Введение к работе
Актуальность теми. Важнейшим элементом системы размножения покрытосеменных растений является макрогаметофит, в котором происходят процессы оплодотворения, эмбрио- и эндоспермогеназа.'От структурно-функциональной организации макрогаметофита зависит осуществление этих событий и судьба-следящего, поколения. Поэтом? проблема изменчивости макрогаметофита тесно, связана с вопросами тертильности и генетической конституций потомства.
Особый интерес представляет возможность индукции структурЕо-функциопзлъпых изменений макрогаметофита, являющихся предпосылками таких явлєниіі, как гаплоидия, полиплоидия, диплоидный апомпк-сис, имеющих ваяное прикладное значение.
Второй аспект проблемы изменчивости генеративных структур состоит в использовании информации о феяотипических вариациях, вызванных экологическими Факторами, в систематике и филогении.
В целом же данные о характере изменчивости макрогаметофита дозволят конкретизировать понятие "модификационная изменчивость" применительно к эмбриологическим признакам и тем самым.способствовать развитию генетического направления в эмбриологии растений.
Одним из паратипических факторов, удобных для эксперименталь
ного исследования.а этом направлении, является температура. Она
является важным компонентом естественной среды и влияет на все
физико-химические процессы жизнедеятельности клеток-и ах функци
ональную активность. , - . .
Литературные данные с- влиянии температуры на' формирование макрогаметофита немногочисленны и не дают полного, представления о конкретных цитологических процессах, осуществляюзшхгш под влиянием термических воздействий (Поддубная-Аряольди и др., 1934; Smitt, 1955; Helmqvist, Grazi, 1964,1*965; Huygbe, 1987; W-olows-ka - Kuiczycica, 1988). He. изучена зависимость конечной статури макрогаметофита от стадии его развития в момент теадёрат}."-ного воздействия. Предде всего это связано с методическими трудностями, поскольку манросдорогенез а макрогаметрфитогеяез являются цельв последовательно связанных событий, включающих стадии материнской клетки макроспор (ИКМ), спорогене.за, гаметогенези, зрелого зародышевого мешка (ЗМ), каждая из которых обладает разной чувствительностью и свовкдиапазоном изменчивости.
Цель и задачи исследования. Основная цель настоящей работы заключалась б исследования влияния температуры на .-лортолзгичес-
KOS ПрОЯЗЛеНЛе ПрОЦЄССг. МакрогамеТОфаТОГСКЕЗа ITicotiana tatecurr..
3 задачи экспериментальной работы входило:
-
Разработать методические подходы, позволяїгаїє подвергать температурному воздействия отдельные стадии от матєрппскоі: клетки макроспор до зрелого зароднаевого мелка.
-
Определить-диапазон оптимальных и критических температур с максимально выраженным модифщкруаапм соректом. _
-
Исследовать влияние критических температур на спорогенез, образование материнской клетка зародышевого мазка, гаметогенез и диффере.ацпрозапныи зародышевый месок табака при разных условиях воздействия.
-
Проверить возможность индукции изменении структуры макро-гааетсфита !з другпх объектов.
Научная нозизчо работы. Предложен «етод культуры завязей іг. vitro для экспериментальных исследовании закономерностей развития макрсгамєтсфпта, который перспективен .для получения количественной и качественной характеристики какроспорогекеза и макрога-метс^итогенеза и изучения их в динамике, а такге для сценки степени и характера' влияния исследуемого фактора на эти процессы. Установлен диапазон оптимальных и экстремальных температур для формирования какрогаметофита. Впервые показана высокая изменчивость процессов гааетоа'птогенэза в. диапазоне температур +5... +4pDG и специфическое депстппе низких и зысоких температур на споро- и гаметогенез. Выявлено три пороговый температурных значения, обуславлпьазних резкие качественные изменения структуры 2.'«: ІЗ, SI, 40С. Показано, что специфическая реакция гаметофнта на температурные условия зависит от стадии его развития з момент воздействия температурным фактором. Установлено, что низкие температуры, мало изменяя спорогенез, подавляй? митотические деления, нзгУіаиг полярность и цитокинез в гаметогенезе, что приводит г фмямиссвааиэ аномальных о.:Л с числом ядер менее восьми. Зы-яилено, нто высокие температуры подавляет I и П деление менезз, цитокинез в споро- и гаметогенезе, но стимулируют ядерные деления з гаметогенезе, следствием iiozst быть индукция би-, три- и тетре'сдордчвеких и нередуцированных Зїі, а так^е кзпосперпчєокпх п-нгинтныи и дпіуеренглроваянкх 3;,5 с число;.; ядер бс.тыле восьми.
Научно-практическая значимость работы. З хода есслєдоззіпія предложена модельная система культуры завязей із vitro для изучения механизмов развития какрогаметофпта и управления этим развитием при экспериментальной' воздействии. Такай экспериментальный подход позволяет проводить дискретное воздействие на отдельное отапы и стали: ила весь процесс формирования Э»'., что дает возможность изучать макроспорогенез к макрогаметофптогєнез в динамике, определять критические периоды в развитии макрогаметофитз и модифицировать условия для каждого периода развития иакрогаметоТпта.
Выявленные модификации макроспорогенезз ы макрогзмстофптогепс-за, индуцированные температурными условиями, выракашиеся в сяо-л пифических изменениях спорогеяеза, формирования материнских кле--' ток 3..1, гамстогопеза позволяет направленно" воздействовать па фор-мнруыцаеся 3^1 с целью получения различных модифлкаглій 32, з тс:,: числе г. с дополнительными яйцеклетками для дальнейшего пх кеполь-зозанпя в реесеки ряда 'теоретических я прикладных проблем генетики и селекции. Установленная изменчивость мзкрогамстсфптз з зависимости от температури окрулпнцей среды коязг бить полезна гри решении ряда'проблем цптоэмбриологии, з частности, о^ориогепстпкп и экологической эмбриология. Полученные результаты могут быть \\~;-пользованы з научно-пселедезатедьекпх лабораториях и ссл-с;~и*.&і:-ных станциях, изучающих проблемы делового рззг.иог.еяня покрытосеменных растений.
На защиту взносятся слеллчтч^ оспе:':;;;-. г:::-'гк.
-
Возможность истода культуры завязсЛ in vitro как слсссба исследования процессов ь'лкрсслорсгсксза п аакрогамстефнтогепеза.
-
Изменение детерминированного пути развития за^о.сгг-свого кс-ка а его структуры путем температурною гоз^гйст-л.'л на макро-спорегенез и уакрогамотофптогенсз.
_ 4 -
3. Закономерности кодификационной изменчивости спорогенсза, ' Формирования материнской клетки зародыш еис го мешка, гаыетогенеза л зрелого зародышевого мешка, индуцированные температурой.
Апробация работы. Основные положеная диссертации-били представлены на ЗУ Вгесопзнойчкоиференции по культуре клеток, и биотехнологии (Кишинев, 1963); Международном симпозиуме по культуре тканей и клеток культивируемых растений (Чехословакия,Оло:-.;оуц,1984); Всесоюзном симпозиуме "Моїфофункциокалькиє аспекты развития женских генеративных структур семенных "растении"- (Телавп, 1Э64); ЗУ іЛелдународасм конгрессе до культуре тканєіі и клеток растений(США, ьіиннесота, І98&); Республиканской конференции по гаметной и зиготной селекции* (Киліинєв, 1986); УП' Московском совещании пп филогении растений (Москва, 1986)'; IX Всесоюзном-совещании по эмбриологии растений (Кишинев, .1986); Всесоюзной совещании по цветению, опылений и семенной продуктивности растений (Пермь, 1987); Международной конференции по биологии культивируемых клеток и биотехнологии (Новосибирск, 1987); XI Международном симпозиуме ,.,по эмбриологии и семенному размножению (Ленинград, 1990).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ.
Оуруктурэ и объем диссертации. Диссертация состоит из введения;'- е'еаи "глав, выводов и-приложения. Обзор литературы, дредстав- лен б первой главе. Экспериментальная часть состоит из пяти'глав. Обсуждение результатов вынесено в отдельную главу. Работа изложена на 207 страницах машинописного текста "и вкличает 32 таблицы, 39. таблиц иллюстрации и II таблиц микрофотографий. Список литературы содержат 203 наименования на русском и иностранных языках.
