Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время для создания посадочного материала картофеля широко используется метод микро-клоналыюго размножения растений на безпнруснон основе. Он " основан на получении растении картофеля из точек роста (меристем). Обычно эти клетки полностью свободны от вирусных частиц и бактерий. Урожайность безвирусного картофеля в Республике Таджикистан 20-80% выше, чем обычно, поэтому получение безвирусного посадочного материала картофеля становится одним из определяющих мероприятий по получению элитных семян. Кроме того, используя методы клеточной и генной инженерии, можно получить формы, приспособленные к различным экологическим зонам Таджикистана, отсюда актуальность данной работы, поскольку в горных зонах республики в гораздо меньшей степени распространены фитовнрусы и переносчики болезней.
' Если обычным селекционным методом на создание сортов требуется 10-12 лет работы, то при использовании методов биотехнологии этот срок сокращается в 3-4 раза.
Перспективным подходом в решении биотехнологии сельскохозяйственных растений и в частности картофеля является разработка молекулярных основ устойчивости растений к экстремальным факторам среды и методов генетической инженерии, позволяющих внедрить в клетку картофеля гены устойчивости к гербицидам. В этом отношении известны экспериментальные работы по получению и внедрению гена EPSP-синтетазы, придающего устойчивость к гербициду глифосату.
Так же, как и проблема устойчивости к гербицидам картофеля, актуальной является проблема термоустойчивостн. Устойчивость к этим факторам связана с функционированием генетических элементов клетки. Решение этих задач и получение растений с усиленными признаками резистентности к экстремальным факторам связано с нс-_ следованием фотосинтетнческой функции хлоропластов, прежде, всего роли рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы (РБФКО) в регуляции скорости фотосинтеза. Поэтому исследование РБФКО у различных по устойчивости форм картофеля к гербицидам и высокой температуре представляет интерес для решения взаимосвязи функции РБФКО и скорости фотосинтеза. С этой точки зрения РПФКО может быть использована как модельный фермеїгг.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явля-пось изучение активности РБФКО и синтеза белков у регенерантов картофеля, устойчивых к гербициду (глифосату) и высокой температуре.
В связи с вышеизложенным в задачи наших исследований входило изучение следующих вопросов:
-
разработка биотехнологического метода размножения картофеля для их выращивания в разных зонах Таджикистана;
-
изучение активности РБФКО трансгенных растений и растений, устойчивых к высокой температуре;
-
изучение экспрессии генов субъединиц РБФКО у этих растений;
-
изучение состояния РБФКО-связанной с мембранами и свободной
-
изучение синтеза специфических белков в условиях температурно шока у разных по устойчивости форм картофеля.
Научная новизна. В работе изучены условия синтеза стрессовы белков в клетках регенерантов картофеля, устойчивых к эстремаль-ным факторам среды. Исследованы синтез и активность рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы трансгенных растений и растений, устойчивых к действию высокой температуры. Впервые показано, что синтез субъеднннц РБФКО трансгенных растении существенно отличается от их синтеза у контрольных растений. Установлено, чт растения картофеля, полученные методом генегической инженерии обладают повышенной устойчивостью к высоким концентрациям глифосата. Присутствие 0,5 мМ пшфосата в первые 8 часов не оказывает заметного влияния на включение 3Н-урндина в РНК регене' рантов картофеля. После 8 часов наблюдается торможение включе ння радиоактивной метки в РНК у контрольных растении, а у траї генных растении, наоборот, резко усиливается включение метки в РНК. Растения, обладающие устойчивостью, реагируют па внедре ние гербицидов быстрее, т.е. происходит включение защитного ме ханизма в ответ на воздействие экстремальных факторов путем си теза стрессовых белков. Через 8 часор после добавления гербицид у трансгенных растений синтез РНК in vivo увеличивается более, ^ в 2 раза, у контрольных остается до 12 часов на одном уровне, по< чего происходит ингнбированне синтеза. Показано паличне 7 ког понентов белков, которые отсутствуют у исходных контрольных растений.
Практическая значимоегь работы, Получена новая информаї о синтезе стрессовых белков и РБФКО трансі сниых растений кар федя и регенерантов с повышенной устойчивостью к высокой теь ратуре, что открывает возможности практического их использов ния для разработки методов диагностики различных генотипов t тофеля на устойчивость к действию высокой температуры и герб цидам. Оздоровление картофеля от вирусов и бактерий с исполь ванием меристемных регенерантов широко используется в семей водческих хозяйствах Республики Таджикистан.
Апробация работы. Основные результаты работы были ирс ставлены на Всесоюзном симиошумс "Молекулярные мехаїшімі
іетических процессов", 1986г.,Москва; V съезде Всесоюзного об-цества генетиков и селекционеров им.И.И.Вавилова, 1987г.; Symp. ,,-in engineering plants for commercial products and applications, Kentucy, JSA, 1995; конференции "Теоретические и прикладные проблемы имнн", 1995г., Душанбе.
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 5 пе-іатньїх работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из іведения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения >еэультатоп, заключения, выводов и списка цитированной литерату->ы. Работа изложена на /2/ стр. машинописного текста, иллюстри-ювана У
