Введение к работе
Актуальность темы. Цитоплазматическая изменчивость остается все еще малоизученной областью-и слабо используемым источником генетической изменчивости. Изучение эффектов чужеродных цитоплазм (Tsunewakl, 1980 и др.) показало, что гены органелл цитоплазмы могут оказывать существенное влияние на признаки продуктивности и адаптивности растений. С точки зрения участия этой изменчивости в видообразовании и селекционных процессах наибольший интерес представляет внутривидовая изменчивость. В настоящее время накопленные данные позволили показать, что внутривидовой полиморфизм хп и мт ДНК довольно распространенное явление у многих видов и в то же время эффекты цитоплаама-тических генов и при внутривидовых замещениях сравнимы с эффектами ядерных (Батуро и др., 1989; Давыденко, 1991). Для понимания роли внутривидовой цитоплазматической изменчивости в эволюции и ее использования в селеісции необходим поиск и идентификация ее" источников, и создания на этой основе коллекций идентифицированных плазматипов с/х растений.
Одним из факторов, ограничивающих пучение и использование цитоплазматической изменчивости' растений является строго однородительское (материнское) наследование органелл1 цитоплазмы у большинства растительных видов (Kirk, Ttlney-Bassett, 1967). Такой характер наследования не позволяет создавать новые комбинации хп и мт генов и препятствует . их рекомбинации. Рекомбинации, как правило, митохондриальной ДНК, удается получать при слиянии протопластов (Gleba el al., 1985), но. при этом не всегда удается получитьсбалансированный ядерный геном (полиплоидия, амфидиплоидия, самоклональная изменчивость) и сделать этот подход универсальным для всех видов. Описанные в литературе случаи двуродительского наследования пластид у Antirrhinum majus (Dyers, 1967), Pelargonium гопаїе (Kfetzlaff et al. , 1981), Medicago sativa (Schumann, Hancock, 1989) и Secale cereale (Frost et al., 1970), а также органельных ДНК у межродовых половых гибридов Hordeum х Secale (Soliman et al. , 1987) при половой гибридизации свидетельствуют о возмомгости создания в зиготе условий для получения новых комбинаций и рекомбинаций генов хлоропласгов и митохондрий. Изучение измене-
- 4 - ,
ний ДНК органелл при двуродительском наследовании открывает перспективы для понимания механизмов наследования цитоплазма-тических генов и создания принципиально новых модельных систем, позволяющих выявлять их эффекты и расширять спектр их изменчивости.
Целью настоящего исследования явилось изучение полиморфизма мигохондриаяьной и клоропластной ДНК и попытка индуцировать это разнообразие при двуродительском наследовании органелл цитоплазмы.
В задачи исследования входило:
-
проанализировать внутривидовой полиморфизм хп и мт ДНК видов G. max, Н. vulgare, S. cereale.
-
провести анализ изменений хп и иг ДНК у гибридов, полученных от гибридизации аллоплазматической линии пшеницы (цитоплазма ржи) с сортами пшеница
Научная новизна и практическая значимость работы.
- среди сортов и форм сои культурной идентифицированы но
вые типы цитоплазм;
'- выявлены новые типы цитоплазм у ячменя Hordeum vulgare;
- впервые изучен полиморфизм органельных ДНК у озимой
ржи и выявлены их типы. Показана высокая степень цитоплазмаги-
ческой изменчивости у вида Secale cereale.
Сведения, полученные на основании анализа полиморфизма ДНК хлоропластов и митохондрий, открывают возможность для создания идентифицированных плазматипов я изучения с их помощью влияния цитоплазм на ыорфолого-адаптивные признаки.
-.показана возможность индукции изменений органельной ДНК при половой гибридизация в потомстве гибридов (cereale)Л62 с сортами Т. aestivum;
- показано двуродительское наследование ДНК органелл ци
топлазмы у Полового гибридного потомства (cereale)Л62 с сорта
ми Т. aestivum при использовании в качестве материнского роди
теля, аллоплазматической пшеницы с цитоплазмой ржи. Из гибрид
ного потомства выделаны линии с хлоропластными и митохондри-
альными ДНК пшеничного, ржаного и измененного типов.
Обнаружена возможность создания новых сочетаний цитоплаз-матических генов путем половой гибридизации.
Апробация.работы. Материалы диссертации доложены на VI съезде БелОГиС (Горки, 1S92), VI съезде ВОГиС (Минск, 1992),
- 5 -на II совещании "Использование изогешшх линий в селэкцион-. но-генетических экспериментах" (Новосибирск, 1993).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 работы.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 121 листе машинописного текста и состоит из введения, обаора литературы, описания используемого материала и методов исследования, экспериментальной части, выводов, списка лспольвованкоЛ литература, содержащего 262 наименования. Работа иллюстрирована 11 рисунками, содержащими фотографии рестриктньк образцов хлоропластной и митахокдрпальной ДНК изучаемых объектов, и 5 таблицами.