Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что вегетативное размножение, которое предполагает сохранение генетической идентичности особей, широко распространено среди многих видов высших растений. Оно осуществляется либо определенными частями вегетативных органов, либо при помощи специализированных одноклеточных образований. Способность растений к вегетативному размножению широко используется в практической деятельности человека при размножении культурных растений клубнями, усами, луковицами, корневыми отпрысками, черенками. Одной из проблем, с которой сталкиваются при вегетативном размножении растений является вырождение клонов, сортов. Естественным является вопрос, что лежит в основе данного явления. Дискуссии по этому поводу особенно бурно велись в 40-70-ые гг. Имеются две диаметрально противоположные точки зрения по данному вопросу. Одна группа исследователей [Гупало, 1975] считала, что клетки меристемы не стареют, поскольку высокая скорость пролиферации препятствует накоплению в клетках ^различного рода изменений, поэтому вырождение вегетативно размножаемых растений, по мнению этих исследователей, происходит лишь в результате поражения растений вирусными и грибными заболеваниями. Исходя из этого предположения, было предложено использовать оздоровление и последующее микроклональное размножение растений как один из способов сохранения генофонда. Согласно другим авторам [Тринклер, 1970], вырождение клона происходит за счет его старения. Эта точка зрения совпадает с теорией циклического старения и омоложения Н.П. Кренке [1940, с.8], согласно которой "в каждый момент осевого нарастания побега или корпя происходит частичное омоложение точки роста ... Вместе с тем, последовательно новообразующаяся точка роста и производные ее ткани и органы несут в себе признаки общей возрастности их материнских клеток, отсюда — одновременно с последовательным омоложением происходит последовательное старение коїгу-са нарастания. Выражается это старение в прогрессивном падении степени омоложения развивающейся точки роста".
К настоящему времени ни одна из этих точек зрения не имеет достаточных экспериментальных подтверждений. Привлечение новых модельных систем и использование современных методов физико-химической
биологии и биотехнологии может позволить выявить молекулярные основы изменений растений при их длительном вегетативном размножении.
Хорошей модельной системой при исследовании данного вопроса могут служить растения безвирусного картофеля, размножаемые in vitro. Ее достоинство заключается в том, что растения выращиваются в стерильных условиях, и в течение одного года количество циклов размножения составляет, как минимум, двенадцать, что недостижимо в естественных условиях.
Исходя из вышесказанного, цель настоящей работы заключалась в анали
зе влияния длительного культивирования in vitro растений картофеля на их ге
нетическую стабильность. Исходя из этой цели, были поставлены следующие
задачи: .
-
анализ влияния длительности культивирования in vitro картофеля на его морфо-физиологические характеристики;
-
изучение стабильности генома растений картофеля, длительно культивируемых in vitro, методом полимеразной цепной реакции с использованием случайных праймеров (RAPD-PCR);
-
анализ стабильности митохондриального генома картофеля при длительном клональном микроразмножении.
І Іаучная новизна.
Показано, что при длительном клональном размножении растений безвирусного картофеля теряется их способность к росту в условиях автотрофного питания.
Впервые показано, что при длительном клональном микроразмножении картофеля происходят изменения в геноме, выявляемые методом полимеразной цепной реакции.
Впервые показано изменение структурной организации митохондриального генома картофеля при его длительном клональном микроразмножении.
Научно-практическая значимость.
Полученные результаты имеют, прежде всего, практическое значение, расширяющее представление о клональном старении и омоложении вегетативно размножаемых растений, о молекулярных механизмах, лежащих в их основе.
Использованные в работе подходы могут быть применены при анализе генома других длительное время вегетативно размножаемых растений.
Исследованные в работе растения картофеля в дальнейшем могут быть применены для физиологических, биохимических и генетических исследований особенностей долговременно выращиваемых в асептических условиях растений. .
Для сохранения ценных генотипов безвирусного картофеля рекомендуется депонировать их в виде микроклубней, уменьшая тем самым количество циклов микроразмножений.
Апробация работы. Полученные результаты докладывались и обсуждались на VII Международной конференции "Биология клеток растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда" (Москва, 1997), международной конференции "Молекулярная генетика и биотехнология" (Минск, 1998), конференции биохимиков Урала и Западной Сибири "Актуальные вопросы прикладной биохимии и биотехнологии" (Уфа, 1998), международной научно-практической конференции "Сервис большого города" (Уфа, 1999), IV съезде общества физиологов растений России (Москва, 1999), международной научной конференции "Молекулярная и клеточная биология на рубеже веков" (Алматы, 1999).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, J_ глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на ІС^ страницах машинописного текста, содержит 3 таблиц и рисунков. Список литературы включает Л.08 наименований, в том числе М& на иностранных языках.
