Генотипові особливості прояву цитометричних ознак клітин генеративних структур пшениці, жита та їх гібридів

Поліморфізм цитохімічних ознак клітин генеративних структур пшениці та жита. Залежність експресії цитохімічних ознак і кореляційних зв’язків між ними від статевої належності клітин. Значення "генотипу" в експресії цитологічних ознак у цих рослин.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2015
Размер файла 143,4 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://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Генотипові особливості прояву цитометричних ознак клітин генеративних структур пшениці, жита та їх гібридів

ЗАгальна характеристика роботи

пшениця жито генеративний клітина

Актуальність теми. Пшенично-житні гібриди в сучасній генетиці та селекції слугують вихідним матеріалом для отримання нових сортів тритикале, а також використовуються як модельні об'єкти для вирішення численних проблем міжвидової гібридизації, включаючи вивчення причин безплідності міжвидових гібридів, їх генетичної нестабільності тощо. Окреме місце серед таких досліджень займає вивчення закономірностей успадковування кількісних ознак пшениці та жита їх віддаленими гібридами. Слід зазначити, що генетика кількісних ознак посідає надзвичайно важливе місце у сучасних генетичних дослідженнях. Незважаючи на значні досягнення й успіхи у цій галузі, генетика кількісних ознак спеціалізованих клітин і, зокрема, генеративних структур злаків, у науковій літературі майже не представлена. Зустрічається лише окрема фрагментарна інформація (Бондарь, 1987; Гусаковская, 2000). Хоч лініям, створеним шляхом віддаленої гібридизації злаків, присвячена значна кількість праць, проблеми успадковування кількісних, у тому числі морфометричних та цитохімічних ознак віддаленими гібридами та їх нащадками, досліджені недостатньо (Банникова, 1975; Ивановская, 1983). Слід наголосити на тому, що шляхи реалізації генетичної інформації за процесів розвитку і формування генеративних структур на клітинному рівні не з'ясовані зовсім (Тырнов, 2000). До того ж, в літературі майже відсутня інформація про онтогенетичну мінливість цитометричних ознак клітин чоловічих та жіночих генеративних структур у злаків та їх міжвидових гібридів (Гусаковская, Ермаков, 1986; Бланковская, 1992).

З урахуванням зазначеного, дослідження генетичних особливостей експресії кількісних ознак клітин генеративних структур пшениці, жита та їх гібридів являє собою актуальну проблему, що має важливе теоретичне і практичне значення. У даній роботі зроблено спробу узагальнити та поглибити існуючу інформацію про генетичну обумовленість каріометричних та цитохімічних ознак клітин генеративних органів злаків та експериментально з'ясувати можливі механізми онтогенетичної мінливості каріометричних і цитохімічних показників у процесі розвитку чоловічих та жіночих генеративних структур у пшениці, жита та їх гібридів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження провадили на кафедрі генетики і молекулярної біології біологічного факультету Одеського національного університету ім. І. І. Мечникова протягом 2003 - 2008 років. Вони є складовою частиною державної бюджетної теми “З'ясувати шляхи генетичної коадаптації за гібридизації та штучних змін генотипу” (номер реєстрації ОНУ 274, номер державної реєстрації 0103 U004773).

Мета та завдання досліджень. Метою роботи було з'ясувати особливості видової та сортової мінливості кількісних (каріометричних і цитохімічних) ознак клітин генеративних структур за диференціювання останніх в онтогенезі м'якої пшениці та жита і дослідити закономірності їх успадковування пшенично-житніми гібридами F1 і F2.

У зв`язку з поставленою метою вирішували такі задачі:

1. З'ясувати ступінь схрещуваності досліджуваних сортів пшениці з житом, визначити його алельну детермінованість за схемою K. Lein, отримати пшенично-житні гібриди F1 і F2 і визначити кількість хромосом у клітинах останніх;

2. Провести порівняльний аналіз генетично обумовленого поліморфізму ка-ріометричних параметрів клітин (об'ємів ядер та ядерець, ядерно-ядерцевих співвідношень, кількості ядерець у ядрі і кількості ядерець на 100 клітин, за-гальної кількості ядерцевого матеріалу на 100 клітин тощо).

3. Визначити мінливість цитохімічних (показників оптичної щільності ядерця та цитоплазми за забарвлення на РНК та білки) ознак клітин чоловічих та жіночих генеративних структур в онтогенезі пшениці, жита та їх гібридів, а також установити наявність кореляційних зв'язків між досліджуваними ознаками;

4. Вивчити закономірності успадковування досліджуваних каріометричних та цитохімічних ознак клітин генеративних структур злаків за їх віддаленої гібридизації;

5. Установити залежність прояву досліджуваних каріометричних ознак клітин чоловічих генеративних структур від умов вирощування рослин та від їх генотипу;

6. з'ясувати динаміку каріометричних і цитохімічних показників клітин генеративних органів злаків в процесі їх розвитку залежно від геномного складу, плоїдності та статевого статусу досліджуваних клітин.

Об'єкт дослідження: експресія цитометричних ознак у злаків та їх міжродових гібридів у процесі індивідуального розвитку рослин.

Предмет дослідження: закономірності успадковування та мінливість каріометричних та цитохімічних ознак клітин генеративних структур у м'якої пшениці, жита та їх амфіплоїдних гібридів в процесі спорогенезу.

Методи дослідження. Гібридизація пшениці з житом, інші методи генетичного аналізу: цитогенетичні методи (виготовлення і вивчення постійних та тимчасових мікропрепаратів, визначення кількості хромосом у клітинах), методи гістохімічного забарвлення на наявність РНК і білків у ядерцях та цитоплазмі клітин, методи каріометричних досліджень, комп'ютерна цитофотометрія, методи варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше досліджено вплив генотипу і середовища на експресію каріометричних і цитохімічних ознак за мікро- і мегаспорогенезу у різних сортів пшениці, жита та пшенично-житніх гібридів. Показано суттєві відмінності реалізації спадкової інформації у сортів пшениці, жита та їх гібридів на прикладі кількісних ознак клітин генеративних структур: з'ясовано, що морфометричні, цитохімічні і функціональні параметри ядер і ядерець клітин генеративних структур досліджуваних злаків відрізняються за інтенсивністю і часом прояву. Вперше встановлено факти високого істинного гетерозису у міжродових пшенично-житніх гібридів за цитохімічними ознаками - збільшення вмісту РНК в ядерцях і цитоплазмі (? 30%) клітин спорогенної тканини і вмісту білків у цитоплазмі (> 35% ) археспоріальних клітин. Виявлено генетичну особливість сорту озимої пшениці Альбатрос одеський, пов'язану з утворенням і утриманням порівняно з іншими сортами значно більшої кількості ядерець і ядерцевого матеріалу, а, отже, і рибосомальної РНК. Показано, що на відміну від існуючої концепції, присутність пшеничних хромосом у пшенично-житніх гібридів не інактивує ядерцеутворюючі райони житніх хромосом повністю; у формуванні ядерцевих структур гібридів приймає участь генетичний апарат геному як пшениці, так і жита. Вперше доведено, що кореляційні зв'язки між каріометричними і цитохімічними ознаками, а також закономірності успадковування цих ознак суттєво розрізняються в клітинах різних статевих систем - чоловічої і жіночої. Виявлено значний вплив чинників зовнішнього середовища і взаємодії «генотип Ч умови середовища» на мінливість цитометричних ознак пшениці, жита та їх гібридів F1 майже на всіх ста-діях мікроспорогенезу.

Практичне значення одержаних результатів. Установлено особливості прояву найважливіших морфометричних і цитохімічних ознак клітин жіночих і чоловічих генеративних структур. Ці ознаки можуть слугувати показниками життєздатності та метаболічної активності клітин батьківських форм злаків і їх міжродових гібридів. Зазначені каріометричні та цитохімічні показники можна використовувати в якості критеріїв життєздатності клітин генеративних структур. Теоретичні та практичні набутки дисертації використовуються на заняттях з великого лабораторного практикуму, а також включені у відповідні розділи загального курсу генетики та спеціальних лекційних курсів, зокрема «Генетика індивідуального розвитку», «Генетичні основи селекції», «Генетика популяцій», «Цитогенетика», що вивчаються студентами в Одеському національному університеті ім. І. І. Мечникова. Постійні мікротомні препарати, виготовлені автором дисертації, використовуються студентами на лабораторних заняттях з курсу «Загальна цитологія».

Особистий внесок здобувача. Планування досліджень та узагальнення отриманих результатів проводили спільно з науковим керівником. Здобувачем самостійно проаналізовано дані наукової літератури за темою дисертаційної роботи, створено пшенично-житні гібриди для проведення запланованих дос-ліджень, виготовлено тимчасові давлені та постійні мікротомні препарати, проведено морфометричні, цитохімічні дослідження, адаптовано методики комп'ютерної програми для цитофотометрії та одержано всю базу експериментальних даних. Статистична обробка отриманих результатів, написання дисертації та її оформлення здійснені автором також самостійно.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що викладені в дисертації, були представлені на VІІ з'їзді Українського товариства генетиків і селекціонерів (Крим, 2002), Конференції молодих вчених-ботаніків «Актуальные проблемы ботаники и экологии» (Одеса, 2003), на Конференції, присвяченій 70-річчю кафедри генетики і цитології Харківського національного ун-ту ім. В. Н. Каразіна «Генетика в современном обществе» (Харків, 2004 р.), на ІІІ з'їзді Вавілівського товариства генетиків і селекціонерів «Генетика в ХХІ веке: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2004), на 59-й науковій конференції професорсько - викладацького складу і наукових працівників ОНУ (Одеса, 2004 р.), на ІІ Міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів та молодих вчених, присвяченій 140-річчю Одеського національного ун-ту ім. І. І. Мечникова (Одеса, 2005), на ХІІ з'їзді Українського ботанічного товариства (Одеса, 2006); на III International Young Science conference «Biodivercity. Ecology. Adaptation. Evolution» (Odessa, 2007), Читаннях, присвячених 300-річчю з дня народження К. Ліннея (Луганськ, 2007), ІІІ Міжнародній науковій конференції «Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології» (Алушта, 2007), на ІІ Міжнародної конференції молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери» (Харків, 2007), IV Міжнародній науковій конференції «Фактори експериментальної еволюції організмів» (Алушта, 2008).

Публікації. Основні положення дисертації викладено у 9 статтях та 7 тезах, з них 5 статей опубліковано у фахових виданнях ВАК України.

Cтруктура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 209 сторінках машинописного тексту, включає 48 таблиць, 6 рисунків, складається із 8 розділів, висновків, практичних рекомендацій та 5 додатків (25 cтор.). Список використаної літератури включає 355 джерел, із них 177 іншомовних (37 стор).

основний зміст роботи

Огляд літератури Мінливість цитометричних ознак у вихідних форм та віддалених гібридів

В огляді літератури наведена інформація про мінливість та успадковування кількісних ознак як найважливіших властивостей рослинних об'єктів, окреслено сучасний стан і напрями дослідження кількісних ознак рослинних клітин. Висвітлені генетичні механізми розвитку генеративних органів і регуляції мейозу у рослин, а також питання генної детермінації схрещуваності рослин та проблеми міжродових схрещувань. Особлива увага надається сучасним досягненням цитогенетики і цитохімії у з'ясуванні структури й розвитку клітин генеративних органів рослин. Показана недостатність вивчення цього питання для злаків і для рослин з модифікованими геномами. Один із підрозділів присвячено морфології та властивостям ядер і ядерець як показникам функціонування геному за розвитку генеративних структур у злаків. На підставі аналізу джерел літератури обґрунтовано вибір теми дисертаційної роботи, основні напрями досліджень.

Матеріали та методи досліджень

Для отримання міжродових гібридів F1 схрещували сорти озимої м'якої пшениці Triticum aestivum L. (2n = 6x = 42) Безоста 1, Миронівська 808, Альбатрос одеський, Фантазія одеська, Одеська 276 з житом Secale сеrеаlе L. (2n = 2x = 14), сорти Харківське 60 та Одеське 1. Рослини вирощували на дослідній польовій ділянці біологічного факультету ОНУ ім. І. І. Мечникова рендомізованими блоками у п'ятикратній повторності. Досліджували різновікові пиляки батьківських злаків, а також рослин першого покоління п'яти комбінацій створених нами пшенично-житніх амфігаплоїдів (2n = 4x = 28) та отриманих від них пшенично-житніх неконстантних амфідиплоїдів (2n = 8x = 56±у). Дослідження мегаспорогенезу проведено на м'якій пшениці Безоста 1, житі Харківське 60 та пшенично-житньому гібриді першого покоління Безоста 1 Ч Харківське 60.

Зав'язі та пиляки 200 нижніх квіток колосків середньої частини головного колоса не менш ніж 10 рослин батьківських форм, а також кожного варіанту амфігаплоїдів і гібридів F2 фіксували сумішшами Карнуа, Навашина та Чіаччіо (Паушева, 1988). Фіксацію зав'язей і пиляків здійснювали у трьох фазах роз-витку рослин: вихід у трубку, колосіння та цвітіння. Тимчасові препарати пиляків та корінців забарвлювали ацетокарміном. Для виготовлення постійних мікропрепаратів використовували загальноприйняту методику проведення фіксованого матеріалу через серію спиртів та сумішей толуолу, доводили до парафіну і готували парафінові блоки (Паушева, 1988). Зрізи товщиною 10 мкм із парафінових блоків отримували на санному мікротомі. Препарати забарвлювали бромфеноловим синім за Мезіа (Паламарчук, Веселова, 1965) та метиловим зеленим - піроніном за Треваном і Шарокком з контролем по Браше (Пирс, 1962). Постійні й тимчасові мікропрепарати вивчали під світловим мікроскопом МБИ - 3. Мікропрепарати фотографували з цього ж мікроскопу за допомогою цифрової фотокамери OLYMPUS C-370 ZOOM.

На виділених етапах мікроспорогенезу (1 - клітини спорогенної (археспоріальної) тканини, 2 - мікроспороцити у профазі І, 3 - мікроспори в тетрадах, 4 - вільні невакуолізовані і 5 - вільні вакуолізовані мікроспори) визначали каріометричні та цитохімічні ознаки клітин генеративних структур (далі ГС) пшениці, жита і пшенично-житніх гібридів першого покоління. У кожному варіанті й на кожному етапі мікроспорогенезу було проаналізовано від 1000 клітин (підраховування кількості ядерець) і від 100 клітин (для каріометричних і цитохі-мічних досліджень). За мегаспорогенезу каріометричні та цитохімічні дос-лідження були проведені на трьох етапах - археспоріальна клітина, профаза І мейозу і мегаспора, які відповідають клітинам першого, другого та четвертого етапів мікроспорогенезу. На кожному етапі розвитку жіночих ГС у вихідних сортів і гібриду було виміряно по 40 клітин. Досліджували каріометричні ознаки клітин чоловічих та жіночих генеративних структур: «кількість ядерець у ядрі», «загальна кількість ядерець на 100 клітин», «об'єм ядра», «об'єм ядерця», «кількість ядерцевого матеріалу на 100 клітин», а також визначали ядерно-ядерцеве співвідношення (ЯЯС). Каріометричні дослідження провадили з використанням окуляр-мікрометра МОВ-1-15Ч та комп'ютерної програми PhotoМ 1.21 (© А. Черниговский, 2001; ІЕФБ ім. І. М. Сеченова РАН). Цитофотомет-ричне визначення оптичної щільності компонентів клітин за цитохімічних реакцій на РНК та сумарний білок провадили з використанням комп'ютерної програми PhotoМ 1.21 як середній десятичний логарифм відношення яскравості точки фону до яскравості точки об'єкту на фотографії постійного мікропрепарату. Всього було виготовлено близько трьох тисяч тимчасових і постійних мікротомних препаратів.

Математичну обробку отриманих результатів здійснювали за загальноприйнятими методами варіаційної статистики (Доспехов, 1985; Атраментова, Утевська, 2007) з використанням набору комп'ютерних статистичних програм Excel. Успадковування досліджуваних кількісних ознак з'ясовували шляхом оцінки ступеня фенотипового домінування у F1 і F2, розрахунок вираженого гетерозису здійснювали за формулами (Peter, Frey, 1966). Характер успадковування і диференціації ступеней домінування оцінювали відповідно до градації Beil, Atkins (Beil, Atkins, 1965).

Характеристика батьківських видів за схрещуваністю і аналіз природи пшенично-житніх гібридів F1 і F2

З метою отримання пшенично-житніх амфігаплоїдів та амфідиплоїдів було проведено схрещування озимої пшениці з житом. Алельний склад генів системи Kr, які контролюють ознаку схрещуваності мякої пшениці з житом, визначали за загальноприйнятою схемою К. Lein (Lein, 1943; Riley, Chapmen, 1967; Таранухо, 2008). Показано, що, згідно зі ступенем фенотипового прояву ознаки схрещуваності з житом, використані в наших дослідах сорти пшениці Безоста 1, Миронівська 808 та Одеська 267 мають принаймні по одному домінантному алелю в кожному локусі генів системи Кr, що і обумовлює низький рівень схрещуваності їх з житом (1,48 - 3,15 %). Сорти пшениці Фантазія одеська і Альбатрос одеський найвірогідніше мають у рецесивно-гомозиготному стані ген kr2 і як мінімум, один домінантний алель Кr1. це забезпечує більш високий рівень їх схрещуваності з житом (10,76 - 11,72 %).

Підрахунок кількості хромосом у пшенично-житніх гібридів F1 підтвердив їх гібридну природу. Геномний склад цих гібридів - ABDR, n = 28 хромосом, вони практично стерильні. Проте на ізольованому колоссі F1 двох комбінацій схрещування були отримані зернівки F2, які, очевидно, утворилися за рахунок спонтанної диплоїдизації внаслідок злиття реституційних гамет. Під-рахунок хромосом в мейоцитах та клітинах кінчиків корінців гібридів F2 показав, що кількість хромосом у клітинах коливалася від 47 до 60. Базуючись на підрахунку хромосом і спостереженні елімінації генетичного матеріалу у мікроспороцитах та мікроспорах, можна вважати, що отримані нами пшенично-житні гібриди F2 являють собою октоплоїдні анеуплоїди, їх геномний склад AАВBDDRR = 56 ± (y).

мінливість каріометричних ознак за мікро- і мегаспорогенезу у досліджених злаків

Варіювання ознак «кількість ядерець у ядрі» і «загальна кількість ядерець на 100 клітин» у мікро- і мегаспорогенезі. Як свідчить література (Челидзе, 1985, Соболь, 2001; Архипчук, 1995, 2003; Калаев, 2005), морфологічні пара-метри ядерець об'єктивно віддзеркалюють рівень метаболізму клітини в цілому, будучи безпосередньо пов'язаними з найважливішими молекулярногенетичними процесами. Кількість ядерець у ядрі визначається в першу чергу числом і активністю ядерцевих організаторів; зміна числа ядерець може відбуватися за рахунок їх злиття або за рахунок зміни кількості копій генів рРНК (Константинов, 1971; Сиволап, 1994; Жарская, 2007).

Кількість ядерець у клітинах пшениці і гібридів F1 варіювала від 1 до 4, в клітинах жита - від 1 до 2. Максимальне число ядерець спостерігали в археспоріальних (спорогенних) клітинах чоловічих і жіночих ГС; на наступних стадіях мікро- і мегаспорогенезу вона різко зменшувалась.

У двох експериментальних комплексах (5 сортів пшениці - 1 сорт жита і 2 сорти пшениці - 2 сорти жита) було досліджено роль генотипів материнської і батьківської форм. Це дозволило встановити суттєві сортові відмінності батьківських форм за ознакою «кількість ядерець» у ядрі клітини і успадковування її пшенично-житніми гібридами F1.

У дослідженої вибірки сортів пшениці, жита та їх гібридів на основних етапах та в цілому за мікроспорогенезу визначали середню кількість ядерець в ядрах 100 клітин. Спостерігається суттєва мінливість цього показника у окремих сортів і пшенично-житніх гібридів як взагалі у мікроспорогенезі, так і на окремих його стадіях. Особливо виділяється сорт Альбатрос одеський, який за цією ознакою у спорогенній тканині перевищує інші сорти пшениці на 17 - 23 %, а за середньою кількістю утворених ядерець у процесі мікроспорогенезу - на 8 - 14 %. Найсуттєвіші відмінності між рослинами жита і пшениці вияв-ляються на стадії спорогенної тканини («кількість ядерець / 100 клітин» у жита у 1,5 - 1,9 разів менше відповідних показників у пшениці), а протягом всього мікроспорогенезу жито поступається пшениці у 1,2 - 1,3 рази. Показники дос-ліджуваної ознаки у всіх гібридів вірогідно менші, ніж у батьківських сортів пшениці. За загальною кількістю ядерець як на стадії спорогенної тканини, так і сумарно протягом всіх стадій мікроспорогенезу безперечним лідером є гібрид, отриманий за участю пшениці сорту Альбатрос одеський. Таким чином, його генетично обумовлена здатність утворювати значно більшу кількість ядерець в ядрах чоловічих генеративних структур (далі ЧГС) чітко успадковується пшенично-житнім гібридом F1.

З метою порівняння шляхів реалізації генетичної інформації у клітинах чоловічих та жіночих ГС проведено аналіз мінливості ознаки «кількість ядерець в ядрі» у мегаспорогенезі пшениці Безоста 1, жита Харківське 60 та їх гібриду F1. Була виявлена подібність загальної динаміки кількості ядерець у процесах спорогенезу. В археспоріальних клітинах ЖГС, як і в клітинах спорогенної тканини ЧГС, спостерігається більша кількість ядерець у ядрах, ніж на наступних етапах спорогенезу. У мегаспорогенезі пшениці і гібриду утворююється в се-редньому менше ядерець, а в мегаспорі жита їх кількість зберігається приблизно на тому ж рівні, що і в мікроспорогенезі.

Мінливість об'ємів ядер, ядерець та кількості ядерцевого матеріалу в клітинах генеративних структур пшениці, жита та їх гібридів F1 в процесі мікроспорогенезу. З метою визначення правомірності використання ознаки об'єму ядерець як показника, що адекватно відображає активність генів рРНК, було вираховано та порівняно показники об'єму ядерець в ядрах клітин археспоріальної (спорогенної) тканини як для батьківських сортів, так і для пшенично-житніх гібридів першого покоління. Проведені дослідження показали, що в багатоядерцевих клітинах окремі ядерця нерівнозначні та різняться за своїм об'ємом. Проте вірогідних відмінностей між сумарним об'ємом ядерець у багатоядерцевих клітинах і об'ємом ядерця у одноядерцевих клітинах не встановлено.

Ознаки «об'єм ядра» та «об'єм ядерця» було проаналізовано протягом п'яти етапів мікроспорогенезу (табл. 1). За переходу клітин від диплоїдного стану у гаплоїдний спостерігалося зменшення об'ємів їх ядер. Ця закономірність більш чітко виражена у справжнього диплоїда - жита. Пшениця, що є алогексаплоїдом, після мейозу фактично переходить до полігаплоїдного стану, тому зменшення об'ємів ядер у неї не таке різке. Внаслідок розбалансованості генетичного апарата мікроспори віддалених гібридів втрачають здатність до подальшого розвитку, що і позначається на об'ємах їх ядер.

Таблиця 1. Мінливість кількісних каріометричних ознак клітин чоловічих генеративних структур протягом мікроспорогенезу (2004 р.)

Сорт, гібрид

Спорогенна

тканина

Профаза І мейозу

Мікроспори

в тетраді

Вільні мікроспори

невакуолізовані

вакуолізовані

об'єм ядра, мкм3

Безоста 1

592,81

2461,24

216,20

806,89

2119,13

Миронівська 808

552,81

2308,13

199,36

993,46

1893,22

Альбатрос одеський

568,64

2249,26

208,32

766,40

1602,63

Фантазія одеська

496,45

2058,94

201,76

569,31

1628,61

Одеська 267

461,02

1965,31

194,22

591,88

1423,56

Харківське 60

402,16

1496,40

189,94

345,29

753,46

(Безоста 1 ЧХарківське) 60 F1

462,55

1894,03

204,30

384,80

466,08

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

436,77

1766,85

194,90

427,52

381,68

(Альбатрос Ч Харківське 60) F1

424,02

1810,79

196,72

515,74

842,21

(Фантазія Ч Харківське 60) F1

440,26

1678,34

192,22

471,00

606,50

(Одеська 267 Ч Харківське 60) F1

413,63

1636,03

183,17

483,96

623,32

НІР05

21,30

75,38

8,97

42,65

73,61

об'єм ядерця, мкм3

Безоста 1

45,01

54,59

11,39

29,92

172,53

Миронівська 808

40,11

48,44

10,65

34,88

163,65

Альбатрос одеський

51,06

52,59

10,05

48,58

135,08

Фантазія одеська

49,19

52,36

9,07

35,96

133,75

Одеська 267

42,85

45,82

9,77

37,74

124,53

Харківське 60

21,39

35,48

9,93

17,88

54,01

(Безоста 1 ЧХарківське) 60 F1

35,88

43,23

9,97

14,85

14,68

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

33,55

37,13

9,71

16,86

13,17

(Альбатрос Ч Харківське 60) F1

36,14

38,95

8,38

15,20

17,90

(Фантазія Ч Харківське 60) F1

34,98

37,31

8,80

15,13

22,27

(Одеська 267 Ч Харківське 60) F1

37,13

39,23

7,35

16,16

19,88

НІР05

3,34

2,66

1,32

3,49

10,78

За розміром ядер і ядерець клітин ГС жито суттєво (Р<0,01) поступається всім дослідженим сортам пшениці незалежно від умов вирощування. Встановлена важлива роль сортових особливостей материнської форми у прояві дос-ліджуваних ознак гібридів: якщо у всіх інших сортів і гібридів F1 після стадії невакуолізованих мікроспор об'єм ядра зростав, то у гібриду за участю Миронівської 808 він зменшувався. Такий прояв даної ознаки спостерігався також в усі роки вирощування рослин.

Виявлено суттєві розбіжності в динаміці мінливості об'ємів ядра, ядерець і кількості ядерцевої речовини у досліджуваних злаків. Отримані дані свідчать про те, що максимуми функціональної активності ядер і ядерець у сортів пшениці та жита не співпадають: в ядрах вона максимальна на стадії профази І, в ядерцях - у вакуолізованих мікроспорах, у яких спостерігаються найвищі по-казники об'ємів ядерець, і, відповідно, найбільша кількість ядерцевого матеріалу. Стадії максимальної функціональної активності ядерець у пшенично-житніх гібридів та їх батьківських форм не співпадають як на диплоїдному, так і на гаплоїдному етапах мікроспорогенезу: у сортів пшениці та жита в гаплофазі (вільні мікроспори) об'єм ядерець в декілька разів вищий, ніж у спорогенній тканині. У гібридів - навпаки. Це свідчить про істотні відмінності шляхів реалізації спадкової інформації щодо становлення досліджуваних ознак у міжродових гібридів та їх батьківських форм.

З метою встановлення можливих закономірностей функціонування ядерця в залежності від геномних характеристик досліджуваних рослин розраховували співвідношення об'ємів ядерець до величин С геномів досліджених злаків як на гаплоїдній (невакуолізовані мікроспори), так і диплоїдній (спорогенна тканина) стадіях розвитку. Результати аналізу міжсортової та міжвидової мінливості показника «об'єм ядерця / величина С» цілком співпали з результатами досліджень щодо кількісних параметрів ядерця - їх кількості, середнього об'єму, кількості ядерцевого матеріалу. На диплоїдній стадії (спорогенна тканина) найбільш високе значення показника «ядерце / величина С» спостерігалося у сортів Альбатрос одеський (1,43) і Фантазія одеська (1,38). За рівнем цього показника на гаплоїдній стадії Альбатрос одеський суттєво (на 28 - 63 %) перевищував інші генотипи, в тому числі й жито.

Аналіз мінливості об'ємів ядер і ядерець за мегаспорогенезу (табл. 2) в цілому співпадає з динамікою цих ознак в процесі мікроспорогенезу (табл. 1), хоч і встановлено певні відмінності. Характерною особливістю є те, що об'єми ядер і ядерець в клітинах генеративних структур пшениці, жита та їх гібриду за мегаспорогенезу значно менші, а міжвидові розбіжності у батьківських сортів на диплоїдних стадіях мегаспорогенезу хоч і суттєві, але не такі значні, як на відповідних стадіях мікроспорогенезу. Окрім того, у гібриду F1 середній об'єм ядерець не змінюється на стадіях археспорію і профази І, і тільки в мегаспорі він суттєво зменшується.

Таблиця 2. Каріометричні показники клітин жіночих генеративних структур у пшенично-житнього гібриду F1 та вихідних сортів злаків (2004 р.), мкм3

Сорт, гібрид

Археспоріальна клітина

Профаза І

Мегаспора

об'єм ядра

Об'єм ядерця

об'єм ядра

Об'єм ядерця

об'єм ядра

Об'єм ядерця

Безоста 1

424,77

28,03

1601,85

31,94

293,49

17,84

Харківське 60

343,92

18,39

1305,15

22,28

271,28

14,40

(Безоста 1 Ч Харківське 60) F1

356,93

24,62

1556,22

24,81

263,36

16,59

НІР05

24,41

2,26

21,01

2,15

21,02

1,25

Виходячи з того, що для оцінки функціонування цитогенетичного апарата клітини і реалізації її генетичної програми важливим показником є загальна кількість ядерцевого матеріалу, розраховували середньозважену кількість ядерцевого матеріалу в клітинах спорогенної тканини й археспоріальних клітинах (диплоїдна стадія онтогенезу). Однофакторний дисперсійний аналіз виявив високу мінливість фенотипових варіантів за цим показником. Найбільша кількість ядерцевого матеріалу (табл. 3) виявлена в спорогенній тканині сорту пшениці Альбатрос одеський. За цим показником він суттєво (Р< 0,05) перевищував інші сорти пшениці (на 9 - 16%), а жито - майже у 2,5 рази. Такий же прояв ознаки зберігається і у міжродових гібридів: гібрид, отриманий за участю сорту Аль-батрос одеський значно (Р < 0,05) переважав інші гібриди за кількістю утвореного ядерцевого матеріалу. Якщо врахувати той факт, що рослини цього сорту порівняно з іншими мали й найбільшу частку багатоядерцевих клітин, а також містили й найбільшу загальну кількість ядерець, то є підстави стверджувати, що сорт Альбатрос одеський за згаданими показниками має істотні генотипові відмінності від інших досліджуваних пшениць.

Таблиця 3. Кількість ядерцевого матеріалу (мкм3) у клітинах спорогенної тканини сортів пшениці, жита та їх гібридів (2004 р.)

Сорт, гібрид

Клітини спорогенної тканини

Археспоріальні клітини

Безоста 1

4811,44 ± 35,50

2824,63 ± 25,32

Миронівська 808

4413,98 ± 60,44

-

Альбатрос одеський

5257,32 ± 48,79

-

Харківське 60

2164,50 ± 39,10

1879,10 ± 13,29

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

3621,52± 35,82

2463,10 ± 59,32

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

3365,93 ± 61,41

-

(Альбатрос Ч Харківське 60) F1

3799,37 ± 39,73

-

НІР05

140,69

111,00

У мегаспорогенезі пшениці, жита та їх гібридів кількісні показники утворення ядерцевого матеріалу суттєво відрізнялися від поведінки аналогічних показників у мікроспорогенезі: загальна кількість утвореної ядерцевої речовини у батьківських сортів і гібриду в мегаспорогенезі значно менша, ніж на відповідній стадії мікроспорогенезу (табл. 3). Це вказує на можливість існування у пшениць, жита та їх гібридів певних розбіжностей у функціонуванні генетичних програм реалізації процесів мікро- і мегаспорогенезу за кількісними параметрами та векторами розвитку.

мінливість цитохімічних ознак клітин генеративних структур пшениці, жита Та їх гібридів у процесах спорогенезу

Як відомо, показники оптичної щільності структур клітини можуть розглядатися як кількісні ознаки, що відображають вміст певних речовин у компонентах клітин (Конарев, 1981; Карнаухов, 2002). З метою визначення достовірності генетичних розбіжностей між сортами та гібридами отримані показники оптичної щільності (далі ОЩ) ядерець і цитоплазми клітин ЧГС після цитохі-мічних реакцій на РНК і білки обробляли за допомогою однофакторного дис-персійного аналізу. Отримані дані показали високовірогідний (Р < 0,01) вплив генотипів сортів і гібридів на мінливість оптичних показників щодо вмісту РНК і білків у компонентах клітин.

Найбільший вміст РНК в цитоструктурах клітин чоловічих і жіночих ГС за мікро- і мегаспорогенезу спостерігався в до- і постмейотичний періоди, коли в клітинах відбуваються найбільш активні синтетичні процеси. Озима пшениця Альбатрос одеський має суттєво більший вміст РНК в ядерцях і цитоплазмі на всіх стадіях мікроспорогенезу, ніж інші сорти пшениці. Це підтверджує раніше зроблений висновок про генотипові особливості цього сорту, які обумовлюють інтенсивніший синтез і значне накопичення РНК в процесі мікроспорогенезу у його клітинах. У більшості гібридів F1 показники вмісту РНК перевищують середнє значення цієї ознаки у батьківських сортів («гіпотетичний» гетерозис).

Динаміка вмісту білків в ядерцях і цитоплазмі є більш стабільною в про-цесі мікроспорогенезу. Як між сортами пшениці, так і між гібридами спостерігаються суттєві відмінності в експресивності цієї ознаки у клітинах ЧГС. Є підстави стверджувати про наявність суттєвих міжродових відмінностей - клітини жита майже в усіх випадках виявляли достовірно нижчі показники, ніж клітини пшениці.

Визначення вмісту РНК у ядерцях і цитоплазмі клітин ЖГС виявило іншу динаміку мінливості даної ознаки у батьківських сортів: якщо у мікроспорогенезі жито за цією ознакою суттєво поступалося пшениці, то у мегаспорогенезі такої чіткої закономірності не було. Вміст РНК в ядерцях і цитоплазмі клітин гібридів F1 був менший, ніж у батьківських сортів, майже на всіх стадіях мегаспорогенезу. Спостерігалося підвищення вмісту білків у мегаспорах жита та гібриду F1 у порівнянні з невакуолізованими мікроспорами.

Вперше встановлено факт суттєвих розбіжностей у прояві цитохімічних ознак у клітинах чоловічих і жіночих ГС злаків. У клітинах спорогенної тканини ЧГС гібриду F1 (Безоста 1 Ч Харківське 60) вміст РНК в ядерцях і цитоплазмі суттєво (? 30 %) перевищував вміст РНК у тих же клітинах кращого батьківського сорту. В археспоріальних клітинах гібриду спостерігається перевага над кращим батьком за вмістом білка в ядерці (4 %) і в цитоплазмі (35 %).

На основі визначення кореляційних зв'язків між вмістом РНК і білка в ядерцях і цитоплазмі чоловічих і жіночих ГС пшениці, жита та їх гібридів показано однаково високу кореляцію (r > 0,7 - 0,8) на всіх етапах мікро- і мегаспорогенезу. Разом з тим, у мегаспорогенезі пшенично-житніх гібридів динаміка кореляційних зв'язків між цитометричними (об'єм ядерця) і цитохімічними (вміст РНК і білка в ядерцях і цитоплазмі) ознаками принципово відрізняється від такої в мікроспорогенезі: для клітин ЖГС виявлені високі або середні стабільні кореляції цих ознак (r = 0,529 - 0,811) на всіх стадіях мегаспорогенезу. У той же час у клітинах ЧГС ці зв'язки з майже високого рівня в спорогенній тканині (r = 0,699 - 0,700) значно зменшуються на наступних стадіях спорогенезу. На етапі гаплоїдних клітин значення r для РНК падає майже до 0 (r = 0,048 - 0,074), а кореляції за вмістом білка - до від'ємних значень (r = -0,270; -0,151). Це свідчить про те, що функціональні зв'язки між одними і тими ж ознаками, але в різних статевих системах міжвидових гібридів на різних стадіях спорогенезу можуть істотно відрізнятися.

успадковування каріометричних і цитохімічних ознак клітин чоловічих і жіночих генеративних структур за гібридизації пшениці з житом

Ступінь фенотипового домінування кількісних ознак клітин чоловічих і жіночих генеративних структур. Оскільки виявлено достовірні функціональні зв'язки між дослідженими ознаками в процесі мікро- та мегаспорогенезу, було дуже важливо з'ясувати закономірності успадковування найбільш важливих каріометричних і цитохімічних ознак за міжродової гібридизації. У сучасній літературі фактично немає інформації щодо цих питань.

Як відомо, використання формули домінування Peter - Frey можливе тіль-ки в тому випадку, коли статистично доведено суттєвість відмінностей між батьківськими формами за досліджуваною ознакою. Такі відмінності було встановлено для досліджуваних цитометричних ознак використаних сортів пшениці та жита. Отже, можна коректно проаналізувати закономірності їх успадковування міжвидовими гібридами на диплоїдних стадіях спорогенезу.

Ступінь домінування у випадку різних ознак клітин ЧГС суттєво відрізнявся. Так, якщо за об'ємом ядра у всіх п'яти гібридів спостерігалося неповне домінування форми з меншим вираженням ознаки (жита), то за іншими ознаками - об'ємом ядерця і ядерцевого матеріалу - характер генних взаємодій був зовсім інший. У всіх гібридів за загальною кількістю ядерцевого матеріалу, а у гібридів, отриманих за участю сортів Альбатрос та Фантазія, і за об'ємом ядерця спостерігалося проміжне успадковування (hp ? 0). Щодо гібридів F1 (Безоста 1 Ч Харківське 60), (Миронівська 808 Ч Харківське 60) й (Одеська 267 Ч Харківське 60), то за об'ємом ядерця у них проявлялося часткове домінування кращої батьківської форми. Такий характер успадковування - проміжний, або з певним відхиленням у бік тієї чи іншої батьківської форми - є типовим для багатьох кількісних ознак. Можна констатувати, що він притаманний і досліджуваним цитометричним ознакам клітин чоловічої спорогенної тканини - об'єму ядер і ядерець, а також середньої кількості ядерцевої речовини.

Отримані показники домінантності каріометричних ознак археспоріальних клітин за мегаспорогенезу F1 (Безоста 1 Ч Харківське 60) надали можливість виявити певні відмінності в експресивності цих ознак у порівнянні їх з такими за мікроспорогенезу. Градації домінування за успадковування каріометричних ознак (об'ємів ядер і ядерець) клітинами ГС гібриду F1 у мікро- і мегаспорогенезі виявилися майже ідентичними (hp = -0,37; -0,68 і 0,23; 0,29 відпо-відно). У випадку загальної кількості ядерцевого матеріалу ступінь фенотипового домінування для археспоріальних клітин вказував на часткове домінування ознак пшениці (hp = 0,24), а для клітин спорогенної тканини свідчив про про-міжне успадковування (hp ? 0).

З метою визначення особливостей успадковування цитохімічних ознак клітин спорогенної тканини за віддаленої гібридизації аналізували ступінь їх домінування у F1 пшенично-житніх гібридів (табл. 4). Цей параметр за обома ознаками (вміст РНК і білків у ядерцях і цитоплазмі клітин) значно варіює в залежності від генотипу материнської форми. Показано існування істинного гетерозису за цитохімічними ознаками у міжродових пшенично-житніх гібридів: у гібриду F1 (Безоста 1 Ч Харківське 60) за вмістом РНК у ядерцях і цитоплазмі, а в гібриду F1 (Альбатрос Ч Харківське 60) - за вмістом РНК у цитоплазмі. Слід підкреслити, що у більшості випадків виявленого справжнього гетерозису позитивне наддомінування за вмістом РНК забезпечували гени пшениць (Безоста 1 та Альбатрос одеський). В протилежність цьому, в гібриду F1 (Безоста 1 Ч Харківське 60) за показником вмісту РНК у цитоплазмі позитивне наддомінування виявляли гени жита, що забезпечило гетерозис на рівні 30 % (табл. 4).

Необхідно звернути увагу на наступний факт: гібрид (Безоста 1 Ч Харківське 60) F1 виявив високий гетерозис (?30 %) за вмістом РНК в ядерцях і цитоплазмі, а гібрид (Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1 - низькі показники домінування і відсутність проявів гетерозису за цими ж ознаками (табл. 4). Слід зазначити, що у гібриду F1 (Безоста 1 ЧХарківське 60) показники hp за цитохімічними ознаками значно вищі, ніж у F1 (Миронівська 808 Ч Харківське 60). Це можна розцінити як опосередковане свідчення того, що сорту пшениці Безоста 1 властива більш висока комбінаційна здатність за цитохімічними ознаками, ніж сорту Миронівська 808.

Таблиця 4. Ступінь домінування (hp) цитохімічних (вміст РНК і білків) ознак у клітинах генеративних структур пшенично-житніх гібридів F1

Гібрид

Ознака

hp

Градація домінування

Рівень гетерозису, %

Клітини спорогенної тканини

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

вміст РНК у ядерці

11,82

hp > 1

27,97

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

0,76

0 < hp < 1

-

(Альбатрос Ч Харківське 60) F1

0,76

0 < hp < 1

-

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

вміст РНК у цитоплазмі

4,02

hp > 1

30,29

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

-0,26

-1 < hp < 0

-

(Альбатрос Ч Харківське 60) F1

1,73

- hp > 1

6,92

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

вміст білків у ядерці

0,74

0 < hp < 1

-

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

-0,09

-1 < hp < 0

-

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

вміст білків у

цитоплазмі

0,84

0 < hp < 1

-

(Миронівська 808 Ч Харківське 60) F1

0,17

0 < hp < 1

-

Археспоріальні клітини

(Безоста 1 ЧХарківське 60) F1

вміст РНК у ядерці

+)

+)

-

вміст РНК у цитоплазмі

-5,86

hp < -1

-

вміст білків у ядерці

1,42

hp > 1

4,75

вміст білків у цитоплазмі

3,76

hp > 1

35,78

Примітка. +) За цією ознакою нема підстав визначати ступінь домінування, оскільки не доведено статистичну різницю між материнською та батьківською формами

Успадковування досліджуваних цитохімічних ознак при міжродовій гібридизації виявляє певні відмінності у клітинах чоловічих і жіночих ГС. Клітини чоловічих генеративних структур сприяють прояву наддомінування і формуванню високого гетерозису у пшенично-житнього гібриду F1 за кількістю РНК в ядерцях і цитоплазмі, а в жіночих ГС розвиток цих ознак стримується. В той же час середовище жіночого археспорію, на відміну від відповідних чоловічих структур, сприяє формуванню наддомінування і високого гетерозису за вмістом білка у ядерцях і цитоплазмі. Це свідчить про те, що стан нуклеїнового і білкового обміну в клітинах ГС різного статевого статусу може суттєво відрізнятися.

Мінливість та успадковування каріометричних ознак клітин чоловічих генеративних структур у другого покоління пшенично-житніх гібридів. Отримати більш повну інформацію відносно генетичної детермінації полігенних ознак вдається шляхом вивчення мінливості й успадковування ознак у гібридів різних поколінь, зокрема в F2. З огляду на це проведено аналіз клітин чоловічих генеративних структур пшенично-житніх гібридів (амфідиплоїдів) у другого покоління. Дані про мінливість каріометричних ознак досліджуваних клітин у рослин F1 та F2 представлені на рис. 1. Слід підкреслити, що, будучи анеуплоїдними амфідиплоїдами, гібриди F2 мають удвічі більшу плоїдність та кількість ядерцеутворюючих районів, ніж гібриди F1.

Середні значення об'ємів ядер і ядерець в клітинах рослин F2 практично на всіх стадіях мікроспорогенезу близькі до аналогічних показників материнської форми - сорту пшениці. Оцінка ступеня фенотипового домінування каріометричних ознак у клітинах спорогенної тканини гібридів (Безоста 1 Ч Харківське 60) F2 і (Миронівська 808 Ч Харківське 60) F2 показала, що експресія і домінування каріометричних ознак у гібридів F2 суттєво змінилися тільки за показником об'єму ядер, а показник домінування для ознаки «об'єм ядерець» залишився на тому ж рівні, що й у F1.

Рис. 1. Мінливість об'ємів ядер (А) і ядерець (Б) клітин генеративних структур гібридів F2 в порівнянні з F1 на стадіях мікроспорогенезу. 1 - спорогенна тканина, 2 - профаза І мейозу, 3 - тетради мікроспор, 4 - вільні невакуолізовані і 5 -вакуолізовані мікроспори

По вертикалі - мкм3, по горизонталі - етапи мікроспорогенезу

Якщо у F1 для об'ємів ядер у обох гібридів виявлено неповне домінування ознаки жита (низька експресія), то в F2 відбулася зміна напряму домінування - спостерігалося домінування параметрів обох сортів пшениці - Безостої 1 і Миронівської 808 (hp>1). Це може бути пов'язано з тим, що гамети і генотипи, які краще збалансовані за пшеничним геномом, можуть мати переваги за життєздатністю і виявляти домінування ознак пшениці. Цілком зрозуміло, що в структурі гібридної популяції F2 має місце зсув експресії досліджуваних ознак у бік материнської (пшеничної) форми. Про це переконливо свідчать і спрямованість динаміки середніх показників, і особливості успадковування цієї ознаки в F1 і F2. Отримані дані цілком узгоджуються з думкою про те, що розщеплення ознак у гібридів наступних поколінь може призвести до відновлення фенотипів батьківських форм (Карпеченко, 1971; Сечняк, Сулима, 1984), які, однак, не будуть тотожніми вихідним, оскільки сегреганти, фенотипово близькі одній із батьківських форм, можуть частково нести генетичний матеріал іншої батьківської форми.

Вплив умов зовнішнього середовища на цитогенетичні параметри пшениці, жита і пшенично-житніх амфігаплоїдів

У літературі проблема впливу факторів зовнішнього середовища на цитометричні ознаки рослин визнається досить актуальною, але досліджень у цьому напрямі вкрай недостатньо (Бондарь и др., 1987). У міжродових гібридів пшениця Ч жито за різних умов їх вирощування у 2002 - 2003 - 2004 роках оцінювали генотипову мінливість, вплив екологічних умов (модифікаційну мінливість) і взаємодію генотип Ч середовище за допомогою двофакторного дисперсійного аналізу (3 Ч 5) за схемою рендомізованих блоків у 5 повтореннях.

Мінливість каріометричних ознак в умовах різних років. Для об'ємів ядер і ядерець встановлено надзвичайно важливу роль генотипу у загальній фенотиповій мінливості сортів і гібридів в умовах різних років. Генотип досліджуваних злаків впливає на каріометричні показники клітин з високою (Р < 0,01) вірогідністю на усіх без виключення етапах мікроспорогенезу. Внесок факторіальної дисперсії генотипу у загальну дисперсію ознаки «об'єм ядра» у клітинах спорогенної тканини і клітин на стадії профази І був вирішальним і складав 88,4 і 94,9 %, для «об'єму ядерця» - 89,6 і 87,3 % відповідно. Найменший вплив генотипу на формування цих ознак спостерігався на етапі тетрад мікроспор. В цей період вплив генотипу на ознаку «об'єм ядра» складав 34,1 %, а на ознаку «об'єм ядерця» - 53,7 %. На цьому ж етапі максимальним було варіювання ознак за рахунок випадкових причин - 46,1 і 46,3 % відповідно для об'ємів ядра і ядерця. На стадіях вільних мікроспор вплив генотипу на обидві каріометричні ознаки знову був превалюючим і оцінювався в межах від 92,3 до 99,2 %.

Реакція вихідних сортів і гібридів на умови вирощування у різні роки була очевидною за показниками мінливості розмірів ядра і ядерця. Обидва гібриди суттєво реагували зміною об'ємів ядер і ядерець на умови років; характер цієї мінливості переважно відповідав мінливості батьківських сортів. Необхідно підкреслити високовірогідний (Р < 0,01) вплив умов вирощування в різні роки на загальну фенотипову дисперсію каріометричних ознак. Лише на стадії тетради мікроспор вплив умов вирощування статистично не доведений. Стабільний вклад у факторіальну дисперсію обох ознак належав ефектам взаємодії «генотип Ч умови». Ці ефекти вірогідно впливали на мінливість ознак на всіх етапах мікроспорогенезу, за виключенням ядерець у тетрадах мікроспор. Внесок факторіальної дисперсії у загальну дисперсію ознак коливався у незначних межах (0,3 - 8,3 %); лише в одному випадку (об'єм ядра у тетрадах мікроспор) ефект взаємодії «генотип Ч умови» складав 19,8 %.

Вплив чинників середовища на мінливість ознак «кількість ядерець» та «кількість ядерцевого матеріалу» в спорогенній тканині сортів пшениці, жита та їх гібридів. Відомо, що кількісні, і в тому числі морфологічні, параметри ядерця віддзеркалюють важливі молекулярно-генетичні процеси і вважаються об'єктивним індикатором клітинного метаболізму (Челидзе, 1985; Schwarzacher, 1991; Архипчук, Стойка, 2003). Показано, що зовнішні умови, включаючи і антропогенні чинники, можуть суттєво впливати на рівень мінливості цитометричних ознак рослинних об'єктів, в першу чергу на кількість ядерцевого матеріалу, зокрема, на частоту клітин з підвищеною кількістю ядерець у ядрі (Калаев и др., 2005). У зв'язку з цим досліджували вплив умов зовнішнього середовища на мінливість кількості ядерець і ядерцевого матеріалу у сортів пшениці, жита та їх міжродових гібридів. Двофакторний дисперсійний аналіз щодо кількості ядерець у ядрі клітин спорогенної тканини виявив, що тільки клас клітин з чотирма ядерцями зазнавав суттєвого впливу умов зовнішнього середовища, у той час як на клітини з меншою кількістю ядерець вплив довкілля був менш істотним (Fфакт < F05). Виявлено, що загальна кількість ядерець на 100 клітин не зазнавала суттєвого впливу умов середовища не тільки на стадії спорогенної тканини, але і на більш пізніх стадіях мікроспорогенезу. Лише на стадії невакуолізованих, і особливо вакуолізованих мікроспор, був виявлений сильний вплив зовнішніх умов, а також взаємодії «генотип Ч умови» на факторіальну дисперсію ознаки «загальна кількість ядерець / 100 клітин».

На прикладі такого важливого інтегрального показника функціонування

клітин, як загальна кількість ядерцевого матеріалу на 100 клітин, встановлено, що для кожного з діючих чинників (генотип рослин, умови навколишнього середовища та взаємодія генотип Ч середовище) спостерігався достовірний вплив на загальну дисперсію ознаки. Вплив умов вирощування в різні роки спричинив не тільки значну частку паратипової мінливості (6,1 %), але й суттєву складову факторіальної дисперсії за рахунок взаємодії «генотип Ч умови» - 3,8 %. Таким чином, доведено факт суттєвого впливу умов середовища і взаємодії «генотип Ч умови» на мінливість кількості ядерцевого матеріалу, синтезованого у клітинах спорогенної тканини пшенично-житніх гібридів та їх батьківських форм. Однак, максимальний внесок у загальну дисперсію належить генотипу. Його частка у загальній дисперсії складає майже 90 %, що підтверджує думку про високу генетичну детермінацію такої важливої ознаки як кількість ядерцевого матеріалу в клітинах спорогенної тканини злаків.

Вплив умов зовнішнього середовища на успадковування каріометричних ознак клітинами генеративних структур пшенично-житніх гібридів F1. Для визначення впливу умов довкілля на ступінь фенотипового домінування та градації домінування каріометричних ознак у гібридів на основі показників різних років вирощування рослин розраховували коефіцієнт hp (ступінь фенотипового домінування) для об'ємів ядер, ядерець і кількості ядерцевого матеріалу.

Аналіз градації домінування щодо цих каріометричних ознак в умовах 2002 - 2003 - 2004 років, дав можливість виявити вплив чинників середовища на успадковування досліджуваних цитометричних ознак. Показано, що у сортів пшениці з високою реакцією на середовище (Безоста 1) показник градації домінування може змінюватися на 2 ступені в той чи інший бік - від позитивного до негативного неповного домінування: 0 < hp < 1 > hp ? 0 > -1 < hp < 0. Значення hp для об'ємів ядер клітин гібридів (Безоста 1 Ч Харківське 60) F1 у різні роки були такими: 0,52, 0,57 та -0,36; для об'ємів ядерець вони складали 0,48, -0,08 і 0,23; для кількості ядерцевого матеріалу 0,52, -0,17 і 0,10 відповідно. У той же час у більш стабільного за каріометричними показниками сорту Миронівська 808 градація домінування в умовах різних років не змінювалася або змінювалася менш істотно (hp для об'ємів ядер у 2002 - 2003 - 2004 роках: -0,19, -0,80 та -0,44; для об'ємів ядерець: 0,28, 0,53 і 0,36; для кількості ядерцевого матеріалу: 0,28, 0,48 і 0,70 відповідно). Це свідчить про наявність сортових особливостей у прояві та успадковуванні каріометричних ознак за вирощування сортів пшениці, жита та їх гібридів у мінливих умовах зовнішнього середовища.


Подобные документы

  • Основні процеси, за допомогою якого окремі клітини прокаріотів і еукаріотів штучно вирощуються в контрольованих умовах. Здатність перещеплених клітин до нескінченного розмноженню. Культивування клітин поза організмом. Основні види культур клітин.

    презентация [1,3 M], добавлен 16.10.2015

  • Основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів. Основні типи клітин. Будова, розмноження клітин та утворення білка. Колоніальні та багатоклітинні організми. Заміщення відмерлих та пошкоджених тканин організму. Способи поділу клітин.

    презентация [5,6 M], добавлен 18.12.2011

  • Основні особливості створення нового селекційного матеріалу, причини використання маркерних ознак в селекції при створенні нових популяцій. Сутність терміну "Marker-Assisted Selection". Аналіз генетичних маркерів м’ясної продуктивності свиней та корів.

    курсовая работа [401,4 K], добавлен 27.08.2012

  • Типи клітинної організації. Структурно-функціональна організація еукаріотичної клітини. Вплив антропогенних чинників на довкілля. Будова типових клітин багатоклітинного організму. Ракція клітин на зовнішні впливи. Подразливість та збудливість клітин.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 02.12.2012

  • Уявлення про клітину. Загальний план її будови. Основний білок мікрофіламентів. Швидкість росту мікрофіламентів при різних концентраціях вільного актину. Рух клітин і адгезійна взаємодія. Схема будови центріолі. Прогрес в розумінні механізму руху клітин.

    реферат [3,4 M], добавлен 19.12.2014

  • Сутність статевих хромосом. Типи визначення гомо- та гетерогаметної статі в генетиці. Успадкування ознак, зчеплених зі цими ознаками та якостями. Значення реципрокних схрещувань для їх визначення. Наслідування при нерозходженні статевих хромосом.

    презентация [2,8 M], добавлен 04.10.2013

  • Стовбурові клітини як прародительки всіх без винятку типів клітин в організмі, знайомство з функціями. Загальна характеристика методу виділення клітин, вирощування органів на поживних середовищах. Аналіз найвідоміших прикладів наукових досягнень.

    презентация [871,2 K], добавлен 02.02.2014

  • Вивчення механізмів зміни, розмноження та реплікації генетичної інформації. Особливості організації, будови та функції клітин. Забезпечення редуплікації ДНК, синтезу РНК і білка. Характеристика еукаріотів та прокаріотів. Кінцеві продукти обміну речовин.

    реферат [1,0 M], добавлен 19.10.2017

  • Особливості та основні способи іммобілізації. Характеристика носіїв іммобілізованих ферментів та клітин мікроорганізмів, сфери їх застосування. Принципи роботи ферментних і клітинних біосенсорів, їх використання для визначення концентрації різних сполук.

    реферат [398,4 K], добавлен 02.10.2013

  • Мутації як стійкі зміни генотипу, які виникають раптово і призводять до зміни тих чи інших спадкових ознак організму, основні причини та механізм їх виникнення. Сутність та класифікація, типи та відмінні особливості генних мутацій, їх результати.

    презентация [239,4 K], добавлен 18.01.2014

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.