Analysis of fertilization process in rye (Secale cereale L. ssp. cereale) under different greenhouse conditions

• Autorzy: Mackiewicz D. , Grzelak M.

Warianty tytułu

PL

Analiza procesu zapłodnienia u żyta (Secale cereale L. ssp. cereale) w różnych warunkach szklarniowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the work was to assess the germination process and the growth of pollen tubes in rye Secale cereale L. ssp. cereale) growing in greenhouse conditions taking into account different temperature conditions and exposures to light. The rye cultivar Dankowskie Złote, was selected for the experiment and cultivar Dankowskie Nowe as a control. Microscopic analysis were carried out using fluorescent techniques staining the preparations with aniline blue. Analysis were performed after 10 min, 1 h, 2 h and 3 h from the pollination. The results indicate a negative effect of greenhouse conditions on pollen germination, pollen tube growth and the fertilization process in rye Secale cereale (L.). The optimal greenhouse conditions for plants flowering in winter time are: exposure to the artificial lighting over plants in single day-phase 16 hours long and temperatures around 25°C for day. Temperatures lower than 20°C clearly interfere with the process of pollen grain germination, the growth of pollen tubes and the fertilization process, which in turn leads to the lower fertility and yielding of plants. In the process of producing new hybrid varieties and seed production in open-pollinated plants, plastic tunnels and greenhouses are used as isolators. In case of reproduction of the single plants or lines, selecting the optimal conditions for the fertilization process is of key importance.

PL

Celem pracy była ocena procesu kiełkowania i wzrostu łagiewek pyłkowych u żyta Secale cereale L. ssp. cereale rosnącego w warunkach szklarniowych, z uwzględnieniem różnych warunków temperaturowych i naświetlenia. Do doświadczeń wybrano odmianę uprawną żyta: Dankowskie Złote a kontrolą była odmiana Dankowskie Nowe. Przeprowadzono analizy mikroskopowe z zastosowaniem techniki fluorescencyjnej barwiąc preparaty błękitem anilinowym. Analizowano słupki utrwalone po: 10 min, 1 h, 2 h, 3 h od zapylenia. Wyniki wskazują na negatywny wpływ warunków szklarniowych na proces kiełkowania ziaren pyłku, wzrost łagiewek pyłkowych i zapłodnienie u żyta Secale cereale (L.). Optymalne warunki w szklarni dla roślin kwitnących w okresie zimy, to doświetlanie jednofazowe przez 16 godzin i temperatura ok. 25ºC w fazie dnia. Temperatury niższe od 20ºC i wyższe od 30ºC wyraźnie zakłócają proces kiełkowania ziaren pyłku, wzrost łagiewek pyłkowych i zapłodnienie, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia płodności roślin i plonowania. W procesach wytwarzania nowych odmian heterozyjnych i produkcji nasiennej u roślin obcopylnych, stosuje się izolatory w postaci tuneli foliowych i szklarni. W przypadku rozmnażania pojedynków czy linii w procesie hodowli, dobranie optymalnych warunków do zapłodnienia to jedno z najistotniejszych zagadnień.

Słowa kluczowe

EN

Secale cereale ssp. cereale; rye; fertilization; pollen tube; growth; temperature

PL

Secale cereale ssp. cereale; żyto; zapłodnienie; wzrost; łagiewki pyłkowe; temperatura

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, nr 4
• Strony: 30--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mackiewicz D.

• Poznań University of Life Sciences, Department of Genetics and Plant Breeding

autor

Grzelak M.

• Poznań University of Life Sciences, Department of Grassland and Natural Landscape Sciences

Bibliografia

• [1] IPCC, Raport Międzynarodowego Panelu Zmian Klimatycznych, 2007.
• [2] Michalska B.: Variability of fair temperature in north western Poland. [In:] Z. Szwejkowski (ed.): Environmental aspects of climate change, UW-M, Olsztyn, 2009, 89-107.
• [3] Żmudzka E.: Changes in thermal conditions in the high mountain areas and contemporary warming in the central Europe. Miscellanea Geographica, 2010, 14: 59-70.
• [4] Michalska B.: Tendencje zmian temperatury powietrza w Polsce. Prace i Studia Geograficzne, 2011, T.47: 67-75.
• [5] Mackiewicz-Karolczak D., Broda Z.: Ocena przydatności hodowlanej mieszanców żyta uprawnego Secale cereale (L.) z dzikimi gatunkami z rodzaju Secale. Biul.IHiAR, 2004, 231: 265-277.
• [6] Kolasińska I.: Przywracanie płodności pollen u mieszańców żyta CMS-Pampa x restorer. Biul. IHiAR, 2001, 218/219: 341-349.
• [7] Kolasińska I.: Identyfikacja donorów genów przywracających meską płodność u mieszańców żyta ze sterylizującą cytoplazmą Pampa. Biul. IHiAR, 2014, 271:17-28.
• [8] Winiarczyk K., Szozda A., Kalinowski A., Radcowski M.: Wybrane aspekty zapylenia żyta (Secale cereale L.). Annales UMCS. Sec. E, 2005, 60, 293-307.
• [9] Wojciechowska U.: Fizjologia żyta [In:] Biologia żyta. Tarkowski Cz. (ed.). Warszawa: PWN, 1983: 53-99.
• [10] Palfi G., Gulyas S., Rajki E.S.: Correlation of the quality of the pollen grains with the temporal sequence of pollen dispersion in the different parts of the inflorescence. Acta Univ. Szeged. Acta Biol., 1988, 34: 27-34:
• [11] Elgersma A., Stephenson A.G., den Nijs A.P.M.: Effects of genotype and temperature on pollen tube growth in perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Sex Plant Reprod., 1989, 2:,225-230.
• [12] Narrallach J.B.: Biosynthesis of glycoproteins involved in the pollen-stigma interaction of incompatibility in developing flowers of Brassica oleracea L. Planta, 1985, 165: 100-107.
• [13] Filutowicz A., Kużdowicz A.: Mikrotechnika roślin. Warszawa: PWN, 1951.
• [14] Martin F.W.: Staining and observing pollen tubes by means fluorescence. Stain technol., 1959, 34: 125-128.
• [15] Lord E.: Adhesion and cell movement during pollination: cherchez la femme. Trends Plant Sc., 2000, 5: 368-372.
• [16] Herrero M.P., Dickinson H.G.: Pollen tube development in Pethunia hybrida following compatible and incompatible intraspecific mating. J Cell Sci., 1981, 47: 3, 65-383.
• [17] Herrero M.P., Arbeloa A.: Influence of the pistil on pollen tube kinetics in peach (Primus persica). Am. J. Bot., 1989, 76:,1441-1447.
• [18] Lewis D.: Gametophytic - saprophytic incompatibility. [In:] Williams E.G., Knox B.R., Clarke A.E. (eds.): Genetic control of self-incompatibility and reproductive development in flowering plants. Kluwer, Dordrecht, 1994, 88-101.
• [19] Ockendon D.J., Gates P.J.: Growth of cross- and selfpollen tubes in the styles of Brassica oleracea. New Phytol., 1975, 75: 155-160.
• [20] Herrero M.P., Dickinson H.G.: Pollen tube growth following compatible and incompatible intraspecific pollination in Pethunia hybrida. Planta, 1980, 148: 217-221.
• [21] Cruzan M.B.: Analysis of pollen-pistil interaction in Pethunia hybrida, the determination of variance in male reproductive success. Sex Plant Reprod., 1993, 6: 275-281.
• [22] Rudramuniyappa C.K., Panchaksharappa M.G.: Histochemistry of pollen tube growth in vivo in Triticum durum Desf.. Cytologia, 1974, 39: 665-671.
• [23] Helsop-Harrison J.: Aspects of the structure, cytochemistry and germination of the pollen of rye (Secale cereale L.) Annals of Botany, 1979, 44 Suppl.:1-47.
• [24] Wolters-Arts M., Lush W.M., Mariani C.: Lipids are required for directional pollen tube growth. Nature, 1998, 392: 818-821.
• [25] Franklin V.E.: Signaling and the modulation of pollen tube growth. The Plant Cell., 1999, Vol. 11: 727-738.
• [26] Helsop-Harrison J., Helsop-Harrison Y.: The pollenstigma interaction in the grasses. 1. Fine structure and cytochemistry of the stigma of Hordeum and Secale. Acta Botanica Nederlandica, 1980, 29: 261-276.
• [27] Firon N., Nepi M., Paccini E.: Water status and associated processes mark critical stages in pollen development and functioning . Annals of Botany, 2012, 109: 1201-1213.
• [28] Karapanos I.C., Akoumianakis C.M., Olympios C.M., Passam H.C.: The effect of substrate, ADP and uncoupler on the respiration of tomato pollen during incubation in vitro at moderately high temperature. Sex Plant Reproduction, 2009, 22:133-140.
• [29] Hormaza J.I., Herrero M.: Dynamics of pollen tube growth under different competition regimes. Sex Plant Reproduction, 1996, 9: 153-160.