Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса
В статье приведены данные по генетике признаков определяющих физиологический базис гетерозиса: скорость роста на ранних этапах развития, продолжительность фотосинтетической деятельности листьев, содержание хлорофилла a, b, каротиноидов, отзывчивость на уровень минерального питания. Доминирование б...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177466 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса / Ю.К. Гончарова Е.В. Литвинова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 107-111. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-177466 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1774662025-02-09T09:34:51Z Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса Гончарова, Ю.К. Литвинова, Е.В Аналіз та оцінка генетичних ресурсів В статье приведены данные по генетике признаков определяющих физиологический базис гетерозиса: скорость роста на ранних этапах развития, продолжительность фотосинтетической деятельности листьев, содержание хлорофилла a, b, каротиноидов, отзывчивость на уровень минерального питания. Доминирование большинства признаков повышающих адаптивность позволяет получать комплекс благоприятных генов уже в первом поколении. In the article carrying out data on genetics of trait providing physiological basisheterosis in rice hybrid: speed of growth on early development stage, duration pho-tosynthesis of leaf, contents of chlorophyll a,b and carotinoides, effectiveness of mineralnutritious. Dominance of majority traits that increased adaptability permit us receivecomplex of favourable gene in first generation. 2010 Article Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса / Ю.К. Гончарова Е.В. Литвинова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 107-111. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177466 ru Фактори експериментальної еволюції організмів application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Аналіз та оцінка генетичних ресурсів Аналіз та оцінка генетичних ресурсів |
| spellingShingle |
Аналіз та оцінка генетичних ресурсів Аналіз та оцінка генетичних ресурсів Гончарова, Ю.К. Литвинова, Е.В Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса Фактори експериментальної еволюції організмів |
| description |
В статье приведены данные по генетике признаков определяющих физиологический базис гетерозиса: скорость роста на ранних этапах развития, продолжительность фотосинтетической деятельности листьев, содержание хлорофилла a, b, каротиноидов, отзывчивость на уровень минерального питания. Доминирование большинства признаков повышающих адаптивность позволяет получать комплекс благоприятных генов уже в первом поколении. |
| format |
Article |
| author |
Гончарова, Ю.К. Литвинова, Е.В |
| author_facet |
Гончарова, Ю.К. Литвинова, Е.В |
| author_sort |
Гончарова, Ю.К. |
| title |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| title_short |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| title_full |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| title_fullStr |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| title_full_unstemmed |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| title_sort |
наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Аналіз та оцінка генетичних ресурсів |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177466 |
| citation_txt |
Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса / Ю.К. Гончарова Е.В. Литвинова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 107-111. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Фактори експериментальної еволюції організмів |
| work_keys_str_mv |
AT gončarovaûk nasledovaniepriznakovopredelâûŝihfiziologičeskijbazisgeterozisaugibridovrisa AT litvinovaev nasledovaniepriznakovopredelâûŝihfiziologičeskijbazisgeterozisaugibridovrisa |
| first_indexed |
2025-11-25T07:42:24Z |
| last_indexed |
2025-11-25T07:42:24Z |
| _version_ |
1849747366482018304 |
| fulltext |
107
10. Лакин Г.Ф. Биометрия.— Москва: “Высшая школа”, 1990.— 351 с.
11. Волкова Н.Є. Генетичний аналіз компонентів статевої поведінки Drosophila
melanogaster.— Автореф. дис. … к.б.н., 03.00.15.— Київ.— 2009.— 21 с.
Резюме
Ряд популяций Drosophila melanogaster, обитающих на территории Украины
охарактеризованы по адаптивно значимым поведенческим признакам. Определена
генетическая составляющая межпопуляционных различий по этим признакам. Для
временных характеристик спаривания проанализировано влияние условий конкурен-
ции за полового партнёра.
Низку природних популяцій Drosophila melanogaster України охарактеризовано
за адаптивно значущими ознаками поведінки. Визначено генетичну складову між-
популяційних розбіжностей за цими ознаками. Для часових характеристик парування
проаналізовано вплив умов конкуренції за статевого партнера.
The number of Drosophila melanogaster populations, inhabiting the territory of
Ukraine are characterized by significant adaptive behavioral traits. The genetic component
of interpopulation differences in these traits determined. For the temporal characteristics
of mating the effect of competition for sexual partner analyzed.
ГОНЧАРОВА Ю.К., ЛИТВИНОВА Е.В.
Всероссийский научно-исследовательский институт риса
Россия, 350921, Краснодар, Белозерный, e-mail: serggontchar@mail.ru
НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ БАЗИС ГЕТЕРОЗИСА
У ГИБРИДОВ РИСА
Физиологический базис гетерозиса до сих пор дискутируется, но многие
морфологические и физиологические признаки ответственные за его
проявление известны. Гетерозис проявляется уже на ранних фазах развития
в виде повышенной скорости мобилизации и превращения запасных
веществ, как правило, метаболические процессы протекают у гетерозисных
гибридов с более высокой интенсивностью. Так проявление гетерозиса у
кукурузы отмечено уже на самых ранних этапах развития, более высокая
экспрессия генов у гибридов кукурузы по сравнению с родительскими
формами отмечена сразу после оплодотворения, на шестой день гибридный
эмбрион уже превосходит по размерам не гибридные [1]. Сверхэкспрессия
была характерна для 15,3% генов из 13 999 исследуемых, 8,7% генов в
данном исследовании показывали уровень экспрессии более чем в два раза
превышающий таковой у родительских форм [2]. Около 4% генов (экспрес-
сирующихся в корнях, листьях и метелках) имели различный уровень
экспрессии у гибридов риса по сравнению с родительскими формами. Ана-
лиз функций генов с повышенной экспрессией показал, что в основном это
гены вовлеченные в регуляцию транскрипции, инициацию репликации,
синтез белка и РНК, деление клеток [3]. Изучение размеров клеток гибридов
108
и родительских форм показало отсутствие достоверных различий, следова-
тельно, больший размер гибридных эмбрионов связан с более высокой ско-
ростью деления клеток [4]. У Vicia faba L из изученных 5500 локусов около
9% генов показывали изменение экспрессии у гетерозисных гибридов, среди
них гены вовлеченные в С:N метаболизм, гормональную регуляцию, мито-
хондриальную активность, устойчивость к стрессам, скорость деления кле-
ток [5]. Отмечено, быстрое развитие корневой системы гибридов обеспе-
чивающее преимущество перед сортами по интенсивности поглощения
минеральных веществ, скорости формирования фотосинтетического аппара-
та. Гетерозисные гибриды кукурузы как правило имеют большее число,
длину, разветвленность зародышевых корешков [6] Изучению наследования
признаков определяющих гетерозис у риса посвящена наша работа.
Материал и методы
Нами проводились исследования скорости роста стебля и корня у пяти-
дневных проростков риса выращенных в термостате при t 29 °C. Объектами
исследования служили 6 сортов риса, (Хазар, Нарцисс, Фонтан, ВНИИР 7718,
ВНИИР 7887, Лиман) и 30 гибридных комбинаций полученных при гибри-
дизации данных сортов по полной диаллельной схеме. Продолжительность
фотосинтетической активности листовой поверхности определяли в фазу
цветения. Содержание пигментов (хлорофилла а, b и каротиноидов) изучали
в фазах начало кущения, выметывание, цветение. Определяли после экстрак-
ции растворителями с помощью спектрофотометра (Genesys 8). Определение
пигментов в листьях растений в этаноловой вытяжке проводили по формуле
Лихтенталера на высечках пробочным сверлом диаметром 0,5 см из средней
части верхних 2-х листьев (20 растений образца). Высечки помещали в сте-
клянные бюксы с притертыми крышками, заполненные 25 мл этанола. Бюк-
сы инкубировали в термостате при +45 °С в течение 24 часов. Определяли
оптическую плотность растворов на спектрофотометре при длинах волн: хло-
рофилл a — 665 нм; хлорофилл b — 649 нм; каротиноиды — 470 нм (в 3-х крат-
ной повторности).
Общее содержание хлорофилла измеряли при помощи прибора Chloro-
fhyll meter (SPAD-502 или N-тестер). Прибор обеспечивает точные измерения
содержания хлорофилла без повреждения листа.
Результаты и обсуждение
Изучение генетики признаков скорость роста зародышевого корня и
стебля показало полигенный характер наследования данных признаков,
корреляция между средним значением родителей и суммой Vr (дисперсия) +
Wr (коварианса) низкая, что говорит о ненаправленном доминировании,
следовательно, в популяции есть как доминантные, так и рецессивные гены,
увеличивающие признаки. Оценка среднего направления доминирования
показала, что доминирование в популяции направлено в сторону увеличения
признаков. По признаку скорость роста зародышевого корня показано
неполное доминирование большего значения признака. Расположение линии
регрессии на графике Хеймана (рис. 1) говорит о сверхдоминировании
109
большего значения по признаку скорость роста зародышевого стебля. Влия-
ние межлокусного взаимодействия (комплементарный эпистаз) характерно
для наследования обоих признаков, однако влияние это значительно слабее
по признаку скорость роста зародышевого стебля. Генетическая дисперсия
по данному признаку в популяции в основном обусловлена аддитивным
действием генов. Высокие корреляции между признаками число зерен на
метелке и скорость роста зародышевого корешка (0,98), а также между при-
знаками число зерен на метелке и скорость роста зародышевого стебля (0,99),
позволяют рекомендовать отбор гибридных комбинаций с высокой ско-
ростью роста на ранних стадиях развития как метод селекции на урожай-
ность. Высокая наследуемость (87–90%) признаков определяющих темпы
роста проростка на начальных этапах развития, позволяет рекомендовать
производить отбор по данным признакам при создании исходного материала.
Гетерозисные гибриды имеют повышенные показатели фотосинтеза во
время налива зерна, в связи с этим важнейшее значение для селекции высо-
копродуктивных сортов и гибридов растений имеет изучение продолжитель-
ности фотосинтеза листовой поверхности. Изучение наследования признака
продолжительность работы листовой поверхности показало: контроль изу-
чаемого признака осуществляется полигенами. Доминирование в популяции
при наследовании признака направленно в сторону увеличения показателя,
корреляция между средним значением родителей и суммой (дисперсия) Vr +
Wr (коварианса) низкая r (Wr+Vr) i; xi= 0,16, что говорит о ненаправленном
доминировании, следовательно, в популяции есть как доминантные, так и
рецессивные гены, увеличивающие данный признак. Оценка среднего на-
правления доминирования показала, что доминирование в популяции на-
правлено в сторону увеличения признака. Расположение линии регрессии
на графике Хеймана (рис. 2) говорит о неполном доминировании большего
значения признака и значительном влиянии межлокусного взаимодействия
(комплементарный эпистаз). Сорта Хазар, ВНИИР 7718 и Лиман несут больше
доминантных генов по изучаемому признаку. Величина признака в сортах
-0,11
0,14
0,36
0,21
0,03
1,05
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0 0,5 1 1,5 2
w
Wri
Линейная (w)
Рис. 1. Генетика признака скорость
роста колеоптиля
0,2
0,4
0,20,2
0
0,6
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 0,5 1
Vr
w
Wri
Рис. 2. Продолжительность фотосинте-
тической деятельности листьев
Wr
110
ВНИИР 7887, Фонтан, Нарцисс в основном определяется рецессивными
генами. Общая комбинационная способность максимальна по данному при-
знаку у сортов, Фонтан, ВНИИР 7887. Специфическая комбинационная способ-
ность максимальна по данному признаку в комбинациях ВНИИР 7718/Нар-
цисс, Нарцисс/Фонтан, Фонтан/Нарцисс. Сорта Фонтан, ВНИИР 7887, Нарцисс
несут в основном рецессивные гены, увеличивающие значение данного при-
знака и могут быть использованы в селекционных программах, направ-
ленных на улучшение признаков, характеризующих фотосинтетический
потенциал.
Оценку образцов по продуктивности и отзывчивости на уровень ми-
нерального питания проводили на среднем и высоком фонах удобрений,
так как на низком фоне, сортовые различия минимальны, поскольку не-
достаток азота является лимитирующим урожай фактором. На повышенном
и высоком фонах питания сорта четко различались по коэффициенту
хозяйственной эффективности фотосинтеза (интегральному показателю
донорно-акцепторных отношений у растений имеющему высокую корре-
ляцию с их продуктивностью и отзывчивостью на азот). Для гибридов ха-
рактерна большая отзывчивость на уровень минерального питания, посколь-
ку все изученные нами гибридные комбинации показали повышение вели-
чины гетерозиса на высоком фоне минерального питания. Так на среднем
фоне минерального питания гетерозис в гибридных комбинациях по ко-
личеству колосков на метелке составил: Серпантин/Белозерный — 43;
Курчанка/Лиман — 32,3; ВНИИР 100999/ ВНИИР 10132 — 21,7; Первоцвет/
Регул — 21,8; Лидер/Белозерный — 17,7; Хазар/Краснодарский 424 — 14,8;
Кубань /Нарцисс — 13,6%. На высоком фоне значения гетерозиса выше:
Серпантин/Белозерный — 72,4; Курчанка/Лиман — 75,2; Первоцвет/Ре-
гул — 53,2; Лидер/Белозерный — 23,2; Хазар/Краснодарский 424 — 45,6;
Кубань/Нарцисс — 64,3%. Максимальные преимущества гибридов над сор-
тами по отзывчивости на уровень минерального питания отмечены на стадии
созревания. Большинство гетерозисных гибридов показывают гетерозис над
родительскими формами по продолжительности и величине потребления
азота после цветения [8].
Изучение генетики признаков: содержание хлорофилла a, b, каротинои-
дов, также показало полигенный характер их наследования. В популяции
есть как доминантные, так и рецессивные гены, увеличивающие признак.
Доминирование в популяции направлено в сторону увеличения признаков.
Отмечены внутрилокусные взаимодействия (неполное доминирование
большего значения признака) и значительное влияние межлокусного взаимо-
действия (комплементарный эпистаз). Высокие корреляционные связи
отмечены между признаками: содержание хлорофилла а и хлорофилла в (0,91);
хлорофилла в и каротиноидов (0,81), содержание хлорофилла а и кароти-
ноидов (0,95).
Высокая продуктивность или гетерозис проявляется у гибридов в ре-
зультате интеграции в одном генотипе большого числа благоприятных генов
111
повышающих жизнеспособность, а также погашением действия леталей и
полулеталей за счет их перехода в гетерозиготное состояние у гибридов
первого поколения. Гетерозис не представляет собой особого, в генетическом
отношении событии, но является лишь высшей ступенью жизнеспособности
[9]. Наиболее высокая жизнеспособность свойственна гибридам с мощным
адаптивным гетерозисом, у которых благодаря достаточно полной реали-
зации генотипа, уменьшается вариация индивидуумов по количественным
признакам, и повышаются средние показатели в целом по каждому гибриду.
Из всего выше перечисленного можно сделать заключение, что основным
направлением работы в селекции и генетике должно стать создание методов
позволяющих минимизировать количество летальных генов, а также объеди-
нить большое число положительных генов в одном генотипе. Домини-
рование большинства признаков повышающих адаптивность позволяет
получать комплекс благоприятных генов уже в первом поколении.
Литература
1. Stephanie Meyer and Stefan Scholten Equivalent Parental Contribution to Early
Plant Zygotic Development // Current Biology.— 2007.— Vol.17.— P. 1686–1691.
2. Meyer S., Pospisil H., Scholten S., Aasland R., Gibson T.J., Stewart A.F. Heterosis
associated gene expression in maize embryos 6 days after fertilization exhibits additive, do-
minant and overdominant pattern // Trends Biochem Sci.— 2007.— Vol.20.— P. 56–59.
3. Bao J., Lee S., Chen C., Zhang X., Zhang Y., Liu S., Clark T., Wang J., Cao M.,
Yang H., Wang S.M., Yu J. Serial analysis of gene expression study of a hybrid rice strain
(LYP9) and its parental cultivars. Plant Physiol.— 2005.— Vol.138.— P. 1216–1231.
4. Hoecker N., Keller B., Piepho H.P., Hochholdinger F. Manifestation of heterosis
during early maize (Zea mays L.) root development // Theor Appl Genet.— 2005.—
Vol.12.— P. 421–429.
5. Scholten S., Lorz H., Kranz E. Paternal mRNA and protein synthesis coincides
with male chromatin decondensation in maize zygotes // Plant J.— 2002.— Vol.32.—
P. 221–231.
6. Peng S. Single-leaf and canopy photosynthesis of rice // Redesigning rice photo-
synthesis to increase yield.— Philippines.— 2000.— P. 213–228.
7. Струнников В.А., Струнникова Л.В. Природа гетерозиса, методы его повы-
шения и закрепления в последующих поколениях без гибридизации // Известия
АН. Серия биологическая.— 2000.— №6.— С. 679–687.
Резюме
В статье приведены данные по генетике признаков определяющих физиологи-
ческий базис гетерозиса: скорость роста на ранних этапах развития, продолжитель-
ность фотосинтетической деятельности листьев, содержание хлорофилла a, b,
каротиноидов, отзывчивость на уровень минерального питания. Доминирование
большинства признаков повышающих адаптивность позволяет получать комплекс
благоприятных генов уже в первом поколении.
In the article carrying out data on genetics of trait providing physiological basis
heterosis in rice hybrid: speed of growth on early development stage, duration pho-
tosynthesis of leaf, contents of chlorophyll a,b and carotinoides, effectiveness of mineral
nutritious. Dominance of majority traits that increased adaptability permit us receive
complex of favourable gene in first generation.
112
1ГОРЕНСКАЯ О.В., 1ПОВАР М.В., 2ГАВРИЛОВ А.Б.
1Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина,
Украина, 61077, Харьков, пл. Свободы, 4, е-mail: olgavg@bk.ru
2Метрологический центр военных эталонов ВС Украины, Харьков
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ
ПРЕДИМАГИНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ У ДРОЗОФИЛЫ
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ МАЛЫХ ДОЗ
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
В то время как живые организмы были окружены электромагнитными
полями (ЭМ) естественных источников миллионы лет и в процессе эволюции
успели к ним адаптироваться, искусственно созданные электромагнитные
поля антропогенного происхождения являются новым фактором окружаю-
щей среды и множество различных аспектов действия их на биологические
объекты остается не изученными [3, 8]. Дрозофила, как классический гене-
тический объект, является наиболее удобной моделью для изучения многих
аспектов действия данного физического фактора. В частности, в опытах на
дрозофиле, показано изменение характера проявлений адаптивно важных
признаков после воздействия электромагнитных полей, но полученные раз-
ными авторами результаты значительно различаются [9, 10]. Более того, не
изученными остаются механизмы действия малых доз сверхвысокочастот-
ного (СВЧ) излучения на клетку и геном, и зависимость полученных эф-
фектов от генотипа особей. Одной из компонент адаптивной ценности у
дрозофилы является скорость предимагинального онтогенеза. Этот признак
непосредственно связан с активностью генов, что подтверждается показан-
ной ранее тесной отрицательной корреляцией с показателем степени полите-
нии гигантских хромосом [7]. Кроме того, длительность личиночного разви-
тия насекомых зависит от балланса в гемолимфе основных гормонов онтоге-
неза, которые являются и важнейшими звеньями эволюционно консерва-
тивной стресс-реакции [5]. Целью данной работы было изучение влияния
малых доз СВЧ облучения на динамику предимагинального онтогенеза и
зависимость эффекта от стадии развития зародыша и генотипа. Исследова-
ние этих вопросов является актуальным и в свете современных проблем
экологической генетики.
Материалы и методы
В работе использовалась неселектированная линия дикого типа Canton-
S (C-S) и линии с замещенным генотипом whiteC-S, whiteapricot
C-S, whitesatsuma
C-S
(мутации white, whiteapricot, whitesatsuma соответственно перенесены на гене-
тический фон линии дикого типа Canton-S путем возвратных насыщающих
скрещиваний [1]) Drosophіla melanogaster. Данные плейотропные мутации
фенотипически проявляются в изменении цвета глаз у имаго. Мух выращи-
вали на стандартной сахарно-дрожжевой среде при температуре 24±0,5 °С.
В качестве объекта воздействия использовали 2-х часовые синхронизиро-
|