Вплив генотипу на особливості мікроклонального розмноження представників підродини Prunoidae

Вивчення генотипних особливостей та вдосконалення біотехнологічного процесу мікроклонального розмноження представників підродини Prunoidae з застосуванням молекулярно-генетичних маркерів. Порівняльний аналіз регенераційної здатності в умовах in vitro.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 07.01.2014
Размер файла 36,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна Академія наук України

Інститут фізіології рослин і генетики

УДК 575 576. 35 581.1

03. 00. 15 - генетика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Вплив генотипу на особливості мікроклонального розмноження представників підродини Prunoidae

Бленда Анна Вікторівна

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі біотехнології та генетики Інституту агроекології та біотехнології УААН.

Науковий керівник доктор сільськогосподарських наук, професор,

академік НАНУ, УААН, РАСГН Созінов Олексій Олексійович, Інститут агроекології та біотехнології УААН, директор.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Левенко Борис Олексійович, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

завідувач відділом генетичної інженерії кандидат біологічних наук, Петюх Григорій Павлович, Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАН України, старший науковий співробітник.

Провідна установа Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, м. Київ.

Захист дисертації відбудеться "25" травня 2000р. о 10 год. На засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.212.01 в Інституті фізіології рослин та генетики НАН України за адресою: 03022, Київ, вул. Васильківська 31/17.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізіології рослин та генетики НАН України (03022, Київ, вул. Васильківська 31/17).

Автореферат розіслано "22" квітня 2000р.

Вчений секретар cпеціалізованої вченої ради Мордерер Є.Ю.

Анотації

Бленда А.В. Вплив генотипу на особливості мікроклонального розмноження представників підродини Prunoidae. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 - генетика. - Інститут фізіології рослин та генетики НАН України, Київ, 2000.

Дисертацію присвячено питанням вивчення генотипних особливостей та вдосконалення біотехнологічного процесу мікроклонального розмноження представників підродини Prunoidae з застосуванням молекулярно-генетичних маркерів.

Проведено порівняльний аналіз регенераційної здатності в умовах in vitro досліджених груп генотипів даної підродини і генотипи розподілено на групи. Виявлено наявність позитивної кореляції між вмістом фенольних сполук в однорічних пагонах та здатністю до регенерації в умовах in vitro при мікроклональному розмноженні даних генотипів.

Запропоновано використання кількісного вмісту фенольних сполук в якості додаткових біохімічних маркерів при роботі з генотипами даної підродини в культурі in vitro.

Досліджено і проведено відбір поліморфних ферментних систем для ідентифікації окремих представників даної підродини в умовах in vitro та in vivo. Охарактеризовано досліджені ферментні системи і проведено розподіл генотипів по визначеним типам ізоферментних спектрів.

Ключові слова: генотип, підродина Prunoidae, молекулярно-генетичні маркери, мікроклональне розмноження, регенераційна здатність in vitro, фенольні сполуки, ізоферментний аналіз.

Бленда А.В. Влияние генотипа на особенности микроклонального размножения представителей подсемейства Prunoidae. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. - Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена вопросам изучения генотипических особенностей и усовершенствования биотехнологического процесса микроклонального размножения представителей подсемейства Prunoidae: сортов черешни и вишни отечественной селекции, а также диких форм и отдаленных гибридов этих культур с использованием молекулярно-генетических маркеров. Выполнен сравнительный анализ регенерационной способности в условиях in vitro исследованных генотипов данного подсемейства и проведено их распределение на группы. Определено наличие положительной корреляции (коэффициент корреляции r=0.80) между количественным содержанием фенольных соединений в однолетних побегах исследованных генотипов и их способностью к регенерации в условиях in vitro при микроклональном размножении данных генотипов. Предложено использование количественного содержания фенольных соединений в качестве дополнительных биохимических маркеров при работе с генотипами данного подсемейства в культуре in vitrо, что позволит проводить более эффективный отбор образцов для массового размножения.

Изомерфный анализ был использован для исследования и отбора полиморфных ферментных систем с целью идентификации генотипов данного подсемейства в культуре in vitro и in vivo. Проведенный анализ выявил изменчивость состава десяти ферментных систем и изученных генотипов. Охарактеризованы исследованные ферментные системы и проведено распределение генотипов по типам изоферментних спектров.

Ключевые слова: генотип, подсемейство Prunoidae, молекулярно-генетические маркеры, микроклональное размножение, регенерационная способность in vitro, фенольные соединения, изоферментный анализ.

Blenda A.V. The influence of genotype upon microclonal propagation of representatives of the Prunoidae subfamily. - Manuscript.

The thesis for Ph.D degree (Biology) on speciality 03.00.15 - genetics. - Institute of Plant Physiology and Genetics of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2000.

The Ph.D. degree thesis is devoted to the investigation of genotype variations and improvement of biotechnological process of microclonal propagation of representatives of the Prunoidae subfamily using molecular-genetic markers. The comparative analysis of in vitro regenerative capacity of the studied genotypes was performed, and they were distributed into groups according to the results. Positive correlation between quantitative content of phenolic compounds in one-year old shoots and capacity for regeneration during micropropagation was determined. Therefore, usage of quantitative content was proposed as an additional biochemical marker for further work with the genotypes. Also, polymorphic enzyme systems for the genotypes identification were investigated. The enzyme systems were characterized and genotypes were distributed according to characteristic isoenzyme patterns.

Key words: genotype, Prunoidae subfamily, molecular-genetic markers, microclonal propagation, in vitro regenerative capacity, phenolic compounds, isozyme analysis.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Якість посадкового матеріалу має у садівництві важливе значення, бо об'єкти цієї галузі багаторічні, а ефект від насаджень з'являється через декілька років. Практика з трав'янистими і деревними рослинами виявила можливість отримання елітного садивного матеріалу біотехнологічними методами, зокрема через культуру тканин.

Біотехнологія мікроклонального розмноження плодових на основі методу культури тканин є складовою частиною інтенсивного садівництва. У порівнянні з традиційними для України технологіями вона має ряд переваг: а) швидке розмноження цінного генетичного матеріалу; б) отримання вегетативного потомства важко розмножуваних видів плодових культур; в) відбір здорового посадкового матеріалу; г) отримання в лабораторних умовах необхідного садивного матеріалу протягом року і створення банку генотипів. Сучасні технології отримання садивного матеріалу вимагають обов'язкової перевірки належності маточно-живцевих дерев до певного сорту і сортової чистоти насаджень. При розмноженні рослин в умовах in vitro виникає необхідність контролю стабільності геному і виявлення соматичних мутацій. Використання біохімічних та молекулярних маркерів дає можливість швидко та надійно проводити генотипну ідентифікацію та контроль стабільності геному в умовах in vitro. Впровадження даних методів є важливим для селекції та розсадництва плодових культур в Україні, де вони не мають масштабного використання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводили за програмою відділу біотехнології і генетики Інституту агроекології та біотехнології УААН "Розробка теоретичних основ і методології використання біотехнології в збереженні генофондів, адаптивній селекції, насінництві рослин та агроекології", № Держреєстрації 0196 U 012975.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень був аналіз генотипних особливостей представників підродини Prunoidae:сортів черешні, вишні, їх диких форм та віддалених гібридів даних культур при їх мікроклональному розмноженні з використанням молекулярно - генетичних маркерів.

Для досягнення поставленої мети були визначені основні завдання досліджень: біотехнологічний генотипний мікроклональний

1. Вивчення особливостей мікроклонального розмноження досліджуваних генотипів підродини Prunoidae.

2. Оптимізація умов культивування in vitro з урахуванням генотипу.

3. Визначення кількісного вмісту фенольних сполук в однорічних пагонах досліджуваних генотипів та аналіз сумарного вмісту фенольних сполук та регенераційної здатності in vitro при мікроклональному розмноженні генотипів даної підродини.

4. Характеристика ферментних систем та визначення можливості їх використання для генотипної ідентифікації даних представників в умовах in vivo та in vitro.

Наукова новизна та практичне значення отриманих результатів. Вперше дані сорти черешні та вишні селекції Інституту зрошуваного садівництва УААН (Мелітополь) використані в дослідженнях по мікроклональному розмноженню, визначенню вмісту фенольних сполук в однорічних пагонах та ізоферментному аналізі.

Практичне значення полягає в удосконаленні біотехнології мікроклонального розмноження кісточкових культур на основі методу культури тканин.

Виявлені біохімічні маркери регенераційної здатності генотипів в умовах in vitro дозволять більш ефективно відбирати сорти та підщепи даної підродини для мікроклонування. Визначені поліморфні ферментні системи можливо використовувати для паспортизації посадкового матеріалу кісточкових культур та підтримання сортової чистоти насаджень, а також контролю стабільності геному в умовах in vitro при мікроклональному розмноженні деревних плодових.

Особистий внесок здобувача. Дослідження виконано особисто. Участь здобувача полягала в постановці завдань експериментів і визначенні шляхів їх вирішення, проведенні лабораторних дослідів, узагальненні та статистичній обробці експериментальних даних, підготовці матеріалів до друку.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на 2-му Міжнародному симпозіумі "Plant Biotechnology" (Україна, Київ, 4-8 жовтня 1998 р.), міжнародній конференції "Агробиотехнологии растений и животных" (Київ, 29-30 травня 1997р.), V та VI Міжнародних конференціях молодих вчених

"Проблемы дендрологии, цветоводства и плодоводства" (Ялта, 6-10 жовтня, 1997р.; Ялта, 5-8 жовтня 1998р.), 2-й Міжнародній конференції "Використання сучасних молекулярно-генетичних і біотехнологічних розробок у генетико-селекційних дослідженнях" (Одеса, 1998р.), на міжнародній науково-практичній конференції "Землеробство ХХІ століття - проблеми та шляхи вирішення" (Київ-Чабани, 1999), на міжнародному симпозіумі "Fruit Breeding and Selection" (Dresden, 1999).

Публікації. За результатами дисертації опубліковані 13 праць, з них 4 статті у провідних фахових виданнях.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, трьох розділів - огляду літератури, матеріалів та методів, результатів та обговорення, висновків.

Робота викладена на 143 сторінках і містить 24 малюнки та 12 таблиць, Список використаної літератури включає 181 джерело, з яких 137 іноземними мовами.

Матеріали і методи досліджень

Характеристика об'єктів дослідження. Об'єктом дослідження були дика форма і культивовані сорти черешні (Prunus avium L., 2n = 2х = 16) та сорти вишні (P.cerasus L., 2n = 4х = 32), які широко використовуються як вихідні батьківські форми в селекційній роботі: магалебська (дика) вишня (P.mahaleb, 2n = 2х = 16), міжвидові гібриди - вишні-дюки P.cerasus х P.avium (2n = 4х = 32), черешнево-вишневий гібрид P.avium х P.cerasus (2n = 2х = 16), а також вегетативно розмножуванні (клонові) підщепи для черешні і вишні, представлені в основному міжродовими гібридами.

Вегетативно розмножуванні (клонові) підщепи: П-3, П-7, ВЦ-13, ЛЦ-52, ЦШ-34, Л-2, F-1.

Дикі форми черешні та вишні - дика (солодка червона) черешня, дика (магалебська) вишня.

Сорти черешні: Валерій Чкалов, Казка, Рання Маркі, Мелітопольська рання, Рубінова рання, Скороспілка, Успіх (Престижна), Таврічанка, Вінка, Дніпровка, Присадибна, Чорнявка, Жабуле, Дрогана жовта, Францис, Курортна, Ізюмна, Крупноплідна, Бігаро Оратовського, Мелітопольська чорна, Радужна.

Сорти вишні: Еврика, Примітна Мелітопольська десертна, Ігрушка, Шалун'я, Чорнокорка Подбєльська, Ерді Ботермо.

Мікроклональне розмноження. Верхівкові бруньки вводили в культуру in vitro при різному фізіологічному стані материнських рослин. Живці відбирали з саджанців та дорослих 15-річних дерев. Стерилізація бруньок, очищених від покривних лусок, включала декілька етапів: 96%-ний етанол - 2-3 секунди, 0,1%-на діхлорізоціанурова кислота - 3 хвилини, 0,4%-ний нітрат срібла - 5 хвилин. На перших етапах основними були поживні середовища Пієрика для регенерації стебла та Мурасіге і Скуга з декількома варіантами їх оптимізаціїї 6-бензиламінопурином, 3-індолілмасляною кислотою, бета-індолілоцтовою кислотою, 6-фурфуриламінопурином, зеатином, гібереловою кислотою. На стадії ризогенезу використовували поживне середовище Пієрика для укорінення. Індукцію ризогенезу детермінували насиченням базальної частини регенерантів ауксином ІМК. Експланти та пробіркові рослини вирощували при температурі повітря +26-28оС, 16-годинному фотоперіоді, освітленості 4-5 тис. люкс та відносній вологості повітря 70%.

Аналіз вмісту фенольних сполук. Визначення кількісного вмісту фенольних сполук проводили в однорічних пагонах спектрофотометричним методом за методикою В.П. Бленди (1985). Відбір зразків проводили зимою (січень-лютий) під час мінімальної фізіологічної активності дерев. Спектрофотометричне визначення кількісного вмісту проводили по довжині хвиль: флавоноли -360 нм; оксикоричні кислоти - 324 нм; катехіни -280 нм, проантоціани - 550 нм. Розрахунки вмісту фенольних сполук у відсотках на одиницю сухої маси проводили за калібрувальними кривими для стандартів.

Порівняльний та кореляційний аналізи проводили за допомогою методу АNOVA (Analysis of Variance) з використанням пакету комп'ютерних програм SAS (Statistical Analysis System, Version 6.12, USA)

Ізоферментний аналіз. Для аналізу брали ростові бруньки та молоде листя з однорічних пагонів на початку вегетації та флоему однорічних пагонів. 50 мг рослинного матеріалу розтирали в 0.3 мл 0.01 М тріс-гліцинового буферу (рН 8.6), що містив по 0.1% бичачого сироваткового альбуміну, аскорбінової кислоти та солянокислого цистеїна, 1% поліетиленгліколя, 10% полівінілпірролідона (М=40000), 5% цукрози, 0.5% тритона Х-100, 14 мМ бета-меркаптоетанолу. Після центрифугування до 100 мкл экстракту додавали 5 мкл 0.001%-ного розчину бромфенолового синього і відразу використовували для електрофорезу. Співвідношення маса тканини: об'єм екстрагуючого буферу складало 1 : 6. Також проведено аналіз ізоферментних спектрів рослин 24 генотипів в культурі in vitro при мікроклональному розмноженні з верхівкових бруньок (стадії індукції проліферації та укорінення). Вертикальний электрофорез проводили в пластинах поліакріламідного гелю (ПААГ). Концентрація верхнього гелю складала 5%. Концентрація нижнього (поділяючого) гелю для аналізу пероксидази (RRX), эстерази (EST), супероксиддісмутази (SOD), кислої фосфатази (ACP) складала 10%, для аспартатамінотрансферази (AAT), шикіматдегідрогенази (SKD), форміатдегідрогенази (FDH), лейцинамінопептидази (LAR), глутаматдегідрогенази - 7.5%. Амілазу (AMY) аналізували в 9%-ному ПААГ, що містив 0.1% крохмалю. Як верхній використовували 0.1М тріс-гліциновий електродний буфер (рН 8.6), нижнім був 0.2 М ацетатний буфер. Гістохімічне фарбування PER, AAT, EST, LAP, AMY проводили за методикою Жебентяевої (1999), ACP, FDG, - згідно з методикою Левитеса [1986], SOD, SKD, GDH - за методикою Wendel and Weeden [1989].

Результати досліджень

Виявлено, що на першому етапі ріст і розвиток регенерантів визначався фізіологічним станом материнських рослин. Кращим часом для введення в культуру тканин усіх досліджуваних об'єктів був період вимушеного спокою та активного росту (січень-квітень), найскладнішим -період органічного та глибокого спокою (серпень-грудень). Успіх проходження регенераційного процесу в умовах in vitro також визначався генотипом (табл.1).

Таблиця 1. Регенерація in vitro експлантів генотипів підродини Prunoidae в період вимушеного спокою, %

Генотип

Заражені м/організмами

Залишились без розвитку

В стані розетки

Сильне калюсоутворення

Хлорозні

Придатні до проліферації

П-З

2

5

3

2

3

85

П-7

3

4

2

2

2

87

ВЦ-ІЗ

2

4

3

3

2

86

ЛЦ-52

2

4

5

3

4

82

ЦШ-34

3

5

6

2

4

80

Л-2

3

3

3

6

3

82

F-1

5

4

4

3

3

81

В середньому

2.9

4.1

3.7

3.0

3.0

83.3

НІР 0.5

4.64

5.56

5.27

4.75

4.76

10.39

В. Чкалов

10

10

24

2

22

32

Б.Оратовського

8

12

20

5

13

42

М. чорна

10

14

12

6

14

44

М. рання

12

10

12

4

10

52

Рубінова рання

12

8

10

4

12

54

Крупноплідна

11

16

15

3

15

40

Курортна

13

7

10

5

14

51

Успіх

15

7

8

2

13

55

Казка

12

8

10

3

12

55

Таврічанка

10

8

8

4

10

60

Дніпровка

15

12

14

4

10

45

Радужна

15

15

13

5

12

40

Скороспілка

10

7

6

5

7

65

Дрогана жовта

8

10

12

4

16

50

Ізюмна

8

6

6

6

7

67

Чорнявка

7

4

6

6

5

72

Жабуле

10

14

14

4

16

42

В середньому

10.9

9.9

11.8

4.2

12.2

50.9

НІР 0.5

8.68

8.27

8.89

5.60

9.07

13.63

Еврика

8

3

4

7

3

75

Примітна

10

2

4

6

3

75

М, десертна

11

4

5

5

5

70

Ігрушка

13

5

7

5

6

64

ІІІалун'я

10

4

2

5

3

76

В середньому

10.4

3.6

4.4

5.6

4.0

72.0

НІР 0.5

8.51

5.19

5.71

6.42

5.46

12.48

Дика черешня

12

16

29

3

12

28

Дика вишня

11

18

30

3

14

24

В середньому

11.5

17.0

29.5

3.0

13.0

26.0

НІР 0.5

8.94

10.52

12.78

4.78

9.42

12.28

В середньому по всім генотипам

9.1

8.0

9.9

4.1

8.9

60.0

Примітка. Кожного генотипу брали не менше 100 експлантів.

Відзначена наявність великої відновлюючої сили у віддалених (міжродових та міжвидових) гібридів - вегетативно розмножуваних підщеп, дюків. В групах підщеп, дюків та диких форм не виявлено суттєвої різниці в реакції окремих генотипів на умови культивування. Сорти черешні мали неоднакову потенційну можливість реалізації генетичної інформації і розподілилися на сім підгруп (табл. 2).

Таблиця 2. Розподіл на групи показників регенераційної здатності

сортів черешні в залежності від генотипу

Групи

Середнє значення

Генотип

А

72.00

Чорнявка

В

А

67.00

Ізюмна

В

А

С

65.00

Скороспілка

В

D

А

С

60.00

Таврічанка

В

D

Е

С

55.00

Успіх

В

D

Е

С

55.00

Казка

В

D

Е

С

54.00

Рубінова рання

F

D

E

C

52.00

Мелітопольська рання

F

D

E

51.00

Курортна

F

D

E

50.00

Дрогана жовта

F

Е

G

45.00

Дніпровка

F

Е

G

44.00

Мелітопольська чорна

F

Е

G

42.00

Бігаро Оратовського

F

Е

G

42.00

Жабуле

F

G

40.00

Радужна

F

G

40.00

Крупноплідна

G

32.00

Валерій Чкалов

Примітка. Середні значення з однаковою буквою істотно не відрізняються.

Відзначено неоднакову реакцію генотипів на поживне середовище. Відносно дюків та диких форм вишні та черешні кращим було поживне середовище Пієрика для регенерації стебла (ІМК, БАП - по 0.25 мг/л; кінетин, ІОК - по 0.5 мг/л), а для клонових підщеп оптимальним варіантом було збільшення концентрації фітогормонів у даному поживному середовищі у два рази (ІМК, БАП -по 0.5 мг/л, кінетин, ІОК - по 1 мг/л). Сорти черешні добре регенерували на середовищі Мурасіге і Скуга (ІОК, кінетин - по 0.25 мг/л; зеатин - 0.5 мг/л).

На етапі проліферації для збереження сортових властивостей був обраний шлях утворення пазухових пагонів. Встановлено залежність коефіцієнту проліферації при мікроклонуванні від сортових та видових особливостей представників підродини Prunoidae, оптимізації поживного середовища, часу культивування in vitro, пори року. Серед вегетативно розмножуваних підщеп церападуси П-3 та П-7 утворювали меристематичні клони більш інтенсивно; найвищий коефіцієнт розмноження спостерігали на третьому місяці культивування даних генотипів in vitro. Вищий коефіцієнт розмноження відмічено у весняний період, нижчі - у літній, зимовий та осінній періоди. Взимку у дюків Еврики та Мелітопольської десертної коефіцієнт розмноження був нульовим. При використанні для проліферації поживного середовища Пієрика для регенерації стебла (зеатин, кінетин - по 0.75 мг/л, ІОК - 0.5 мг/л) у досліджуваних генотипів підродини Prunoidae коефіцієнт розмноження був нульовим.

На етапі індукції ризогенезу значні розбіжності в показниках здатності до укорінення спостерігалися між генотипами в групі підщеп, а також між групами підщеп та дюків (табл. 3). Отримані в результаті аналізу варіацій дані свідчать, що у клонових підщеп (міжвидових гібридів) вищі потенції до укорінення у порівнянні з вишнево-черешневими гібридами. На використаних в наших дослідженнях поживних середовищах у даних генотипів черешні та її дикої форми укорінення не спостерігали.

Проведений кореляційний аналіз виявив лінійний зв'язок між вмістом фенольних сполук та здатністю до регенерації в умовах in vitro. Коефіцієнт кореляції r складав 0.80368, що є свідченням наявності суттєвої позитивної кореляції. Залежність здатності до регенерації від вмісту фенольних сполук виражено рівнянням:

Регенер. здатність = -3.652874 +9.465009 х вміст фенольн. сполук

У відповідності із значенням коефіцієнту детермінації R2, 65% варіабельності в значеннях здатності до регенерації визначається вмістом фенольних сполук в однорічних пагонах даних генотипів. Побудований на основі отриманих даних графік (рис.2) виявив наявність лінійної регресії. Коефіцієнт кореляції був різним у чотирьох досліджуваних групах фенольних сполук: проантоціани - 0.78793, флавоноли - 0.77742, катехіни - 0.60443, оксикоричні кислоти - 0.51602. Таким чином, кількісний вміст фенольних сполук в рослинних тканинах в певній мірі може використовуватися як біохімічний маркер інтенсивності життєвих процесів в організмі в цілому і при мікроклональному розмноженні кісточкових культур зокрема.

Таблиця 3. Ризогенез in vitro у генотипів підродини Prunoidae

Генотип

Заражені м/організмами, шт.

Без розвитку шт.

Надмірне калюсоутворення, шт.

Утворили коріння, шт.

Розподіл показників укорінення на групи

П-7

15

9

11

65

А

П-3

18

8

12

62

В

А

Л-2

12

10

20

58

B

A

C

F-1

14

16

20

50

B

D

C

М. десерт.

15

22

18

45

D

C

Еврика

19

20

21

40

D

Шалун'я

21

20

19

40

D

Ігрушка

22

19

21

38

D

Разом

136

124

142

398

%

17.0

15.5

17.7

49.8

НІР 0.5

10.44

9.99

10.61

13.67

Примітки

Кожного генотипу брали не менше 100 рослин.

Середні значення з однаковою буквою суттєво не відрізняються

При дослідженні поліморфізму ферментних систем у вивчених генотипів підродини Prunoidae детектовано сім зон активності супероксиддисмутази які, за припущенням, кодуються у черешні та вишні такою ж кількістю генів. В залежності від кількості та рухливості компонентів зафіксовано дев'ять типів спектрів (рис.3,а). Естераза проявляла себе як мономер. Електрофоретичний спектр неспецифічної естерази має багато компонентів і представлений п'ятьма зонами - EST-1, EST-2, EST-3, EST-4, EST-5, що, вірогідно, контролюються різними локусами.

Розбіжності у складі та рухливості компонентів зафіксовані у шести фенотипах. Аспартатамінотрансфераза представлена трьома зонами ферментативної активності: ААТ-1, ААТ-2, ААТ-3. У дикої форми вишні детектовано дві зони активності - ААТ-1 і ААТ-3. Для даного ферменту виявлено два типи спектрів (рис.3,в). Вірогідно, трьохкомпонентний фенотип знаходиться під контролем локусів Ааt-1, Aat-2, Aat-3, що представлені гомоалельними варіантами. Різниця в рухомості швидкомігруючих компонентів свідчить на користь алельного поліморфізму локусу Aat-1 у даних представників підродини Prunoidae. Кисла фосфатаза проявляла себе як мономер і мала дві зони активності, які, можливо, контролюються локусами Acp-1 та Acp-2. В залежності від числа та рухливості компонентів в поліморфній зоні АСР-1 формувалося 4 типи спектрів.

Лейцинамінопептидаза виявлялася у вигляді двох зон активності ферменту LAP-1 i LAP-2, серед яких LAP-2 мала високу активність тільки на ранніх етапах вегетації. В зоні LAP-1 в залежності від числа компонентів виявлено три типи спектрів. Даний фермент є мономером і контролюється у кісточкових культур двома генами Lap-1 i Lap-2. Виявлений поліморфізм припускає наявність трьох алельних варіантів локусу Lap-1. Гомозиготний фенотип виявлено у диплоїдних зразків (сорти черешні, дика вишня), а гетерозиготні фенотипи - у поліплоїдних зразків (сорти вишні, дюки, церападуси). Амілаза проявлялася у вигляді двох поліморфних зон. В зоні AMY-1 в десяти електрофоретичних позиціях містилося від одного до шести ізоферментів, в залежності від рухливості та інтенсивності забарвлення яких формувалося 12 типів спектрів. Запропонована R. Monet та B. Gibault [1991] для персика схема моногенного діалельного контролю альфа - амілази листя не пояснює виявлений поліморфізм зони AMY-1. Можливо, вона знаходиться під контролем декількох генів. Форміатдегідрогеназа проявлялася у вигляді одного компоненту, в залежності від рухливості та активності якого зафіксовані три типи спектрів. Спостерігалася одна зона ферментативної активності SKD-1.

Всього детектовано 7 типів спектрів ферменту, що припускає наявність шести алелів локусу Skd-1 (рис.3,з). Гомоалельні фенотипи мали диплоїдні зразки, а гетероалельні фенотипи були у поліплоїдів. SKD є однією з найбільш поліморфних систем для Prunoidae, що має чітку генетичну інтерпретацію. Тому ізоферментний склад SKD може бути використаний для ідентифікації представників цієї підродини. Глутаматдегідрогеназа проявлялася у вигляді однієї зони, в якій були присутніми від одного до трьох компонентів. Всього зафіксовано 5 типів спектрів. Можна припустити, що наявність на електрофореграмах компонентів в різних позиціях відображає алельний поліморфізм локусу Gdh-1. Пероксидаза була представлена трьома зонами активності (рис.3, к). Варіабельність складу виявлена в зонах середніх та швидких компонентів PRX-2 та PRX-1. Перша зона швидкомігруючих компонентів PRX-1 є найбільш інформативною для даних видів підродини Prunoidae. Друга зона ферментативної активності PRX-2 також виявила відмінності між видами і сортами. В залежності від поєднання компонентів детектовано вісім типів спектрів PRX.

Отже, проведений аналіз виявив мінливість складу десяти ізоферментних систем у досліджених представників підродини Prunoidae. Всього в даних дослідженнях ідентифіковано вісім локусів, що контролюють окремі зони електрофоретичного спектру ізоферментів. Найбільш варіабельними ферментами, що детектують сортовий поліморфізм у черешні, вишні та їх гібридів, були EST, SOD, AMY, PRX, SKD. Мінливість ферментів LAP, AAT, FDH, GDH, ACP проявлялася на рівні видів і може бути використана для їх ідентифікації.

З метою контролю стабільності геному в умовах in vitro при мікроклональному розмноженні проведено порівняльний аналіз 7 ферментних систем у рослин 24 генотипів (на стадіях індукції проліферації та укорінення. Виявлено генетичну ідентичність матеріалу, отриманого in vitro, з материнськими рослинами. Аналіз спектрів листочків і корінців культуральних рослин виявив тканиноспецифічність для естерази та кислої фосфатази. При аналізі аспартатамінотрансферази активність зони ААТ-2 в культурі in vitro була значно меншою у порівнянні з материнськими рослинами. Отримані результати свідчать про можливість використання ізоферментних систем для генотипної ідентифікації різних видів рослин в умовах in vivo та in vitro.

Висновки

Показано, що здатність до мікроклонального розмноження in vitro у рослин підродини Prunoidae залежить від генотипних особливостей. Дикі форми черешні та вишні характеризуються низькою регенераційною здатністю in vitro (24% тa 28%, відповідно), сорти черешні мають більш високу регенераційну здатність (в середньому 50.9%). Найбільш високі показники виявлені для віддалених (міжвидових та міжродових) гібридів - дюків (72.0%) та вегетативно розмножуваних підщеп (83.3%).

Всі досліджені сорти черешні показують відтворювані характеристики регенераційної здатності в умовах in vitro, що дозволило розподілити їх на сім груп по ефективності мікроклонального розмноження.

Аналіз окремих етапів регенерації показав, що більш інтенсивній проліферації відповідає, як правило, більш висока здатність до коренеутворення (ризогенезу). В групі клонових підщеп найбільш високими показниками як проліферації так і ризогенезу характеризуються церападуси П-3 та П-7.

Виявлено залежність адаптації клонових підщеп та дюків, отриманих in vitro, до нестерильних факторостатичних умов від генотипних особливостей рослин. В середньому адаптаційна здатність у клонових підщеп складає 76.5%, у дюків - 44.9%. У групі клонових підщеп високі показники адаптації відмічено у церападусів П-3 та П-7 (76.9% та 82.0%, відповідно).

Встановлено наявність лінійної кореляції (коефіцієнт кореляції r=0.80) між регенерційною здатністю в умовах in vitro та вмістом фенольних сполук в однорічних пагонах. Найбільшим був кількісний вміст у клонових підщеп (8.74% до сухої маси), сортів дюків (7.53%), нижчий - у сортів черешні (5.80%) та диких форм 5.49%).

Встановлено, що найбільш поліморфними ферментними системами, котрі детектують поліморфізм серед досліджених генотипів черешні, вишні та гібридів цих культур, є естераза, супероксиддисмутаза, амілаза, пероксидаза, шикиматдегідрогеназа. Мінливість ферментів лйцинамінопептидази, аспартатамінотрансферази, форміатдегідрогенази, глутаматдегідрогенази та кислої фосфатази виявлялася на рівні видів підродини Prunoidae і може бути використана для їхньої ідентифікації.

Серед досліджених ферментних систем у представників даної підродини ідентифіковано вісім локусів, що контролюють окремі зони електрофоретичного спектру: Aat-1, Aat-2, Aat-3, Lap-1, Lap-2, Skd-1, Acp-1, Acp-2.

Встановлена ідентичність ізоферментних спектрів семи ферментних систем (лейцинамінопептидази, амілази, шикиматдегідрогенази, форміатдегідро-генази, естерази, аспартатамінотрансферази, супероксиддисмутази) рослин з маточно-живцевих насаджень і рослин, отриманих шляхом мікроклонального розмноження. Це створює основу для використання ізоферментного аналізу для сортової ідентифікації клонів.

Список опублікованих праць

1. Бленда В.П., Бленда А.В., Созінов О.О., Іващенко І.В. Особливості реадаптації підщеп кісточкових культур, отриманих мікроклональним розмноженням, до умов відкритого грунту // Физиология и биохимия культурных растений. - 1998. - Т.30, № 3. - С. 225-229.

2. Бленда А.В. Мікроклональне розмноження сортів черешні, дюків та підщеп // В кн. Агроекологія і біотехнологія. Збірник наукових праць. Вип. 2. - Київ. -1998. - C. 136-141.

3. Бленда А.В., Бленда В.П., Созінов О.О. Формування елітного садивного матеріалу черешні на підщепах, отриманих in vitro // В кн.: Агроекологія і біотехнологія. Збірник наукових праць. Вип. 2. - Київ. -1998. - C. 205-209.

4. Бленда А.В., Жебентяева Т.Н., Созинов А.А. Полиморфизм некоторых ферментных систем представителей подсемейства Prunoidae//Цитология и генетика. - 1999. - Т. 33. - № 3. - С.39 - 46.

5. Бленда В.Ф., Бленда А.В., Созинов А.А. Исходные источники размножения при формировании элитных комбинаций черешни на подвоях, полученных in vitro // Материалы VI Международной конференции "Проблемы дендрологии, цветоводства и плодоводства", Ялта, 5-8 октября, 1998. Ялта, 1998. - С. 193-197.

6. Созинов А.А., Бленда А.В., Бленда В.Ф., Иващенко И.В. Генотип и регенерация плодовых и ягодных in vitro // Тезисы докладов Международной конференции "Агробиотехнологии растений и животных", Киев, 29-30 мая, 1997. Киев, 1997. - С. 157-158.

7. Blenda A.V., Blenda V.P., Sozinov O.O. The biotechnology of obtaining elite plating material of sweet cherry//Abstracts of 2nd International Symposium on Plant Biotechnology, Ukraine, Kyiv, 4-8 october 1998. Kyiv, 1998. - P. 23.

8. Бленда В.П., Бленда А.В., Созінов О.О., Іващенко І.В. Сорто-підщепні комбінації черешні для інтенсивного саду//Збірник матеріалів 2-ї Міжнародної конференції "Використання сучасних молекулярно-генетичних і біотехнологічних розробок у генетико-селекційних дослідженнях", Одеса, 1998. - С. 10-12.

9. Бленда А.В., Созінов О.О. Вміст фенольних сполук як маркер регенераційної здатності in vitro представників підсімейства Prunoidae при мікроклональному розмноженні//Матеріали міжнародної науково-практичної конференції "Землеробство ХХI століття - проблеми та шляхи вирішення", Чабани, 8-10 червня, 1999. Київ-Чабани, 1999. - С.181-182.

10. Blenda A.V., Blenda V.P., Sozinov A.A. Stone fruits genotypes cultured in vitro and their natural phenolic compounds//EUCARPIA Symposium on Fruit Breeding and Selection, Dresden, 6th - 10th September 1999. - Р.121-122.

11. Blenda A.V., Zhebentyayeva T.N., Sozinov A.A. Characteristics of some isoenzyme systems of the Prunoidae subfamily//EUCARPIA Symposium on Fruit Breeding and Selection. - Dresden, Germany, 6th - 10th September, 1999. - Р.136.

12. Бленда А.В., Созинов А.А., Бленда В.Ф., Иващенко И.В. Годичный цикл косточковых и проявление его в культуре in vitro//Materials of the 7th International Conference "International Meeting of Young Scientists in Horticulture", 14th -16th September 1999, Lednice, Czech Republic. - P.23 - 26.

13. Бленда А.В., Созинов А.А., Бленда В.Ф., Иващенко И.В. Получение элиты косточковых культур с применением микроклонирования//Доклады конференции "Научные основы устойчивого садоводства в России", 11-12 марта 1999, Мичуринск 1999. - С.374-375.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристика розмноження птахів та значення даного процесу для популяції в цілому. Поведінка птахів на різних етапах життя, її відмінні особливості. Табличні дані характеристики розмноження. Графічні дані характеристики розмноження птахів, їх аналіз.

    курсовая работа [235,2 K], добавлен 01.02.2012

  • Використання методів біотехнології для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Розширення і покращення ефективності біологічної фіксації атмосферного азоту. Застосування мікроклонального розмноження. Створення трансгенних рослин.

    курсовая работа [49,7 K], добавлен 23.07.2011

  • Дослідження морфологічних та екологічних особливостей, фармакологічного застосування пеларгонії. Вивчення способів розмноження, вирощування та догляду за рослиною. Характеристика хвороб та шкідників квітки, методів лікування, використання в озелененні.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.11.2011

  • Особливості розмноження птахів. Специфіка перельотів, гніздування та будови яйця птахів: гусака сірого, сірого журавля, великого строкатого дятла. Характеристика кладки яєць, висиджування та вигодовування пташенят у різних представників класу птахів.

    курсовая работа [35,7 K], добавлен 21.09.2010

  • Підродини бобових: Цезальпінієві, Мімозові і Бобові, або Метеликові, їх особливості. Види представників родини Бобові за морфологічною будовою листка, їх використання з лікувальною метою. Застосування бобових у фітодизайні та озелененні територій.

    курсовая работа [10,2 M], добавлен 21.09.2010

  • Вивчення царства грибів, різних за способом життя, будовою і зовнішньому вигляду. Дослідження подібності грибів до рослин і тварин. Аналіз будови та способів розмноження. Характеристика особливостей паразитичних, сапротрофних та сімбіотичних організмів.

    презентация [1,3 M], добавлен 23.04.2013

  • Загальна характеристика отряду Рукокрилі. Особливості зовнішньої і внутрішньої будови їх представників, екологічні особливості, поведінка тварин та спосіб існування в дикій природі та у неволі. Літальний апарат кажанів, специфіка полювання та розмноження.

    курсовая работа [328,1 K], добавлен 22.01.2015

  • Зміст, основні завдання та досягнення сучасної біології як навчальної дисципліни. Ознайомлення із поняттями регенерації, подразливості та розмноження. Вивчення хімічного складу живих організмів та особливостей молекулярного рівня їх організації.

    учебное пособие [2,4 M], добавлен 26.01.2011

  • Розмноження - властивість живих організмів відтворювати собі подібних, його статевий і нестатевий способи. Розмноження рослин вегетативними органами: живцями, спорами, відводками, вусами, пагонами, бруньками, дітками (живородіння). Сутність регенерації.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 23.02.2013

  • Дослідження класифікації і розвитку павуків у ході еволюції. Аналіз особливостей зовнішньої та внутрішньої будови, органів чуттів. Характеристика механізму харчування і розмноження. Способи життя і значення павуків, застосування павутини в промисловості.

    курсовая работа [6,8 M], добавлен 16.01.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.