Экспериментальный мутагенез клематисов, описание и фото.

При постановке опытов ставились следующие задачи: изучение радиоустойчивости и выявление оптимальных, критических и летальных доз гамма-радиации и концентраций химических мутагенов для семян различных видов и форм клематиса; повышение всхожести семян; ускорение прорастания семян с длительным сроком прорастания и сокращение этого периода (от посева до окончания появления всходов); влияние обработки семян на рост и развитие выращенных из них сеянцев; ускоренное получение измененных форм (морфозов, мутантов) у клематисов с помощью эффективных доз облучения или концентраций химмутагенов и последующий индивидуальный отбор из выращенных сеянцев и саженцев (низкорослых форм, растений с измененной окраской или формой цветков, со сближенными междоузлиями и цветками, с миниатюрными цветками, устойчивых к грибным заболеваниям и т.п.). Наиболее перспективные из них могут использоваться в практической селекции (в качестве родительских форм при скрещиваниях) и озеленении. Основная цель данной работы — ускорение селекционного процесса. Однако выделение измененных форм у клематисов сопряжено с трудностями, поскольку у многих видов в разной степени проявляется полиморфизм в окраске, форме, размерах листьев, цветков, частей цветка, запахе и т.п. 

Воздушно-сухие полнозернистые свежесобранные семена облучали на гамма-установке типа ЛМБ-у-1М с цезиевым источником или обрабатывали химмутагенами. Дозы облучения составили от 0,1 до 30 кР. Мощность дозы равнялась 1560 Р/мин. Семена облучали за 1—3 дня до посева. В качестве эффективных химмутагенов были взяты этиленимин (ЭИ) в концентрациях 0,005, 0,01, 0,02, 0,03 и 0,04 %, нитрозоэтилмочевина (НЭМ)—0,02, 0,05 и 0,07% и нитрозометилмочевина (НММ) — 0,005, 0,007, 0,01 и 0,015 % в водном растворе. Воздушно-сухие семена обрабатывали химмутагенами при комнатной температуре в течение 24 часов и затем промывали в проточной водопроводной воде. Контролем служили семена, замоченные в дистиллированной воде. 

При небольших дозах облучения (0,1—2 кР) не отмечено стимулирующего влияния гамма-радиации на повышение всхожести семян у клематисов восточного, кустарникового лопастного, пильчатолистного. Положительное влияние гамма-радиации на повышение всхожести семян по сравнению с контролем отмечено у клематисов бурого (121—143 %), Жакмана 'Миниатюрного' (110—159 %), жгучего (104—110 %), Лавсона (128 %), метельчатого (109— 114 %), Питчера (117—168 %), техасского (104 %), Дюрана (136 %), Интегрифолия (цельнолистного) (116—118%), Интегрифолия 'Алёнушка' (114—140 %), Интегрифолия 'Память Сердца' (108—145 %), китайского (104—112%), шестилепестного (104—114 %), борщевиколистного (106 %), лигустиколистно-го (130-170%). 

Ускорения прорастания семян не отмечено у клематисов Жакмана 'Миниатюрного', метельчатого, техасского, борщевиколистного, виноградолистного, восточного, пильчатолистного. Оно установлено у следующих видов клематиса: бурого (на 16 дней), жгучего (на 7—21 день), Лавсона (на 30—43 дня), Питчера (на 55—69 дней), фиолетового (на 58—80 дней), Дюрана (на 7 дней), китайского (на 28 дней), шестилепестного (на 11 дней), цельнолистного (на 12 дней). Память Сердца (на 35 дней). Прорастание контрольных и облученных семян начиналось практически одновременно, но при больших дозах облучения (от 5 до 20 кР) у 15 видов клематиса время от посева до появления всходов увеличивалось в различной степени по сравнению с контролем: примерно в 1,5—3 раза при дозах облучения 5—20 кР у видов клематиса бурого, жгучего, Питчера, техасского, С, х durandii, цельнолистного и его сорта Память Сердца, восточного и менее резко (на 1—3 недели) — у клематисов Жакмана 'Миниатюрного', метельчатого, фиолетового, китайского, виноградолистного и пильчатолистного. 

Небольшие дозы облучения (0,1—1 кР) не оказали влияния на сокращение периода прорастания семян у клематисов Лавсона, фиолетового, китайского, цельнолистного, Память Сердца, борщевиколистного, пильчатолистного. Длительность прорастания семян при небольших дозах облучения сократилась на 5—73 дня у следующих видов клематиса: бурого — на 11—22 дня (0,5—1 кР), Жакмана 'Миниатюрного' — на 7—41 день (0,1—2 кР), жгучего —на 18—63 дня (0,1—0,5 и 2 кР), метельчатого — на 8—73 дня (0,1—1 и 5 кР), Питчера — на 23 дня (1—2 кР), техасского — на 10— 13 дней (1—2 кР), фиолетового — на 36 дней (5 кР), Дюрана — на 30 дней (2 кР), китайского — на 5 дней (2 кР), шестилепестного — на 21—62 дня (0,1—0,5 и 2 кР), виноградолистного — на 11 дней (1 кР), восточного — на 10 дней (0,5 кР), кустарникового лопастного — на 10 дней (0,5—1 и 2 кР). При более высоких дозах облучения (5—20 кР) всхожесть семян снижалась у всех видов клематиса, а длительность прорастания увеличивалась у таких видов, как жгучий, метельчатый, Питчера, техасский, фиолетовый, китайский, шестилепестный, цельнолистный, Память Сердца, борщевиколистный, виноградолистный, восточный, кустарниковый лопастный, пильчатолистный. Таким образом, небольшие дозы облучения (0,1—1 кР) положительно влияют на всхожесть и ускорение прорастания семян, а высокие дозы (5— 20 кР) вызывают снижение всхожести, задерживают появление первых всходов и удлиняют период прорастания семян. 

Клематисы очень чувствительны к гамма-радиации , так как диапазон летальных доз облучения у них составил 5—20 кР (табл. 4). Наиболее чувствительными к гамма-лучам оказались семена клематисов Жакмана 'Миниатюрного', лигустиколистного, пильчатолистного (летальная доза облучения 5—10 кР). Наибольшей устойчивостью характеризовались семена клематисов бурого, техасского, китайского, восточного и кустарникового лопастного (летальная доза 20 кР). Критические дозы облучения практически у всех изученных клематисов оказались в 2 раза меньше летальных. Выявленные критические и летальные дозы облучения для семян клематисов являются важным фактом в познании их радиочувствительности. 

Таким образом, гамма-облучение семян клематиса небольшими дозами (до 5 кР) можно рекомендовать как прием для ускорения и облегчения селекционной работы с ними. При этом повышается всхожесть семян и сокращается период их прорастания у многих видов. 

Наиболее эффективным химмутагеном, оказывающим стимулирующее действие на всхожесть семян, оказался ЭИ. Под его воздействием всхожесть повысилась по сравнению с контролем у таких видов и форм клематиса, как бурый (на 113 %), Жакмана 'Миниатюрный' (на 115 %), жгучий (на 107 %), Питчера (на 109—130 %), прямой (на 122—140 %), техасский (на 108—110 %), фиолетовый (на 111 %), цельнолистный (на 113 %), его сорт Алёнушка (на 118%), сизый (на 107 %). Из них 7 видов имеют крупные семена с длительным периодом прорастания. Положительное влияние на повышение всхожести крупных семян оказывают малые и средние концентрации ЭИ (0,005—0,04 %). Применение более высоких концентраций ЭИ (0,05—0,08 %) чаще всего приводило к снижению всхожести семян. 

Семена клематисов по-разному реагируют на действие химмутагенов. Наиболее чувствительны к ЭИ семена клематисов Жакмана 'Миниатюрного', китайского, цельнолистного, виноградолистного, кустарникового лопастного, пильчатолистного, сизого. У них при концентрации 0,02—0,03 % ЭИ резко снижается всхожесть вплоть до полной их гибели, т.е. ЭИ оказывает, как правило, угнетающее действие на мелкие и средние по размерам семена клематисов. Для других видов клематиса летальные концентрации не отмечались. 

Обработка семян ЭИ ускорила появление первых всходов только у четырех видов клематиса с крупными семенами: Жакмана 'Миниатюрного' — на 39 дней (0,02 %), метельчатого — на 40 дней (0,005 %), Питчера — на 28 дней (0,01—0,04 %), техасского — на 43 дня (0,04—0,03 %). Сокращение периода прорастания семян по сравнению с контролем отмечено только у клематисов Питчера — на 38 дней, Алёнушка — на 22 дня, китайского — на 29 дней и маньчжурского — на 35 дней. У других видов длительность прорастания семян была близка к контролю или несколько выше, чем в контроле. При этом с увеличением концентрации ЭИ длительность прорастания семян значительно возрастала у клематисов: бурого — на 105 дней, жгучего — на 32 дня, китайского — на 34—100 дней, маньчжурского — на 35 дней, пильчатолистного — на 70 дней и т.д. 

Обработка семян другими химмутагенами (НЭМ, НММ) не оказала заметного влияния на всхожесть семян и длительность их прорастания. Только у двух видов клематиса отмечено сокращение периода прорастания семян по сравнению с контролем: Жакмана 'Миниатюрного' - на 28 дней (0,07 % НЭМ и 0,015 % НММ) и фиолетового — на 27 дней (0,01 % НММ). Из четырех химмутагенов (НММ, ДМС, ЭМС, ЭИ), примененных для обработки семян клематиса прямого, высокую всхожесть, значительно превышающую таковую у контроля, показали семена, обработанные ДМС и ЭИ. Обработка семян НММ вызывала резкое понижение всхожести. Увеличение экспозиции замачивания семян с 24 до 34 часов (ЭМС и ЭИ) вызвало снижение всхожести семян почти в 2 раза. 

Известно, что некоторые растения, чувствительные к одним мутагенным факторам, оказываются устойчивыми к другим. Это относится и к клематисам. Например, клематис фиолетовый оказался чувствительным к гамма-радиации (ЛД₁₀₀ — 5—10 кР) и был вполне устойчивым к ЭЙ (0,02—0,03 %); клематис кустарниковый лопастный, наиболее устойчивый к гамма-облучению (ЛД₁₀₀ — 20 кР), оказался более чувствительным к действию ЭЙ (0,02—0,3 %). 

Сравнение эффективности применения методов экспериментального (физического и химического) мутагенеза показало, что гамма-облучение в большей степени способствует повышению всхожести и сокращению периода прорастания семян, а химические мутагены — получению растений с фенотипическими признаками и фенологическими изменениями, представляющими интерес для селекции. Отмечено, что ЭЙ при воздействии на семена клематисов индуцировал больше изменений и более широкий их спектр, чем НММ и НЭМ, хотя все они вызывали образование морфозов. 

Таким образом, гамма-облучение следует шире использовать для ускорения прорастания гибридных семян (с длительным сроком прорастания), поскольку оно повышает их всхожесть и сокращает период прорастания, сравнительно мало индуцирует измененных фенотипических признаков по сравнению с химмутагенами и тем самым ускоряет селекционный процесс. При использовании химических мутагенов, особенно ЭЙ, получено больше интересных измененных форм, чем при гамма-облучении семян. Исходя из этого, химический мутагенез можно считать перспективным методом в селекции клематисов, так как он способствует созданию разнообразных измененных форм для дальнейшей селекционной работы с ними. 

Фенологические наблюдения за саженцами показали, что в результате применения ЭИ у клематисов Жакмана 'Миниатюрного', жгучего, кустарникового лопастного, метельчатого, пильчатолистного, Питчера, техасского, фиолетового при некоторых концентрациях ЭИ продолжительность цветения увеличилась от 6 до 38 дней, а у клематиса шестилепестного — более чем на 60 дней по сравнению с контролем. Цветение его продолжалось с 23 мая по 12 сентября, т.е. практически все лето. У клематисов Алёнушка, китайского и маньчжурского использование некоторых концентраций ЭИ приводило к сокращению периода цветения. 

Изменение сроков цветения отмечалось в случаях использования других химмутагенов (НЭМ, НММ) и гамма-облучения, но общая продолжительность цветения при этом, за исключением отдельных случаев (например, у клематисов прямого, цельнолистного), находилась на уровне контроля. Смещение сроков начала и окончания цветения у клематисов, выращенных из семян, обработанных химмутагенами или гамма-лучами, имеет большое значение для селекционной работы, так как позволяет проводить скрещивания с другими рано- или поздноцветущими видами. 

У ряда видов клематиса, выращенных из обработанных семян, в первом поколении появились разнообразные морфологические изменения (морфозы). За период с 1972 по 1985 г. было отобрано 79 перспективных измененных форм. Они были высажены на коллекционном участке клематисов. Оказалось, что измененные формы у клематиса чаще всего возникают при действии небольших доз облучения (0,1—1 кР) и небольших концентраций химмутагенов (до 0,04 % ЭИ). Отмечена разная реакция видов и сортов на мутагенное воздействие. У 5 видов клематиса измененные формы получены в результате обработки семян как гамма-лучами, так и химмутагенами (клематисы Жакмана 'Миниатюрный', жгучий, Питчера, техасский, кустарниковый лопастный). 

У выделенных форм наиболее интересны сильнорослость, карликовость, изменение окраски и размеров цветков, хлорофилльные нарушения на ранних стадиях развития сеянцев и т.п. Чаще других отмечались изменения окраски цветков, их размеров и формы, строения соцветий, сроков наступления и окончания цветения (генеративная сфера). Реже подвергались изменению листья (рис. 49 и 50), размеры побегов (вегетативная сфера). Некоторые формы имели комплекс ценных признаков, другие обладали лишь отдельными из них. Изменения у сеянцев и саженцев клематиса, как правило, относятся к малым мутациям с нерезко выраженным фенотипическим проявлением (высота растений, размеры цветков и листьев, число цветков, более раннее или более позднее цветение и т.п.). 

Использование гамма-радиации позволило непосредственно ускорить селекционный процесс. Так, при облучении семян кустового клематиса борщевиколистного ставилась цель получить низкорослые (бордюрные) растения со сближенными междоузлиями и компактными соцветиями (типа гиацинта). Среди саженцев первого поколения, выращенных из облученных семян (0,5 кР), было выделено лишь несколько измененных экземпляров — со сближенными (и сравнительно безлистными) междоузлиями. Среди растений второго поколения было выделено 6 новых измененных форм, из которых МО-23 и МО-24 перспективны для использования в озеленении как бордюрные растения (низкорослые растения). 

Краткое описание некоторых интересных измененных форм, которые были выделены и описаны нами в разные годы, приведено в табл. 5 и 6. 

У многих сеянцев, выращенных из семян, обработанных химмутагенами, отмечено изменение окраски листьев, например, на зеленом фоне появляются светло-зеленые или желтоватые пятна (хлорофилльные нарушения) или же первые пары листьев имеют зубчатые края, а не ровные, как у контрольного. Среди сеянцев выделялись очень крупные по размерам экземпляры (гетерозисные). У саженцев клематиса кустарникового лопастного, выращенных из облученных семян, выделены еще две формы: у одной (при дозе 1 кР) отмечено изменение окраски тычинок (они стали розово-красными), у другой (при дозе 10 кР) цветки имели не 4 (как контроль), а 5 чашелистиков. Среди его саженцев, выращенных из обработанных ЭИ (0,005—0,01 %) семян, выделены формы, отличающиеся от контроля не только морфологическими признаками, но и низкой зимостойкостью на ЮБК. Они погибали после перезимовки в открытом грунте. У клематиса маньчжурского выделены формы, полученные после обработки семян химмутагенами, с более ранними сроками цветения, чем у контрольного. Среди саженцев клематиса виноградолистного описана форма, у которой многие цветки имели не 4, а 5 чашелистиков. У клематиса Дюрана имелись формы с измененными окраской (красно-малиновая) и строением цветка. 

Особый интерес представляет новая форма клематиса шестилепестного МХ-1: она заметно превосходит контроль по высоте куста (130 см против 40, редко 100 см), по размерам листьев — почти в 2—3 раза (5—6 см длины у новой формы и 2—2,5 ем—у контрольного). Цветки яркие, сине-фиолетовые (у контрольного — белые) и заметно крупнее (6,5—8,5 см), чем у контрольного (4—5 см). Эта сильнорослая (гетерозисная) форма отличается длительным периодом цветения — с начала июня до конца сентября. Она была передана на госсортоиспытание под названием 'Загадка' и является первым отечественным сортом клематиса, полученным методом экспериментального мутагенеза (авторы М.А. Бескаравайная, Н.Г. Чемарин, 1974 г.). 

При воздействии на семена (гамма-радиации или химмутагенов) не обнаружено какой-либо закономерности наследования окраски цветков исходного вида у измененных форм. Виды с белыми и желтыми цветками гораздо реже дают измененные формы, чем с розовыми и сиреневыми. Наибольший спектр измененных окрасок возникает у видов с фиолетовыми, сине-фиолетовыми или фиолетово-синими цветками. Эти виды и являются перспективными для получения новых форм с измененной окраской цветков. Однако спектр изменений обычно не выходит за пределы внутривидового полиморфизма. Частота же появления измененных форм при этом значительно увеличивается (по отношению к необработанным семенам). 

Сравнительное изучение влияния гамма-радиации и химических мутагенов позволило установить реакции различных видов и форм клематиса на их воздействие. Выделены мутабельные (например, клематисы борщевиколистный, Жакмана 'Миниатюрный', техасский, цельнолистный) и маломутабельные (например, клематисы виноградолистный, восточный, маньчжурский, метельчатый, фиолетовый) виды и формы клематиса, что имеет важное практическое и теоретическое значение для селекционной работы. Отмечено, что обработка семян клематисов химмутагенами (особенно ЭЙ) обеспечивает больший размах формообразовательного процесса и повышает возможности получения и отбора интересных измененных форм. 

Многолетняя работа показала, что применение новых для клематисов методов селекции (гамма-радиации и химмутагенов) представляет интерес для получения ценных измененных форм с целью дальнейшего использования их как исходного материала в селекционной работе (например, у клематисов борщевиколистного, техасского, Жакмана 'Миниатюрного', цельнолистного и его сорта Память Сердца), а также для озеленения (например, у клематисов борщевиколистного, кустарникового лопастного, шестилепестного). 

Задачи селекции клематисов многогранны, и для их практического решения несомненный интерес представляет использование методов экспериментального мутагенеза, что ведет к ускорению селекционного процесса и повышению его результативности.