Мінливість будови плоду та квітки Arabidopsis thaliana (l.) Heynh. під впливом мутантних алелів генів clv1 та ap1

13. Медвідь О.М. Будова квітки у мутантної лінії ар1-1 резушки Таля (Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.) / О.М. Медвідь, І.Д. Соколов, С.Г. Хаблак // Матеріали XII з'їзду Українського ботанічного товариства. - Одеса, 2006. - С. 465 (Частка авторства - 50%, особистий внесок здобувача - проведення досліджень, узагальнення даних).

14. Медведь О.М. Влияние мутантной аллели clv1-1 на цветки и плоды Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. / О.М. Медведь // Материалы II Междунар. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы ботаники и методики преподавания биологии». - Белгород, 2007. - С. 209-215.

15. Медведь О.М. Влияние гена CLAVATA1 на диагностические признаки у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. / О.М. Медведь // Матеріали X конф. молодих вчених «Сучасний стан і пріоритети розвитку фізіології рослин, генетики та біотехнології». - Київ, 2007. - С. 118-119.

16. Медведь О.М. Совместное действие генов APETALA1 и CLAVATA1 на органы цветка Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. / О.М. Медведь // Матеріали III міжнародної конференції молодих вчених «Біологія: від молекули до біосфери». - Харків, 2008. - С. 196-197.

17. Медведь О.М. Генные мутации и их комбинации у арабидопсиса как факторы экспериментальной эволюции / О.М. Медведь // Матеріали Міжнародної наукової конференції «Синтетична теорія еволюції: стан проблеми, перспективи». - Луганськ, 2009. - С. 109.

АНОТАЦІЇ

Медвідь О.М. Мінливість будови плоду та квітки Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. під впливом мутантних алелів генів CLV1 та AP1 - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 - генетика. - Селекційно-генетичний інститут - Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення. - Одеса, 2010.

В ході виконання досліджень за темою дисертаційної роботи, присвяченої вивченню генетичних механізмів регулювання розвитку квітки і плоду під впливом мутантних алелів за картованими генами CLV1 і AP1, доведено їх плейотропний ефект на формування плоду та всіх органів квітки. Під впливом рецесивного алеля clv1-1 у лінії N45 утворюється плід три-чотиригнізда коробочка, а не стручок. Мутантний ген clv1 призводить до достовірного збільшення кількості насінин в плоді на 30% порівняно з ефектом гену er.

Установлено посилену дію алеля ap1-1 як мінус-алеля на формування всіх органів квітки. Мутантний алель ap1-3 зменшує кількість чашолистків (~ на 40%), тичинок (~ на 16%) та призводить до повної відсутності пелюсток. Установлено, що кількість органів квітки визначається як окремими генами, так і їх взаємодією за типом рецесивного надепістазу.

Для оптимізації процесу створення полімутантних ліній здійснено добір бажаних генотипів у F₃. Фенотипові ознаки нових полімаркерних ліній виходять за межі діагностичних ознак виду A. thaliana. Гептамаркерна лінія за алелями ap1-1, bp-1, clv1-1, dis2-1, er-1, gl1-1, tfl1-2 (Lug62) зручна для генетичного аналізу арабідопсиса, оскільки маркована 1-3 мутантними алелями за кожною з п'яти хромосом гаплоїдного набору. Вірогідність визначення локалізації генів до групи зчеплення за допомогою гептамаркерної тест-лінії дорівнює 88%.

На основі проведеного RAPD- аналізу виявлено відмінність в організації геному досліджуваних ліній арабідопсиса Таля за рецесивними картованими генами er-1; clv1-1,er-1; ap1-1,er-1; ap1-1,clv1-1,er-1 та доведено їх генетичну подібність.

Ключові слова: арабідопсис, квітка, плід, ген, плейотропний ефект, полімутантні лінії, групи зчеплення.

Медведь О.М. Изменчивость строения плода и цветка Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. под влиянием мутантных аллелей генов CLV1 и AP1 - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. - Селекционно-генетический институт - Национальный центр семеноведения и сортоизучения. - Одесса, 2010.

В ходе проведения исследований по теме диссертационной работы, посвященной изучению генетических механизмов регулирования развития цветка и плода под влиянием мутантных аллелей по картированным генам CLV1 и AP1, доказан их плейотропный эффект на формирование плода и всех органов цветка. Подтверждено, что аллель clv1-1 - плюс-аллель количества практически всех элементов цветка. Установлено, что под влиянием рецессивного аллеля clv1-1 у линии N45 развивается плод трёх-четырёхгнёздная коробочка, а не стручок. Мутантный ген clv1 приводит к образованию большего количества семян в плоде на 30% в сравнении с эффектом гена er. Это дает возможность рекомендовать его для генетического конструирования плодов сельскохозяйственных растений сем. Brassicaceae с повышенным количеством семян.

Установлено, что аллель ap1-1 является минус-аллелем числа всех органов цветка. Подтверждена, дифференционная модификационная изменчивость структуры цветка димутанта по рецессивным аллелям ap1-1,er-1 (N28) в условиях разных температурных режимов. Понижение температуры воздуха вызывает уменьшение количества чашелистиков, увеличивает количество лепестков и не влияет на количество тычинок и плодолистиков в цветках линии N28. Присутствие в генотипе мутантного аллеля ap1-3 приводит к уменьшению количества чашелистиков (~ на 40%), тычинок (~ на 16%) и полному отсутствию лепестков. Выяснено, что количество органов цветка определяется как отдельными генами, так и их взаимодействием по типу рецессивного сверхэпистаза.

В диссертации приведено экспериментальное и теоретическое обобщение возможности создания полимаркерных мутантных линий, не требовательных к стандартным условиям выращивания, со сцепленными рецессивными картированными генами, фенотипы которых легко диагностируются на разных этапах онтогенеза. Созданные полимутантные линии ap1-1,clv1-1,er-1; ap1-1,bp-1,clv1-1,er-1,gl1-1 и ap1-1,bp-1,clv1-1,dis2-1,er-1,gl1-1,tfl1-2 являются исключительно удобными для генетического анализа и исследований в направлении функционирования генома арабидопсиса. Они облегчают работу по сохранению коллекции мутантных линий в сравнении с многочисленными мономутантными линиями: одну линию технически легче поддерживать, чем три или семь исходных.

Фенотипические признаки новых полимаркерных линий выходят за рамки диагностических признаков вида A. thaliana. На основе проведенного RAPD- анализа выявлено отличие в организации генома линий арабидопсиса Таля по рецессивным картированным генам er-1; clv1-1,er-1; ap1-1,er-1; ap1-1,clv1-1,er-1 и доказано их генетическое подобие.

Ключевые слова: арабидопсис, цветок, плод, ген, плейотропный эффект, полимутантные линии, группы сцепления.

Medvid' O.M. Variability of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. fruit and flower structure under the influence of the mutant alleles of the CLV1 and AP1 genes. - Manuscript.

Thesis for scientific degree of Candidate of Biology on the speciality 03.00.15 - genetics. - Plant Breeding and Genetics Institute - National Center of Seed and Cultivar Investigation. - Odesa, 2010.

In the course of carrying out the research on the thesis theme devoted to the study of genetic mechanisms of regulation of flower and fruit development under the influence of the mutant alleles of the mapped CLV1 and AP1 genes, their pleiotropic effect on all floral organs and fruit formation has been proved. Under the influence of the clv1-1 recessive allele in line N 45 a fruit of three- or four-celled capsule was developed instead of a silique. The clv1 mutant gene caused significant increase, up to 30%, in number of seeds in a fruit in comparison with effect of the er gene.

An intensified effect of ap1-1 allele as a minus-allele on the formation of all floral organs has been found. The ap1-3 mutant allele decreased number of sepals (~ up to 40%), stamens (~ up to 16%) and resulted in a complete absence of petals. It was found that the number of floral organs can be determined by separate genes as well as by their interaction as recessive super epistasis.

For the optimization of the polymutant lines development a selection of the desired genotypes in F₃ has been made. The phenotype characters of new polymarker lines were beyond the diagnostic characters of A. thaliana. The heptamarker line which contains the ap1-1, bp-1, clv1-1, dis2-1, er-1, gl1-1, tfl1-2 alleles (Lug62) is convenient for genetic analysis of arabidopsis since it is marked by 1-3 mutant alleles on each of 5 chromosomes of haploid number. The reliability of determination of the genes location in a linkage group using the referred test-line was 88%.

On the basis of RAPD- analysis the difference in the genome organization of the A. thaliana lines which contain the recessive mapped genes er-1; clv1-1,er-1; ap1-1,er-1; ap1-1,clv1-1,er-1 as well as their genetic similarity has been proved.

Key words: arabidopsis, flower, fruit, gene, pleiotropic effect, polymutant lines, linkage group.

Размещено на Allbest.ru