Научная статья на тему 'Полиморфизм нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева в различных экологических условиях'

Полиморфизм нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева в различных экологических условиях Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
101
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НУКЛЕОЛЯРНЫЕ РАЙОНЫ ХРОМОСОМ / ЛИСТВЕННИЦА СУКАЧЕВА / РАЗЛИЧНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ / CHROMOSOME NUCLEOLAR REGIONS / LARIX SUKACZEWII / DIFFERENT ECOLOGICAL CONDITIONS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Калашник Надежда Александровна

Проведены исследования полиморфизма нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева, произрастающей на территории Челябинской области и Башкортостана. Всего исследовано 5 пробных площадей (ПП) из различных экологических условий, в том числе одна ПП из условий сильного промышленного загрязнения (г. Златоуст), одна ПП из условий умеренного загрязнения (г. Миасс) и три ПП из оптимальных и контрольных условий (пос. Веселовка, пос. Караидель, пос. Зилаир). Результаты проведенных исследований показали, что среднее число вторичных перетяжек на кариотип на исследуемых ПП находится в пределах от 3,42±0,25 до 4,98±0,31, их общее число варьирует от 10 до 16, постоянных перетяжек 1-3, непостоянных перетяжек 8-13. Наибольшее число вторичных перетяжек наблюдается на ПП, находящейся в условиях сильного промышленного загрязнения, среднее значения этого показателя наблюдается на ПП, находящейся в условиях умеренного загрязнения, наименьшие значения в оптимальных условиях и контроле. Использование одноцепочечных полинуклеотидных «зондов», меченых радиоактивными изотопами, позволило определить, что число участков 18-25 рРНК генов у лиственницы Сукачева равно 4. В целом следует отметить, что у лиственницы Сукачева, исследованных ПП, наблюдается отчетливая тенденция увеличения числа нуклеолярных районов хромосом в условиях антропогенного стресса. Вероятно, лиственница Сукачева, произрастающая в условиях промышленного загрязнения претерпевает значительное давление стрессовых факторов, что приводит к активизации латентных нуклеолярных локусов, то есть подключаются компенсаторные механизмы для обеспечения полноценного функционирования генома. В целом полученные результаты свидетельствуют о повышении функциональной активности нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева в экологически неблагоприятных условиях произрастания.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Калашник Надежда Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHROMOSOME NUCLEOLAR REGION POLYMORPHISM IN LARIX SUKACZEWII UNDER DIFFERENT ECOLOGICAL CONDITIONS

Chromosome nucleolar region polymorphism studies were conducted in Larix sukaczewii growing at the territories of Chelyabinsk Region and Bashkortostan. 5 test areas were analyzed under different ecological conditions, among them one under the conditions of heavy industrial pollution (Zlatoust town), one test areas under the conditions of moderate industrial pollution (Miass town) and three under optimal and control conditions (the settlements of Veselovka, Karaidel, Zilair). The results of the research stated that the average number of secondary constrictions per karyotype in the analyzed test areas was within the limits of 3,42±0,25 до 4,98±0,31, the total number varies from 10 to 16, constant constriction number varies from 1 to 3, non-constant constriction number from 8 to 13. The highest number of secondary constrictions was observed in test areas under heavy industrial pollution, the middle values were observed in test areas under the conditions of moderate pollutions, the lowest values under optimal and control conditions. The use of one-strain polynucleotide probe labeled with radioactive isotopes let us determine that the number of 18-25 rRNA gene sites in Larix sukaczewii is equal to 4. On the whole, in the analyzed test areas of Larix sukaczewii there is observed a clear tendency to increasing the number of chromosome nucleolar regions under the conditions of anthropogenic stress. Larix sukaczewii growing under industrial pollution conditions is likely to undergo a considerable pressure of stress factors which leads to activation of latent nucleolar loci, in other words compensatory mechanisms are included for complete genome functioning. In total the obtained results testify to the increase of functional activity of chromosome nucleolar regions in Larix sukaczewii under ecologically unfavorable conditions.

Текст научной работы на тему «Полиморфизм нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева в различных экологических условиях»

УДК 502.3: 582.475: 576.315.45

Калашник Н.А.

Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН E-mail: [email protected], E-mail: [email protected]

ПОЛИМОРФИЗМ НУКЛЕОЛЯРНЫХ РАЙОНОВ ХРОМОСОМ У ЛИСТВЕННИЦЫ СУКАЧЕВА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Проведены исследования полиморфизма нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева, произрастающей на территории Челябинской области и Башкортостана. Всего исследовано 5 пробных площадей (ПП) из различных экологических условий, в том числе одна ПП из условий сильного промышленного загрязнения (г. Златоуст), одна ПП из условий умеренного загрязнения (г. Миасс) и три ПП из оптимальных и контрольных условий (пос. Веселовка, пос. Караидель, пос. Зилаир). Результаты проведенных исследований показали, что среднее число вторичных перетяжек на кариотип на исследуемых ПП находится в пределах от 3,42±0,25 до 4,98±0,31, их общее число варьирует - от 10 до 16, постоянных перетяжек 1-3, непостоянных перетяжек 8-13. Наибольшее число вторичных перетяжек наблюдается на ПП, находящейся в условиях сильного промышленного загрязнения, среднее значения этого показателя наблюдается на ПП, находящейся в условиях умеренного загрязнения, наименьшие значения - в оптимальных условиях и контроле. Использование одноцепочечных полинуклеотидных «зондов», меченых радиоактивными изотопами, позволило определить, что число участков 18-25 рРНК генов у лиственницы Сукачева равно 4. В целом следует отметить, что у лиственницы Сукачева, исследованных ПП, наблюдается отчетливая тенденция увеличения числа нуклеолярных районов хромосом в условиях антропогенного стресса. Вероятно, лиственница Сукачева, произрастающая в условиях промышленного загрязнения претерпевает значительное давление стрессовых факторов, что приводит к активизации латентных нуклеолярных локусов, то есть подключаются компенсаторные механизмы для обеспечения полноценного функционирования генома. В целом полученные результаты свидетельствуют о повышении функциональной активности нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева в экологически неблагоприятных условиях произрастания.

Ключевые слова: нуклеолярные районы хромосом, лиственница Сукачева, различные экологические условия.

Изучение кариотипа лиственницы Сукачева проводилось на протяжении ряда десятилетий многими исследователями. Кариотип лиственницы Сукачева изучался в различных частях ее ареала [4], [5], [8]. Многие авторы, давая стандартную кариологическую характеристику (число, морфометрические параметры, морфологические типы хромосом), особое внимание уделяют полиморфизму нуклеолярных районов хромосом, которые цитологически выявляются в виде вторичных перетяжек хромосом. Исследователи отмечают, что для лиственницы Сукачева характерен некоторый полиморфизм по числу, частоте встречаемости и локализации вторичных перетяжек в хромосомных наборах. Мнения авторов о причинах данного явления неоднозначны, поэтому дальнейшие исследования в этом направлении являются актуальными.

В настоящей работе представлены результаты изучения нуклеолярных районов хромосом у лиственницы Сукачева, произрастающей на территории Южного Урала в различных экологических условиях. На выбранных ПП

оценивалось жизненное состояние древостоев согласно классификации В.А. Алексеева [1]. При анализе результатов учитывались климатические условия, а также комплексная характеристика интенсивности загрязненности территорий по состоянию атмосферного воздуха, водоемов и почвенного покрова [3], [7].

В качестве материала для проведения исследований использовали меристематическую ткань проростков семян. Исследования проводили на давленных препаратах, используя методику классического кариологического анализа, модифицированную применительно к хвойным породам [6]. Вторичные перетяжки изучали на увеличенных микрофотографиях метафаз-ных пластинок (рис. 1).

Наряду с классическим методом окраски хромосом использовался метод гибридизации нуклеиновых кислот in situ по определению последовательностей генов рРНК (рис. 2). Статистическую обработку результатов проводили общепринятыми методами [2].

Результаты проведенных исследований показали, что среднее число вторичных перетяжек

«Проблемы экологии Южного Урала»

на кариотип на исследуемы пробных площадях находится в пределах от 3,42±0,25 до 4,98±0,31, их общее число варьирует - от 10 до 16, постоянных перетяжек 1-3, непостоянных перетяжек 8-13 (табл. 1).

Наибольшее число вторичных перетяжек наблюдается на 1111, находящейся в условиях сильного промышленного загрязнения, среднее значение этого показателя наблюдается на 1111, находящейся в условиях умеренного загрязнения, наименьшие значения - в оптимальных условиях и контроле.

Использование одноцепочечных полину-клеотидных «зондов», меченых радиоактивными изотопами, позволило определить, что число участков 18-25 рРНК генов у лиственницы Сукачева равно 4 (рис. 2).

У лиственницы Сукачева исследуемых ПП также наблюдается полиморфизм по локализации вторичных перетяжек на хромосомных плечах.

Рисунок 1. Микрофотография метафазной пластинки лиственницы Сукачева, полученная методом классической окраски

Полученные данные в целом согласуются с результатами исследований у лиственницы Сукачева ядрышкообразующих районов хромосом, проведенных ранее другими авторами. Анализ этих результатов показывает наличие высокого полиморфизма по числу, частоте встречаемости и особенно локализации вторичных перетяжек в кариотипах исследуемого вида [4], [5], [8].

В целом полученные результаты позволяет сделать вывод о том, что у лиственницы Сукачева наблюдается отчетливая тенденция увеличения числа нуклеолярных районов хромосом в условиях антропогенного стресса.

Следует отметить, что именно нуклеоляр-ные районы хромосом (или ядрышковые организаторы хромосом) участвуют в жизненно важной функции организма - механизме белкового синтеза, а в основе интенсификации любых биосинтетических процессов лежит изменение активности генома, в том числе, той его части, которая ответственна за синтез рРНК.

Рисунок 2. Микрофотография метафазной пластинки лиственницы Сукачева, полученная методом гибридизации in situ

Таблица 1. Число вторичных перетяжек в кариотипах лиственницы Сукачева исследуемых пробных площадей

Название пробной площади Число вторичных перетяжек

постоянных непостоянных общее среднее

г Златоуст** 3 13 16 4,98±0,31

г. Миасс* 2 11 13 4,35±0,29

пос. Веселовка 2 8 10 3,75±0,22

пос. Караидель 1 9 10 3,42±0,25

пос. Зилаир 2 10 12 3,87±0,27

Примечание: * - умеренное загрязнение; ** - сильное загрязнение; без обозначений - контрольные и оптимальные условия.

VII Всероссийская научно-практическая конференция

Вероятно, лиственница Сукачева, произрастающая в условиях промышленного загрязнения претерпевает значительное давление стрессовых факторов, что приводит к активиза-

ции латентных нуклеолярных локусов, то есть подключаются компенсаторные механизмы для обеспечения полноценного функционирования генома.

29.09.2015

Список литературы:

1. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. №4. С. 51-57.

2. Вольф В.Г. Статистическая обработка данных. - М.: Колос, 1966. 255 с.

3. Комплексный доклад о состоянии окружающей среды Челябинской области в 2004 году. Челябинск: Министерство радиационной и экологической безопасности Челябинской области. Управление Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Челябинской области. 2005. 221 с.

4. Муратова Е.Н. Кариосистематика семейства Pinaceae Lindl. Сибири и Дальнего Востока: Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Новосибирск, 1995. 32с.

5. Муратова Е.Н., Чубукина Н.Е. Кариологическое исследование лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii N. Dyl.): Нуклеолярные районы и структурные перестройки // Цитология и генетика. 1985. Т. 19. №6. С.419- 425.

6. Правдин Л.Ф., Бударагин В.А., Круклис М.В., Шершукова О.П. Методика кариологического изучения хвойных пород // Лесоведение. 1972. №2. С 67-75.

7. Проблемы экологии: Принципы их решения на примере Южного Урала / Под.ред. Н.В. Старовой. М.: Наука, 2003. 287 с.

8. Путенихин В.П., Фарукшина Г.Г., Шигапов З.Х. Лиственница Сукачева на Урале: изменчивость и популяционно-генетическая структура. М.: Наука, 2004. 276с.

Сведения об авторе:

Калашник Надежда Александровна, ведущий научный сотрудник лаборатории генетики и цитологии растений Ботанического сада-института Уфимского научного центра Российской академии, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, специальность 03.00.15-генетика 450080, г Уфа, ул. Менделеева 195, корп. 3, тел.: (347) 2281355; 2526033, e-mail: [email protected], e-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.