Введение к работе
.Актуальность теин. К настоящему времени проблема создания ценного исходного материала для селекции новых сортов становится весьма актуальной. Интенсивная селекционная практика уже в значительной степени исчерпала потенциальные возможности большинства сельскохозяйственных культур, вследствие чего имеющийся в распоряжении селекционеров генофонд той или иной культуры часто ие в состоянии полностью обеспечить решение поставленных задач. В сложившейся ситуации возникает необходимость в разработке новых ые-' тодов, которые давали бы возможность управления уровнем и спектром .генетической изменчивости. Решение последней задачи ииело бы большое значение для ускорения селекционного процесса, изучения механизмов генетической изменчивости и мутаций.
Использование известных в настоящее время мутагенов и реком-биногенов не обеспечивает в достаточной мере селективности воздействия на биологические макромолекулы определенного типа. Для решения проблемы селективности был предложен метод с использованием хромофорной группы молекулы интеркалятора-сенсибилизатора в качестве посредника между лазерным излучением (ЛИ) и биологической макромолекулой. Недавно предложенный, этот метод переживает период становления. Уке известен ряд работ по его использованию в системах In. vifro для фотомодификащш нуклеиновых кислот (НК)'. И, несмотря на то» что до настоящего времени нет общепринятой теории, удовлетворительно раскрывающей механизмы передачи энергии ЛИ с молекулы-сенсибилизатора на ДНК, что приводит к образованию разрывов в іголекулє ДНК, перспективность метода для фотомодификацин НК в системах і и vitro уже очевидна. Вместе с тем, до настоящего времени пет работ по изучению эффектов совместного воздействия красителей-сенсибилизаторов и. Ш на веге-тируювде растения. Известны лишь единичныеработы по цитогене-
тическоп оценке эффектов совместного действия сенсибилизаторов и ЛИ на митотические растительные клетки. По всей вероятности, это связано с новизной метода и отсутствием достаточно эффективных сенсибилизаторов для систем in. v/t'vo.
Цель и задачи исследований. В соответствии о вышеизложенным, била поставлена целевая проблема по выявлению новых эффективных сенсибилизаторов и комплексной оценке мутагенного эффекта при совместной воздействии сенсибилизаторов и ЛИ на биологические объекты. В процессе решения указанной проблемы, она была разбита на следующие этапы:
1. Проведение на молекулярном уровне сравнительной оценки эффек
тивности фбтоыодификации ДНК уке известными для систем <-И.
vi-іґ сенсибилизаторами и ЛИ. Использование лазеров с различ
ными длинами волн излучения, в'разкых режимах работы. Выявле
ние и исследование новых, более эффективных сенсибилизаторов
с перспективой их использования в системах <-И- vivo.
-
Исследование аффектов воздействия на меристемные ткани растений сенсибилизаторов, ЛИ и их совместного действия.
-
Проведение цитогенетической оценки при воздействии на меристемные клетки растений сенсибилизаторов, ЛИ и их совместного . действия.
-
Изучение эффектов воздействия на прорастающую пыльцу-сенсибилизаторов, ЛИ и их совместного действия. "'.'-.
-
Изучение возможности индуцирования мутаций у растений при их. обработке совместным действием сенсибилизаторов и ЛИ. \
-
Изучение возможности индуцирования мутаций у растений при
,.опылении их пыльцой, обработанной совместным Действием сеиси-билизаторов и.ЛИ.
- !> -
Научная новизна. Разработана методика виявлекия нових сенсибилизаторов. С ей помощью внявлен новый сенсибилизатор б-меркаптопурин (6Ш1), который в комбинации с лазером ЛГИ-2І . ( Х=337 км) по эффективности фотосексибклизации ДНК многократно превосходит ранее использованные. Предложены механизмы комплексо-обраэованил ДНК - бШ и передачи световой энергии с молекулы бШ' на ДНК, что приводит 8 Образованию однонитевнх и двунитевнх разрывов (0НР и ДНР) в молекуле ДИК.
Проведена цитогенетичеекая., оценка мутагеиного эффекта совместного действия виявленнях сенсибилизаторов и ЛИ на меристем-ные 'клетки корешков кукурузы. Обнаружено резкое увеличение числа хромосомных аберраций при одновременной воздействии.бШ и ЛИ,
Обнарукен эффект нелинейного снижения Прорастания пыльцы при ее обработке севыестныы действием сенсибилизаторов и ЛИ в разные моменты времени после начала закачивания. Продемонстрировано увеличение числа ОНР в геномной ДНК пыльцы при совмест-10М воздействии на неё бШ и ЛИ ( Д. =337 ни).
Разработаны методики обработки проростков и пыльцы расге-шй совместным действием сенсибилизаторов и ЛИ для индуцирова-іия генетической изменчивости.
Впервые при обработке совместным действием бШ и ЛЙ(Д=Э37 м). проростков кукурузы и льна, получены наследственно изменение в Mg формы растекий.
Впервые при опылении кукурузы пыльцой, обработанной сов
естным действием бШ и ЛИ (Х<=337 нм), получены наследственно
змененные в tu фориы растений.,
По результатам работы поданы заявки на изобретения и получе-г2 положительных решения.
- и -
Практическая ценность. Практическая ценность исследования заключается в разработке и комплексной оценке нового метода индуцирования наследственной изменчивости, выявлении эффективных фотосёнсибилизаторов б-меркаптопурина и хлорохина, получении ряда результатов, представляющих научный интерес.
Реализация результатов исследования. Предложен и проанализирован перспективный метод индуцирования наследственной изменчивости и даны рекомендации по его практическому применению для целей мутагенеза.
Апробация работы. Результаты исследования были' представле
ны в виде докладов на-]7 Всесоюзной научной конференции "Экологи
ческая генетика растений, животных, человека", 1991г., Кишинев*,
конференции молодых ученых "Актуальные проблемы физиологии расте
ний и ге не тики",. 1992г., Киев-, VI съезде генетиков и селекционе
ров Молдовы, 1992г. > Кишинев-, 1 Всесоюзной конференции по гене
тическим основам интродукции и акклиматизации растений, 1991г.,
Новосибирск-, на заседании ученого Совета Института генетики АН
РМ, І992Г., Кишинев.
Публикация исследований. По результатам исследований полу- чено 2 положительных решения на изобретения, опубликованы 2 журнальных статьи и 3 тезисных доклада.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на Ш
страницах машинописного текста^ включает 16.таблиц, 46 рисунков,
состоит из введения, 9 глав, выводов и практических рекомендаций.
Список использованной литературы включает 203 наименования, в том
числе 136 иностранных авторов. *