Изменчивость морфологических и молекулярно-генетических признаков гаплоидных регенерантов сахарной свеклы

Васильченко Елена Николаевна; Жужжалова Татьяна Петровна; Карпеченко Никита Александрович

5. Иорданская Ф.А., Кузьмина В.Н., Болотов Б.П. Функциональная готовность и состояния здоровья спортсменов в процессе долговременной адаптации к напряженной деятельности // Теория и практика физ. культуры, 2000, № 11, С. 41-44.

6. Минц Е.И. Физиолого-биомеханический анализ функционального состояния опорно-двигательного аппарата у юных спортсменов: Автореф. канд. дис. Краснодар, 2000. - С.53 - 55.

7.Потапчук А. А., Дидур М. Д. Осанка и физическое развитие детей: программы диагностики и коррекции нарушений. - СПб.: Питер, 2001. - С. 5-82

8. Рубштейн Н. В. Что нужно знать, чтобы стать первым. - М., 2001. - С. 34-73

9.Татур, Ю. Г. Компетентностный подход в описании результатов и проектировании стандартов высшего профес- сионального образования [Текст] : материалы ко второму заседанию методологического семинара. Авторская версия / Ю. Г. Татур. - М. : ИЦ проблем качества подготовки специалистов, 2004. - 15 с.

10.Храмцов, П. И. Концептуальная модель формирования здоровья детей с нарушениями опорно -двигательного аппа- рата в условиях образовательных учреждений [Текст] / П. И. Храмцов // Диагностика, профилактика и коррекция наруше- ний опорно-двигательного аппарата у детей и подростков : материалы всероссийской конференции с международным уча - стием. - М. : НЦЗД РАМН, 2002. - С. 195-197.

УДК 633.63:581.143.6

Васильченко Елена Николаевна

стар. научный сотрудник Жужжалова Татьяна Петровна док. биол. наук, профессор Карпеченко Никита Александрович

канд. биол. наук

ФГБНУ «Всероссийский научно-иследовательский институт сахарной свеклы и сахара имени А.Л. Мазлумова» Россия, п. Рамонь, Воронежской обл., е-mail: [email protected]

ИЗМЕНЧИВОСТЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ГАПЛОИДНЫХ РЕГЕНЕРАНТОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Аннотация

Представлены результаты по изучению консистенции и состава питательных сред для культивирования изолированных семязачатков сахарной свеклы. Показано, что гормональный состав питательной среды по Гамборгу (В5) влияет на направления морфогенетического развития изолированных семязачатков - через прямую регенерацию и через каллус. Молекулярно-генетические исследования с использованием секвенирования амплифицированных фрагментов ДНК митохондриального генома гаплоидных растений позволило генотипировать гаплоидные регенеранты по стерильному и фертильному типам цитоплазмы.

Ключевые слова

Сахарная свекла, культура in vitro, семязачатки, гаплоидные регенеранты, секвенирование.

Разработка метода гаплоидного партеногенеза у сахарной свеклы сопровождается совершенствованием

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11/2015 ISSN 2410-700Х_

специфических условий индукции неоплодотворенных семязачатков и культивирования гаплоидных регенерантов, выявлением новых генетических рекомбинаций и включением созданных дигаплоидных линий в селекционный процесс [1,2].

Значительное внимание исследователей привлекает наиболее сложная задача, касающаяся гормонального состава питательных сред, хотя принцип эмпирического подбора условий для индукции гаплоидии до сих пор остается доминирующим [3, 4]. Интерес представляют публикации по использованию жидкой консистенции питательной среды, значительно повышающей выход гаплоидных регенерантов [5, 6].

Развитие методов молекулярной биологии в большей мере позволяют решить данную задачу. Использование ДНК-маркеров для определения в культуре in vitro стерильных и фертильных генотипов имеет большое практическое значение, т.к. проведение молекулярного анализа, с использованием секвенирования позволяет значительно сократить время создания гомозиготных линий, различающихся по типу цитоплазмы, что является актуальным направлением исследований [7].

Экспериментальные исследования показали, что большое значение в регуляции процесса активации мегагамет при культивировании изолированных семязачатков сахарной свеклы имеет консистенция и состав питательных сред.

Использование среды жидкой консистенции с разным гормональным составом позволило в среднем формировать гаплоидные регенеранты до 6,2 % от введенных семязачатков. Наилучшая среда для дифференциации клеток и тканей семязачатков включала цитокинин БАП 1,0 мг/л, которая стимулировала развитие гаплоидов до 9,8 %, что позволило повысить их выход примерно в 2 раза (табл.1).

Таблица 1

Влияние состава и консистенции питательных среды на индукцию семязачатков.

Питатель-ная Культивирование в жидкой среде Культивирование на агаризованной среде

среда Получено Получено

Новообразований Регенерантов % от Новообразо- Регенерантов % от

введенн вании введен-

ых ных

Шт. % Шт. % от новообр азований семяпочек Шт. % Шт. % от новообра зований семяпочек

БАП 1мг/л 8 15,8 5 62,5 9,8 4 9,5 2 50,0 4.8

Гиббереллин 2 мг/л 4 9,5 2 50,0 2,4 3 5,7 1 33,3 1,9

гиббереллин 1мг/л + БАП 0,2 9,8 6,5 17,9 4,2

мг/л + ИМК 0,1 6 4 66,6 4 1 25,0

мг/л

Среднее 6,2 3,6

При культивировании семязачатков на агаризованной среде количество полученных регенерантов в среднем составило 3,6 %, а максимальное значение приблизилось к 4,8 %. Гормональный состав определяет индукцию гаплоидных регенерантов по спорофитной программе в различных направлениях - через прямую регенерацию и через каллус, как на жидких, так и на агаризованных питательных средах.

Питательная среда жидкой консистенции активизирует процесс пролиферации ядер и клеток женского гаметофита, длительно сохраняя (до 4-6 месяцев) их жизнеспособность и оказывая сильное воздействие на инициацию новообразований. Добавление в среду гиббереллина позволяет индуцировать гаплоидные регенеранты путем эмбриоидогенеза, что сопровождается появлением первичного корешка и семядольных листьев. Цитокинины (БАП) индуцировали новообразования, а при переносе на твердую питательную среду (Кн 0,5 мг/л + 2,4Д 0,1 мг/л) приводили к вторичной регенерации путем формирования ростовых почек или эмбриоидов (рис.1).

Рисунок 1 - Индукция новообразований при культивировании семязачатков

Полученные регенераты имели характерные морфологические признаки гаплоидных растений: розетку с узкими листовыми пластинками и более длинными черешками. Проведение цитофотометрической оценки уровня плоидности при стабилизирующем отборе выявила у полученных регенерантов гаплоидный набор хромосом.

Молекулярно-генетические исследования с использованием секвенирования амплифицированных фрагментов ДНК митохондриального генома гаплоидных растений позволило генотипировать их по стерильному и фертильному типам цитоплазмы (рис.2).

ссХ2

ccKl-1

ССК2-1

ССК2-2

ссХЗ-2

ссХЗ-З

ссХЗ

ссКЗ-1

ссК1

ccaaacgggacagggccaagcх ccaaacgggacagggccaagc x ccaaacgggacagggccaagc x ccaaacgggacagggccaagc x ccaaacgggacagggccaagc :c ccaaacgggacagggccaagc :c ccaaacgggacagggccaagc :c ccaaacgggacagggccaagc :c

ccaaacgggacagggccaagc x *********************

taggttgtttaagtaagttgggtgacagatcggcca taggttgtttaagtaagttgggtgacagatcggcca taggctgctcaagtaagctgggcgacagaccggcca taggttgtttaagtaagttgggtgacagatcggcca xaggttgtxtaagtaagttgggtgacagatcggcca taggttgtttaagtaagttgggtgacagatcggcca taggttgctcaagtaagctgggcgacagatcggcca taggttgttxaagtaagttgggtgacagatcggcca taggttgcttaagtaagttgggcgacagatcggcca

Рисунок 2 -. Нуклеотидные последовательности амплифицированных фрагментов с использованием праймеров nadl BF2 - nad1BR3 (К1, К2, К1-1, К2-1, К2-2 -фертильные формы;

К3, К3-1, К3-2-стерильные формы)

Это дало возможность, изученные гаплоидные регенеранты разделить на 2 кластера: образцы 1 кластера фертильны, образцы 2 кластера имеют ЦМС (рис.3).

Рисунок 3 - Дендрограмма генетической дивергенции гаплоидных регенерантов сахарной

свеклы по типу цитоплазмы

Полученные результаты свидетельствуют о том, что цитоплазматическая мужская стерильность у растений сахарной свеклы ассоциирована с изменениями структуры ДНК в митохондриальном геноме. Это дает возможность проводить целенаправленный отбор регенерантов по генотипическим признакам.

Список использованной литературы: 1. Chen J.F In vitro haploid and diploid production via unfertilized ovule culture [Text] / J.F Chen, L Cui, A.A Malik,

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11/2015 ISSN 2410-700Х_

K.G Mbira // Plant Cell and Tissue Culture. - 2011. - 104 (3). - Р.311-319.

2. Murovec J. Haploids and Doubled Haploids in Plant Breeding [Text] /J.Murovec, B.Bohanec // Plant Breeding, Dr. Ibrokhim Abdurakhmonov (Ed.). - 2012. - Р. 87-106.

3. Подвигина О.А. Теоретическое обоснование и приемы использования методов биотехнологии в селекции сахарной свёклы. Автореф. докт. дисс. Воронеж, 2003:44.

4. Nagl N., Mezel S., Kovacev L., Vasic D., Cacic N. Induction and micropropagation potential of sugar beet haploids. Genetica, 2004, 36(3): 187-194.

5. Tomashevska -Sowa M. Cytometric analyses of sugar beet (B. vulgaris L.) plants regenerated from unfertilized ovules cultured in vitro. 2010: 1-11.

6. Tomashevska -Sowa M. Effect of growth regulators and other components of culture medium on morphogenesis of sugar beet (beta vulgaris l.) / Acta agrobotanica Vol. 65 (4), 2012: 91-100 doi: 10.5586/aa.2012.025

7. Cheng D. The distribution of normal and male-sterile cytoplasms in Chinese sugar-beet germplasm / D. Cheng , K.Kitazaki, D.Xu, T.Mikami, T. Kubo// Euphytica. - 2009. - V.165. - P. 345-354.

УДК 372.8

Григорьева Ирина Яковлевна, Смаилова Гульнур Нурбековна

Студентка 4 курса аграрного факультета Государственный университет имени Шакарима г. Семей, Республика Казахстан [email protected]

ДЕЙСТВИЕ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ

ПРОРОСТКОВ СЕМЯН ТЫКВЫ

Аннотация

В статье приведены результаты исследования воздействия ионов некоторых тяжелых металлов на формирование проростков тыквы, как потенциального тест-объекта для проведения биоиндикационных исследований.

Ключевые слова

Среда, природа, загрязнение, тяжёлые металлы, мониторинг, тест-объект.

Контроль и оценка качества состояния природной среды - это важнейшая составная часть деятельности человека, которая направлена на освоение и использование природных ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности. Особую тревогу вызывает все возрастающее загрязнение окружающей среды и особенно почвы соединениями тяжелых металлов. Вещества обладают высокой токсичностью по отношению практически ко всем группам живых организмов. К «тяжелым металлам» относят более 40 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева. По классификации Н. Реймерса, «тяжелыми» считают металлы с плотностью более 8 г/см3.

Целью данной работы является исследование воздействия ионов некоторых тяжелых металлов на формирование проростков тыквы, как потенциального тест-объекта биоиндикационных исследований, пригодного для проведения биомониторинга состояния окружающей среды и контроля над уровнем антропогенного загрязнения соединениями тяжелых металлов.

Антропогенные загрязнения действуют на живые организмы, и в том числе на человека, в самых различных сочетаниях и комплексно. Их интегральное влияние можно оценить только по реакции живых организмов. Известен парадоксальный эффект малых доз многих биологически активных соединений, когда

Текст научной работы на тему «Изменчивость морфологических и молекулярно-генетических признаков гаплоидных регенерантов сахарной свеклы»