CC BY
16
varieties were divided into groups on viability. It's estimated, that viability of hybrid tea roses pollen varies from 72 % (Gloria Dei) to 12 % (Folklore). The size of pollen-grains varies among varieties. As a result of the research the list of the most perspective varieties for using in hybridization is submitted. It is reasonable to use varieties with high viability of pollen in selection of parental pairs for crossing.
БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ
ПОЛИМОРФИЗМ АСПАРТАТАМИНОТРАНСФЕРАЗЫ У РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И
ГИБРИДОВ МИНДАЛЯ
Г.Ф. ВШИВКОВА;
А.А. РИХТЕР, кандидат биологических наук;
Н.Г. ПОПОК, кандидат сельскохозяйственных наук
Никитский ботанический сад — Национальный научный центр
Исследования, проводимые в ботанических садах, в ряде случаев касаются изучения морфологических и биологических признаков видов и сортов растений для их идентификации и дальнейшего использования в селекционной практике. Привлечение генетических маркёров для их тестирования позволяет выявить скрытую генетическую информацию, необходимую для паспортизации не только видов, но и отдалённых гибридов [7]. Такой подход позволяет более обоснованно использовать различные признаки, чтобы отличить дикие виды от спонтанных гибридов с другими представителями подсемейства Prunoideae Focke.
В предыдущей работе было показано, что полиморфизм аспартатаминотрансферазы (AAT) у миндаля обыкновенного (Amygdalus communis L.) определяется тремя аллелями а, а', b локуса Aat-1, двумя аллелями a, b локуса Aat-2 и может быть использован при регистрации сортов и форм этого вида [2].
В связи с этим представляют интерес исследования ферментативного полиморфизма ААТ у популяций диких видов и спонтанных гибридов миндаля, способные обеспечить их идентификацию и установить степень родства.
Цель настоящей работы - изучение полиморфизма аспартатаминотрансферазы и возможность его использования для идентификации видов, межвидовых и межродовых гибридов миндаля.
Объекты и методы исследования
Работу выполняли на различных видах миндаля собранных в ботанической коллекции Степного отделения Никитского ботанического сада: A. communis L., A. fenzliana (Fritsch) Lipsky, - A. nana L., A. vavilovii M. Pop., A. bucharica Korsh., A. webbi Spach, A. spinosissima Bge., A. petunnicovi Litv. Изучали также виды, относящиеся к другим родам: L. ulmifolia (Franch.) Pachom.; L. triloba (Lindl.) Pachom.; M. tomentosa (Thunb.) Erem. et Juschev; M. incana (Pall.) Roem.; M. pumila var. besseyi (L.) Erem. et Juschev; P. cerasifera Ehrh. из Кафана; P. cerasifera - Fermonte красная, Fermonte желтая; P subcordata var. rubicunda (Jepson) Murray [10], а также отдаленные гибриды A. communis с разнообразными представителями подсемейства Prunoideae Focke.: A.fenzliana x A. communis; A.bucharica x A. communis; A. fenzliana x A. bucharica; A. nana x A. communis (сорт Приморский); A.spinosissima x A. communis; L. ulmifolia x A. communis № 1; L. ulmifolia x A. communis № 2; № 1 A. vulgaris Lam. x A. communis; № 2 A. vulgaris x A. communis; P. besseyi x P. vulgaris Mill.; L. ulmifolia x P. cerasifera; P subcordata var. rubicunda x A. communis.
Фермент экстрагировали из молодых, активно растущих листьев раствором 0,01 М трис-глицинового буфера, рН 8,6, содержащего 0,1% аскорбиновой кислоты, 0,1% солянокислого цистеина, 0,1 М сахарозы и 14 мМ (3-меркаитоэтанола. Соотношение навески и экстрагирующего буфера составляло 1:10. Вертикальный диск-электрофорез проводили в пластинах 7,5%-ного ПААГа по Дэвису [8]. В одну лунку вносили 15 мкл экстракта. В качестве верхнего электродного использовали 0,25 М трис-глициновый буфер, рН 8,6, нижнего - 0,01 М трис-ацетатный, рН>7,0. Электрофорез проводили при 180 V в течение 3,5 часов. Гистохимическое проявление зон ААТ осуществляли стандартным способом [5].
Результаты и их обсуждение
Изученные типы спектров аспартатаминотрансферазы (ААТ) у видов миндаля и их гибридов указывают на то, что две зоны активности фермента, как и у всех косточковых плодовых растений подсемейства Prunoideae Focke семейства Rosaceae Juss., контролируются двумя локусами Aat-1 и Aat-2
(рис. 1, 2). Различия генетической системы ААТ у видов и межвидовых гибридов миндаля, а также у других видов косточковых культур и их межродовых гибридов с видами миндаля связаны со степенью полиморфизма локусов и взаимодействием аллелей в локусе.
1 2 3
4 5 6 7
8 9 10 11 12
Рис. 1. Типы спектров ААТ у видов миндаля: 1 - Aat-1aa, Aat-2ab - A. communis; 2 - Aat-1aa, Aat-2aa - A. nana; 3 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. vavilovii; 4 - Aat-1a'b, Aat-2bb - A. bucharica 1036; 5 - Aat-1a'a, Aat-2bb - A. bucharica 453; 6 - Aat-1aa, Aat-2aa - A. fenzliana 100/5; 7 - Aat-1ab, Aat-2ab - A. communis; 8 -Aat-1bb, Aat-2ab - 2110 A. fenzliana x A. communis; 9 -Aat-1aa, Aat-2ab - A. fenzliana 27 1/89; 10 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. webbii; 11 - Aat-1bb, Aat-2bb - A. webbii; 12 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. bucharica.
1 2
3
4
5
6 7 8 9 10 11 12 13
Рис. 2. Типы спектров ААТ у видов и межвидовых гибридов миндаля: 1- Aat-1aa, Aat-2ab - A.
fenzliana 2 7/3; 2 - Aat-1aa, Aat-2aa - A. nana; 3 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. fenzliana x A. communis; 4 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. fenzliana x A. bucharica; 5 - Aat-1bb, Aat-2bb - P. subcordata var. rubicunda; 6 - Aat-1ab, Aat-2bb - P. subcordata var. rubicunda x A. communis; 7 - Aat-1aa, Aat-2aa - A. fenzliana 1 6/2; 8 - Aat-1aa, Aat-2aa - A. fenzliana 6 5/2; 9 - Aat-1ab, Aat-2ab - A. fenzliana x A. bucharica; 10 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. bucharica x A. communis; 11 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. communis, (сорт Мангуп); 12 - Aat-1bb, Aat-2bb - P. subcordata var. rubicunda x A. communis; 13 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. nana x A. communis (сорт Приморский).
Локус Aat-1 полиморфен и представлен у видов и межвидовых гибридов миндаля двумя кодоминантными аллелями a и b, каждый из которых детерминирует один гомодимер Aat-1aa и Aat-1bb и оба - гетеродимер Aat-1ab. Оба аллельных варианта Aat-1a и Aat-1b встречаются у A.communis, A.fenzliana, A.webbii, A.bucharica, A.vavilovii, A.spinosissima. У видов A.nana, A.petunnicovii обнаружен Aat-1aa генотип, а у P. subcordata var. rubicunda x A. communis - Aat-1bb генотип.
У всех исследованных видов миндаля, за исключением A.fenzliana, локус Aat-2 мономорфен, в нём представлен один Aat-2b, который контролирует гомоаллельный вариант фермента Aat-2bb. У A.nana
обнаружен редкий Aat-2a, кодирующий гомозиготный Aat-2aa. В локусе Aat-2 у A.fenzliana кроме Aat-2b, также выявлен редкий Aat-2a с частотой встречаемости 0,32, поэтому у данного вида локус Aat-2 можно считать полиморфным. Аллель Aat-2a был обнаружен у сортов A.communis - Desmayo Largueta, Ferragnes, Ferraduel, Mac Rogani, однако частота аллеля не превышала 5%, поэтому локус считается мономорфным [1]. К аналогичному заключению пришли американские исследователи [9].
AAT-2 у A.fenzliana ведёт себя как димерный фермент: продукты двух аллелей ассоциируют, образуя гомодимерные молекулы Aat-2aа и Aat-2bb и гетеродимер Aat-2ab. Вид A.fenzliana не только полиморфен по морфологическим признакам, но и характеризуется широкой вариабельностью спектров аспартатаминотрасферазы.
По аллельному состоянию двух зон активности у видов миндаля и их межвидовых гибридов обнаружена значительная вариабельность типов спектров (рис. 3). Так, у A. fenzliana и A. communis в зависимости от аллельного состояния двух локусов формируется пять типов спектров, у A. bucharica и A. webbii - три, у остальных видов миндаля - по одному.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Рис. 3. Типы спектров ААТ у A. fenzliana и его гибридов: 1 - Aat-1ab, Aat-2bb - A. fenzliana 2/246; 2 - Aat-1aa, Aat-2bb - A. fenzliana 9/11; 3 - Aat- 1a'b, Aat-2bb - A. bucharica; 4 - Aat- 1aa, Aat-2bb -A. fenzliana 9/10; 5 - Aat-1ab, Aat-2ab - A. fenzliana x A. bucharica 5/1; 6 - Aat-1aa, Aat-2bb - A. spinosissima; 7 - Aat-1bb, Aat-2ab - A. fenzliana x A. communis 2110; 8 - Aat-1ab, Aat-2ab - A. spinosissima; 9 - Aat-1aa, Aat-2ab - A.fenzliana 11 7/12; 10 - Aat-1aa, Aat-2aa - A.fenzliana 6 5/7; 11 - Aat-1ab, Aat-2bb -A.fenzliana 2/246; 12 - Aat-1bb, Aat-2bb - A.fenzliana 11/10; 13 - Aat-1aa, Aat-2bb - A. petunnicovi.
Таким образом, для дифференциации видов и межвидовых гибридов миндаля можно использовать типы спектров, контролируемые локусами Aat-1 и Aat-2. Высокий полиморфизм по локусу Aat-2, выявленный у A. fenzliana, можно рассматривать как видоспецифическую особенность этого вида.
Типы спектров ААТ у видов разных родов косточковых культур и их межродовых гибридов представлены на рисунке 4.
Локус Aat-1 у плодовых косточковых растений контролирует субъединицы ААТ, которые способны ассоциировать во всех возможных димерных комбинациях друг с другом. Для сохранения единой номенклатуры аллельные варианты фермента по локусу Aat-1, были обозначены нами как Aat-1a' и Aat-1a". Межродовые гибридные формы миндаля формируются медленно мигрирующей субъединицей Aat-1a'a' (присутствующей у других родов подсемейства Prunoideae), и каким либо из двух гомоаллельных вариантов ААТ миндаля - Aat-1aa или Aat-1bb. Аллельные варианты Aat-1a'a и Aat-1a'b у вновь созданных форм отличаются по электрофоретической подвижности от аллельных вариантов исходных родительских форм (видов миндаля) и чётко выявляются на электрофореграммах [1]. Как показал сравнительный анализ, носителями Aat-1a' оказались: Prunus cerasifera из Кафана, P. cerasifera Fermonte красная и Fermonte желтая, Microcerasus incana, M. tomentosa, M. pumila var besseyi, гибрид вишни бессея с персиком и два гибрида луизеании, опылённые смесью пыльцы A. communis (рис. 4).
Можно предположить, что донорами Aat-1a' у сортов A. communis могли быть легко скрещиваемые с миндалём обыкновенным представители родов Microcerasus Webb emend Spach и Louiseania Carr, а также вида P. cerasifem Ehrh. Об этом свидетельствуют встречающиеся в природе естественные гибриды A. communis с представителями перечисленных родов. В некоторых местах такие гибридные популяции достигают большой численности [4, 6].
+
0,50
1 2 3 4
5 6
9 10
Aat-2
7
8
>Aat-1
Aat-1ab 1a'a 1a'b 1a'b 1a"a' 1a"a' 1a"a' 1a"a' 1a'b 1a'a' Aat-2ab 2bb 2bb 2bb 2ab 2ab 2bb 2bb 2bb 2bb
Рис. 4. Типы спектров ААТ у видов разных родов подсемейства Prunoideae и их межродовых гибридов: 1 - A. communis (cv. Desmayo Largueta), A. fenzliana x A. communis - F1 2110; 2 - A. communis (Первенец, Душанбе бот. сад 8/25, формы 431, 445, 453); 3 - A. communis (Самаркандский -14, форма 1036); L. ulmifolia x A. communis № 1; L. ulmifolia x A. communis № 2; № 1 A. vulgaris x A. communis; № 2 A. vulgaris x A. communis; 4 - P. besseyi x P. vulgaris; 5 - L. ulmifolia x P. cerasifera; 6 - P. cerasifera из Кафана; 7 - P. cerasifera Fermonte красная, Fermonte желтая; 8 - A. vulgaris; 9 - L. ulmifolia, L. triloba; 10 -M. tomentosa, M. incana, M. pumila var. besseyi.
Таким образом, аллель Aat-1a' можно использовать в качестве маркёра межродовых гибридов A. communis с представителями других родов подсемейства Prunoideae.
С участием P. cerasifera образовалось большинство видов косточковых плодовых растений. Появление аллеля Aat^ у сортов A. communis и A. fenzliana может быть связано с совпадением ареалов произрастания этих видов и P. cerasifera на стыке Переднеазиатских и Среднеазиатских генцентров [3, 4, 6]. Миндаль Фенцля (A. fenzliana) встречается в диком виде в Восточном Закавказье, в той его части, которая совпадает с ареалом P. cerasifera, поэтому у этого вида наблюдаются признаки, свойственные алыче. Спонтанные гибриды A. fenzliana и A. communis успешно произрастают в Армении и Азербайджане, и факты интрогрессивной гибридизации A. fenzliana и A. communis отмечались ранее. Миндаль A. fenzliana очень сходен с гибридами, полученными от искусственного скрещивания A. communis с P. cerasifera [3, 4].
Таким образом, изоферментный анализ показал, что локус Aat-2 полиморфен у A. fenzliana и P. cerasifera, тогда как у других косточковых культур он мономорфен, что не исключает участия P. cerasifera в генезисе A. fenzliana. Предполагается, что появление Aat-2a у A. fenzliana связано с аллопатической гибридизацией этого вида с алычой, которая могла возникнуть в отдалённом прошлом в местах наложения ареалов.
Список литературы
1. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. - М.: Мир, 1984. - 230 с.
2. Вшивкова Г.Ф., Жебентяева Т.Н., Попок Н.Г. Полиморфизм аспартатаминотрансферазы у миндаля обыкновенного // Бюл. Никит. ботан. сада. - 2000. - Вып. 76. - С. 63-65.
3. Денисов В.П., Рихтер А.А., Ядров А.А. Дикие миндали юга Армении // Тр. по прикл. бот., генет. и селекции. - 1978. - Т. 62. - Вып. - 3. - С.39-42.
4. Еремин Г.В. Отдаленная гибридизация косточковых плодовых растений. - М.: Агропромиздат, 1985. - 279 с.
5. Левитес Е.В. Генетика изоферментов растений. - Новосибирск: Наука, 1986. - 145 с.
6. Пахомова М.Г. Миндали Узбекистана. - Ташкент: Изд-во АНУзССР, 1961. - 235 с.
7. Чуботару А.А., Колцун М.Б. Задачи ботанических садов в консервации биологического разнообразия in situ и ex situ. // Бюл. Никит. ботан. сада. - 2003. - Вып. 88. - С. 21-25.
8. Davis B.J. Disk electrophoresis. 11. Method and application to human serum proteins // Ann. N.-Y. Acad. Sci. - 1964. - V. 121. - P. 404-427.
9. Hauagge R., Kester D.E., Asay R.A. Isozyme variation among California almond cultivars: 1. Inheritance // J. Amer. Soc. Hort. Sci. - 1987. - V. 112. - N. 4. - P. 687-693.
10. Index kewensis / Pinner J.L.M., Bence T.A., Davies R.A., Lloyd K.M. / Ed. Davies R.A. - Oxford: Clarendon press, 1987. - Suppl. 18. - 346 p.
Polymorphism of aspartataminotranspherase in different species and hybrids of almonds
Vshivkova G.F., Richter A.A., Popok N.G.
The changeability of aspartataminotranspherase of 8 species and some hybrids of almonds have been studied with the help of method of izofermental analysis. It is shown, that all Aat-1a сап be used as marker of intergenus hybrids of almond with other genus of subfamily Prunoideae Focke. (Microcerasus). Locus Aat-2 -is the polymorphen in A. fenzliana (Fritsch) Lipsky and P. cerasifera Ehrh., but other stone crops have monomorphen. But this is not the fact not to use P. cerasifera in genesise of A. fenzliana.
Х1М1ЧНА ПАСПОРТИЗАЦ1Я ВИД1В ФЛОРИ УКРА1НИ - НОС11В Ф1З1ОЛОГ1ЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН
А.П. ЛЕБЕДА, кандидат альськогосподарських наук Нацюнальний боташчний сад iм. М.М. Гришка НАН Украши
Люди споконвшу користуються лшарськими рослинами (ЛР). Наукова офщшна медицина зародилась i продовжуе розвиватись на базi все глибшого вивчення й повшшого використання дшчих речовин, якi мiстяться в рослинах. Поява синтетичних лiкiв, що переважно моделюють фiзiологiчно активнi речовини (ФАР) з рослин i е 1хшми хiмiчними аналогами, не зменшила ролi природних лiкарських рослин. 1нтерес до них зростае серед фармаколопв, фiзiологiв, бiохiмiкiв, практичних лiкарiв рiзного профiлю, якi прагнуть розширити арсенал лшарських засобiв. Тепер широко застосовуються близько 100 видiв рослин, офiцiйно ж лжарськими визнано 240 видiв. Чимало рослин не включено до державного реестру, осшльки вони ще недостатньо дослвджеш фармакологiчно або ж !х запаси в природних мiсцезростаннях невелик! Iнтродукцiя ж в культуру дикорослих рослин не проста справа. Практично можна вважати, що у флорi Украши фармаколопчна активнiсть притаманна не менше 1000 видiв рослин, тобто кожному 4-5 виду рослин [8]. Однак б№шють з них потребуе додаткового вивчення з бюлопчного, бiохiмiчного i медичного боку. Труднощi полягають в тому, що науковцi i спецiалiсти медичного профiлю не знають достатньою мiрою флористичного багатства перспективних для фгготерапп рослин, а боташки - ще не дуже орiентуються у можливому медичному значеннi тих чи шших видiв.
Метою дослщження i е подолання цих труднощiв, полегшення взаемно! орiентацii медикiв i ботанiкiв у широкiй та практично дуже важливш проблемi дальшого вивчення i всебiчного використання лiкарських рослин, зафшсувати й узагальнити данi про види рослин - носив ФАР.
Об'ект та предмет дослiдження. Об'ект дослiджень складають рослини - носи серцевих глiкозидiв, антраценпохiдних, iридоiдiв та кумаришв. Предметом дослiджень е хiмiчна паспортизацiя цих рослин.
Серцевi (кардiотонiчнi, або кардютошзуючГ) глiкозиди - це гетерозиди, агакони яких е стеро!дами - похщними циклопентанпергiдрофенантрену, що мають у Сп ненасичене лактонне кiльце: п'ятичленне бутенолвдне з одним подвiйним зв'язком (карденолщи) або шестичленне кумалинове з двома подвшними зв'язками (буфадiенолiди).
Серцевi глшозиди специфiчно дiють на серце: у великих дозах вони е отрутою для серця, в малих - зб№шують силу i зменшують частоту серцевих скорочень, покращують тканинний обмш серцевого м'язу. Рослини е единим джерелом отримання цих унiкальних лшарських речовин, оскiльки створити рiвноцiннi синтетичш замiнники ще не вдалося.
Препарати, що мютять кардiотонiчнi глiкозиди, використовують при серцевш недостатностi i порушеннях ритму серця. Вони вiдрiзняються швидшстю i тривалiстю дii, здатнiстю до кумуляци та побiчними ефектами. Мають протипоказання: брадикардiя, антриовентрикулярна блокада рiзного ступеня; необхiдна обережнiсть при стенокарди та iнфарктi мiокарда. Зважаючи на це, вважаемо сво!м обов'язком застерегти людей, що страждають на серцевi захворювання, вiд самолiкування рослинами -ноаями карденолiдiв та буфадiенолiдiв. Недоречне та непомiрне !х використання може призвести до непоправно! шкоди здоров'ю.
Антраценпохiдними називаються сполуки, в основi яких лежить ядро антрацену рiзного ступеня окислення, типу сполучення i конденсацii мономерних структур. Ступiнь окислення середнього кiльця (кiльця В) може бути рiзним - до антранолу, антрону або антрахiнону.
В залежносл вiд структури вуглецевого ядра похвдш антрацену подiляють на 2 групи: мономери (в основi цих сполук лежить одна молекула антраценпохiдних, наприклад у емодина, алiзарина i ш.) та димери (сполуки з двома молекулами антраценпохвдних, наприклад у хризофенолдiантрона).
