CC BY
20
4. Столяров В. В. Об исслелоиании динамических cucicm, имеющих данный частный интеграл // 11/411 Казахской CCI*. Сер. фил.-мат. 1С978. V 1. С 86 — 87.
Я Столяров В. В. О сосуществовании предельных циклов и шмель сепаратрис // VIII конференция СНГ "Качественная теория дифференциальных уравнений": Тез. докл. Самарканд. 1992 С 106.
6. Bamon R. A class of planar quadratic vector
fields with a limit cycle surrounded by a,saddle
loop // Proc. of Amer. Math. Society 1953.
Vol. 88, №>4. P. 719 — 726.
7 Chicone. C., Tian Jinghiang. On general
proporties of quadratic systems // Amer. Math,
Monthly 1982. Vol. 89, №' 3 P 1<»7 - 178.
Б иол о г и я
################################*#########
9
ВЛИЯНИЕ ЦИКЛОФОСФАНА НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ
Н. Ф: САНАЕВ, доктор биологических ,наук, Г. М. МЫШЛЯКОВ, Р Н. БОРИСОВА, кандидаты биологических наук,
Л: П. ЕГОРОВА, Н. В. СЕРЕЖКИНА
В области экспериментального мутагенеза, как известно, иcпoлbЗvютcя биологически"-активные вещества, относящиеся к различным классам химических соединений. Многие из них характеризуются не только формообразующим, но и токсйческим, повреж-
л
дающим действием, ооУсловливающим гибель части индуцированных мутантов, в том числе обладающих хозяйственно ценными признаками. Поэтому задача выявления менее агрессивных, экологически не опасных и »вместе с тем эффективных хемомутагенов весьма актуальна. В этой связи мы изучали в ка-честве мутагенного фактора циклофос-, фан (ЦФ), обладающий свойством по-
1 V
лавлять рост раковых клеток |2).
Циклофосфан — алкилирующее со-единение, предназначенное для Лечения онкологических больных. Это мо-
. #
ногидрат циклического эфира Ы,Ы-ди-
(2-хлорэтил)-Ы-у-оксипропил диамида
фосфорной кислоты.
Мутагенное действие данного фармакологического препарата нами ис-пытывалось, на растениях проса (сорт Скороспелое 66), овощного гороха ч(сорт Пионер), фасоли (сорт Золотая
гора) ,и люпина' (сорт Быстрорастущий 4). Воздушно-сухие или прорастающие семена этих, культур соответственно в течение 24 и 6 ч выдерживали в водных растворах ЦФ в концентрациях 0,01; 0,03; 0,05 и 0,1 %
[1 ]. Кроме того, проводили повторную химическую обработку, в частности, семян фасоли, в течение 1 ч 0,05 % раствором циклофос-фана в воздушно-сухом состоянии и после прорастания. После, каждой обработки семена промывали в проточной воде и высевали в открытый грунт.
Мутагенную активность ЦФ оценивали по частоте и спектру индуцированных изменений. С этой целью проводили цитогенетическии анализ — выявляли хромосомные аберрации при митозе и мейозе [3, 5). Изучали закономерности варьирования показателей роста и развития опытных образцов растений в зависимости от их генотипа, концентрации и методики применения препарата, определяли жизнеспособность и устойчивость измененных форм растений на разных этапах онтогенеза в обычных и экстремальных условиях
среды (вс^Ьжесть, выживаемость, фер-тильность и стерильность пыльцы, реакция на влияние пониженных температур) .
Полученные результаты измерения количественных признаков обработаны методами дисперсионного анализа [4 ].
Исследованиями установлено, что у холодоустойчивых мутантов проса мей-
рз, как правило, протекает со значительными нарушениями (табл. 1). Так, в анафазе 1, наблюдается асинхронное расхождение к полюсам гомологичных хромосом, образование мостов и фрагментов. Причем частота хромосомных аберраций у изучаемых мутантов была различной. Наибольшая доля нарушений приходится на мутан;г 121.
Таблица 1 частоту хромосомных аберраций в мейозе у проса
Анафаза I É Анафаза II Диады 4 Тетрады Число W клеток по всем фазам Клетки с нарушениями
Исследуемые образцы Число колосьев - Всего клеток В т. ч. с фрагментами; мостами/и Др.» % Всего клеток В т. ч. с фрагментами, мостами и Др., % Всего клеток В т. ч. с МИКрОг ядрами, % Всего клеток В т. ч. с микроядрами, /о [ % число У ✓
Исходный щ
сорт
Скороспелое 66 46 220 1,36 246 0,81 117 — 204 — 787 5 0,64
Мутанты:
зимующий 42 248 2,01 286 0,70 136 - 263 — 933 7 0,75
№ 121 48 369 12,76 264 18,18 184 8,15 292 4,45 1109 123 11,09
№ 76 44 304 14,14 240 17,08 202 5,94 284 4,57 1030 Л06 10,29
В варианте с двукратной обработкой семян проса ЦФ 0,03 % концентрации выделен зимующий мутант. Семена его в течение 3 лет высевались в октябре, когда температура почвы не превышает 4 °С. Всходы появляются при температуре почвы 10 — 12 °С.
Обнаружена генетическая неоднородность мутантов проса по признаку устойчивости к низким положительным температурам. Анализ полученных результатов дает основание полагать, что изучаемые мутанты обладают, различными генотипическими системами, ответственными за признак устойчивости к низким температурам. Мутанты, у которых в последующих поколениях наблюдается дифференциация в семьях по признаку устойчивости к низким температурам, обладают, по-видимому, не одним мутировавшим геном, ответственным за устойчивость, а многими, иначе отбор не приводил бы к дифференциации семей по тер-
моустойчивости. У проса подавляющее большинство признаков контролируется несколькими генами [б]. Наблюдения за мутантными растениями показали большое? разнообразие форм по размеру и форме метелки, а также по окраске зерна.
Уже в первом поколении сказалось влияние ЦФ на 'рост, развитие и изменчивость гороха. Оно выразилось в янгибировании ростовых процессов на ранних этапах онтогенеза. По сравнению с контролем произошло некоторое1 изреживание всходов даже при самой низкой концентрации препарата — 0,01 %. Угнетающее действие ЦФ усиливалось по мере увеличения его концентрации (табл. 2). Соответственно изменились показатели дальнейшего роста растений, что установлено по результатам измерения длины стебля на разных фазах развития.
Как показали цитогенетические исследования, под влиянием ЦФ про-
изошли хромосомные нарушения в клетках корневой меристемы гороха. Возникли аберрации в виде мостов (неполное расхождение хромосом), фрагментов и слйпания хромосом. Чаще они встречались в вариантах с применением высоких концентраций циклофос-фана. Эти и другие изменения, выявленные в первом поколении, в той или иной степени проявились и во втором.
Таблица 2 Влияние циклофосфана на изменчивость овощного гороха сорта Пионер, %
Доза ИФ, 7« М| >м2
! Всхожесть Частота хромосомных аберраций Общая изменчивость А
Контроль 97,0±1,20 4,12±1,33 5,1 ±0,43
0,01 92,9± 1,17 6,38±1,58 7,1±1,27
0,03 85,8±1,37*** 7,08±1,70 12,5±1,65*** 0,05 83,0± 1,74*** 9,77± 1,98* 15,0±5,64 0,10 80,4± 1,40*** 10,28±1,91* 20,0±6,32*
Примечание. Уровень значимости — при Р < 0,05; *»* — Р < 0,001.
Из приведенных данных видно, что по сравнению со спонтанной вариабельностью гороха индуцированная изменчивость оказывается выше в 1,5 — 4,0 раза.
В числе измененных образцов гороха представляет интерес форма под номером 17 (вариант с применением мутагена О Л % концентрации), для которой характерны многостебельность и увеличенная злвязываеиость бобов. При действии относительно высоких концентраций ЦФ, особенно 0,1 %, у гороха возникли изменения окраски лйстьев. У отдельных растений, например в семье 37, проявилась хлорофиль-ная недостаточность. Примерно половина листьев, главным образом ближе к вершине, были желтоватыми. Изменения произошли и в окраске семян. Так, выделена форма, у которой около 9 частей семян были желтыми, а 7 частей — зелеными, что соответствует комплементарному типу наследования.
Среди большого разнообразия измененных форм фасоли значительную часть составили хлорофильные мута-
ции типа хапШа, сЫоппа, чапотасиЫа. Их оказалось особенно много во втором варианте, где произвели двукратную обработку сухих и проросших семян циклофосфаном 0,05 % концентрации. Эти растения характеризуются недостаточной жизнеспособностью. Некоторые из них погибли на ранних этапах онтогенеза (мутанты типа хапШа — на стадии формирования первых настоящих листьев). Под воздействием ЦФ возросла доля стерильной пыльцы фасоли, что также заметнее проявилось при двукратной обработке семян (табл. 3).
Таблица 3
Влияние циклофосфана на изменчивость фасоли сорта Золотая гора, %
* Вари- Хлброф ильные Стерильность
анты изменения ПЫЛЬЦЫ
опыта Mi м2 Mj ' м2
Контроль 1,1 ±0,84 1,1 ±0,43 3,1±О,01 5,6±0,23
Однократная
обработ- 3,0± 3,2± 8,8± 11,2±
ка ±0,50 ±0,75* ±0,03*** ±0,34***
Двукратная обра- 15,9± 12,6± 12,6± 17,0± ботка ±0,12*** ±0,11*** ±0,и*** ±0,37***
Опыты, проводимые с желтым люпином, также показали, что под влиянием ЦФ произошли разнообразные изменения морфофизиологических признаков, причем наиболее эффективной оказалась 0,03 % концентрация мутагена. Среди индуцированных форм — высокорослые, кустистые, с изменениями окраски листьев и семян. Среди них скороспелые и высокопродуктивные имеют практическое значение и рекомендуются в качестве исходного материала для селекции * (табл. 4).
Таким образом, на различных растительных объектах (просо, горох, фасоль, люпин) установлено мутагенное
действие 0,01; 0,03; 0,05 и 0,1 % водных растворов ЦФ. Это подтверждено экспериментальными данными по вариации комплекса качественных и количественных признаков. Под влиянием препарата произошли изменения
Таблица 4
пектр и частоту изменчивости Быстрорастущий 4 (М^)
Г» ллл 1 Т/К Исследова-но растений, шт. Из них с изменениями В том числе, шт.
Доза ЦФ, % шт. % высокорослые кустистые 1 ------------ изменение окраски листьев изменение окраски семян
Обработка сухих семян
Контроль 299 12 4,0 5 5 — —
0,03 291 34 11,7 12 7 2 3
0,05 250 29 11,6 10 3 3 4
Обработка проросших семян л *
Контроль 290 17 5,9 7 4 - л —
0,03 220 36 16,4 14 6 1 4
0,05 244 28 * 11,5 * 11 3 2 5
структурного и функциональной? ха- .—€ ¿> ем доли стерильной пыльцы.
рактера. Обнаружены хромосомные аберрации при митозе и мейозе. В отличие от контроля у опытных образцов выявлены отклонения в динамике роста и развития. Показан повреждающий эффект обработки мутагеном, особенно при высоких концентрациях, что подтверждается гибелью растений на ранних этапах онтогенеза и увеличени-
В результате проведенных опытов получены стабильные формы, обладающие теми или иными хозяйственно ценными признаками (холодоустойчивые у проса, многостебельные и высокопродуктивные у гороха, скороспелые и высокопродуктивные у люпина), представляющие интерес для практической селекдии.
*
*
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
й
1. А. с. 982603 (СССР), МКИ А 01 Н 1/04. Мутаген для зернобобовых культур /Н. Ф. Са-наев, Г. М. Мышляков, Р. Н. Борисова (СССР). № 3308881; Заявл. 27.03.81; Опубл. 23.12.82. Бюл. № 47. С. 10.
2. Булкина 3. П. Противоопухолевые препараты: Справочник. Киев: Наук, думка, 1978. С. 129.
3. Паушева 3. П. Практикум по цитологии
растений. М.: Колос, 1980. 303 с.
4. Рокицкий П. Ф. Введение в статистическую генетику. Минск: Вышейш. шк., 1978. 448 с.
5. Хвостова В. В., Ячевская Г* Л. Перестройки хромосом в мейозе // Цитология и генетика мейоза. М., 1975. С. 232 — 274. 4
6. Яшовский И. В. Генетические механизмы наследования некоторых признаков качества зерна проса // Селекция и семеноводство проса. М„ 1976. С. 34 — 43.
