CC BY
107
УДК 577.15(571.61)
ББК 54.039
Иваченко Любовь Егоровна
кандидат биологических наук, доцент кафедра химии
Благовещенский государственный педагогический университет
г. Благовещенск Лаврентьева Светлана Игоревна
аспирант кафедра химии
Благовещенский государственный педагогический университет
г. Благовещенск Трофимцова Ирина Анатольевна
кандидат химичеотих наук, доцент кафедра химии
Благовещенский государственный педагогический университет
г. Благовещенск Коничев Александр Сергеевич доктор биологических наук, профессор
Московский государственный областной университет
г. Москва Гинс Мурат Сабирович
доктор биологических наук,
Зав. лабораторией
Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур, лаборатория биохимии и физиологии растений п. Одинцово, Московская область Ivachenko Lyubov Еgorovna Candidate of Biology,
Assistant Professor Chair of Chemistry Blagoveshchensk State Pedagogical University Blagoveshchensk
Lavrentieva Svetlana Igorevna
Post-graduate Chair of Chemistry Blagoveshchensk State Pedagogical University Blagoveshchensk Trofimtsova Irina Anatolievna Candidate of Chemistry Assistant Professor Chair of Chemistry
Blagoveshchensk State Pedagogical University Blagoveshchensk
Konichev Alexandr Sergeevich Doctor of Biology,
Professor Moscow State Regional University Moscow Gins Murat Sabirovich Doctor of Biology,
All-Russian Scientific Research Institute of Vegetable Crops Selection and Seed Breeding, Laboratory of Plant Biochemistry and Physiology Odintsovo, Moscow Region Влияние условий выращивания на электрофоретические спектры рибонуклеазы, эстеразного и амилазного
комплексов сои Cultivation Conditions Influence on Electrophoretic Spectra of Ribonuclease, Esterase and Amylase Soybean
Complexes
Методом энзим-электрофореза исследованы электрофоретические спектры рибонуклеазы, эстеразного и амилазного комплексов в коллекции семян 15 сортов сои различного эколого-географического происхождения, выращенной в разных агроклиматических зонах (Амурская и Московская области). Установлено, что в сортах сои, выращенных в условиях Амурской области выявлена более высокая гетерогенность изучаемых ферментов гидролазного комплекса.
Using the enzyme-electrophoresis method the electrophoretic spectra of ribonuclease, esterase and amylase soybean complexes are investigated in the seed collection of 15 soybean sorts of various ecological-geographical origin, cultivated in different agroclimatic zones (the Amur and the Moscow region). It is established that the soybean sorts cultivated in the Amur region have higher heterogeneity of studied hydrolyzing enzymes.
Ключевые слова: соя, множественные формы, рибонуклеаза, эстеразный комплекс, амилазный комплекс, адаптация
Key words: soybean, diversified forms, ribonuclease, amylase complex, esterase complex, adaptation.
Соя - основная сельскохозяйственная культура Дальнего Востока, требующая достаточного увлажнения, тепла и длины дня. В России 60 % сои выращивают на Дальнем Востоке - прежде всего это Амурская область. Однако отечественными селекционерами созданы сорта, которые позволяют расширить ее агрономический ареал. В настоящее время северная граница опытного и, отчасти, промышленного возделывания сои проходит по центральной
нечерноземной зоне Российской Федерации. По этому региону районированы сорта Магева (Московская область) и Светлая (Рязанская область), которые устойчиво вызревают на широте Москвы и даже севернее ее.
Значительное повышение эффективности селекционных работ и сокращение сроков создания сортов может быть достигнуто на основе использования нового типа маркеров - полиморфизма белковых систем. Изоферменты как маркеры генетической изменчивости широко применяются в исследованиях генофонда растений [7: 335].
Изучение глубинных процессов регуляции жизнедеятельности в процессе адаптации сои, основанное на исследовании изоферментов, имеет существенное значение для выполнения комплекса задач сельскохозяйственного производства и обеспечения населения ценным агропромышленным сырьем и продовольствием.
Необходимо разработать объективные критерии оценки селекционного материала по генотипу. В основе такого подхода лежат исследования по биохимической генетике, и, в первую очередь, электрофоретические методы анализа гетерогенности белков, в том числе ферментов [6:3].
Однако у сои сведения о генетическом контроле большинства белков, особенно ферментов и сопряженность их аллельных вариантов с важными для селекции признаками крайне ограничены. Расширение знаний в данной области позволит исследовать закономерности возникновения неслучайных ассоциаций генов в процессе селекции и разработать эффективные методы подбора пар для гибридизации и отбора генотипов с комплексом необходимых признаков и свойств с помощью системы генетических маркеров.
В связи с акклиматизацией сои в различных регионах России и продвижением на север, появляется необходимость в глубоком изучении ее эколого-генетических и эколого-биохимических механизмов устойчивости и продуктивности в различных условиях произрастания. Ранее нами изучен биохимический состав семян сои, выращенных в Амурской и Московской областях [2:48].
Цель работы состояла в изучении множественных форм рибонуклеазы, эстеразного и амилазного комплексов в семенах сои, выращенных в Амурской и Московской областях.
Для исследований использовали семена сортов сои амурской селекции Всероссийского научно-исследовательского института сои (г.
Благовещенск), а также коллекцию сортов сои различного экологогеографического происхождения (из России, Германии, Франции, Швеции, Японии), полученную из Государственного научного центра Всероссийского института растениеводства Российской академии сельскохозяйственных наук (г. Санкт-Петербург). Сою выращивали на агробиостанции Благовещенского государственного педагогического университета (г. Благовещенск, Амурская область) и демонстрационном участке Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семеноводства овощных культур (п. Одинцово, Московская область).
Почвенно-климатические условия в местах выращивания значительно отличались по количеству осадков и температуре воздуха.
Агрометеорологические условия в Амурской области были крайне
неблагоприятными. Засуха в мае и первых двух декадах июня сменились обильными осадками, что привело к значительному переувлажнению почвы. Сумма осадков превысила среднемноголетние показатели. Температура воздуха за вегетационный период была близка к норме. Метеорологические условия в Московской области характеризовались обильными осадками и пониженной температурой в июне. Столь неблагоприятные условия в регионах значительно повлияли на биохимический состав семян сои [2:48].
Электрофоретические спектры ферментов выявляли методом энзим-электрофореза в 7,5% ПААГ по Дэвису [8:407]. Окрашивание на геле зон с ферментативной активностью осуществляли соответствующими гистохимическими методами [5:33; 3:103]. Измерения проводили в двух биологиях и трех аналитиках. Нумерация форм электрофоретических спектров
исследуемых ферментов проведена согласно разработанной нами методике [4:135].
Ранее проведенные нами исследования активности и множественных форм рибонуклеазы в семенах районированных сортов сои показали невысокую гетерогенность фермента [1:64]. При изучении электрофоретических спектров рибонуклеазы в семенах сои сортов коллекции ВИР, выращенных в условиях Амурской области, выявлено восемь форм фермента, в то время как в Московской области семь (рис.). Наибольшее количество форм (четыре), обнаружено в семенах сорта Соер-4 (Саратовская область), выращенного в обоих исследуемых регионах. Минимальное количество форм (одна) обнаружена в сортах ПЭП-22 (Ленинградская область) и Магева (Московская область), выращенной в условиях Московской области. Следует отметить, что в семенах сои сортов Ugra (Швеция), Bravalla (Швеция), СибНИИК-6 (Новосибирская область), СибНИИК-315 (Новосибирская область),
выращенных в Амурской и Московской областях также наблюдается по одной форме фермента. Анализ электрофоретических спектров рибонуклеазы в семенах сои исследуемых сортов показал, что преобладают в основном высокоподвижные формы.
При изучении электрофоретических спектров амилазного комплекса в семенах сои, выращенных в Амурской области, выявлено десять форм фермента, а в Московской - девять. Максимальное количество форм (четыре) обнаружено в семенах сорта Major (Франция), возделываемых в обоих регионах. В Амурской области наибольшее количество форм установлено также для сорта Соер-4 (Саратовская область). Наименьшее количество форм (одна) выявлено для сорта Магева (Московская область).
Анализируя электрофоретические спектры эстеразного комплекса в семенах сортов сои, выращенных в различных агроклиматических зонах (Амурская и Московская области), следует отметить незначительную гетерогенность данного фермента (от двух до четырех форм), как по областям возделывания, так и по сортам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Амурская область Московская область
Рис. Электрофоретические спектры некоторых гидролаз: А — электрофоретические спектры рибонуклеазы, Б —
электрофоретические спектры эстеразного комплекса, В — электрофоретические спектры амилазного комплекса.
Сорта: 1 — Соната, 2 — Гармония, 3 — Oajachi, 4 — Major, 5 — Ugra, 6 — Bravalla, 7 — ПЭП-22, 8 — Waetsthater, 9 —
Магева, 10-Светлая, 11 - Соер-4, 12 - СибНИИК-6, 13 - СибНИИК-315, 14 - Линия-1040-42, 1 5 - Линия-52М.
В семенах сои, выращенной в условиях Амурской области, выявлено двенадцать форм фермента, а в Московской - тринадцать. Наибольшее количество форм (четыре) обнаружено в сортах сои, возделываемых в Амурской области, таких как Major (Франция), Oajachi (Япония), Waetshater (Германия) и гибрида Линия 1040-42. Минимальное количество форм (две) наблюдается в семенах сои, выращенных в условиях Московской области, таких как Магева (Московская область), Светлая (Рязанская область) и Гармония (Амурская область). Для сорта Гармония, выращенного в Амурской области также наблюдается две формы фермента. Выявлено, что сорта Соната, Гармония (Амурская область), Bravalla (Швеция), СибНИИК-6, СибНИИК-315 (Новосибирская область), ПЭП-22 (Ленинградская область) и Линия-52М имеют одинаковое количество форм эстеразного комплекса и сходную электрофоретическую подвижность, независимо от зоны произрастания, что свидетельствует о высокой стабильности этого комплекса.
Таким образом, наибольшее количество форм характерно для сортов Соер-4 (Саратовская область) и Major (Франция), как в Амурской области, так и в Московской. Московский сорт Магева имеет минимальное количество форм по всем исследуемым гидролазам. По результатам исследования, установлено, что у сортообразцов, выращенных в условиях Амурской области выявлена более высокая гетерогенность, что свидетельствует о лучшей адаптации, поскольку условия Дальнего Востока больше соответствуют условиям произрастания сои.
Библиографический список:
1. Иваченко, Л. Е. Активность и множественные формы рибонуклеазы в семенах районированных сортов сои Амурской области / Л. Е. Иваченко, В. И. Шаройко, С. А. Лескова // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. / под общ. ред. Л. Г. Колесниковой. - Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2000. - Вып. 5. - С. 58-65.
2. Иваченко, Л.Е. Сравнительный биохимический состав семян сои, выращенных в Амурской и Московской областях / Л. Е. Иваченко. // Вестник РАСХН. - 2006. - № 6. - С. 47-49.
3. Иваченко, Л. Е. Методы изучения полиморфизма ферментов сои / Л. Е. Иваченко [и др.]. - Благовещенск: изд-во БГПУ, 2008. - 142 с.
4. Иваченко, Л. Е. Ферменты сои: монография. / Л. Е. Иваченко. Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2010. - 142 с.
5. Левитес, Е. В. Генетика изоферментов растений / Е. В. Левитес. - Новосибирск: Наука, 1986. - 145 с.
6. Романова, Е. В. Полиморфизм гордеина и изоферментов и их селекционная значимость у ярового ячменя: автореф. дис...канд. с.-х. наук / Е. В. Романова. - М., - 1992. -23 с.
7. Юренкова, С. И. Полиморфизм видов льна по изоферментным и метаболическим маркерам / С. И. Юренкова [и др.]. // Генетика. - 2005. - Т. 41. - № 3. - С. 334-340.
8. Devis, B. J. Disc Electrophoresis. II. Method and Application to Human Serum Proteinse [Text] / B. J. Devis. // Ann. N.Y.Acad. Sci. - 1964. - V. 121. - № 1. - P. 404-427.
Bibliography
1. Devis, B. J. Disc Electrophoresis. II. Method and Application to Human Serum Proteinse [Text] / B. J. Devis. // Ann. N.Y.Acad. Sci. - 1964. - V. 121. - № 1. - P. 404-427.
2. Ivachenko, L. Е. Activity and Diversified Forms of Ribonuclease in the Seeds of the Zoned Sorts from the Amur Region [Text] / L. E. Ivachenko, V. I. Sharoyko, S. A. Leskova. // Problems of Ecology of the Amur Region: Collection of Scientific Works / Under the Edition of Professor L. G. Kolesnikova. - Blagoveshchensk: Publishing House of BSPU, 2000. - Iss. 5. - P. 58-65.
3. Ivachenko, L. E. Comparative Biochemical Composition of the Soybean Seeds of Cultivated in the Amur and the Moscow Regions [Text] / L. E. Ivachenko [et al.]. // Bulletin of RАSA. - 2006. - № 6. - P. 47-49.
4. Ivachenko, L. Е. Methods of Soybean Enzymes Polymorphism Studying [Text] / L. E. Ivachenko [et ll.]. - Blagoveshchensk: Publishing House of BSPU, 2008. - 142 p.
5. Ivachenko, L. Е. Soybean Enzymes: Monograph [Text] / L. E. Ivachenko. -Blagoveshchensk: Publishing House of BSPU, 2010. - 142 p.
6. Levites, Е. V. Genetics of Plant Isoenzyme [Text] / E. V. Levites. - Novosibirsk: Science, 1986. - 145 p.
7. Romanova, E.V. Hordein and Isoenzyme Polymorphism and Their Selection Significance of the Spring Barley: Synopsis of Diss. ... Cand. of Agricult. / Е. V. Romanova. - М., 1992. - 23 p.
8. Yurenkova, S. I. Polymorphism of Flax Kinds According to izoenzyme and Metabolic Markers / S. I. Yurenkova [et al.]. // Genetics. - 2005. - Т. 41. - №3. - P. 334-340.
