Воздействие на мейоз постоянным магнитным полем (ПМП)

Использование воздействия постоянным магнитным полем на генеративные почки вишни в период мейоза при микроспорогенезе стимулирует формирование нередуцированных гамет и, кроме того, при увеличении длительности воздействия ПМП на генеративные почки до 5 суток повышает жизнеспособность пыльцы.

Объектами для опыта послужили три диплоидных сорта яблони: Болотовское, Свежесть и Орлик. Ветви этих сортов, срезанные со взрослых деревьев в саду, помещали в сосуды с водой. В помещении лаборатории создавалось магнитное поле при помощи магнита с напряженностью 1600 Э. Ветви с плодовыми почками подвергались воздействию магнитного поля на протяжении 3 и 5 суток .

В результате изучения хода мейоза установлено, что все сорта, взятые для опыта, определенным образом реагируют на воздействие ПМП. В большинстве случаев, количество нарушений возрастает (6, 7, 8).

Характер мейоза у разных сортов яблони в зависимости от воздействия постоянным магнитным полем

Что касается морфологии нарушений на разных стадиях мейоза, следует отметить, что в основном они однотипны как в контроле, так и в опытных вариантах. Чтобы установить, способны ли испытуемые сорта формировать диплоидные гаметы после воздействия на мейоз ПМП, следует детально проанализировать стадии мейоза – тетрады, микроспоры.

Основным показателем здесь будет являться число спорад, в которых формируются нередуцированные микроспоры. Таковыми являются диады (рис. 9 е, з) и, частично, триады (рис. 9 ж). Причиной формирования такого типа спорад является, по всей вероятности, десинансис гомологичных хромосом, выпадение первого гетеротипного деления мейоза (в случае образования диад) или нарушении функции веретена в одном из фигур деления во время гомотипного деления (в случае образования триад). Диплоидные (нередуцированные) микроспоры визуально четко отличаются от гаплоидных даже на стадии распавшихся тетрад: диаметр гаплоидных, как правило, в два раза меньше, чем у диплоидных. Процент таких нередуцированных гамет в контроле у всех сортов равен нулю, а в опытном варианте ПМН- 3 суток у сорта Орлик составляет 0,5%, у сортов Болотовское и Свежесть – 1,4 и 1,3 соответственно, в варианте "ПМП- 5 суток" у сорта Орлик – 1,5%. Кроме того, в варианте "ПМП – 5 суток" отмечен дополнительный положительный эффект: жизнеспособность пыльцы у сорта Орлик возросла до 19,7% против 16% в контроле.

Рис. 9 а – телофаза-I; б – пентада; в – триада в варианте "ПМП – 3 сут."; г – метафаза-I; д – телофаза-I; е, з – диады; ж – триады; и – пентада в варианте "ПМП – 5 сут.".

Таким образом, воздействуя ПМП на генеративные почки яблони в период прохождения мейоза, можно стимулировать формирование нередуцированной пыльцы и, кроме того, повысить жизнеспособность пыльцы. Следовательно, этот способ может быть использован в селекционной работе для повышения ее эффективности.

Для стимуляции роста каллуса, зародышей, меристематических эксплантов, корней при работе с культурой in vitro, а также для повышения всхожести семян плодовых культур нами применялось устройство, обеспечивающее обработку биообъектов в электромагнитном поле ультразвуковой и звуковой частот (рис. 10) (Бобрицкий и др., 1983).

Рис. 10. Прибор и структурная схема устройства для обработки биообъектов в электромагнитном поле ультразвуковой и звуковой частот

Устройство содержит задающий генератор 1, делитель частоты 2, обеспечивающие формирование колебаний необходимых частот, усилитель сигналов 3, катушку-резонатор 4, в которую помещаются обрабатываемые семена или ткани. Продолжительность обработки регламентирует реле времени, состоя­щее из счетчика 5, электронно-механи­ческого ключа 6 с реле К1 и сигнали­затора 7 со звуковым преобразовате­лем В1. Кроме того, прибор имеет индикатор продолжительности обработки, органы управления ею 8. При окончании процесса срабатывает реле К1 и отключает напряжения, поступающие из блока питания 9 на задающий гене­ратор, делитель частоты и усилитель мощности.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 11а, схема блока питания – на рис. 11 б. Задающий генера­тор собран на элементах D1.1, D1.2 с кварцевым резонатором Z1 на 40 кГц. Элементы Dl.3, D1.4 служат для разделения кварцевого генератора и делителя частоты, выполненного на D-триггерах микросхемы D12.

С делителя сигнал частотой 10 или 20 кГц, устанавливаемой переключате­лем S2 в зависимости от вида и сорта семян, поступает на усилитель мощ­ности. Он собран на элементах D10.1, D10.2 и составных транзисторах V2, V3 и V5, V6. Элемент D10.2 играет роль фазоинвертора. Управляющие импульсы воздействуют через цепочки V1R3 и V4R4 на транзисторы V2, V3 и V5, V6. Нагрузкой усилителя служит трансформатор TI. К его вторичной обмотке подключен последовательный колебательный контур L1C2 (или С3), катушка которого служит резонатором для обработки семян.

Импульсы с частотой следования 10 кГц с триггера D12.2 делителя при­ходят также на счетчик реле времени, выполненный на микросхемах D2-D8. Дешифратор D9, индикатор HI и пе­реключатель S1 обеспечивают получе­ние и индикацию выдержек времени в интервале от 0 до 9 мин с дискрет­ностью 1 мин.

По окончании обработки семян сиг­нал проходит через диод V7 и элемент D11.1 на транзистор V8 электронно-механического ключа. При этом сраба­тывает реле К1 и контактами К 1.1 и К 1.2 (см. рис. 11а) разрывает цепь питания транзисторов V2, V3, V5, V6 и микросхемы D10 усилителя мощности, а также микросхем D1 генератора и D12 делителя. Кроме того, с элемен­та D11.1 сигнал поступает на муль­тивибратор на элементах D11.2 и D11.3 сигнализатора. Колебания звуковой ча­стоты, усиленные транзистором V9, воспроизводятся телефоном В1, и зву­чит сигнал, указывающий на оконча­ние обработки.

Для того, чтобы переключить прибор в исходное состояние и начать новую обработку семян, следует кратковре­менно нажать на кнопку S3.

В стимуляторе микросхемы серии К155 можно заменить микросхемами серии К133. Реле К1 может быть РЭС-9 (паспорт РС4.524.202П2 или РС4.524.215П2), РЭС-10 (паспорт РC4.524. 303П2 или РС4.524.313П2) и тому подобные. Преобразователь В1- ДЭМШ или любой другой телефонный капсюль.

Трансформатор Т1 намотан на тороидальном сердечнике из феррита M2000HMl типоразмера К45х28х12. Обмотка 1 содержит 30 витков с от­водом от середины провода ПЭВ-2 0,8, обмотка II - 25 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,7-0,8 мм. Тран­сформатор Т2 блока питания вы­полнен на сердечнике ШЛ20х20. Его обмотка I содержит 1800 витков про­вода ПЭВ-2 0,28, II – 204 витка про­вода ПЭВ-2 0,8, III – 66 витков про­вода ПЭВ-2 0,51, а IV – 1320 витков провода ПЭВ-2 0,1.

Катушка-резонатор L1 изготовлена из капроновой трубы диаметром 110 и высотой 280 мм с проточкой для намотки катушки. Катушка имеет 400 витков провода ПЭВ-2 0,35. В ниж­ней части катушки размещают конден­саторы, которые после налаживания контура в резонанс заливают эпоксид­ной смолой так, чтобы образовалось дно резонатора. Катушку с прибором соединяют трехжильным кабелем с разъемом Р20ПУЭГ4 или ему подобным.

Рис. 11а. Устройство для обработки биообъектов в электромагнитном поле звуковой и ультразвуковой частот.

Налаживание прибора заключается в настройке контура на катушке L1 в резонанс подбором конденсаторов С2 и С3 на каждом поддиапазоне (20 и 10 кГц соответственно). Настройку может облегчить прибор, схема кото­рого приведена на рис. 11в. Катушка L2 должна содержать 40-50 витков прово­да ПЭВ-2 0,51. Её наматывают на диэлектрическом каркасе диаметром 50-70 мм. Прибор РА1 – микроам­перметр на 50-100 мкА. Катушку L2 располагают внутри катушки-резонато­ра так, чтобы их витки были парал­лельны. Конденсаторы С2 и С3 подбирают по максимальному отклонению стрелки прибора РА1

Рис. 11б. Блок питания устройства.

Рис. 11в.

При обработке в катушку-резонатор помещают пробирки с культурой тканей, засыпают семена или помещают черенки. Переключателями S2 и S1 устройства устанавливают желательный режим: частоту электромагнитного поля и длительность процесса соответственно. Кратковременным нажатием кнопки S3 начинают процесс обработки. На цифровом индикаторе регистрируется его ход. При завершении процесса раздается звуковой сигнал. Длительность обработки и частоту электромагнитного поля определяют экспериментально для каждой культуры и сорта. Необходимо помнить, что время обработки зависит от влажности семян. Ориентировочные значения режимов обработки для тыквенных составляют: частота 10 кГц, время 5-8 мин., для бобовых 20 кГц и 10 мин., для семечковых 10-20 кГц и 3-8 мин., для косточковых 10-20 кГц и 8-10 мин.

Для работы были изготовлены две катушки-резонатора. Первая катушка-резонатор изготовлена из капроновой трубы диаметром 110 мм и высотой 250 мм. Катушка имеет 400 витков провода ПЭВ-2 0,35. В нижней части катушки размещают конденсаторы С2-3, которые после настройки контура в резонанс заливают эпоксидной смолой. Конденсаторы типа КСО-1, КСО-2, К73-22 Вторая катушка-резонатор изготовлена из капроновой трубы диаметром 40 мм и высотой 150 мм. Катушка имеет 1100 витков провода ПЭВ-2 0,35.