CC BY
46
Е. В. Мошненко,
кандидат биологических наук ВНИИ масличных культур
В. А. Немце-Петровский,
соискатель
Алексеевская ОС ВНИИМК ЧАСТОТА И ТИПЫ НАРУШЕНИЙ МИТОЗА СОРТОВ КОРИАНДРА
УДК 635.751:581.811
Введение. Основным методом создания исходного материала для селекции кориандра является внутривидовая гибридизация. Однако селекционная работа с этой культурой как в России, так и во всём мире базируется на сравнительно ограниченном исходном материале, преимущественно на ранее созданных сортах. Поэтому необходимо искать новые источники и методы для создания новых сортов кориандра с селекционно ценными признаками [6, 2, 7, 4].
На наш взгляд, одним из таких методов может быть отбор растений кориандра с частичной стерильностью и дальнейшим их использованием в практической работе. Ранее в наших работах на сое было отмечено, что отдельные формы растений с признаками частичной стерильности могут иметь естественные мутации на эуплоидном и полиплоидном уровне. При этом выделяемые спонтанные рекомбинанты могут быть использованы в практической работе по дальнейшему расширению полиморфизма признаков на основе разработанной во ВНИИМК теории полиплоидной рекомбинации генома [1, 3].
Количество работ в мире, посвящённых исследованию хромосом кориандра, крайне ограниченно. В одной из последних работ, выполненной индийскими исследователями Das и Mallick [8], впервые было установлено, что формулы кариотипов отдельных сортов кориандра могут отличаться друг от друга. Это, по мнению авторов, может указывать на существование определённого механизма микроэволюционных структурных изменений хромосом у этого вида.
Известные факты эпизодического формирования в посевах кориандра отдельных полустерильных и стерильных растений с нестабильными морфозами отдельных элементов вегетативной и тератами генеративной сферы. В связи с этим нами была выдвинута гипотеза, объясняющая пониженную фертильность цветков у кориандра хромосомными мутациями и возможными нарушениями при расхождении таких хромосом в мейозе и митозе. С целью проверки вышеизложенной гипотезы нами была проведена сравнительная оценка частоты и характера нарушения в митозе наиболее распространённых в России и перспективных сортов кори-
андра.
Материал и методы. Цитогенетические исследования стабильности митоза проводили на 6 сортах кориандра: Янтарь, А-1366, А-190, А-413, А-1031 и ЭВА-1. Подсчёт и оценку нормальности прохождения стадии митоза проводили в апикальных частях корешков длинной от 0,3 до 0,5 мм у 25 проростков каждого сорта при увеличении х500-1000.
При приготовлении и окрашивании временных давленых препаратов, а также при определении морфологии хромосом использовали адаптированные нами для кориандра стандартные методики в изложении Паушевой [5].
Результаты и обсуждение. При исследовании митоза в апикальных частях корешков практически у всех изучаемых сортов кориандра были обнаружены отставания, как отдельных хромосом, так и их ассоциаций. Общее число исследованных клеток составило 15316 шт., из них клеток с нарушениями обнаружено 339 шт.
Как следует из данных, представленных в таблице, доля нарушений в митозе отличалась у различных сортов Наибольшее количество нарушений в виде аномалий в митозе наблюдалось у сорта ЭВА-1 и Янтарь, на стадии метафазы достигавшее 1,60 и 1,56 % от общего количества наблюдаемых клеток соответственно. Наиболее стабильным оказался митоз у мутантной линии Л-1031 - 0,88 %.
На стадии анафазы наибольшее количество отставаний и хроматидных мостов было обнаружено у сорта А-1366 - 1,39 %. Близкие значения частоты встречаемости аномалий - 1,37 % также были обнаружены у сорта ЭВА-1.
Всего доля клеток с нарушениями в митозе варьировала от 1,59 % у сорта А-1031 до 2,97 % у сорта ЭВА-1, вероятно в силу выведения этого сорта методом химического мутагенеза.
Основные типы нарушений митоза представляли собой отставания одной или нескольких хромосом в анафазе и метафазе, а также в образование хроматид-ных мостов в анафазе между не полностью гомологичными хромосомами (рис. 1).
На рисунке 1а и б представлены аномалии ме-тафаз в виде хромосом, расположенных в цитоплазме вне основного массива хромосом.
Таблица - Частота нарушений в митозе сортов кориандра
ВНИИМК, 2007 г.
Сорт Общее число исследованных клеток, шт. Всего нормально делящихся клеток, шт. Нарушения в митозе, % Всего нарушений в митозе, %
метафаза анна-фаза
Янтарь 2571 2503 1,56 1,09 2,64
А-1366 1872 1827 1,01 1,39 2,40
А-190 3091 3021 1,26 1,00 2,26
А-413 2954 2899 1,29 0,57 1,86
ЭВА-1 1748 1696 1,60 1,37 2,97
Л-1031 3080 3031 0,88 0,71 1,59
отставшие хромосомы расположены вне ядра и впоследствии безвозвратно элиминируются. Такие клетки становятся анеуплоидными и имеют не 22, а 21 хромосому (рис . 2).
В случае аномального прохождения анафаз отдельные отстающие хромосомы также располагались вне основного массива хромосом. В этой же фазе митоза наблюдали образование хроматидных мостов (см. рис. 1в и г).
в г
Рисунок 1 - Характер митотических нарушений у кориандра
на стадии метафазы и анафазы хЮОО а - аномальная метафаза, сорт Янтарь; б - аномальная метафаза, сорт ЭВА-1 в - аномальная анафаза, сорт ЭВА-1; г - аномальная анафаза, сорт А-413; (стрелками показаны отстающие хромосомы и хроматидный мост)
Особым случаем, обнаруженным только у сорта ЭВА-1, является наличие обособленных хромосом на завершающем этапе митоза - в телофазе. В этой фазе
Рисунок 2 - Формирование анеуплоидных
соматических клеток за счёт потери хромосом в телофазе митоза у сорта ЭВА-1
(стрелками показаны хромосомы за пределами ядра)
Цитогенетический анализ показал, что обособляющиеся и отстающие в митозе хромосомы были специфичны практически для каждого сорта и отличались друг от друга линейными размерами и их пространственной ориентацией в объёме клетки.
Нашими исследованиями обнаружено 4 морфологических типа регулярно отстающих хромосом: длинная метацентриче-ская хромосома со спутником, длинная метацентрическая, средняя субметацентрическая и короткая метацентрическая хромосомы.
Выводы. В результате проведённых цитогенетических исследований у всех 6-ти сортов кориандра было обнаружено нарушение митоза в виде отставаний отдельных хромосом или их ассоциаций в метафазе и анафазе.
Общее число нарушений в митозе кориандра варьировало от 1,59 до 2,97 %. Наибольшее суммарное количество нарушений, достигающее 2,97 %, было обнаружено у сорта ЭВА-1.
Обособляющиеся и отстающие в митозе хромосо-
б
а
мы были специфичны практически для каждого сорта и отличались друг от друга линейными размерами и их пространственной ориентацией в объёме клетки. Предварительно выделены четыре различных типа регулярно отстающих хромосом: длинная метацен-трическая со спутником, длинная метацентриче-ская, средняя субметацентрическая и короткая метацентрическая хромосомы.
Представленные митотические нарушения свидетельствуют о наличии хромосомных мутаций, которые в мейозе могут привести к спонтанным ре-комбиногенным изменениям отдельных признаков в потомстве.
Литература
1. Зеленцов С. В., Мошненко Е. В. Явление естественной полиплоидизации у культурной сои G. max (L.) Merrill // Науч.-техн. бюллетень ВНИИМК. - 2002. - Вып. 127. - С. 3-6.
2. Мироненко И. М. Алексеевская опытная станция // История научных исследований во
ВНИИМКе за 90 лет. - Краснодар, 2003. - С. 389398.
3. Мошненко Е. В. Морфологическая классификация форм сои с пониженной фертильностью // Сб.: «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур». - Краснодар, 2005. - С. 111-114.
4. Немце-Петровский В. А. О возможности создания высокоэфиромасличных сортов кориандра // Масличные Культуры. Науч.-техн. бюллетень ВНИИМК. - 2006. - Вып. 2 (135). - С. 153-155.
5. Паушева З. П. Практикум по цитологии растений. - М.: Агропромиздат, 1988. - С. 53-117.
6. Селекция эфиромасличных культур. Методические указания. / Под. ред.: А. И. Аринштейн. - Симферополь, 1977. - 56 с.
7. Числова Л. С., Самофал П. С. Перспективы селекции кориандра в ЦЧР. - Белгород: Белгородский агромир, 2004. - № 2 (14). - С. 27-28.
8. Das A. and R. Mallick. Karyotype analysis in different varieties of Coriandrum sativum L. // Current Science. - India, 1989. - Vol. 58. - N. 2. - P. 73-74.
