марченко [42]. Рассматривая данную проблему в рамках концепции гормонального контроля экспрессии генома, автор предлагает с помощью формальной схемы квантовой теории построить аналогичную биологическую теорию. По мнению автора, такая теория позволит сделать селекционный процесс универсальным и, используя достижения клеточной и генетической инженерии, почти полностью перенести его in vitro . В основу этого подхода должен быть положен антагонизм некоторых признаков и выполнения предлагаемых исследователем условий. Для каждой культуры необходимо создать коллекцию универсальных форм (совмещающих в себе как можно большее количества признаков) и форм-векторов (имеющих сильно выраженный один их признаков, в том числе и признаки-антагонисты). Новые формы растений могут быть получены методом генетической инженерии (в качестве формы-вектора используются плазмиды) или в результате скрещивания универсальной формы и формы-вектора (путем соматической гибридизации in vitro или обычно половым скрещиванием). Идея заключается не в насыщении генома, а в изменении характера его экспрессии.

Многое остается неясным и в процессах детерминации развития спорогенных клеток пыльника по спорофитному пути. Такие понятия, как сигналы и индукторы, их природа и специфичность, приобретение и потеря компетентности клетками не имеют пока точных характеристик.

Особый интерес представляет изучение эмбриологических аспектов процесса андрогенеза in vitro, поскольку это один из подходов, позволяющих решить остродискуссионные вопросы, связанные с проблемой повышения выхода эмбриоидов в культуре изолированных пыльников. Системный эмбриологический подход к теоретическим и прикладным аспектам андрогенеза in vitro в мировой литературе не разрабатывается. Между тем, привлечение именно эмбриологической информации в данном случае совершенно необходимо. Особенно важно, на наш взгляд, разрабатывать принципиальный подход к пыльнику как к сложной интегрированной системе, все элементы которой (ткани стенки гнезда пыльника, ткань связника и спорогенная ткань с ее производными - микроспорами и пыльцевыми зернами) развиваются взаимосвязано и сопряженно - как в условиях in vivo, так и в условиях in vitro .

Можно надеяться, что новые идеи и применение все более совершенных аналитических методов помогут исследователям ответить на вопросы, которые пока не имеют ответа.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 99-04-48496).

 

Список литературы

  1. Агаджанян А..М., Навасардян Е.М. // Генетика. 1996. Т. 32. № 6. С. 788 – 794.

  2. Атлас ультраструктуры растительных тканей / Ред. Данилова М.Ф., Козубов Г.М. Петрозаводск, 1980. 456 с.

  3. Батыгина Т.Б. // Тез. докл. Всесоюзн. симп. "Развитие мужской генеративной сферы растений (морфо-физиологические аспекты)". Симферополь, 1983. С. 9 – 10.

  4. Батыгина Т.Б. // Тез. докл. VII Всесоюзн. совещ. по эмбриологии растений “Проблемы гаметогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза”. Ташкент: ФАН, 1983. С. 25 – 26.

  5. Батыгина Т.Б. Хлебное зерно: атлас. Л.: Наука, 1987. 103 с.

  6. Батыгина Т.Б. // Тез. докл. III съезда о-ва физиологов растений. Ч. 1. СПб, 1993. С. 65.

  7. Батыгина Т.Б. // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 1. Генеративные органы цветка. СПб: “Мир и семья”, 1994. С. 120 – 121.

  8. Батыгина Т.Б., Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю. Культура изолированных пыльников злаков с позиции экспериментальной эмбриологии растений (методологические аспекты). Уфа: БНЦ УрО РАН, 1992. 32 с.

  9. Батыгина Т.Б., Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю. // Цитология. 1994. Т. 36. № 9/10. С. 993 – 1005.

  10. Белоусов Л.В. Биологический морфогенез. М.: Изд-во Московск. ун-та, 1987. 238 с.

  11. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза: Автореф. дисс. … д-ра биол. наук. М., 1964. 40 с.

  12. Бутенко Р.Г. // Культура изолированных органов, тканей и клеток растений. М.: Наука, 1970. С. 56.

  13. Бутенко Р.Г. // Гормональная регуляция онтогенеза растений. М., 1984. С. 42 – 54.

  14. Бутенко Р.Г. // Всесоюзное общество физиологов растений. Вып. 8. 1990. С. 5 – 8.

  15. Бутенко Р.Г. // I Чайлахян. чтение. Пущино: Пущинский НЦ, 1994. С. 7 – 26.

  16. Бутенко Р.Г. // Физиол. раст. 1994. Т. 41. № 6. С. 805 - 806.

  17. Ву Д.К., Нгуен Х.Д. // Тез. докл. междунар. конф. “Биология культивируемых клеток и биотехнология”, Ч. 1. 1988. С. 181.

  18. Горбунова В.Ю. Генетические предпосылки спорофитного пути развития микроспор злаков в условиях in vitro. Уфа: УНЦ РАН, 1993. 104 с.

  19. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н. Методические аспекты культивирования изолированных пыльников пшеницы. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. 20 с.

  20. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н. // Тез. докл. III съезда о-ва физиологов растений. Ч. 1. СПб., 1993. С. 139.

  21. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н. // Тез. докл. III Российск. симп. "Новые методы биотехнологии растений". Пущино, 1995. С. 18.

  22. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н. // Труды междунар. конф. по анатомии и морфологии растений. СПб., 1997. С. 348.

  23. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н. // Известия АН. Серия биологическая. В печати.

  24. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н., Батыгина Т.Б. // Успехи соврем. биологии. 1993. Т. 113. Вып. 1. С. 19 - 35.

  25. Горбунова В.Ю., Круглова Н.Н., Потапова Н.Н. Эмбриоидогенез в культуре пыльников пшеницы: цитолого-гистологические аспекты. Ч. 1. Уфа: БНЦ УрО РАН, 1992. 64 с.

  26. Дьячук Т.И., Дьячук П.А. // С.-х. биология. 1989. № 5. С. 3 - 10.

  27. Ермаков И.П., Матвеева Н.П. // Вестн. МГУ. Сер. 16: биология. 1986. № 3. С. 28 - 40.

  28. Конарев В.Г. Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений. СПб.: ВИР, 1998. 375 с.

  29. Круглова Н.Н. Эмбриология двукисточника тростникового Phalaroides arundinaceae (L.) Rausch.:Дисc. … канд. биол. наук. Л., 1985. 225 с.

  30. Круглова Н.Н. // Труды междунар. конф. “Молекулярная генетика и биотехнология”. Минск, 1998. С. 210.

  31. Круглова Н.Н. // Труды междунар. конф. "Проблемы ботаники на рубеже XX-XXI веков". Т. 1. СПб, 1998. С. 124.

  32. Круглова Н.Н. // Труды респ. конф. “Современные проблемы естествознания на стыке наук”. Т. 2. Уфа, 1998. С. 117 - 119.

  33. Круглова Н.Н. //Известия АН. Серия биологическая. 1999. N 3. C. 275.

  34. Круглова Н.Н. // Цитология. 1999. Т. 41. № 3/4. С. 283.

  35. Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю. // Успехи соврем. биологии. 1997. Т. 117. Вып. 1. С. 83 - 94.

  36. Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю., Абрамов С.Н. //Известия АН. Серия биологическая. В печати.

  37. Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю., Батыгина Т.Б. // Успехи соврем. биологии. 1995. Т. 115. Вып. 6. С. 692 - 705.

  38. Круглова Н.Н., Горбунова В.Ю., Куксо П.А. // Успехи соврем. биологии.1999. Т. 119. Вып. 6. С. 567 – 577.

  39. Лукьянюк С.Ф., Игнатова С.А. // Науч.-техн. бюлл. Всес. селекц.-генет. ин-та. 1986. № 2. С. 41.

  40. Лях В.А. // Цитология и генетика.1995. Т. 29. № 6. С. 76 - 82.

  41. Маковейчук А.Ю. // Тез. докл. II съезда о-ва физиологов растений. М., 1990. С. 58.

  42. Марченко А.О. // Успехи соврем. биологии. 1996. Т. 116. Вып. 3. С. 306 - 319.

  43. Матвеева Н.П., Старостенко Н.В., Тукеева М.И., Андреюк Д.С., Блинцов А.Н., Ермаков И.П. // Физиология растений. 1998. Т. 45. № 5. С. 730 – 734.

  44. МоисееваН.А. // Всесоюз. о-во физиологов растений. Вып. 8. 1990. С. 9 - 10.

  45. Никитина Н.И. // Материалы Всесоюз. науч. конф. по с.-х. биотехнологии. Целиноград, 1991. С. 74.

  46. Ратнер В.А., Чураев Р.Н. // Генетика. 1971. Т. 7. № 9. С. 175 - 179.

  47. Резникова С.А. Цитология и физиология развивающегося пыльника. М.:Наука, 1984. 272 с.

  48. Сатарова Т.Н. // Известия АН. Серия биологическая. 1994. № 5. С. 771.

  49. Светлов П.Г. // Вопросы цитологии и общей физиологии. М.-Л.: АН СССР, 1960. С. 263 - 285.

  50. Семенихина Л.В. // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. “Культура клеток растений и биотехнология”. Кишинев: Штиинца, 1983. С. 150 - 151.

  51. Суханов В.М. Андроклиния и ее особенности у пшеницы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Саратов, 1983. 22 с.

  52. Тырнов В.С. Гаплоидия у растений: Научное и прикладное значение. М.: Наука, 1998. 53 с.

  53. Шамина З.Б. // Культура клеток растений. М.: Наука, 1981. С. 124 - 136.

  54. Щевцова Г.Г., Кравченко А.Н. // Тез. докл. междунар. конф. “Проблемы ботаники на рубеже XX – XXI веков”. Т. 1. СПб., 1998. С. 141.

  55. Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 1. Генеративные органы цветка / Ред. Батыгина Т.Б. СПб.: Мир и семья, 1994. 508 с.

  56. Barnabas B., Fransz P., Schel J. // Plant Cell Repts. 1987. V. 6. № 3. P. 212.

  57. Batygina T.B. // Proc. internat. sympos. "Plant tissue and cell culture: application to crop improvement". Prague: Czechosl. Acad. sci. press, 1984. P. 43 - 55.

  58. Batygina T.B. // Proc. internat. colloq. “Cytobiology of plant sexual reproduction”. Paris: Univ. Picardie, 1986. P. 163 - 167.

  59. Batygina T.B. // Abstr. XI Internat. sympos. "Embryology and seed reproduction". Leningrad: Nauka, 1990. P. 17.

  60. Batygina T.B. // Proc. XI internat. sympos. "Embryology and seed reproduction". St.Petersburg: Nauka, 1992. P. 6 - 10.

  61. Chen C.C., Howarth M.J., Peterson R.L., Kasha K.J. // Canad. J. Genet. Cytol. 1984. V. 26. № 4. P. 484 - 491.

  62. Chen Ch.-Ch., Tsay H.-Sh., Huang Ch.-R. // Crops I. Berlin, 1986. P. 123.

  63. De Buyser J., Henry Y. // Crops I. Berlin, 1986. P. 73 - 88.

  64. Dunwell J.M., Sunderland N. // J. Exptl Bot. 1974. V. 25. № 85. P. 363 - 373.

  65. Dunwell J.M., Sunderland N. // J. Cell Biol. 1976. V. 22. № 1. P. 493.

  66. Erdelska O., Vidovencova Z., Erdelsky K. // Plant Cell Repts. 1996. V. 15. № 5. P. 342 – 344.

  67. Fang G.W., Liang H.M. // Acta phytophysiol. sinica. 1985. V. 11. № 4. P. 366 - 380.

  68. Gorbunova V.Ju., Kruglova N.N. // Proc. XIII internat. congr. “Sexual Plant Reproduction”. Vienna, 1994. P. 70.

  69. Guha S., Maheshwari S. // Nature. 1964. V. 204. N 4957. P. 497.

  70. Guo Zh., Sun A., Wang Yu. // Acta bot. sinica. 1987. V. 20. № 3. P. 204 - 208.

  71. Hadwiger M.A., Heberlr-Bors E. // Proc. internat. sympos. "Genetic manipulation in plant breeding". Berlin; New York: W. de Gruyter, 1986. P. 303 - 305.

  72. Hassawi D.S., Liang G. H. // Plant Breed. 1990. V. 105. № 4. P. 335 - 339.

  73. Hassawi D.S., Sears R.G., Liang G. H // Cytologia. 1990. V. 55. № 3. P. 475 - 481.

  74. Heberle-Bors E., Odenbach W. // Z. Pflanzenzucht. 1985. V. 95. № 1. P. 14 - 22.

  75. Henry Y., Marcotte J.-L., de Buyser J. // Genome. 1993. V. 36. № 5. P. 808 - 814.

  76. Henry Y., Snape J.W., de Buyser J. // J. Genet. and Breed. 1993. V. 47. № 4. P. 347 - 351.

  77. Ilic-Grubor K., Attree S.M., Fowke L.C. // Plant Cell Repts. 1998. V. 17. № 1. P. 329 - 333.

  78. Iqbal M., Moller C., Robbelen G. // J. Plant Physiol. 1994. V. 143. № 2. P. 222 - 226.

  79. Kleijer G., Schmid J., Winzeler H., Frried P.M. // Rev. suisse Agr. 1986. V. 18. № 6. P. 305 – 310.

  80. Koba T., Shimada T., Otani M. // Bull. Res. Inst. Agron. Resour. 1993. № 3. P. 8 - 13.

  81. Kruglova N.N., Gorbunova V.Yu. // Труды VII междунар. конф."Биология клеток растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда". М., 1997. С. 117.

  82. Kruglova N.N., Gorbunova V.Yu. // Bulg. J. Plant Physiol. Special issue. 1998. P. 164.

  83. Kruglova N.N., Gorbunova V.Ju., Potapova N.N. // Abstr. XI internat. sympos. "Embryology and Seed Reproduction". Leningrad: Nauka, 1990. P. 84.

  84. Kruglova N.N., Gorbunova V.Ju., Potapova N.N. // Proc. XI intern. sympos. "Embryology and Seed Reproduction".St. Petersburg: Nauka, 1992. P. 292 - 293.

  85. Lasar M.D., Schaeffer G.M., Baenziger P.S. // J. Plant Physiol. 1985. V. 121. № 2. P. 103 - 109.

  86. Li H., Qureshi J.A., Kartha K.K. // Plant Sci. 1988. V. 57. № 1. P. 55 - 61.

  87. Liang H., Fang G. // J. Hangzhou Univ. Natur. Sci. Ed. 1986. V. 13. № 4. P. 475 - 481.

  88. Lorenz I. // Arch. Zucht. 1989. Bd. 19. H. 6. S. 415 - 419.

  89. Maheshwari S.C., Tyagi A.K., Malhorta K., Sopory S.K. // Theoret. and Appl. Genet. 1980. V. 58. № 5. P. 193 - 203.

  90. Mercy S.T., Zapata F.J. // Proc. Indian Nat. Sci. Acad. 1987. V. 53. № 3. P. 253 - 258.

  91. Nakano H., Maeda B. // Japan. J. Crop. Sci. 1989. V. 58. № 3. P. 409.

  92. Nitsch C. // Proc. I internat. sympos. “Haploids in higher plants: advances and potential”/Ed. Kasha K. Guelph: Guelph Univ. press, 1974. P. 91 - 92.

  93. Ottaviano E., Mulcachy D. L. // Proc. internat. sympos. “Origin and Domesticat Cultivated Plants”. Rome, 1985. P. 101 - 120.

  94. Pace G.M., Reed J.N., Ho L.C., Fahey J.W. // Theoret. and Appl. Genet. 1987. V. 73. № 6. P. 863 - 869.

  95. Pan C., Kao K. // Proc. sino-austral. sympos. “Plant tissue culture”. Boston: Pitman Publ. Ltd., 1981. P. 133.

  96. Powell W., Borrino E.M., Goodall V. // Euphytica. 1988. V. 38. № 2. P. 159 - 163.

  97. Qu R.-D., Chen Y. // Acta phytophysiol. sinica. 1983. V. 9. № 4. P. 375 - 381.

  98. Raemakers C.J.J.M., Jacobsen E., Visser R.G.F. // Euphytica. 1995. V. 81. № 1. P. 93 - 107.

  99. Raghavan V. // Amer. J. Bot. 1978. V. 65. № 9. P. 984 - 1002.

  100. Raghavan V. // Proc. IV John Innes sympos. and II internat. confer. “The plant genome”/Eds Davies D.R., Hopwood D.A. Norwich: J. Innes Inst. press, 1980. P. 244 - 245.

  101. Rashid A., Reinert J. // Naturwissenschaften. 1981. B. 68. H. 1. S. 378 - 379.

  102. Rose Ju.B., Dunwell J.M., Sunderland N. // Plant Cell Tissue Organ Culture. 1986. V. 6. № 1. P. 23 - 31.

  103. Sangwan R.S., Sangwan-Norreel B.S. // International review of cytology. V. 107. Orlando, 1987. P. 221 - 272.

  104. Sathish P., Gamborg Oluf L., Nabors Murray W. // Plant Cell Repts. 1995. V. 14. № 7. P. 432 - 436.

  105. Shu W., Loh C.S. // New Phytologist. 1987. V. 107. № 1. P. 39 - 46.

  106. Schumann G. // Arch. Zucht. 1986. B. 16. H. 3. S. 153 - 159.

  107. Sinha R.R., Das K. // Current Sci. 1986. V. 55. № 9. P. 447 - 452.

  108. Sorvari S. // Annal. agronom. fennioi. 1986. V. 25. N 2. P. 127 - 133.

  109. Sunderland N., Roberts M., Evans L.J., Wilson D.C. // J. Exptl Bot. 1975. V. 30. № 119. P. 1133 - 1144.

  110. Sung P., Chiang Ch., Pen W. // Proc. sino-ausrtal. sympos. "Plant tissue culture". Boston: Pitman Publ. Ltd., 1981. P.143 - 148.

  111. Touraev A., Pfosser M., Vicente O., Heberle-Bors E. // Planta. 1996. V. 200. P. 144 - 152.

  112. Tsay S., Tsay H., Chao C. // Plant Cell Repts. 1986. V. 5. № 2. P. 119 - 123.

  113. Wheatley W.G., Marsolais A.A., Kasha K.J. // Plant Cell Repts. 1986. V. 5. № 1. P. 47.

  114. Willson H., Mix G., Foroughi-Wehr B. // J. Exp. Bot. 1978. V. 29. № 108. P. 227 - 238.

  115. Xiuyun G. // Acta hortic. sinica. 1988. V. 15. № 4. P. 264 - 267.

  116. Xu Z., Huang B. // Acta bot. sinica. 1984. V. 26. № 1. P. 1 - 10.

  117. Zapata F.J., Torrizo L.B., Romero R.O., Alejar M.S. // Proc. V internat. congr. "Plant tissue and cell culture". Tokyo: Maruzen Co. Ltd., 1982. P. 531.

  118. Zhao J., Simmonds D.H., Newcomb W. // Plant Cell Repts. 1996. V. 15. № 9. P. 668 - 671.

  119. Zhong D., Michaux-Ferriere N., Coumans M. // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 1995. V. 41. № 2. P. 91 - 97.

  120. Zhou C. // Plant Sci. 1989. V. 62. № 2. P. 229

 

 

 

 

N.N. Kruglova, T.B.Batygyna, O.A. Seldimirova

MORPHOGENICAL POTENTIAL OF CEREAL ANTHER SPOROGENIC CELLS

The analysis of morphogenical potential of cereal anther sporogenic cells has been given. The reasons of androgenesis in vitro under in vivo conditions and display of morphogenic potencies of anther sporogenic cells at first stages of culture are considered. Particular emphasis has been given to androgenesis in vitro is the process that initiates in vivo and finishes in vitro. The used terminology is discussed.