УДК 633.854.78:632.531
DOI: 10.25230/2412-608Х-2025-1-201-5-20
Сергей Викторович Зеленцов
Александр Александрович Децына
Елена Валентиновна Мошненко
Ирина Викторовна Илларионова
Владимир Иванович Хатнянский
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
soya@vniimk.ru, sort@vniimk.ru
Аннотация. За весь исторический период изучения заразихи и подсолнечника сформировались обоснованные представления о биологии их взаимоотношений. Одновременно накопился целый ряд вопросов, не объясняемых сложившимися представлениями о механизмах первичного контакта проростка заразихи с корнем подсолнечника, образования гаустория, его прорастания в сосудистую систему подсолнечника, формирования клубенька и побега заразихи. Достоверно не установлены причины непрерывного формирования признакового полиморфизма у заразихи, включая преодоление заразихоустойчивости у подсолнечника. Целью настоящих исследований было изучение взаимоотношений заразихи и подсолнечника на основе естественного механизма спонтанных прививок сближением. Исследования проводили в 2021–2023 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, на сортах подсолнечника СПК плюс и ВНИИМК 8883 улучшенный и на семенах заразихи рас G и F в соотношении 50 : 50, собранных в 2021–2023 гг. в Краснодарском крае, Воронежской и Волгоградской областях. Экспериментально подтверждена возможность срастания взрослых побегов заразихи и подсолнечника в результате реципрокных прививок между ними. Сформулирована гипотеза о срастании первичного проростка семени заразихи с корнем подсолнечника как естественной межвидовой прививке сближением с образованием плотного каллуса из тканей привоя в виде недифференцированного клубенька заразихи. Тогда сформировавшиеся из клубеньков побеги заразихи могут представлять собой каллусные регенеранты с ненулевой вероятностью образования генетических рекомбинаций по различным признакам, в том числе по преодолению заразихоустойчивости подсолнечника. В наших исследованиях на отдельных корнях подсолнечника обнаруживали побеги заразихи с различной окраской. При проращивании семян заразихи на нетипичных средах также обнаруживали отдельные проросшие семена. Эти факты подтверждают гипотезу о непрерывном формировании генетического полиморфизма заразихи, вызванного клеточным рекомбиногенезом, свойственным каллусным тканям, к которым вполне можно отнести и клубеньки заразихи.
Ключевые слова: заразиха, подсолнечник, клубеньки заразихи, гаустории, прививка сближением, каллус, сомаклональная изменчивость in vivo, каллусные регенеранты
Для цитирования: Зеленцов С.В., Децына А.А., Мошненко Е.В., Илларионова И.В., Хатнянский В.И. Новая концепция взаимоотношений заразихи и подсолнечника. Сообщение 1 – гипотеза о естественных прививках заразихи и подсолнечника сближением и каллусное происхождение клубеньков // Масличные культуры. 2025. Вып. 1 (201). С. 5–20.
Список литературы
1. Терёхин Э.С. Паразитные цветковые растения. Эволюция онтогенеза и образ жизни. – Л.: Наука, 1977. – С. 52–53, 62–67.
2. Цвелёв Н.Н., Терёхин Э.С. Семейство Заразиховые (Orobanchaceae) // В кн.: Жизнь растений. Цветковые или покрытосеменные растения (Magnoliophyta, или Angiospermae) / Под ред. А.Л. Тахтаджяна — М.: Просвещение, 1981. – Т. 5 (2). – С. 433–435.
3. Антонова Т.С. Заразиха на подсолнечнике. – Краснодар: ФГБНУ ВНИИМК; Просвещение-Юг, 2018. – 58 с.
4. Гаврилова В.А., Анисимова И.Н. Генетика культурных растений. Подсолнечник. – СПб.: ВИР, 2003. – С. 80.
5. Sunflower broomrape parasitizing sunflower root, SEM // Science Photo Library. – 2023: [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencephoto.com/media/1266160/view/sunflower-broomrape-parasitising-sunflower-root-sem (бесплатный резервный источник – URL: https://www.afloimages.com/search/orobanche%20
cumana.html) (дата обращения 06.12.2024).
6. Панченко А.Я., Антонова Т.С. Экстрацеллюлярные ферменты заразихи подсолнечной при проникновении ее в корень хозяина и защитная реакция устойчивых форм подсолнечника // Сельскохозяйственная биология. – 1976. – Т. IX. – № 5. – С. 685–688.
7. Антонова Т.С. К вопросу о роли экстрацеллюлярных ферментов проростка заразихи подсолнечной при проникновении в его корни // Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. – 1996. – Вып. 117. – С. 38–43.
8. Losner-Goshen D., Portnoy V.N., Maier A.M., Joel D.M. Pectolytic activity by the haustorium of the parasitic plant Orobanche L. (Orobanchaceae) in host roots // Annals of Botany. – 1998. – Vol. 81. – P. 319–326.
9. Plaza L., Fernandez I., Juan R., Pastor J., Pujadas A. Micromorphological studies on seeds of Orobanche species from the Iberian Peninsula and the Balearic Islands, and their systematic significance // Annals of Botany. – 2004. – Vol. 94. – P. 167–178.
10. Joel D.M., Losner-Goshen D. The attachment organ of the parasitic angiosperms Orobanche cumana and P. aegyptaca and its development // Canadian Journal of Botany. – 1994. – Vol. 72. – P. 564–574.
11. Joel D.M., Chaudhuri S.K., Plakhine D., Ziadna H., Steffens J.C. Dehydrocostus lactone is exuded from sunflower roots and stimulates germination of the root parasite Orobanche cumana // Phytochemistry. – 2011. – Vol. 72 (7). – P. 624–634.
12. Хаблак С.Г., Абдуллаева Я.А., Рябовол Я.С. Изменчивость расового состава заразихи подсолнечниковой (Оrobanche cumana Wallr.) и новые стратегии защиты от паразита // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2018. – Т. 22 (3). – С. 379–385. DOI: 10.18699/ VJ18.374.
13. Жук А.В. К вопросу о гомологии гаусторий паразитических цветковых растений // В сб.: Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия. Труды IX школы по теоретической морфологии растений «Типы сходства и принципы гомологизации в морфологии растений». – СПб., 2001. – С. 170–186.
14. Коровкин О.А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. – М.: Дрофа, 2007. – С. 34.
15. Тахтаджян А.Л. Отдел Папоротниковидные (Polypodiophyta) // В кн.: Жизнь растений. Мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные растения / Под ред. И.В. Грушвицкого и С.Г. Жилина – М.: Просвещение, 1978. – Т. 4. – С. 161–164.
16. Order Lamiales Bromhead // WFO Plant List. Snapshots of the taxonomy. – 2023: [Электронный ресурс]. – URL: https://wfoplantlist.org/taxon/wfo-9000000283-2023-12?page=1 (дата обращения 04.01.2025).
17. Тимонин А.К., Соколов Д.Д., Шипунов А.Б. Ботаника. Систематика высших растений. – М.: Изд. центр «Академия», 2009. – Т. 4. – Кн. 2. – С. 280–288.
18. Luley C.J. Biology and assessment of callus and woundwood // Arborist News. – April, 2015. – P. 12–21: [Электронный ресурс]. – URL: https://chrisluleyphd.com/wp-content/uploads/2016/12/Arborist-News-Callus-and-wound-wood_Luley.pdf (дата обращения 05.01.2025)
19. Коба В.П., Сахно Т.М., Хромов А.Ф. Оценка биоэкологического взаимодействия древесных растений в парках Южного берега Крыма // Экосистемы. – 2018. – Т. 16 (46). – С. 27–32.
20. Gaut B.S., Mil, A.J., Seymour D.K. Living with two genomes: Grafting and its implications for plant genome-to-genome interactions, phenotypic variation, and evolution // Annual Review of Genetics. – 2019. – Vol. 53. – P. 195–215.
21. Константинов Д. Иноскуляция и деревья // Garden Modern. – 2024: [Электронный ресурс]. – URL: https://gardenmodern.ru/inoskulyacziya-i-derevya/ (дата обращения 05.01.2025).
22. Калинин М.И. Корневедение. – М.: Экология, 1991. – С. 52–53.
23. Колтунова А.И. О формировании горизонтальной структуры и срастании корневых систем в древостоях сосны // Эко-потенциал. – 2013. – № 3–4. – С. 136–142.
24. Рахтеенко И.Н. Корневые системы древесных и кустарниковых пород. – М.-Л.: Гослесбумиздат, 1952. – С. 53–60.
25. Мичурин И.В. О вегетативной гибридизации и менторах. Избранные сочинения. – М.: ОГИЗ, 1948. – С. 313.
26. Škorić D., Păcureanu-Joiţa M., Sava E. Sunflower breeding for resistance to broomrape (Orobanche cumana Wallr.) // AN. I.N.C.D.A. Fundulea. – 2010. – Vol. LXXVIII (1). – P. 63–79.
27. Хатнянский В.И, Антонова Т.С., Децына А.А., Илларионова И.В. Отбор на устойчивость к заразихе расы G из популяции кондитерского подсолнечника // Масличные культуры. – 2021. – Вып. 4 (188). – С. 3–7.
28. Хатнянский В.И., Антонова Т.С., Децына А.А., Илларионова И.В., Семеренко С.А. Селекционно-генетический метод борьбы с заразихой расы G из популяции кондитерского подсолнечника // Защита и карантин растений. – 2023. – № 4. – С. 40–43.
29. Бондорина И.А. Диагностика совместимости компонентов прививки // Научный журнал КубГАУ. – 2011. – № 71 (07): [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru /article/n/diagnostika-sovmestimosti-komponentov -privivki (дата обращения: 06.01.2025).
30. Li Q., Zhang S., Wang J. Transcriptome analysis of callus from Picea balfouriana // BMC Genomics. – 2014. – Vol. 15. – P. 553. DOI: 10.1186/1471-2164-15-553.
31. Ермишин А.П., Воронкова Е.В. Биотехнология растений и биобезопасность: пособие. – Минск: БГУ, 2015. – С. 40–41; 50–55; 108–113.
32. Воронина А.В., Вишнякова А.В., Комарин Р.А., Монахос С.Г. Основы биотехнологии садовых культур. – М.: ФГБОУ МСХА имени К.А. Тимирязева, 2023. – С. 28–35; 50–52; 58–62. DOI: 10.26897/978-5-9675-1981-9-2023-138.
33. Feher A. Callus, dedifferentiation, totipotency, somatic embryogenesis: what these terms mean in the era molecular plant biology? // Frontiers in Plant Science. – 2019. – Vol. 10 (536). – 11 p. DOI: 10.3389/fpls.2019.00536.
34. Зинатуллина А.Е. Структурные особенности клеток эксплантов in vitro и формирование морфогенных каллусов in vitro (обзор) // Биомика. – 2021. – Т. 13. – № 1. – С. 8–19. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2021-2.
35. Круглова Н.Н., Титова Г.Е., Сельдимирова О.А., Зинатуллина А.Е. Цитофизиологические особенности экспериментальной системы “зародыш in vivo – каллус in vitro” хлебных злаков // Онтогенез. – 2021 – T. 52. – № 4. – С. 237–253. DOI: 10.31857/S0475145021040042.
36. Круглова Н.Н., Сельдимирова О.А., Зинатуллина А.Е. Каллус in vitro как модельная система для изучения органогенеза растений // Известия Уфимского научного центра РАН. – 2019. – № 2. – С. 44–54. DOI: 10.31040/2222-8349-2019-0-2-44-54.
37. Larkin P.J., Scowcroft W.R. A novel source of variability from cell cultures for plant improvement // TAG. – 1981. – Vol. 60. – No. 4. – P. 197–214.
38. Rai M.K., Kalia R.K., Singh R., Gangola M.P., Dhawan A.K. Developing stress tolerant plants through in vitro selection – An overview of the recent progress // Environ. Exp. Bot. – 2011. – Vol. 71. – P. 89–98.
39. Рябушкина Н.А. Клональная и микроклональная изменчивость растений // Биотехнология. Теория и практика. – 2014. – № 2. – С. 17–27. DOI: 10.11134/btp.2.2014.
40. Antonova T., Araslanova N., Iwebor M., Saukova S. Evolution of Orobanche cumana Wallr. in intensive sunflower cultivation in regions of Russian Federation // Proc. of 5th Intern. Symp. on Broomrape in Sunfl., November 1–3, Antalya, Türkiye, 2023. – P. 33–34.
41. Арасланова Н.М., Антонова Т.С., Рамазанова С.А., Гучетль С.З., Челюстникова Т.А. Прорастание семян Orobanche cumana Wallr. под воздействием корневых выделений культур, не являющихся её хозяевами // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. – 2011. – Вып. 1 (146–147). – С. 130–134.
42. Абдуллаева Я.А., Хаблак С.Г. Влияние корневых выделений гибридов кукурузы на прорастание семян заразихи (Orobanche cumana Wallr.) // Вестник Алтайского ГАУ. Агроэкология. – 2014. – № 1 (111). – С. 42–47.
43. Антонова Т.С., Алонсо Л.К., Стрельников Е.А., Арасланова Н.М. Стимулирующий эффект корневых экссудатов растений сорго, просо и суданской травы на прорастание семян заразихи (Orobanche cumana Wallr.), паразитирующей на подсолнечнике в России // Доклады РАСХН. – 2015. – № 4. – С. 22–25.
44. Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Арасланова Н.М., Рамазанова С.А. Адаптивные особенности в онтогенезе заразихи Orobanche cumana Wallr. на подсолнечнике. // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. – 2012. – № 1 (150). – С. 110–116.
45. Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Гучетль С.З., Челюстникова Т.А. Разнообразие форм заразихи на подсолнечнике на юге России // Защита и карантин растений. – 2014. – № 11. – С. 45–48.
46. Антонова Т.С., Арасланова Н.М., Рамазанова С.А., Гучетль С.З., Челюстникова Т.А. Морфотипы заразихи, паразитирующей на подсолнечнике в Ростовской области // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. – 2010. – № 1 (142–143). – С. 38–46.
Сведения об авторах
С.В. Зеленцов, зав. отд., гл. науч. сотр., д-р с.-х. наук, чл.-корр. РАН
А.А. Децына, зав. лаб., вед. науч. сотр., канд. с.-х. наук
Е.В. Мошненко, вед. науч. сотр., канд. биол. наук
И.В. Илларионова, ст. науч. сотр., канд. с.-х. наук
В.И. Хатнянский, зав. отд., вед. науч. сотр., канд. с.-х. наук