CC BY
15
16. Bogdan S. Genetic Variation in Growth Traits in a Quercus robur L. Open-Pollinated Progeny Test of the Slavonian Provenance / S. Bogdan, I. Katicic-Trupcevic, D. Kajba // Silvae Genetica. - 2004. - 53 (5-6). - P. 198-201.
17. Ruotsalainen S. Predicting Genetic Gain of Backward and Forward Selection in Forest Tree Breeding / S. Ruotsalainen, D. Lindgren // Silvae Genetica. - 1998. - 47 (1). - P. 42-50.
18. Zanetto A. Geographic variation of inter-specific differetiation between Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt.) Liebl / A. Zanetto, G. Roussel, A. Kremer // Forest Genetics. - 1984. -1(2). - P. 111-123.
ГайдаЮ.И., Лось C.A., ТерещенкоЛ.И., Яцык Р.М., Нейко И.С., Ольховский А.Ф. Генетическая изменчивость показателей роста полусиб-сов Quercus Robur L. в испытательных культурах Западного Подолья
Отражена динамика и изменчивость роста 14- и 23-летних потомств дуба обычного в испытуемых культурах в ДП Черткивске ЛГ Тернопольской области. Определены полусибсы, которые растут достоверно лучше контроля. Установлено, что в структуре общей изменчивости показателей роста господствующее положение занимает дисперсия в пределах семей плюсовых деревьев. Показатели прогнозной эффективности отбора свидетельствуют о перспективности развития клонового направления в семеноводстве дуба.
Ключевые слова: испытуемые культуры, плюсовые деревья, полусибс, коэффициент наследования, эффективность отбора.
Hayda Yu.I., Los S.A., Tereschchenko L.I., Yatsyk R.M., Neyko I.S., Ol-chovsky A.F. Genetic variation of growth traits in a Quercus Robur L. progeny test in West Podillya
In this article dynamics and variation in growth traits in 14 and 23-years old Quercus robur L. open-pollinated progeny test in State Forest Enterprise Chortkiv in Ternopil region are reflected. Half-sibs, that grow best than control, are recognized. The evaluation of variation components showed that variance within families contributed most to total variance. The estimated expected genetic gains suggest perspective of further development in clonal breeding of pedunculate oak.
Keywords: progeny test, plus trees, half-sibs, heritability, genetic gains
УДК 577*632.4 Ст. наук. ствроб. В.А. Ковальова, канд. бюл. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
ДЕФЕНЗИНИ В ГЕНОМАХ РОСЛИН РОДИНИ РШАСЕАЕ
У геномах рослин родини Ртасвав знайдено коло 250 дефензиноподiбних пос-лщовностей, як класифшовано у 4 групи згщно зi структурною гомолопею. Показано мультигенний характер групи дефензишв у голонасшних. Порiвняння виявлених у базах даних ВББЬв голонасшних показало, що в !хшй структурi збережеш консер-вативш для рослинних дефензишв амшокислотш залишки - це 8 цистешових, два глщинових, сериновий, ароматичний залишок на одинадцятш позицп та глутамшова кислота на двадцять восьмш.
Ключов1 слова: дефензин, Ртасвав.
Вступ. У процес еволюци у рослин розвинулась багатор1внева система захисту вщ потенцшно патогенних оргашзм1в. Центральне мюце у нш належить пептидам 1з антим1кробними властивостями, до яких належать тюнши, лшщ-трансферш бшки, кнотини, гевеши, снейкши, дефензини. Серед них тшьки ос-танш е консервативною групою, яка, як компонент вродженого 1муштету, представлена у багатьох класах багатоклггинних оргашзм1в, зокрема \ людському.
Науковий тсиик НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.2
Рослинш дефензини - це група невеликих (45-54 а.з.) катюнних секре-торних бшюв, основу молекули яких утворюе домен gamma-thionin i3 харак-терним розташуванням 4-5 дисульфiдних мостикiв. Дефензини рослин варь абельнi за своею первинною структурою, що позначилося й на 1'хнш бюлопч-нiй активностi. Захисна функщя рослинних дефензинiв зумовлена 1'хньою ан-тифунгальною, антибактерiальною та шсектицидною активнiстю, деякi з цих бшюв е iнгiбiторами протеаз [1].
Гени дефензишв експресуються конститутивно у поверхневих шарах клггин насiння, листя, бульб, фрукпв та генеративних органiв рослин. Оче-видним доказом захисно! ролi дефензинiв у рослин е шдукщя 1'хнього синтезу у вегетативних органах шд впливом абiотичних i бютичних чинникiв.
Кiлькiсть вiдкритих дефензиноподiбних послщовностей (DEFensin-Li-ke sequence - DEFLs) у геномах рослин швидко збшьшуеться, наразi 1'х наль чуеться близько 1100 у 62 видiв рослин, переважну бшьшють iз них щентифь ковано у трав'яних видiв, геномш бази яких швидко поповнюються. Поряд iз великою кiлькiстю DEFLs, як були iдентифiкованi в геномах рослин, близько 100 рослинних дефензишв iз рiзних видiв було очищено та дослщжено 1'х активнiсть проти широкого спектра ф^опатогенних органiзмiв in vitro, а та-кож вплив на культури тваринних та рослинних клггин.
За даними лггератури, геноми рослин мютять вiд 15 до 50 гешв дефен-зинiв. Так, нещодавно з використанням потужних шформацшних ресурсiв TAIR (The Arabidopsis Information Resource) та Uniprot було виявлено 317 DEFLs у Arabidopsis thaliana, як об'еднаш в геномi у 16 кластерiв [2], тому лопчним виглядало припущення про юнування мультигенно! родини де-фензинiв у хвойних.
Мета роботи - виявити дефензиноподiбнi послщовност в електрон-них базах даних геномiв хвойних рослин i здiйснити 1'х класифiкацiю за гомо-логiею первинних структур.
Результати дослвджень та Тх обговорення. За останш роки iстотно збiльшилась кшьюсть DEFLs голонасiнних у електронних базах GenBank. Так, ще у 2004 р. в базi даних "non-redundant protein sequences" було представлено лише три послщовност дефензишв голонасшних: двi Picea abies (SPI1 та SPI1B) i одна Ginkgo biloba (GbD1), а на сьогоднi 1'х налiчуеться 14 [3]. Серед них два дефензини сосни звичайно! (PsDef1 i PsDef2), якi було вiдкрито в ла-бораторп молекулярно-генетичних маркерiв рослин НЛТУ Укра'ни [4, 5]. По-шук iнших DEFLs хвойних рослин здшснювали у спецiальному пiдроздiлi GenBank - dbEST, де представленi послщовносп генiв, якi експресуються, -EST (Expressed Sequence Tags) [6]. У цих базах даних для Pinus taeda наль чуеться 329469 EST, Picea sitchensis - коло 200 тис., Pinus pinaster - 145620 EST. Для бюшформативого пошуку i аналiзу гомологи кДНК дефензишв ви-користовували алгоритми електронно! служби BLAST 2.0 Нащонального центру бютехнолопчно! шформацп (NCBI): blastp, blastn, tblastx, tblastn [7].
Спочатку як запит (query) вибрали клонованi та секвеноваш нами нук-леотиднi послiдовнiстi PsDef1 та PsDef2. Було виявлено близько 120 EST у базах даних Pinus taeda, 25 EST - Pinus pinaster, 40 EST - Picea glauca та Picea sitchensis з високим ступенем статистично! шдтримки спорщненост (Е-
value <5e-42). Оскiльки Bei виявленi послiдовностi були подiбними (щентич-шсть - 70-98 %), то разом з вщомими дефензинами Pinaceae вони були об'-еднаш в одну групу, яку умовно позначили "А" (рис. 1, а).
Найменш спорщнеш до PsDefl (50 % iдентичностi) дефензиноподiбнi послщовносл виявлено в кДНК-бiблiотеках Pinus taeda, сконструйованих з ембрюнальних клiтин, - 1хня кiлькiсть становила 30 EST. Детальний аналiз цих DEFLs показав, що 1х амiнокислотна послiдовнiсть мютить 51 амшокис-лотний залишок (а.з.), тобто, на один а.з. бшьше нiж у DEFLs групи "А". Це дало шдстави стверджувати, що щ послiдовностi формують окрему групу -"Г". До шших груп "Б" i "В" ми вщносимо послiдовностi, якi були щентифь коваш, коли як запит використовували послщовносп, найменш iдентичнi до представникiв видшених нами груп "А" i "Г" (рис.). У табл. 1 наведено результата порiвняння спорщненосл DEFLs рiзних груп.
Табл. Спор1днен1сть* дефензиноподiбних чосл'кдовностей pi3Hux груп, %
Групи Група A Група Б Група В Група Г
Група A 57 (70) 60 (70) 50 (66)
Група Б 57 (70) 58 (78) 57 (74)
Група В 60 (70) 58 (78) 72 (84)
Група Г 50 (66) 57 (74) 72 (84)
Прим1тка: * - у таблиц наведено значення щентичносп i под1бносп (в дужках), як були отримаш внаслiдок попарного порiвняння найменш гомолопчних по-слiдовностей
Група А
а)
PaDctl С.ч&НГЗ
PICSI SPI1 Р1С_£1 If gi>l SPI1B
ртн_ТД
PTHJPI
Груп а
РТН_Р¥ PIH_Tft Трупа
PICSI
рхн m Груп а рхн m ртн та
17 КЛОПу
аёоыз4Ё
JLBOS134B ABF21D16 САА62 761 АВК2ЭЩМ ААРе464Э XÜW406aE CUÖ3 JBJ7 С R3 92 4^7
Б
JLL750S00 СО 150130
В
CF666Э55 £0215917 DNfiL464S
Г
»№15313 DNS) 1290
10
+ +
-VKCKTP SGK -RMCKTP3AK -РНСКГРЗЗК -RTCKTPSGK -PTCKTPSGK -RTCfO-PSGK -R.TCKTP3GK -RTCKTPSGK -RHCKTPS3K
20 * i *
F KGYC toffilTN F KGYCV55TN FKOYCVSSTN FKGVCASSMI FKOTCAESMi FKCVCASSNN FKCVCASIMi F KGYCVN3TN
FKGYCVSSTN
30
+ ■* +
CKNVCRTECF CKNVCRTEGF СКГПГСРТЕйГ CKNVCC/TEGF CKNVC CfTECF CKNVC CfTECF CXNWCQTEGF CKNVCiLTEGF CHWCRTEGF
* A
PTCSC-DFitV FTG3C-DFHI РГ(?5К-DFffV PSGSI-DFW PSGK-DFHV PSGSC-DFHV F5G5C-DFHV PTGSC-DFEtV PTGSC-DFffV
50
A A +
AGRKCYCYKP CP T3RKCYCYKP CP ASRKCYCYKP CP ANRKCYCSKP CP JL^KCYCSKP CP JLVPKCYCSKP CP AJJRKCYC5KP CP AGPKCYCYKP CP ACRKCYCYKP CP
KRTCKAPSHK FKGHCGKSÄM CKAKKTEGF EEG3C-IDTEL LKKPCFCEKP C-TRTCKAPSÜK FКСЧ1ССКЛДН СКА 1С KTEGF EEGSC-IDIEIV LKKPCFCEKP C- RICESQS4K PKGYCVRS3i CKWCOTEKP HTGSCRHTHP CHRR.CVCCKP C--RHCeSOSHJi FUGYCASSEW еКУЦССГГСКГ LIE SC ЫТД Г GHflRCrCEKP C--ETCLSQSHP FR&YCVR5EN CKQICOTTERf LSGÜCRKTHL GNHRCfCEKP C-
-KTCtSRSHH FJJGYCVRSS3 CKiKQTERF L35KEHTPL GJJPRCFCEKP CT -KTCL3R3HR FHGYCVPS33 CKETCQTERF LTGECRTTTHL GHRPCFCEKP CA
6)
DEJFL X^-CX^-C-X^-C-X,- C-X^- C-X^-C-Xi-C-Xj-C- Kn 45-51a.i.
Група A Xi- CXjt-C -Xs- C-X.-C-Xs-C-Xi-C-JCi -С-Хз -C -Xi 50 ад,
Груп а Б х,- CXM -С - Xä - С - X)- С - xs- С - X, -С- X! - С- xa -C-X( 50 а.з.
Група в хг- CX,f - С - Xs - С - Xj-C-X? С^Х, -C-Xi-C - Xj - С - 50 а.з.
Група Г х,- с-Xj-c-Xs-Хц - с - Xj-с-Xi 51 а.з.
Рис. Множинне вирiвнювання дефензиноnодiбних амшокислотних по^довностей Pinaceae (а): 3ipo4KaMU позначен консервативт для ecix рослинних дефензишв амтокислотт залишки (а.з.): PICSI - Picea sitchensis, PIN TA - Pinus taeda, PINPI - Pinus pinaster, PgD1 - дефензин 1 Picea glauca, Загальний мотив кожног групи DEFLs (б): Xn - ктъюстъ амшокислотних залишюв,
С - цистегн
Науковий вкник НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.2
Групу "А" утворюють послщовност вщомих дефензишв Pinaceae: Picea abies (SPI1 та SPI1B), Picea glauca (PgD1), Picea sitchensis (unknown Acc.# ABK21016, ABK23404), Pinus sylvestris (PsDef1 та PsDef2). До ще! групи ми також зарахували EST iз бiблiотек Pinus taeda та Pinus pinaster, як кодують гомологiчнi послiдовностi. Порiвняльний аналiз амiнокислотних послщов-ностей представ ниюв роду Pinus виявив 1х 95-100 % подiбнiсть, аналогiчно це стосуеться i представникiв роду Picea. ^TOmmi вiдмiнностi спостерша-ються пiд час порiвняння DEFLs хвойних рiзних родiв, тодi подiбнiсть стано-вить 88-94 %.
До групи "Б" увшшли послiдовностi вiдповiдних EST, як було вияв-лено в бiблiотеках кДНК, сконструйованих iз тканин кореня шянщв P. taeda та P. pinaster. У базах даних було щентифжовано лише 4 клони, по 2 в кож-нш бiблiотецi. Iдентичнiсть мiж послiдовностями рiзних видiв сосни групи "Б" становила 95 %. DEFLs групи "В" широко представлеш в кДНК бiблiоте-ках родiв Picea (25 клошв) та Pinus (18 клонiв), на рис. а представлеш най-менш подiбнi послiдовностi, iдентичнiсть мiж якими становить 85 %. Група "Г" охоплюе високогомолопчш послщовност з кДНК^блютек ембрюналь-них тканин Pinus taeda, щентичшсть 1х дуже висока - 98 %.
Порiвняння виявлених у базах даних DEFLs голонасшних показало, що в 1'хнш структурi збережеш консервативш для рослинних дефензинiв амь нокислотнi залишки - це 8 цистешових (позицп 4, 15, 21, 25, 35, 45, 47, та 51), два глщинових (13 та 33), сериновий (8), ароматичний залишок на одинадцятш позицп та глутамшова кислота на двадцять восьмш. Крiм цих а.з., для наведених на рис. а послщовностей, що належать до рiзних груп, консер-вативними е основш амшокислоти, як зумовлюють позитивний заряд моле-кули. Зазвичай, рослинш дефензини - це позитивно заряджеш бiлки за нейтрального рН, але величина заряду дуже варiабельна вiд +2 у Rs-AFP1 до +9 у SoD2. Представникам усiх чотирьох груп DEFLs Pinaceae властивий високий позитивний заряд за рН 7,0: група "А" - 6,7; група "Б" - 8,1; група "В" - 7,9; група "Г" - 6,0, що може свщчити про високу антимжробну актившсть, ана-лопчну активност очищеного нами дефензину сосни.
Як видно з рис. 1 б, юнують i ютотт вiдмiнностi в первиннш структу-рi представникiв рiзних груп. По-перше, як уже вщзначалось, послщовшсть зрiлоl форми дефензину у представниюв групи "Г" мiстить 51 а.з. на вщмшу вiд 50 а.з. у шших груп. По-друге, це рiзниця у кiлькостi амiнокислот мiж консервативними цисте!нами: так у груш "Б" присутнш додатковий а.з. з N-кiнця послiдовностi, а у груп "А" i "Г", навпаки, у С-кшщ. Кiлькiсть а.з. мiж п'ятим i шостим цисте!новими залишками у груп "А" i "Б" - 8, а у груп "В" i "Г" - 9. Як видно зi загального лейтмотиву DEFLs (- Xn - С - Xn - С - Xn -С - Х3 - С - Xn - С - Xn - С - Х1 - С - Х3 - С - Xn) [2], усi наведенi структурнi вщмшнос^ стосуються лише варiабельних дiлянок домену, а консервативш консенсуси збережеш у вЫх групах.
Отже, отримаш результати свщчать про iснування у голонасшних му-льтигенно! родини дефензинiв, подiбно до покритонасiнних. Ми виявили близько 250 дефензиноподiбних послiдовностей у рослин родини Pinaceae,
що дало змогу класифжувати 1х у чотири групи, зпдно зi структурною гомо-логiею. Ми не визначили ютотно! подiбностi DEFLs голонасiнних з дефензи-нами покритонасiнних, властивостi яких добре вивчеш. Чи належать виявле-m послiдовностi голонасiнних до одно! функцюнально! групи, як впливають структурнi вщмшност на спектр 1х бюлопчно! активнос^? Видiлення ендо-генних або отримання рекомбiнантних бiлкiв, якi б належали до виявлених нами груп, дало б змогу з'ясувати щ питання. Можливо, подальшi дослщжен-ня виявлять i iншi, окрiм захисно!, функци рослинних дефензинiв.
Л1тература
1. Thomma BPHJ. Plant defensins / BPHJ Thomma, BPA Cammue, K. Thevissen // Planta. -2002. - 216. - P. 193-202.
2. Silvestein K. Genome organization of more 300 defensin-like genes in Arabidopsis / K. Silvestein, M. Graham, T. Paape, K. VandenBosh // Plant Physiol. - 2005. - 138, No. 4. - P. 600-610.
3. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects.
4. Kovaleva V. Purification and molecular cloning of antimicrobial peptides from Scots pine seedlings / V. Kovaleva, R. Kiyamova, R. Cramer, H. Krynytskyy, I. Gout, V. Filonenko, R. Gout // Peptides. - 2009. - 30, № 12. - P. 2136-43.
5. Ковальова В.А. Молекулярне клонування та характеристика дефензину 2 сосни зви-чайно! / В. А. Ковальова, Р.Т. Гут // Цитология и генетика. - 2008. - Т. 42, № 6. - С. 57-62.
6. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/PLANTS/ PlantESTBLAST.shtml.
7. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi.
Ковалева В.А. Дефензины в геномах растений семьи Pinaceae
В геномах растений семьи Pinaceae найден круг 250 дефензинообразных последовательностей, которые классифицированы в 4 группы согласно структурной гомологии. Показан мультигенный характер группы дефензинов в голосеменных. Сравнения обнаруженные в базах данных DEFLS голосеменных показало, что в их структуре сохранены консервативные для растительных дефензинов аминокислотные остатки - это 8 цистеиновых, два глициновых, сериновый, ароматический остаток на одиннадцатой позиции и глутаминовая кислота на двадцать восьмой.
Ключевые слова: дефензин, Pinaceae.
Kovaleva V.A. Defensins in plant genomes of Pinaceae family
It was revealed near 250 defensin-like sequences in genomes of Pinaceae family, which were classified into four groups according to homology of their primary structures. Multigene defensin family in Gymnosperms was discovered. In bases given of DEFLS of golonasinnikh rotined comparisons discovered, that conservative for vegetable defenziniv amino acid tailings are stored in their structure - it 8 cisteinovikh, two glicinovikh, serino-viy, aromatic remain on the eleventh position and glutaminova acid on twenty to eighth.
Keywords: defensin, Pinaceae
УДК 630*548 Астр. С.Л. Котй; доц. Ю.Й. Каганяк, д-р с.-г. наук;
проф. Л.1. Котй, д-р с.-г. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ОСОБЛИВОСТ1 ФОРМУВАННЯ ГРАБОВО-ДУБОВИХ ДЕРЕВОСТАН1В В УМОВАХ СВ1ЖИХ Д1БРОВ
Здшснено аналiз поширення дубових деревосташв у межах регюну дослщжень. Дослщжено динамшу абсолютно! повноти, запасу, кшькосп дерев, середшх видових чисел високобоштетних, високоповнотних грабово-дубових насаджень у свiжих гру-
