Введение к работе
Актуальность темы. Злаковые травы играют вахную роль в укреплении кормовой бапы и увеличении производства растительного белка. Роды Loliuro L. и Festuca L. представляют комплекс ([орм, в котором иногда трудно установить Гранины между видами и даже родами ( Ascherson, Graebner, 1902; Holnibercr, 1930; Лу-' латевпч, 1938; Днелеи, 1970). Отдаленные гибриды между райграсами и овсяницами иг: по ль.чуются для создания качественно нового селекционного материала, обладающего устойчивостью к низким температурам, к болечням, высокой отавностью, долголетием.
Несмотря на большое' хозяйственное значение, кормовые злаки крайне недостаточно изучены генетически и цитологически по' сравнению с такими культурами, как пшеница, кукуруза, бобовые, онтогенетическим паспортом вида, как известно, является хромосомный набор. Поэтому очень важно детальное изучение карио-типов видов и их гибридов. Результаты моноокрашивания хромосом видов L.olium и Festuca свидетельствуют о существовании определенных слошостей в их идентификации, в частности из-за отсутствия надежных хромосомных маркеров ( Malik, Thomas, 1966; Слесаравичюс, Станене, 1983).
Использование различных методов дифференциального окрашивания расширяет возможности идентификации хромосом в карйоти-пах этих родов (Thomas, 1981; Раскина, 1990). Кроме того, информация о рисунке поперечной исчерченности хромосом способствует изучению их цитохимической природы, пониманию филогенетических связей менду различными таксономическими группами, а также развитию частной генетики и сравнительной кариологии.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось сравнительное исследование кариотипов различных видов райграса, овсяницы и их межродового гибрида; изучение возможности применения новых цитохимических, методов окраски хромосом з целях их идентификации и выяснения филогенетических отношений внутри и между родами Lolium и Festuca
В задачи работы входило;
-
Подбор оптимальных методик дифференциального окрашивания и стадии митотического цикла для получения поперечной исчерченности хромосом.
-
Проведение морфометрического анализа кариотипов.
-
Выявление гетерохроматиновых районов xdomocom как цитохими-
- 4 -ческих маркеров при помощи окрашивания нуклеотидслецифичнши 'флюорохромами. 4. Идентификация хромосом в кариотипах исследуемых видов и составление цитохимических идиограмм.
Основные результаты исследований и их научная новизна.
Впервые методом нуклеотидспецифичиого флюорохромирования получена дифференциальная исчерченность хромосом Lolium rnultiflorum, L. temulentum, L. rigidum, L. reirotum, L. arvense, Festuoaanmt/іиасгд м межродового гибрида Feslulolium. Выявлены ГЦ-богатые и "нейтральные" по нуклеотидному составу блоки ге-терохроматина.
При окрашивании хромосом исследованных видов ацетокарми-ном впервые показана стабильность -выявления блоков конденсированного хроматина. Выявленные блоки названы нами К-блоками.
Как оказалось, все эти блоки хроматина могут служить надежными цитохимическими маркерами, позволяющими в комплексе с морфометрическими характеристиками идентифицировать все хромосомы в кариотипах исследованных видов Lolium и Festuca Для всех изученных видов составлены цитохимические идиограммы.
Впервые проведен сравнительный анализ кариотипов восьми видов злаковых трар (L. дощ^Погцп) Lajn. , L. perenne L. , L. temulentum L. , L. у-\%\гЩщ ffoud.., L.. r.eptotum Schrank. , L. arvense Witt, Fesfjuca ppateftsjsL, f. агцпфпасеа Schreb.) с применением методов дифференциального окрашивания (световая и люминесцентная микроркопия) и морфометрического анализа. На основании цитогекет^чеокого анализа кариотипов представителей рода Lolium получены данные, демонстрирующие разделение видов на две группы, характеризующиеся различной суммарной длиной хромосомных наборов," а также количеством и локализацией гетерохроматиновых блоков.
Практическая ценности работы. Интенсивная работа в области частной генетики, растений невозможна без осуществления цитогенетических исследований, необходимым этапом которых является идентификация, хррмосом. Для более полной характеристики кариотипов и создаїщ цитохимических идиограмм предлагается использовать комплексное дифференциальное окрашивание с применением ацетокагіміїнд и, нуклеотидспецифичных флюорохромов. Такие иди'огранмн рекомендуется использовать в генетических и селек-ішсні|нх работах, одним из направлений которых являются инже-
- 5--нерно-хромосомные методы по созданию новых форм растений и в том числе отдаленных гибридов, гаплоидов, анеуплоидов, полиплоидов, форм .с замещенными хромосомами и т.д.
Полученная нами исчерченность эу- и гетерохроматина хромосом райграса и овсяницы способствует развитию частной генетики и сравнительной кариологии злаковых трав. Сведения о характере поперечной исчерченности хромосом исследованных видов дополняют имеющуюся информацию о структурной организации хромосом высших растений.
На основании цитогенетического анализа кариотипов представителей рода Lolium целесообразно восстановить деление рода на две секции.
В результате выполненной работы сформулированы и выносятся на защиту следующие основные положения:
1. Окрашивание ацетокармичом в сочетании с холодовой предобработкой позволяет получить дифференциальную исчерченность ..хромосом райграса и овсяницы, .а применение нуклеотидспецифич-ных флюорохромов - выявить гетерохроматиновые блоки, служащие цитохимическими маркерами хромосом.
". Методы комплексного дифференциального окрашивания можно применять для создания цитогенетических карт, используемых в частной генетике злаковых трав и при решении вопросов систематики и филогении.
3. На основании кариологического анализа рода Lolium получено четкое подтверждение ботанических и биохимических данных о разделении видов зч-ого рода на две группы.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на III совещании по кариологии растений (С-Петербург, 1992), на научно-теоретических конференциях аспирантов и молодых ученых ВКРа (С-Петербург, 1993, 1994), на научно-производственных заседаниях' отдела цитологии и генетики (С-Петербург, 1991-1994).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, трех глав, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка цитированной литературы. Библиография содержит 180 источников, в том числе 114 на иностранных языках. Иллюстративный материал включает 42 рисунка и мирофотографии, 15 таблиц.