Введение к работе
' "'
Актуальность темы. Изучение генетического контроля мейоза имеет теоретическое и практическое значение. Нарушения нормального течения мейоза, обусловленные мутациями генов, могут вести к возникновению генетически несбалансированных гамет, а следовательно к снижению или полной потере фер-тильности.
Благодаря методам индуцированного мутагенеза и инбридинга у разных видов растений были выявлены и описаны рецессивные мутации генов, действуюике на определенной стадии мейоза (Golubovskaya, 1979, 1989; Raul,Murthy,1985).
Большая часть мутаций проявляется на стадии профазьіі мейоза, при этом преобладают мутации, блокирующие мейоз на ранних стадиях профазы I и затрагивающие процесс конъюгации хромосом. Это соответствует представлению о том, что основные критические события, детерминирующие ход мейоза, происходят в профазе I (Резникова, Богданов, 1972). В настоящее время наиболее адекватным методом исследования процесса конъюгации хромосом в мейозе является электронномикроскопи-ческое исследовали» синаптонемных комплексов - СК (Lfoses,1977). Наиболее полная картина мейотическсй конъюгации хромосом заявляется при электронномикроскопическом исследовании СК на тотальных препаратах распластанных ядер мейоцитоз. Для мейоза у растений этот метод адаптирован Гиллисом (Gillies,1984) и другими.
Сформированный между гомологичными хромосомами в биваленте синаптонемныи комплекс (СЮ из осевых элементов хромосом создает "раму", которая обеспечивает тесный синапсис гомологичных хромосом и создает услозия для прохождения кроссинговера, образования хиазм и редукционного расхождения хромосом в ходе мейоза (Богданов,1975). Было установлено, что нарушения в формировании СК отражают нарушения нормального синапсиса гомологичных хромосом. С помосью элек-тронномикроскопического анализа было показано полное отсутствие СК у асинаптической пшеницы (La Cour, Wei Is, 1970) и синаптическях мутантов рта syl; sy3 (ФздогоЕа, 1988), а также неполнее Формирование и преждевременнее разрушение СК у десинаптических томатов (Моеп5,1969),десинаптических (мутантов кукурузы (Голубовская и др. ,1984) и синаптического му-
ганта рям sy3 (Федотова, 1992).
Таким образом, исследование отдельных этапов мейоза, в частности, профазы I, выявление отдельных фенов и изучение действия различных мутаций дает возможность сделать заключение о функциях нормальных аллелей соответствующих генов (Инге-Вечтомов, 1989).
Цели и задачи исследования. Основная цель работы состояла в скрининге семей ржи с вышепляюшимися синаптически-ми ыутантами, изучение природы этих мутантов, выявление растений с хромосомными перестройками из генетической коллекции ржи.
В задачи исследования входило:
-
Изучить синапсис осевых элементов хромосом и формирование СК на стадии профазы1 у еинаптичэских мутантов sy2, зу5, sy7, syiO, характеризующихся формированием на стадии метафазы I унивалентов и различающихся средними числами унивалентов.
-
Изучить тотальные препараты СК у мутанта пві 10, характеризующегося тем, что на стадиях диакинеза-метафазы 1 хромосомы этого мутанта укорочены за счет сильной спирали-гации хроматина.
-
Изучить поведение осевых элементов хромосом у растений с хромосомными перестройками.
-
Провести электронномикроскопический и генетический анализ потомства її от растений с хромосомными перестройками.
Научная новизна работы. Бри электронномикроскопическом исследовании профазы I- мейоза у десинаптических стерильных мутантных растений диплоидной ржи впервые было показано, что причиной десинапсиса хромосом является негомологичная конъюгация хромосом.
Впервые обнаружены атипичные аморфные утолщения на боковых элементах СК и расслоения осевых элементов хромосом у стерильных мутантов ряи те і 10.
Впервые у растения р^и методом электронномикроскопи-ческого анализа распластанных СК была обнаружена небольшая спонтанная инверсия. Последнее свидетельствует об адекват-
ности данного метода для выявления хромосомных перестроек малых размеров. Впервые проведен генетический анализ потомства Ь от родительского растения, гетерозиготного по инверсии на основе цитологических признаков, обнаруженных при электронномикроскопическом исследовании.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные дополняют исследования в области генетического контроля мейоза. Выяснено,что у исследованных в работе синапти-ческих мутантов нарушен генетический контроль гомологичной конъюгации хромосом, в результате чего происходит кегсмо-логичный синапсис, то есть СК формируется между негомологичными хромосомами. Установлено, что у мутантов те і 10 формированию нормального СК, а следовательно и процессу конъюгации мешают дефекты на осєеьк элементах хромосом. Выявленные нарушения генетического контроля мейоза раскрывают причины отклонения от нормального течения мейоза на последующих стациях, а также причины стерильности диплоидных растений ржи. мутаятных по сииаптическим генам и гену ffii 10.
Результаты исследования поведения осевых элементов хромосом з районе инверсии на сгадии профага І у растения, гетерозиготного по этой перестройке, могут быть включены в курс цитогенетики на кафедрах генетики университетов.
Обнаруженная в исследовании хромосома с инвертированным участком мотет быть использована как маркерная при проведении генетического анализа з коллекции, р;ш.
Семьл растений ржи, в которых вылепляются синоптические мутанты, могут быть использованы з качестве источника для получения растений с хромосомными перестройками, а саки синоптические мутанты, учитывая их способность к формированию не редуцированных гамет - для получения полиплоидных форм ржи.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 3-ей Всесоюзной конференции по генетике и цитологии мейоза - стендовое сообщение (сентябрь 1930 г., г. Новосибирск), на Всесоюзном совещании "їункциональная морфология клетки" ( 22-24 октября 1991г., г.С.-Петербург), на ме.жлабораторном
- 4 -семинаре института общей генетики им, К И. Вавилова РАН (5 июня 1992 г. ).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы.