Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. История исследования явления фасциации 6
1.2. Типы фасциации 12
1.3. Причины возникновения фасциации 14
1.4. Использование арабидопсиса как объекта генетических исследований 16
Глава 2. Объект, методы и условия проведения исследований
2.1. Характеристика объекта исследований 28
2.2. Методы исследований 32
2.3. Место и условия проведения экспериментов 34
Глава Экспериментальная часть
3.1. Феногенетика фасциированных и исходных форм арабидопсиса 36
3.2. Гибридологический анализ 47
3.3. Пенетрантность и экспрессивность фасщпфоваппых линий арабидопсиса при различных условиях вегетации 52
3.4. Морфологический сравнительный анализ фасщшрованных мутантов и мутанта
3.5. Сравнительный анатомический анализ фасциированных и нефасциированных растений 76
Заключение 81
Выводы 83
Список использовапной литературы 85
Приложение 96
- Типы фасциации
- Использование арабидопсиса как объекта генетических исследований
- Место и условия проведения экспериментов
- Пенетрантность и экспрессивность фасщпфоваппых линий арабидопсиса при различных условиях вегетации
Введение к работе
Актуальность работы. Феномен фасциации вегетативных и генеративных органов у высших растений представляет собой широко распространенное среди сосудистых растений явление, выражающееся в резком отклонении от нормальной формы и структуры осевых органов растений вследствие их мощного и неправильного разрастания. Фасциация обычно сопровождается нарушением в листорасположении и резким умножением числа гомологичных органов цветка (элементов околоцветника, андроцея и особенно гинецея), что приводит к образованию сложных фасциированных плодов, например, у культурных сортов томата. По мнению Н.М. Жуковского (1971) и ВЛ. Витковского (1984) в эволюции многих культурных растений важнейшим этапом морфогенеза стеблей, соцветий и плодов служила и продолжает служить фасциация -[23, 11]. Объем плода у фасциированных растений, как правило, больше, чем у не фасциированных. Следовательно, фасциация еще далеко не использованный резерв увеличения продуктивности растений путем создания крупноплодных растений. Вследствие этого изучение генетической природы и физиологических особенностей феномена фасциации имеет не только научное, но и практическое значение.
В 1978 г. в лаборатории физиологической генетики Института физиологии растений и генетики АН Республики Таджикистан П.Д. Усмановым и Г.А. Старцевым был замечен ярко выраженный феномен фасциации стебля и стручка у арабидопсиса. Это явление наблюдалось во втором поколении при скрещивании мутанта 90 с мутантом 1и со[57, 99]. Генетическая природа и механизмы возникновения фасциации у выделенных фасциированных форм не были изучены. В связи с этим представлялось интересным продолжить эти исследования, и выполнить экспериментальную работу, в результате которой можно было бы получить данные, характеризующие генетическую природу и механизмы возникновения фасциации.
Цель и задачи исследования: Целью данной работы явилось изучение генетических механизмов фасциации, исследование фасциации в зависимости от условий вегетации, получение данных, характеризующих физиологические особенности фасциированных растений арабидопсиса, анатомические особенностей строения стебля фасциированных растений.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
-дать фенотипическую характеристику хлорофилльных мутантов, мутанта 90 и рас Бланус, Энхайм, Колумбия;
- получить гибриды второго поколения от скрещивания мутанта 90 с хлорофилльными мутантами и провести генетический анализ их;
- выделить чистую линию фасциированных растений из гибридных линий;
- определить степень экспрессивности и пенетрантности признака фасциации стебля в зависимости от условий выращивания;
- произвести сравнительный морфо-анатомический анализ фасциированных и исходных форм;
- произвести сравнительный анализ продуктивности исходных форм и фасциированных растений.
Научная новизна и практическая значимость работы. Показано, что взаимодействие гена булавовидности стручка мутанта 90 с генами хлорофилльных мутантов ведет к возникновению новых форм с фасциированным стеблем. Выявлена положительная корреляция между степенью фасциации стебля и продуктивностью. Методом гибридологического анализа впервые выделены линии с ярко выраженной специфичностью типов наследуемой фасциации стебля, которые в зависимости от вариантов скрещивания мутанта! 90 с мутантами flavi-1 имеют плоско-лентовидную, спирально-лентовидную и крестовидную формы стебля. Продуктивность полученных фасциированных растений намного превышала исходные мутанты. Целенаправленный подбор мутантов для получения гибридов с фасциацией стеблей и плодов может служить основой для создания высокопродуктивных сортов культурных растений.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в материалах 6 научных международных и республиканских конференций: 36-й международной научной конференции «Студент и научно-технический прогресс», Новосибирск, 1998г.; республиканской конференции, посвященной 50-летию ТГНУ «Физиолого-биохимические основы продуктивности растений», Душанбе, 1998г.; на конференции молодых ученых Академии наук Республики Таджикистан, посвященной 50-летию Академии наук Республики Таджикистан, Душанбе, 2001г.; 2-й международной конференции молодых ученых «Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений», Харьков, 2003г.; конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений», посвященной 40-летию Института физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан и 80-летию города Душанбе, 2004г.; конференции «Современные проблемы генетики, радиобиологии, радиоэкологии и эволюции», посвященной Н.В. Тимофееву-Ресовскому, Ереван 2005 г.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и 3-х глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения.
Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 2 рисунка, 20 таблиц, 7 графиков, 5 гистограмм и 17 фотографий. Список цитируемой литературы включает 100 источников, в том числе 15 на иностранных языках.
Типы фасциации
Плоская или лентовидная /линейная/ фасциация образуется, когда стебель с нормальным цилиндрическим основанием постепенно расширяется и уплощается в верхней части. Эта аномалия является следствием срастания одновременного роста верхушечного и пазушного конусов нарастания или нескольких диаметрально противоположных, расположенных в одной плоскости пазушных конусов нарастания. Механизм этого роста таков: у интенсивно растущего побега верхушечный конус нарастания стимулирует активный рост двух диаметрально противоположных пазушных конусов нарастания. В результате образуется система из трех горизонтально расположенных сросшихся конусов нарастания. По мере активного роста каждый из них образует новые пазушные конусы нарастания, часть которых формируются в расположенные бессистемно /по отношению к нормальному типу побега/ пазушные почки. Другие же пазушные конусы нарастания, расположенные по краям плоскости фасциации, включаются в столь же активный рост и расширяют ленту аномального побега. Следовательно, ширина ленты зависит от числа конусов нарастания, принявших участие в одновременном росте. По мере роста таких фасциированных побегов может происходить их расчленение на самостоятельные, крайние из которых уже образуют нормальные побеги, так как растут уже одним верхушечным конусом нарастания. Изменения в темпах роста сросшихся конусов нарастания приводит к различного рода искривлениям изменившихся побегов, преимущественно в плоскости фасциации. Постепенная активизация конусов нарастания, включение все новых и новых конусов в формирование ленты обуславливают постепенное превращение побега с нормальным цилиндрическим основанием в уплощенный.
Радиальная фасциация возникает тогда, когда стебель становится желобчатым, «крылатым», расширенным в различных направлениях. Подобное отклонение от нормы является следствием одновременного роста верхушечного конуса нарастания с несколькими пазушными, расположениями по спирали или супротивно. В этом случае пазушные конусы нарастания срастаются с верхушечным конусом лишь своими внутренними сторонами /частичное срастание/. Наружные стороны пазушных конусов не срастаются. Это и обуславливает образование ребер-«крыльев». Форма фасциированного побега зависит от того, сколько пазушных конусов нарастания участвуют в росте и как они ориентированы по отношению к верхушечному конусу нарастания. Однако и такие фасциированные побеги могут разветвляться на несколько как нормальных, так и фасциированных, расположенных в разных плоскостях.
Кольцевая или воронковидная фасциация образуется как следствие одновременного роста сросшихся пазушных конусов нарастания, расположенных по спирали, при торможении или полном затухании роста верхушечного конуса нарастания. Пазушные конусы нарастания при этом срастаются друг с другом лишь своими краями, образуя кольцо. По мере роста фасциация принимает форму воронки, так как в ней могут участвовать вновь формирующиеся пазушные конусы нарастания развивающихся по бокам основных пазушных конусов, выполняющие теперь функции нескольких верхушечных конусов нарастания. Поскольку каждый из них систематически образует все новые и новые пазушные конусы нарастания, из которых формируются пазушные почки, то последние расположены не только снаружи, но и с внутренней стороны воронковидной фасциации.
Следовательно, все три типа фасциации стеблей - это закономерные процессы взаимосвязанного роста и срастания конусов нарастания. Этот рост тесно связан с изменениями условий среды.
Одним из факторов возникновения фасциации у древесных растений может являться обрезка. Другим фактором может быть внесение повышенных норм удобрений, экстремальные условия существования растений.
Фасциации генеративных органов - срастание цветоножек, чашечек и пестиков цветков неоднократно наблюдались на яблонях, грушах, абрикосах, сливах, вишнях как на севере, так и на юге. Следствием ее является срастание плодов. Классическим примером фасциации генеративных органов являются ягоды крупноплодной земляники. Фасциация смешанного типа наблюдается у смородины. Фасциация вегетативных и генеративных органов проявлялась у сортов западноевропейской смородины в условиях Крайнего Севера (Хибины). Годичные побеги смородины ежегодно подмерзали весной, из нижних почек начинали расти новые побеги, часть из них были фасциированными. У растений с побегами, пострадавшими зимой, из некоторых цветково-ростовых почек вырастали небольшие до 5-1 Осм. фасциированные побеги, несущие на себе до 30-40 фасциированного и нормального типа цветов вместо 8-12 обычных. Сами фасциированные побеги вырастают интеркалярно. Из таких почек сначала появляются цветки, которые выдвигаются все сильнее и сильнее, образуя в конечном итоге небольшие фасциированные побеги лентовидного типа.
Нарушение нормального хода формирования верхушечной или пазушной почек летом, в период завершения ростовых процессов. При этом не возникает несоответствия между надземной и подземными системами. В целом в растении все процессы протекают нормально, но в отдельных почках под влиянием солнечной радиации или пока неизвестных факторов, по-видимому, нарушается генетический код, регулирующий нормальный процесс формирования органов почки. Верхушечные и пазушные конусы оказываются сближенными, последние не обосабливаются на самостоятельные органы, вероятнее всего, недоразвитые, в итоге они срастаются в верхушечном конусе нарастания. В таком виде они перезимовывают, и при возобновлении активного роста весной следующего года образуют фасциированные побеги вегетативного типа. Временем возникновения такой фасциации является лето предшествующего года. Исходная почка несет в себе «задаток» фасциации.
Использование арабидопсиса как объекта генетических исследований
Арабидопсис считается удобным объектом для лабораторных исследований из-за малых размеров, короткого срока вегетации, возможности получения большого количества семян с одного растения. Арабидопсис (Arabidopsis ша1іапа)-зто высшее растение из семейства крестоцветных [59]. Это однолетнее или двулетнее растение, стебель чаще один, высотой от 4,5 до 70 см, тонкий, прямой, листья продолговато-ланцетные, прикорневые листья собраны в розетку. Цветочная кисть в период бутонизации сжатая, потом сильно удлиненная и рыхлая. Стручки вверх стоячие, голые, часто изогнутые. В пределах обширного видового ареала арабидопсиса расселено большое число подвидов, разновидностей и рас различающихся по морфо-физиологическим показателям: озимые и яровые, ранние и поздние, с наличием или отсутствием периода глубокого покоя у семян [25]. Это самоопыляющееся растение, в то же время, имеющее множество экотипов по всему миру, малое количество хромосом /п=5/ и отличающееся легкостью выделения мутантов.
Составлением генетической карты арабидопсиса впервые занялся A.D.McKelvie (1962, 1965) проанализировав большое количество парных скрещиваний, он установил четыре группы сцепления: большую, включающую 15 локусов (была дана предварительная оценка расстояния между ними), две группы по 4 локуса и одну с двумя локусами [цит. по Griffing Bruce, Randall L. Scholl 1991]. Группы сцепления арабидопсиса изучал также Дж. П. Реди с сотрудниками (Redei J.P., Hirono 1964) [цит. по Griffing Brace, Randall L. Scholl 1991]. Ими было выделено шесть коротких групп сцепления. Одна с четырьмя локусами, другая с тремя, три группы сцепления с двумя локусами и шестая (лишняя) с одним локусом. Вторая и третья группы сцепления A.D.McKelvie были идентифицированы с третьей и пятой группами Redei. Картированием генов арабидопсиса занимался также KooraeefFM. (1983) Им было установлено 5 групп сцепления и 76 локусов. Размер популяции колебался от несколько сотен до тысячи растений в зависимости от маркера. Общая генетическая длина генома Arabidopsis Thaliana 430 сантиморганид. Данные основываются на индивидуальных хромосомах арабидопсиса и картированной длины с другими хорошо анализируемыми видами: кукурузой, томатами, хотя их хромосомы более мелкие в метафазе. Наблюдается хорошая согласованность между картированием и цитологическими исследованиями. Короткая хромосома 2 имеет короткую карту, среднего размера хромосомы 1,3,5 более длинные карты. Длинная хромосома 4 имеет только среднюю длину карты, но здесь больше гетерохроматиновых блоков, вероятно, здесь содержится целое плечо для коррекции гетерохроматинового региона. Хромосомы 1, 3, 5 имеют обе генетические и цитологические медианы или субмедианы центромеры. Локусное распределение показывает локусную принадлежность к специфичным фенотипическим группам, расположенным преимущественно в специфичных хромосомах [89]. Генетическое изучение арабидопсиса делится на две категории: качественного и количественного изучения генов. Качественное изучение имеет дело с генами, производящими достаточно большой эффект на индивидуум. Качественное изучение и выявляет месторасположение таких генов. Количественное изучение имеет дело с различными контролирующими генами во многих локусах, которые характеризуются силой влияния на функции организма. Арабидопсис как объект генетических исследований стали использовать после работ Frederick Laibach, профессора ботаники университета Франкфурта-на-Майне. Однако следует отметить, что в 1935 году Н.Н. Титова рекомендовала арабидопсис в качестве модельного объекта, после экспедиции Б.М. Козо-Полянского на озеро Эльтон [60].
В дальнейшем изучение арабидопсиса продолжили Erna Reinholz -ученица Frederick Laibach в Германии и J. Langridjem- ученик David Catcheside, Австралия. Erna Reinholz (1947) были получены сотни мутантов арабидопсиса, что легло в основу традиционного качественного изучения. Мутанты можно разделить на следующие группы: морфологические, включают все части растения, мутанты развития, исключая гомеотические, физиологические, исключая фитогормональные мутанты, и биохимические, исключая летальные гербицидоустойчивые и фотореспираторные. J. Langridjem. написал диссертацию о возможностях асептической культуры арабидопсиса и использование пробирочной культуры для большого числа растений. Им также был выделен в 1955г. первый ауксотрофный мутант среди цветковых растений.
Количественное генетическое изучение проводилось в 1950-1960 годах в Канберском фитотроне JXangridjem. Изучалось влияние питания на растения, их репродукция и влияние всевозможных факторов окружающей среды JXangridjem.. и B.Griffing в 1959 году вырастили 43 экотипа арабидопсиса в различных температурных режимах, чтобы проверить чувствительность растения к высоким и низким температурам. Pederson (1968) вырастил 10 экотипов и изучил влияние 4 факторов окружающей среды /температуры, света, влажности и питания /. В эксперимент было вовлечено 8660 растений. Brock (1970) изучал влияние на генотип арабидопсиса гамма радиации. Griffing и Scros изучали явление гетерозиса на арабидопсисе. Две копии их потомков выращивались в различных температурных и питательных режимах [86].
Исследования в области молекулярной генетики арабидопсиса начались в 1961 г. Исследования по этому направлению проводили Meyrowitz, Leutwiler, Houg Hewns, Bowmen, Yanofsky [86]. Генетической инженерией арабидопсиса с использованием агробактерий занимается Feldmann, Straus [86]. В 2000 году в результате выполнения многонационального проекта геном растения A.thaliana расы Columbia был полностью секвенирован. A.thaliana оказался удобным объектом для молекулярно-генетических исследований, обладая малым размером (125 млн. п.н.-размер гаплоидного ядерного генома) и малой долей повторяющихся последовательностей [3].
Исследования, проводимые с мутантами clavata арабидопсиса. Н. М. Ottoline Leyser и Jan J. Furner (1992) проводили исследования с тремя мутантами: Clavata 1 (civ 1), Fasciatal (fasl), Fasciata2 (fas2). (Семена были получены из всемирного сервисного семенного банка.) Ими изучалась апикальная ростковая меристема, ее структура, функции, проводился сравнительный анатомический анализ мутантов Clavata 1 (civ 1), Fasciatal (fasl), Fasciata2 (fas2) и рас Landsberg и Enkhiem. Было установлено, что у мутанта Clavata 1 (civ 1) купол апикальной меристемы шире и выше, чем у дикого типа, имеет 5-7 слоев вакуолизованных клеток (у рас Landsberg и Enkhiem 4 слоя). У фасциированных мутантов купол апикальной меристемы сплющен и не высок, 1-2 слоя вакуолизованных клеток.
Место и условия проведения экспериментов
Экспериментальная часть исследований проводилась на протяжении 1998-2004 годов. С июня по ноябрь эксперименты проводились на Биостанции «Сиёкух» Института физиологии растений и генетики АН РТ, расположенной в Центральном Таджикистане, на южном склоне Гиссарского хребта, у подножья Анзобского перевала, на высоте 2350 метров над уровнем моря, вблизи поселка Зидди, в 73 км. к северу от г. Душанбе и в лаборатории физиологической генетики Института физиологии растений и генетики АН РТ (г. Душанбе, Гиссарская долина, 850 м над уровнем моря)- с февраля по июнь, с сентября по январь. На биостанции «Сиё-кух» климат резкоконтинентальный, в летний период температура днем в среднем составляет +20С, ночью +7 +10С. В сентябре дневная температура опускалась до + 18С, в ноябре возможны заморозки. Поверхность почвы в районе Биостанции «Сиёкух» освобождается от снежного покрова в середине конце апреля и сразу же начинается вегетация растений. Осенью снег обычно выпадает в средине ноября, иногда в октябре. Наибольшее количество осадков приходится на декабрь-апрель, наименьшее на июль-август. Общее количество осадков в среднем 1000мм в год. Относительная влажность воздуха сильно колеблется как на протяжении суток, так и всего года. Самая низкая влажность воздуха отмечена в августе, она опускается в отдельные дни до 25 %.
В Душанбе климат континентальный. Весной, в начале марта температура в Душанбе в среднем составляет +15С днем, ночью +5С, возможны заморозки. На время заморозков сеянцы арабидопсиса переносились в фитотрон, их развитие происходило под люминесцентными лампами при 18-часовом световом дне. В начале апреля температура днем в среднем +20+25С, ночью +10+15С . В мае - в среднем + 30 С днем, ночью около + 18С.
При поздних посевах /середина марта/ и затянутом периоде вегетации стручки созревали лишь к середине июня, когда температура воздуха была днем от +30 до 35С, ночью +20, +25С. Такая температура неблагоприятна для арабидопсиса и поэтому растения переносились в тень. Осенью арабидопсис высевался в конце августа - начале сентября. Температура воздуха: днем +30 +35С, ночью +20+25С. До фазы семядольных листьев растения выращивались в тени, при температуре в октябре +15 +18С днем, ночью +10 +15С, в ноябре +10 +15С днем, +5 +10С ночью. В ноябре растения заносились в фитотрон, так как естественный световой день сокращался, а температура воздуха резко понижалась, и в ночное время наблюдались заморозки на почве. Стручки вызревали в фитотроне при 18-часовом световом дне и температуре +15 С. Процесс созревания продолжался до января. Графики изменения температуры воздуха в г. Душанбе и на биостанции «Сиё-кух» представлены в приложении. Температура измерялась ежедневно в 12 часов дня. График изменения долготы светового дня также представлен в приложении.
Проследить за влиянием, оказываемым определенным геном на формирование в онтогенезе того или иного признака, позволяют методы феногенетики, которая занимается анализом проблемы «ген-признак». Взаимоотношения «ген-признак» чрезвычайно сложны, так как даже у наследственных мутаций наблюдается широкий диапазон модификащюнной изменчивости, которая, в свою очередь, определяется взаимоотношениями генотипической (внутренней) среды организма с внешней средой. Генотип функционирует в онтогенезе не как сумма генов, определяющих соответственно сумму признаков, а как целостная система, в которой каждый ген ответственен за многие признаки, а каждый признак определяется многими генами. Эти проблемы начали исследоваться еще в 30-е годы Б.Л. Астауровым и Н.В. Тимофеевым-Ресовским [4,61].
Нами проводились фенологические наблюдения у арабидопспса: расы Бланус, Энхайм, Колумбия (дикий тип), мутанты 90 и хлорофилльные мутанты (родительские формы), фасциированные мутанты (полученные от скрещивания \гутанта 90 с хлорофилльными ъгутантами), мутанты clavata. Наступлением любой фенофазы считалось появление признака у одного или нескольких растений. Например, стадия семядольных листьев считалась наступившей, если хотя бы у одного растеїшя появлялись семядольные листья. Экспериментальный материал статистически обработан [51].
Пенетрантность и экспрессивность фасщпфоваппых линий арабидопсиса при различных условиях вегетации
Теоретически можно предположить, что фасциированных растений, если они гетерозиготы, по гену хлорофилльной недостаточности, должно быть 66,66% по отношению к зеленым булавовидным растениям. Фактически, фасциированных растений оказалось меньше и не в одинаковом количественном отношении для разных типов скрещивания. По отношению общему количеству растений фасциированных должно было быть 12,5%. Фактически, эта величина варьировала от 0,79% до 15,79%.(табл.14) Уменьшение количества фасциированных растений к зеленым булавовидным можно объяснить не полным проявлением признака фасциации. Увеличение количества фасциированных растений к общему числу растений, можно объяснить гибелью желтых растений. Из таблицы 14 следует, что на потомков растений от скрещивания 90xV-76 и 90x568/5 уменьшение светового дня и понижение температуры воздуха действует увеличением количества фасциированных растений. У потомков 90x12.6.15 весной наблюдается незначительное увеличение количества фасциированных растений. В то же время весенние условия, а именно увеличение светового дня и повышение температуры воздуха способствуют увеличению количества фасциированных растений у потомков 90x58.15 и 90x130. Уменьшение количества фасциированных растений наблюдалось в летних условиях высокогорной Биостанции «Сиёкух». Графики изменения температуры воздуха в г. Душанбе и на Биостанции «Сиёкух», а также график долготы светового дня представлены в приложении. У фасциированных растений был произведен индивидуальный сбор семян, эти семена составили коллекцию семян третьего поколения. Следует отметить тот факт, что растения, выращенные на Биостанции «Сиёкух» были привезены в г. Душанбе в октябре.
Одной из задач нашего исследования было выведение и изучение линий фасциированных растений. В F2 феномен фасциации был замечен только среди класса зеленых булавовидных растений. Феномен фасциации не был замечен среди класса двойных гомозигот, от которых уже во втором поколении, возможно, было бы выведение чистых гомозиготных линий. Для удобства работы с фасциированными растениями были введены рабочие шифры, а фасциированные растения, у которых были взяты семена, пронумерованы. В этом случае, чтобы избежать путаницы и громоздких названий, например, такого рода: фасциированное растение, полученное от скрещивания 90x12.6.15, взятое от первого растения, мы ввели термин «линия». В третьем и четвертом поколениях линии, полученные от фасциированных растений одной комбинации скрещивания имели очень большие различия между собой. Так, от потомков 90x12.6.15 произошли линии А1, А2, A3, А4, а от потомков 90xV-76 - линии Б1, Б2, БЗ, далее, от потомков 90x58/15- линии В1, В2, ВЗ, В4, от потомков 90x130-линии П, Г2, от потомков 90x568/5 - линии Д1, Д2, ДЗ. Сбор семян во втором поколении производился у растений с ярко выраженной экспрессией признака фасциации.
Весной 2000 г. было посеяно третье поколение для проверки гипотезы о гетерозиготности фасциированных растений. Учет пенетрантности в F3 представлен в таблице 15. Из нее видно, что признак фасциации обладает большой вариабельностью. Теоретически, в случае фасциированных гетерозигот, по гену хлорофилльнои недостаточности, мы должны ожидать следующее расщепление: 1 часть булавовидных зеленых гомозигот, 2 части булавовидных зеленых гетерозигот, 1 часть желтых булавовидных гомозигот. В случае 100% выживаемости представителей всех классов, фасциированных растений должно быть около 50%. Этому требованию отвечают линии Б1, Б2, ДЗ.
В случае гибели желтых булавовидных растений, процент фасциированных ожидается около 66,66%. Этому требованию соответствуют линии A3, В2, В4. Однако есть линии с высокой и даже 100% пенетрантностью признака фасциации. Существование линий со 100% фасциацией может быть объяснено присутствием в геноме этих растений малых генов (модификаторов), которые усиливают действие главных генов [1].
Мутант 90 произошел от расы Бланус. Хлорофилльные мутанты от рас Колумбия и Энхайм. Высокая пенетрантность фасциации у мутанта 90 в потомстве от скрещивания с аллельными хлорофилльными мутантами, 58/15, 12.6.15, V-76 полученными на основе расы Энхайм может быть связана с наличием в геноме этой расы гена-модификатора, усиливающего проявление мутации clavata.
Низкий процент фасциации у линий БЗ и Д1 можно объяснить неполным проявлением признака фасциации. По отношению к линиям П и Г2 такое объяснение не подходит. У линии П фасциированных растений очень мало, у линии Г2 они отсутствуют. Вероятнее всего, особенности генома (генотипа) хлорофилльного мутанта 130 не способствуют проявлению признака фасциации как гены других хлорофилльных мутантов. Фасциированной линии П присуща слабо выраженная фасциация.
Из таблицы 15 следует, что признак фасциации проявляется по- разному. Линии А....В...Д... имеют высокий процент фасциированных растений, а линии Б... средний, линии Г - низкий. Пенетрантность линии А1, A3 превышает пенетрантность родителей. Линия А2 схожа с исходной формой, а линия А4 не дала ни одного фасциированного растения. Линия А4 была взята от не фасциированного растения для проверки возможности получения фасциированного растения от не фасциированного путем индукции фасциации /увеличение светового дня и температуры воздуха/. Пенетрантность линий Б1 и Б2 схожа со вторым поколением, линия БЗ имела меньший процент фасциированных растений, чем во втором поколении. В линиях Б1 и Б2 изменение условий не повлияло на процент фасциированных растений. Линия БЗ имела меньшее количество фасциированных растений, чем во втором поколении. Также как и во втором поколении, снижение пенетрантности происходит весной. У линии А1 и A3 показывают более высокую пенетрантность весной. Линии В отличаются крестообразной формой стебля. Линии В в третьем поколении имели высокий до 100% фасциированных растений. Как в третьем, так и во втором поколении пенетрантность фасциация была выше весной. У линий Г более высокий процент фасциации, проявлялся как во втором, так и третьем поколении весной, однако экспрессия фасциации слабо выражена. Линия Д1 показала в третьем поколении меньший процент фасциации, чем во втором поколении, уменьшение уровня фасциированных растений пришлось на весну. Линия Д2 отличалась высоким уровнем фасциации.
Осенью 2000 года были посеяны семена, взятые от сильно фасциированных растений, у растений со средней степенью фасциации и слабо выраженной фасциацией. Зимой 2000-2001 года были получены семена F4 поколения. Был произведен учет пенетрантности в F4 поколении. (табл.16). Анализируя данные табл.16, можно сказать, что от растений с ярко выраженной экспрессией фасциации были получены линии А1Г5, А1Е1, АЗЖ2, В1ГЗ, В1Ж1. Количество фасциированных растений здесь составляло около 60%, что соответствовало ожидаемому количеству. Мы также получили линии со 100% фасциацией - это линии Б2Б1 и В1ГЗ, В1Ж1. Объяснение данного явления аналогично объяснению, относящемуся к третьему поколению - возможно, сказывается влияние генов-модификаторов.
