CC BY
5УДК 653.723.630*164
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕТЕРОСТИЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ
Любовь Алексеевна Фролова
кандидат биологических наук, доцент
Ь ubafr@rambler.ru Ольга Михайловна Золотова зав.кафедрой Биологии и химии кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
7о1 о1:оуа. о1§а1@тай. ги Юлия Александровна Федулова кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
u1iаfed@mai1.ru Зыба Оразмухаммедовна Джумагулыева
студент
Мичуринский государственный аграрный университет
Мичуринск, Россия
Аннотация. Работа посвящена изучению вопросов несовместимости у покрытосеменных растений. Получены результаты по формированию гетеростильных типов популяций у первоцвета весеннего и медуницы неясной.
Ключевые слова: гетероморфная несовместимость, гетеростилия, ген, аллель, популяция.
Большинство исследователей полагают, что перекрестное опыление в процессе эволюции стало преобладающим, в связи с возникновением у цветковых таких алломорфозов как несовместимость. Уже на ранних этапах эволюции покрытосеменных в большинстве их семейств возникали разнообразные идиоадаптации, делающие перекрестное опыление обязательным даже при обоеполых (гермафродитных) цветках или однодомности: протерандрия и протерогония и три типа систем генетической несовместимости (гаметофитная, спорофитная и гетероморфная) [2,3,4].
Особый интерес представляет гетероморфическая несовместимость (гетеростилия), в связи с необычайно широким её распространением, высокой частотой встречаемости среди различных филогенетических групп и её ролью в эволюции. Явление гетеростилии, описано еще в додарвинские времена. Позднее, Ч. Дарвин, изучив свыше 40 видов из 16 семейств, доказал биологическое значение явления гетеростилии для эфективности перекрестного опыления. Гетеростилия обусловлена разной длиной столбика пестика в цветках растений, относящихся к одному виду. При гетеростилии у одних цветков развиваются длинный пестик и короткие тычинки, у других - короткий пестик и длинные тычинки и как правило их бывает поровну . Кроме того, скрещивание растений длиннопестичных с длиннопестичными не приведет к оплодотворению, так как существует генетический контроль этого подавления. Торможение оплодотворения осуществляется моногенно, экспрессией гена—Б. Установлено, что растения с коротким пестиком имеют один доминантный ген-- Б и один рецессивный ген—s, они гетерозиготны, а. растения с длинным столбиком пестика гомозиготны и имеют два рецессивных аллеля-- бб. Ген—Б , при этом типе несовместимости, обладает плейотропным действием и может контролировать два признака: анатомические признаки цветка и его физиологические особенности [5,6.7.8].
Мы проанализировали наследственный полиморфизм, фенотипическую и генотипическую структуру дикорастущих популяций первоцвета весеннего и медуницы неясной по признаку «длина столбика пестика». Изучение растений первоцвета весеннего и медуницы неясной, произрастающих в различных экологических условиях, показало, что природные популяции гетеростильных видов характеризуются определенным морфологическими особенностями по признаку длина столбика пестика. Так, у первоцвета весеннего было выявлено два типа цветков. У одних растений, цветки имели длинные пестики и короткие тычинки. У других растений, цветки были короткостолбчатые с длинными тычинками (рисунок 1.). Нами было установлено, что соотношение гомозиготных и гетерозиготных растений в составе популяций первоцвета весеннего и медуницы неясной различно и своеобразно для каждой популяции . Наибольшее отклонение от формулы расщепления 1:1 ( 50% ss : 50% Ss) наблюдали в популяции №2( 33% ss : 67% Ss, первоцвет весенний) и в популяции №5 (63% ss : 37 Ss, медуницы неясной); наименьшее -- в популяции №1(53% ss : 47% Ss, первоцвет весенний) и в популяции №4(56% ss : 44% Ss, медуницы неясной) (рисунок 2, 3.). Полученные экспериментальные данные показали, что соотношение растений с длинным столбиком пестика и растений с коротким столбиком пестика варьирует в зависимости от района произрастания популяции, но в основном оно приближается к формуле расщепления -- ^ : ^ (таблица 1).
Рисунок 1 - Гетеростилия у первоцвета весеннего. 2.Длинностолбчатый цветок. 3. Короткостолбчатый
цветок.
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Популяция1
Популяция2 Ряд 1 ■ Ряд 2
ПопуляцияЗ
Рисунок 2 - Фенотипическая структура популяций первоцвета весеннего: популяция№1- 53% Бб : 47% бб; популяция№2- 33% Бб : 67% бб; популяция№3- 40% Бб : 60% бб.
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Популяция4
Популяция5 Ряд 1 ■ Ряд 2
Попудяцияб
Рисунок 2 - Фенотипическая структура популяций медуницы неясной: популяция№4- 56% бб: 44% бб; популяция№5- 63% бб: 37% бб; популяция№3- 38% бб : 62% бб.
Таблица 1
Результаты количественного анализа наследования длины столбика пестика у
гетеростильных видов примулы весенней и медуницы неясной методом хи-квадрат
Популяции Число растений Хи-квадрат
длиннопестичных короткопестичных
Первоцвет весенний
Популяция №1 16 14 0,120
Популяция №2 10 20 3,340
Популяция №3 12 18 1,200
Медуница неясная
Популяция №4 17 13 0,520
Популяция №5 19 11 2,12
Популяция №6 12 18 1,200
Стандартное (табличное ) значение хи - квадрат - х2= 3,841, при числе степеней
свободы - п'=1 и уровне значимости - р>0,05.
С помощью критерия хи - квадрат была определена достоверность полученных данных. Нами было выявлено полное соответствие фактического расщепления по признаку наследования длины столбика пестика у популяций первоцвета весеннего ( популяции: №1— %2=0,120, №2- %2=3,340,
№3- х2=1,200 ) и медуницы неясной (№4- х2=0,520 , №5- х2= 2,12 , №6 - х2= 1,200 ) теоретически ожидаемому расщеплению — х2=, 3,841 (рисунок4,5).
Рисунок 4 - Генофонд дикорастущих популяций гетеростильного вида первоцвета весеннего: растения Ss—42%, растений ss—58%
Рисунок 5 - Генофонд дикорастущих популяций гетеростильного вида медуницы неясной: растения Ss—42%, растений ss—58%
Полученные результаты доказывают, что перекрестное опыление у первоцвета весеннего и медуницы неясной осуществляется благодаря
гетеростилии. Гетерозиготные растения, с длинным столбиком пестика, продуцируют два типа гамет (гамета-S и гамета-s) и при их равной жизнеспособности, обеспечивают при скрещивании с рецессивными гомозиготами, дающими один сорт гамет (гамета—s) расщепление в потомстве -- 50% : 50% (1:1). Таким образом, формирование полиморфного типа популяций у гетеростильных видов первоцвета весеннего и медуницы неясной способствует высокой их адаптивности.
Список литературы:
1. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Просвещение. 1973. 321 с.
2. Лутова Л.А., Тиходеев О.Н. Генетика развития растений. М.: Наука. 2000. 539 с.
3. Тиходеев О.Н., Тихонович И.А., Ходжайлова Л.Т. Генетика развития цветка. М.: Просвещение. 2000. 156 с.
4. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора/ Под ред. А.В.Яблокова. М.: Просвещение. 1950. 383с. .
5. Фролова Л.А. Изучение концентрации аллельных форм гена I в популяциях человека на примере г. Мичуринска // Тамбов на карте генеральной: социокультурный, образовательный, духовно-нравственный аспекты развития региона: сборник материалов Всероссийской научной конференции (20 мая 2016 г.).
6. Фролова Л.А. Использование интерактивных методов в образовательном процессе // Современные педагогические технологии в организации образовательного пространства региона: сборник материалов Областной научно-практической конференции (24 апреля 2018 г.) // под общей редакцией Е.С. Симбирских. Мичуринск: Изд-во ООО «БиС». 2018. С.177-180.
7. Фролова Л.А., Демочкина С.С., Костырина Т.В. Закономерности формообразовательного процесса в потомстве от скрещивания разнохромосомных форм смородины чёрной // Наука и образование. 2018. № 34. С. 49.
8. Фролова Л.А., Петрищева Л.П., Попенко Н.В., Клишина М.Н. Цитологический анализ сеянцев от свободного опыления автотриплоидных форм смородины черной // Наука и Образование. 2019. №2-3. С.102-105.
UDC 653.723.630*164
PATTERNS OF FORMATION OF HETEROSTYLE POPULATIONS OF SOME SPECIES OF FLOWERING PLANTS
Lyubov A. Frolova
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor
Lj ubafr@rambler.ru Olga M. Zolotova
Head of the Department of Biology and Chemistry
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
zolotova. olga1@mail. ru Yulia A. Fedulova
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
uliafed@mail.ru Zyba O. Dzhumagulyeva
Student
Michurinsk State Agrarian University Michurinsk, Russia
Abstract. The work is devoted to the study of incompatibility issues in angiosperms. The results on the formation of heterostyle types of populations in spring primrose and honeydew are obtained.
Keywords: heteromorphic incompatibility, heterostyle, gene, allele, population.
Статья поступила в редакцию 01.11.2022; одобрена после рецензирования 15.12.2022; принята к публикации 20.12.2022.
The article was submitted 01.11.2022; approved after reviewing 15.12.2022; accepted for publication 20.12.2022.
