Переопыление или пересорт? Всё, что нужно знать о ксении

Чего только не услышишь возле витрины с семенами во время предпосевного ажиотажа. Чаще всего огородники делятся печальными историями о том, что сеют одно, а вырастает совершенно другое. Порой, услышав из уст какой-нибудь бабушки «сажала красные и желтые перцы рядом, а все выросли красными — переопылились», я мысленно посмеивалась, но не вступала в спор. Ну, понятно же, полагала я, причина — пересорт. Не могут же признаки переопыления проявиться у родителей, а не у потомства! Но мир ботаники оказался более загадочным, чем можно предположить, и у растений, в отличие от людей, процесс оплодотворения, действительно, иногда может сказаться на «внешности» родителей. О том, как и почему это происходит, расскажу в этой статье.

Может ли переопыление изменить материнское растение?

Тема пресловутого переопыления актуальна и на просторах Интернета. На различных форумах среди садоводов и огородников кипят нешуточные баталии на тему того, могут ли растения переопылиться между собой так, чтобы новые качества проявились уже в первый год?

Чаще всего в качестве примера своей правоты противники возможности такого переопыления проводят параллели с людьми. Например, женщина, вышедшая замуж за представителя негроидной расы, не становится чернокожей, а подобные признаки проявляются у их совместных детей и последующих поколений.

Так почему же тогда сливовидный помидор, просто растущий рядом с округлым, вдруг выдает круглые плоды? А, бывает, рядом росли желтые и красные тюльпаны, но в один год все они внезапно становятся красными, хотя и вырастают из прежних материнских луковиц.

В этих двух примерах скорее всего действительно причины более банальны и лежат на поверхности: в первом случае причиной оказалась путаница — то есть обычный пересорт, а во втором — более жизнестойкие сорта просто вытеснили более слабые, а цветовод решил, что красный тюльпан «переопылил» все луковицы.

Так все-таки может ли переопыление изменить материнское растение? Науке, действительно, известны совершенно конкретные случаи настоящего переопыления растений с изменением родительских качеств. В частности, подобное явление ярко выражено у кукурузы. Если при совместной посадке пыльца фиолетовых сортов опылит желтую кукурузу, то при созревании початки оказываются пестрыми: одна часть зерен желтая, а другая часть окрашена в различные оттенки фиолетового цвета.

Сахарная кукуруза при переопылении с кремнистой кукурузой дает часть зерен кремнистого типа. Также широко распространены случаи, когда у желтозерной ржи при опылении пыльцой зеленозерной оказывается зеленое зерно. Как такое может произойти, если окраска принадлежит эндосперму (запасающая ткань вокруг семени растений, где откладываются питательные вещества для развития зародыша) и по сути является частью материнского растения?

Долгое время такое явление просто не вписывалось в картину мира ученых-ботаников, и большинство из них предпочитало закрывать глаза на такие причуды природы.

Что такое ксения?

В сути явления удалось разобраться советскому академику РАН СССР, цитологу и эмбриологу растений Сергею Навашину. Установленная ученым закономерность получила название «двойное оплодотворение», и его наличие в полной мере объясняло случаи с изменением плодов материнских растений под действием оплодотворения «отцовской» пыльцой.

Как оказалось, в процессе оплодотворения растений принимают участие два спермия (мужская половая клетка в пылинках пыльцы). При этом одна из них оплодотворяет яйцеклетку, после чего получается зигота (из нее образуется зародыш нового растения), а вторая сливается с центральной клеткой семезачатка, из которой развивается эндосперм (запасающая ткань) семени.

Таким образом, если ранее эндосперм считался частью материнского растения, и его изменение под действием оплодотворения выглядело едва ли не мистическим, то благодаря открытию двойного оплодотворения, стало вполне логичным, что у запасающей ткани семени очень даже возможно проявление доминантных (преобладающих) признаков «отца».

Подобное явление — влияние пыльцы на характеристики семян и плодов в оплодотворенном растении — в ботанике получило название ксения (от греческого слова xenia – гостеприимство, образованного от слова xenos — гость, чужой, посторонний).

Читайте также нашу статью Расщепление признаков у растений — как обойтись без неприятных сюрпризов?

Положительные стороны ксении

Эффект ксении у перекрестноопыляемых растений может определять форму, сроки созревания, размер, вкус и химический состав плодов. В селекционной работе ксения используется для выявления лучших опылителей, чтобы уменьшить период созревания плодов и увеличить урожайность.

Кстати, как мы знаем, для ряда сортов деревьев и кустарников зачастую указывается конкретные культивары, которые могут стать лучшими опылителями. И обычно такие пары подбирают не только по совпадению сроков цветения, но и как раз-таки, учитывая эффект ксении.

В последние годы исследования эффекта ксении на Западе были направлены на улучшение качества таких культур как миндаль, яблони, груши, личи, виноград, съедобный каштан, киви, орех пекан и других. Но при этом у разных культур эффект ксении проявлялся по-разному.

Что касается ореховых культур, то, согласно исследованиям ученых на тему влияния родительской пыльцы на желательные хозяйственные характеристики, значительное влияние «отцовской» пыльцы наблюдалось на размер ядра и на время его созревания. Однако никакого влияния на твердость скорлупы, герметичность скорлупок или процент двойных ядер под действием ксении не наблюдалось.

Съедобные каштаны продемонстрировали потенциальную возможность положительного влияния эффекта ксении на скорость созревания плодов, скорость вступления в плодоношение, а также качество плодов (содержание сахаров, жира, белка и витамина С). Тем не менее, некоторые характеристики урожайности и качества плодов не были подвержены влиянию ксении.

К таковым относились количество орехов, общее содержание крахмала и содержание влаги в ядрах. Таким образом были сделаны выводы, что отцовская пыльца, действительно, влияет на скорость созревания, а также на внешний вид, качество и химический состав плодов.

У груш в поисках лучшего опылителя для увеличения урожайности и улучшения качества плодов были исследованы основные параметры, такие как скорость созревания, количество созревших семян на плод, внешний вид плодов и товарные характеристики. Результаты показали, что пыльца оказала очевидное влияние на скорость созревания плодов, вес плодов, содержание растворимых сухих веществ, кислотность и непосредственно на сами семена. Однако не было установлено очевидного влияния на форму плода и съедобную часть плодов (мякоть и кожуру).

Следует ли опасаться ксении?

Прежде всего, ксении характерны для злаков. Так, для кукурузы при апробации, помимо процента чистосортности, всегда определяется и ксенийность, то есть число зерен изменившихся под действием ксении на каждые 100 початков.

Кроме того, ксении подвержены двудомные растения (актинидия, облепиха, спаржа) и однодомные растения, имеющие отдельные мужские и женские цветки на одном растении (например, тыква, огурцы, орехи), когда риск попадания своей пыльцы и пыльцы с соседнего экземпляра примерно одинаков. Однако большинство садовых и огородных культур однодомны и при этом имеют обоеполые цветки на одном растении (содержат и тычинки и пестики).

В частности, у таких популярных овощей как томаты и перец чаще всего происходит самоопыление, но при этом они относятся к «факультативным» самоопылителям, то есть при повышенных температурах у них может произойти и перекрестное опыление (в южных регионах, в очень жаркую погоду или в теплицах в средней полосе).

Так, имеются сведения, что после опыления сладкого перца пыльцой острого плоды «болгарского» перца могут стать горьковатыми. И, напротив, если пыльца сладкого перца опыляет острый, то он может потерять часть своей остроты. Иногда несущественно изменяется и конфигурация (толщина стенок и размеры плода).

Что касается изменения окраски плодов в первый год, то овощи и фрукты с сочными плодами не корректно сравнивать с зерновкой кукурузы, где эндосперм виден невооруженным глазом. Съедобные части плода в терминах ботаники носят название «мезокарпий» (мякоть) и эндокарпий (кожура). А сам эндосперм находится внутри непосредственно семени.

Хотя ксения и может оказывать некоторое влияние на качество плода (как описано выше), оно является не таким сильным и значительным, чтобы у кожуры и мякоти плодов материнского растения могла кардинально поменяться окраска. И если подобное случается, то только в самых исключительных случаях и представляет интерес для науки. Ведь будь такое в порядке вещей, то наш сад и огород был бы настоящим «полем чудес», полным беспрестанных сюрпризов, и о закрепленных сортовых признаках не могло бы быть и речи. Но это, к счастью, не так.

Читайте также нашу статью Тюльпаны стали пёстрыми? Осторожно — это опасный вирус!

Поэтому рассказы о том, как красные помидоры пожелтели от соседства с желтоплодными, или перцы из кубовидных стали стручковыми уже в первый год, и тому подобные чудеса все-таки имеют под собой довольно прозаичные основания — случайный пересорт или намеренная недобросовестность производителя семян или рассады. Так что бояться ксении в этом отношении не стоит.