Результаты и обсуждение.

V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
ОСОБЕННОСТИ АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ СЕМЯН
РАПСА ЯРОВОГО И ГОРЧИЦЫ БЕЛОЙ
Сухарев А.В.
398037, Липецк, Боевой проезд, 26
ГНУ ВНИПТИ рапса Россельхозакадемии
[email protected]
В публикации дается сравнительная характеристика анатомического
строения семян ярового рапса на примере сортов рапса и горчицы белой.
Описано гистологическое строение семенной оболочки. Исследования основываются на авторском материале. Приводятся оригинальные данные
световой и сканирующей электронной микроскопии.
В настоящее время существует достаточный ассортимент сортов рапса и
горчицы, которые различаются по урожайности, продолжительности вегетационного периода, устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды.
Рапс образует много цветков, которые собраны в кистевидные соцветия. На
одном растении может сформироваться до тысячи стручков. Обычно в стручке насчитывается 20-30 семян. В зависимости от сорта окраска семян варьирует от серовато-черной до темно-коричневой. Семена озимого рапса по сравнению с яровыми
отличаются несколько более темной окраской и они крупнее. Вес 1000 семян рапса
3,5-5 граммов [2, 3].
Семена рапса и горчицы представляют большое значение для сельского хозяйства как источник белка, углеводов и масла. Особый интерес представляет работа Мартина об анализе внутренней морфологии семян. В ней собраны данные об
относительных размерах, форме и расположении в семени зародыша и незародышевых запасающих тканей у представителей более чем 1887 родов растений [4]. К
сожалению, исчерпывающих сведений о гистологическом строении семени представителей семейства Brassicaceae пока нет. В связи с этим целью настоящей работы
было изучение гистологического строения спермодермы (семенной кожуры) сортов
ярового рапса: Ритм и Фрегат и горчицы белой сорта Рапсодия.
Материал и методы. Семена фиксировали в смеси спирт - уксусная кислота в
течение суток. Далее семена промывали, обезвоживали спиртами возрастающей
концентрации. После чего проводили через смесь хлороформ - абсолютный спирт в
соотношении 1:3, 1:1, 3:1. Время экспозиции в каждой смеси составляло 3 часа. Затем семена проводили через смесь хлороформа и парафина в термостате при
t=58оС. Постепенно меняли чистый парафин, после чего готовили парафиновые
блоки. Серийные срезы делали толщиной 10 микрон на микротоме для парафиновых срезов (МПС-2). Срезы депарафинировали в ксилоле (3 смены по 30 минут),
протравливали алюмокалиевыми квасцами (2 часа), окрашивали хромовым темносиним и эозином. Вновь обезвоживали и заключали в синтетическую смолу или глицерин-желатин [1]. После чего микропрепараты исследовали под световым оптическим микроскопом при разном разрешении с одновременным фотографированием (с
помощью микрофотонасадки «Electronic Eyepiece»).
Также в дополнении к световой микроскопии было проведено изучение поверхности спермодермы исследуемых сортов с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM фирмы JEOL, модель JSM-6380LV).
Результаты и обсуждение. Насколько позволяет судить ограниченная информация о физиологических процессах, происходящих в семенах во время гидратации и прорастания, активация клеток зародыша у Sinapis alba происходит в опре229
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
деленной последовательности. Изменения начинаются с гипокотиля и продвигаются
базипетально по направлению к корешку и акропетально в семядолях [5].
В клетках семян горчицы и рапса масло находится в олеосомах (в зародыше). В
семядолях прорастающих семян происходит дифференциация сосудистой системы.
Многие семядоли имеют сложную сетчатую сосудистую систему, слабо дифференцированную в покоящемся зародыше. Она дифференцируется на ранних стадиях
прорастания.
Клеточные оболочки эндосперма двудольных растений, как правило, сильно
утолщены за счет маннанов, часто галактоманнанов.
Цитоплазма клеток эндосперма обычно заполнена алейроновыми зернами с
включениями (глобоиды) и олеосомами, и главные изменения в цитоплазме касаются гидролиза этих запасов при прорастании семян. Распад и реорганизация органелл происходит не одновременно по всему эндосперму. Сначала эти изменения
появляются в непосредственной близости от зародыша и по мере его увеличения
распространяются к наружной части.
По внешнему виду под бинокулярным микроскопом семена изучаемых сортов рапса практически не отличаются между собой (рис. 1, 2).
Рисунок 1 – Внешний вид семян рапса
ярового (Brassica napus) сорта Ритм
Рисунок 2 – Внешний вид семян рапса
ярового (Brassica napus) сорта Фрегат
При более детальном изучении было выявлено, что имеются очевидные
различия гистологической картины семенной кожуры у исследованных сортов.
Так, строение семенной кожуры семян рапса ярового Ритм состоит из следующих структур: наружный интегумент, пространство между тестой и эндоспермом, алейроновый слой клеток, внутренний интегумент (внутренний слой эндосперма). Кутикула хорошо выражена, сравнительно тонкая, равномерно покрывает
слой макросклереид (рис. 3, 4). Хорошо выражена механическая ткань (склеротеста), состоящая из сплошного слоя макросклереид. Утолщение стенок клеток неравномерное, поэтому просветы тоже имеют разную величину.
Паренхотеста выражена лишь алейроновым слоем. Миксотеста – ослизняющаяся ткань (mucilage) присутствует только у горчицы белой (рис. 5, 6). Кутикула имеет бесструктурное строение, она тонка. Толщина алейронового слоя
складывается из одного слоя призматических клеток с толстой клеточной стенкой. Расположение Мальпигиевых клеток в сплошном слое макросклереид (рис. 3)
характеризуется выраженной симметрией по отношению друг к другу (упорядоченность по принципу «домино»).
На рисунке 6 видна ячеистая структура поверхности спермодермы горчицы белой. Отчетливо видна миксотеста.
230
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
Рисунок 3 – Строение семенной оболочки (сперсодермы) рапса ярового (Brassica napus L.) сорта Ритм. Увл. 600×
Рисунок 5 – Строение семенной оболоч-
ки (спермодермы) горчицы белой сорта
Рапсодия. Ув. 600 ×. 1 – микропилярный
слой эндосперма; 2 – алейроновый слой;
3 – склеротеста; 4 – эпидермис
Рисунок 4 – Строение семенной оболочки (сперсодермы) рапса ярового (Brassica napus L.) сорта Фрегат. Увл. 600×
Рисунок 6 – Поверхность спермодермы
горчицы белой сорта Рапсодия. Данные
сканирующей электронной микроскопии
Выводы: в семенных покровах Brassica napus и Sinapis alba присутствуют:
 паренхимные клетки, таниновые клетки (чаще во внешних слоях, реже
– во внутренних, например, во внутреннем интегументе);
 слизевые клетки (Sinapis alba) – в основном эпидермальные (слизеобразующие вещества находятся во вторичных клеточных стенках, набухающих после гидратации;
 пробковые клетки (содержат суберин в клеточных стенках, образуя
пробковую пластину (ламелла), отграничивая слизистый эпидермис от остальных
тканей семени);
 механические клетки (склеренхимные элементы) – содержат лигнины,
склеренхима выражена склереидами (или волокнами на других растениях). Макросклереиды в наиболее типичной форме представляют собой клетки Мальпиги в
экзотесте. Клетки Мальпиги – в основном вытянуты в радиальном направлении,
231
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
лигнифицированные палисадные клетки часто полигональны, на поперечном срезе видна характерная светлая линия (linea lucida).
Таким образом, семена сортов рапса и горчицы белой имеют определенные анатомо-морфологические особенности, что в конечном итоге отражается на
их свойствах и особенностях технологий переработки.
Литература
1. Барыкина, Р.П. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и
методы / Р.П. Барыкина, Т.Д. Веселова. – Изд-во Московского университета. –
2004. – 28 с.
2. Сорта ярового рапса, сурепицы и горчицы белой селекции ВНИПТИР, г.
Липецк, Каталог ГНУ ВНИПТИР, под ред. Карпачѐва В.В., Горшкова В.И., Савенков
В.П., Щугорев В.В., – 2006.
3. Хозяйственно-биологическая характеристика сортов сельскохозяйственных культур. Минск. – 1998.
4. Martin, A.C. (1946). The comparative internal morphology of seeds. Am Mild
Nat – Vol.36. – Р. 513-660.
5. Werker, E. (1974). Anatomical and ultrastructural changes in aleurone and
myrosin cells of Sinapis alba during germination / E. Werker, J.T. Vaughan // Planta
(Berl). – Vol.116. – P. 243-255.
232