Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения
В статье приведены результаты наблюдений за завязываемостью семян у
 гаплоидных растений при апозиготическом способе репродукции. Показано что
 семенная продуктивность гаплоидов ниже, чем у дигаплоидов. В следующем
 поколении репродукции масса семян у гаплоидов повышается. Th...
Saved in:
| Published in: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177721 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения / Е.И. Малецкая, С.С. Юданова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 9. — С. 89-93. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860236399973761024 |
|---|---|
| author | Малецкая, Е.И. Юданова, С.С. |
| author_facet | Малецкая, Е.И. Юданова, С.С. |
| citation_txt | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения / Е.И. Малецкая, С.С. Юданова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 9. — С. 89-93. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фактори експериментальної еволюції організмів |
| description | В статье приведены результаты наблюдений за завязываемостью семян у
гаплоидных растений при апозиготическом способе репродукции. Показано что
семенная продуктивность гаплоидов ниже, чем у дигаплоидов. В следующем
поколении репродукции масса семян у гаплоидов повышается.
This paper presents the results of seed setting study in haploid plants by uniparental
mode of reproduction. It was shown that seed setting of haploid plant was lower then of
dihaploids. The level of seed setting increases in the next generation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:24:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
89
3. Ланцов В.А. Гомологическая ДНК-трансфераза RecA: функциональные актив-
ности и поиск гомологии рекомбинирующими ДНК. Молекулярная биология. 2007.
Т41. №3. с.467–477.
4. Cox M.M., Goodman M.F., Kreuzer K.N. et al. The importance of repairing stalled
replication forks. Nature. 2000. V.404. P.37–41.
5. Li W.X., Chen C.B., Markmann-Mulisch U. et al. The Arabidopsis AtRAD51
gene is dispensable for vegetative development but required for meiosis. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 2004. V.101. P.10596–10601.
Резюме
Полученные экспериментальные данные позволяют заключить, что гены recA
и NLS-recA-licBM3 экспрессируются в растениях томата и не оказывают негативного
влияния на формирование пыльцы. Гены recA и NLS-recA-licBM3 стабильно наследу-
ются через яйцеклетки. Гибриды F1 томата, экспрессирующие гены recA и NLS-
recA-licBM3 могут быть использованы в качестве моделей для изучения мейоти-
ческой рекомбинации.
The data we obtained allow making the conclusion that gene constructions recA
and NLS-recA-licBM3 are expressing in tomato plant and there are no negative effects on
pollen fertility. Genes recA and NLS-recA-licBM3 are inherited invariably through the
egg cells. F1 tomato plant with recA and NLS-recA-licBM3 gene expression may be used
in meiotic recombination researces.
МАЛЕЦКАЯ Е.И., ЮДАНОВА С.С.
Институт цитологии и генетики СО РАН; пр Лаврентьева, 10, 630090,
Новосибирск, Россия; e_mal@bionet.nsc.ru
СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ГАПЛОИДНЫХ РАСТЕНИЙ
САХАРНОЙ СВЁКЛЫ (BETA VULGARIS L.)
ПРИ АПОЗИГОТИЧЕСКОМ СПОСОБЕ РАЗМНОЖЕНИЯ
Для решения различных цитогенетических и селекционных задач на
гаплоидию возлагают большие надежды: создание нового генетического
материала, новых инбредных линий. Cахарная свекла (Beta vulgaris L.) —
перекрестноопыляющееся растение, у которого самооплодотворение при-
суще лишь немногим растениям в популяциях, так как предотвращается
системой генов самонесовместимости. Как показывают наблюдения многих
авторов, самонесовместимые формы растений нередко склонны к агамосперм-
ному способу семенной репродукции [1–3]. Учитывая это, можно заключить,
что система репродукции семян у сахарной свеклы включает разные вариан-
ты репродукции семян: перекрестное оплодотворение, самооплодотворение
и агамоспермию.
В процессе формирования семян при перекрестном оплодотворении
участвуют оба родителя: материнский и отцовский. Поэтому получение се-
мян путем перекрестного оплодотворения называют “двуродительским” или
гамоспермным способом семенной репродукции. В отличие от гамосперм-
90
ного, агамоспермный способ репродукции семян называют “однороди-
тельским”. Возможны различные варианты агамоспермного семягенеза:
а) соматическая апозигота возникает из клеток нуцеллуса или интегументов
(митотическая агамоспермия); б) гаметическая апозигота возникает из
клеток зародышевого мешка.
Нами показано, что большая часть семян при апозиготической репро-
дукции свеклы имеет диплоидное число хромосом и в семенном потомстве
наблюдается расщепление по маркерным признакам [4–5]. Из этого следует,
что дигаплоидные семена возникают из клеток зародышевого мешка,
которые формируются из мегаспор, прошедших мейотические деления. Га-
меты с диплоидным (нередуцированным) числом хромосом возникают
спонтанно у многих видов растений, и это явление обозначается как эпиге-
номная изменчивость клеток [6–8]. Понятию “эпигеномная изменчивость”
предшествовала понятие “миксоплоидность клеточных популяций”, под
которой понимают наличие в клеточных популяциях доминирующей фрак-
ции клеток с диплоидным числом хромосом и фракций, у которых число
хромосом в ядрах меньше или больше их основного числа [9]. По нашим
наблюдениям у растений, склонных к однородительскому способу размно-
жения, повышен уровень миксоплоидности клеток (эпигеномная изменчи-
вость), что делает возможным попадание полиплоидных клеток в зароды-
шевые пути клеток и формирование дигаплоидных зародышей.
Цель настоящей работы — проанализировать семенную продуктив-
ность у гаплоидных растений сахарной свеклы, репродуцирующих семена
апозиготическим способом.
Материал и методы
В качестве материала для исследования использовали пыльцестериль-
ные растения одноростковых линий сахарной свеклы селекции лаборатории
популяционной генетики растений Института цитологии и генетики СО РАН
(мс704х741; мсСОАН-5; мсР17), которые репродуцировали апозиготическим
способом. От каждого потомства были взяты выборки не менее 400 плодов.
Плоды промывали в проточной воде и помещали в термостат при 28 °С.
После прорастания проводили отбор гаплоидных проростков по двум морфо-
биологическим признакам: длине и диаметру проростков [10, 11]. Гаплоид-
ные проростки на 3-и сутки были в четыре раза короче и имели вдвое мень-
ший диаметр, чем дигаплоидные проростки. В последующем проводили
изучение клеточных популяций гаплоидных растений по числу хлоропластов
в замыкающих клетках устьиц.
Хромосомный анализ показал, что в точках роста молодых листочков
у гаплоидных растений наряду с гаплоидными клетками есть немало клеток
с диплоидным набором хромосом. Анализ микроспорогенеза также свиде-
тельствует о том, что гаплоидным растениям также присуща миксоплоид-
ность клеток — полиморфизм микроспор. На препаратах, приготовленных
из пыльников гаплоидных растений, присутствуют монады, диады, триады
и тетрады микроспор. Однако, большая часть микроспор в пыльниках гап-
лоидных растений представлена монадами [12].
91
Результаты эксперимента
После прохождения стадии яровизации гаплоидные корни были вы-
сажены на изолированном участке для оценки их способности к семенной
репродукции в беспыльцевом режиме (таблица). Полученные от гаплоидных
растений семена оценивали на всхожесть, и обнаружили, что уровень всхо-
жести варьировал от 75% до 92,6%. Это достаточно высокий уровень всхо-
жести, если принять во внимание, что гаплоидные семена получены апози-
готическим путем. Значения показателя всхожести семян от гаплоидных
растений ничем не отличается от уровня всхожести дигаплоидных семян.
При беспыльцевом способе семенной репродукции у гаплоидных
растений наблюдается большой разброс по массе плодов: минимальная
масса плодов на одно растение составила 2,8 г, максимальная — 262,5 г.
Отметим, что плоды обычно мелкие и масса 1000 штук у некоторых растений
составила 7 г, а максимальная 18 г. Средняя масса плодов на одно растение
у гаплоидов первого поколения репродукции несколько ниже, чем этот же
показтель в последующем поколении (90,5–93,4 г; 50,0–144,2 г). У дигапло-
идных растений средняя масса плодов на растение всегда выше, чем у
гаплоидов.
В таблице буква “г” обозначает первое апозиготическое поколение, а
“гг” — второе апозиготическое поколение. Из первого гаплоидного апози-
готического поколения были повторно отобраны гаплоидные проростки по
морфобиологическим признакам, из них выращены корни, и по прохождении
стадии яровизации высажены в грунт. От этих растений получено второе
гаплоидное апозиготическое потомство (“гг”). У линии мсР17 второго поко-
ления не получали, но два корня этой линии были оставлены для репро-
дукции семян на третий год жизни. Масса полученных плодов от растений
третьего года жизни превысила в три раза массу плодов, полученных от
растений второго года жизни (38,6 и 111,9). У линии мс СОАН — 5 и гибрида
мс 704х741 часть семян второго апозиготического поколения “гг” была
Таблица
Средняя масса плодов у гаплоидных и дигаплоидных растений первого и второго
поколений репродукции, полученных апозиготическим способом
Гаплоиды Дигаплоиды
Линия, гибрид Поколение
число раст. масса плодов
на растение, г число раст. масса плодов
на растение, г
мс704 х 741 ''г'' 14 90,5 26 101,8
мс704 х 741 ''гг'' 16 93,4 – –
мс704 х 741 ''гг'' 40 118,5 – –
мсСОАН-5 ''г'' 13 50,0 30 78,9
мсСОАН-5 ''гг''. 34 144,2 – –
мсР17 ''г'' 2 38,6 19 59,8
мсР17 ''г'' 3-ий год 2 111,9 – –
92
получена без отбора по морфобиологическим признакам, поэтому в эту
партию могли попасть и дигаплоидные плоды, полученные апозиготическим
путем из первого поколения (“г”).
Результаты и обсуждение
При миксоплоидии в меристеме клеточных популяций наряду с доми-
нирующей фракцией клеток с основным числом хромосом встречаются
клетки, у которых число хромосом в ядрах больше или меньше их основного.
При таком сосуществовании разноплоидных клеток в меристемах позволяет
растениям формировать апозиготическим путем как гаплоидное, так и дига-
плоидное потомство. В ходе развития растений часто наблюдается эмбрио-
нальная гибель отдельных цветков и плодов на растении. Это говорит о
том, что при эмбриогенезе происходит гибель гаплоидных эмбрионов из-за
конкуренции с дигаплоидными, гибель может также обусловлена гемизигот-
ностью по летальным генам.
Кроме обычного митотического деления клеток в семяпочках на 3–5-й
день после начала цветения, возможен и другой более быстрый способ их
размножения — почкование ядрышек, описанный Н.Э. Зайковской. “Деление
начинается почкованием ядрышек, …которые затем полностью отделяются
и отходят к периферии ядра. Вокруг новообразовавшихся ядрышек обособ-
ляются участки ядра, что ведет к возникновению новых маленьких ядер
внутри старого… Второе небольшое, молодое ядро, отделившееся раньше,
лежит в центре клетки, и в цитоплазме около него закладывается клеточная
перегородка. Процесс немитотического деления носит массовый характер
и различные его фазы видны почти во всех ядрах ткани нуцеллуса” [13].
Если эти наблюдения верны, то это свидетельствуют о том, что гаплоидные
семена можно получать не только с помощью нетрадиционных способов
репродукции: опыление цветков свеклы пыльцой дикорастущих видов;
нанесение на рыльце цветков инактивированной пыльцы после ее обработки
радиацией; обработка растений эпимутагенами и т.д.
При беспыльцевом режиме большая часть формирующихся семян
дигаплоиды, а меньшая часть — гаплоиды. Очевидно, что партеногенети-
ческое развитие свойственно как гаплоидным, так и диплоидным (поли-
плоидным) клеткам зародышевых мешков. При относительно значительном
уровне миксоплоидности клеточных популяций возрастает вероятность
попадания полиплоидных клеток в зародышевый путь. И если тетраплоидная
клетка попала в зародышевый путь (материнская клетка мегаспор), то после
редукционного деления сформированная яйцеклетка будет иметь диплоид-
ное число хромосом.
Известно, что свойство завязывать семена при апозиготической репро-
дукции сохраняется в ряду поколений [14]. Эту же тенденцию мы наблюдаем
и при беспыльцевом размножении у гаплоидов первого и второго поколения.
Сравнивая завязываемость семян у гаплоидных растений в разных вариан-
тах, можно сказать, что в последующем поколении апозиготической репродук-
ции это свойство сохраняется, а масса плодов в среднем на растение возрастает.
93
Благодарности. Настоящая работа выполнена при поддержке Ин-
теграционного гранта СО РАН №99 и гранта РФФИ 10-04-00697.
Литература
1.Фаворский Н.В. Материалы по биологии и эмбриологии сахарной свеклы //
Тр. Научного института селекции, выпуск 2.— Киев.— 1928.— С. 1–14.
2.Сеилова Л.Б., Абдурахманов А.А., Хайленко Н.А. Эмбриология индуцирован-
ного апомиксиса у сахарной свеклы // Цитология и генетика.— 1984.— Т.18.— С. 90–92.
3.Ширяева Э.И., Ярмолюк Г.И., Кулик А.Г., Червякова В.В. Апомиксис у само-
опыленных линий сахарной свеклы и использование его в селекции // Цитология и
генетика.— 1989.— Т.11.— С. 32–48.
4.Малецкий С.И., Малецкая Е.И. Самофертильность и агамоспермия у сахар-
ной свеклы (Beta vulgaris L.) // Генетика.— 1996.— Т.32, №12.— С. 1643–1650.
5.Левитес Е.В., Овечкина О.Н., Малецкий С.И. Авто- и эписегрегация по
признакам окраски в агамоспермных потомствах сахарной свеклы // Генетика.—
1999.— Т.35, №7.
6.Малецкий С.И., Колодяжная Я.С. Генетическая изменчивость в популяциях
соматических клеток и ее влияние на репродуктивные признаки у покрытосеменных
растений // Успехи соврем. Генетики.— 1999.— Vol.119, №2.— С. 128–143.
7. Frenkel R. Uber das Auftreten von unreduzieren Gameten bei Angiospermen //
Arch. Zucht. Forsch.— 1975.— Vol.5.— P. 201–208.
8. Harlan J.R., de Wet J.M.J. The origins of polyploidy // Bot. Rev.— 1975.—
Vol.41.— P. 361–390.
9.Юданова С.С. Миксоплоидия клеточных популяций сахарной свеклы и ее
связь с репродуктивными признаками. Диссерт. на соискание ученой степени канд.
биол. наук. Санкт-Петербург, Всероссийкий НИИ растениеводства.— 2004.— 126 с.
10. Карпеченко Г.Д. Экспериментальная полиплоидия и гаплоидия // Теоретиче-
ские основы селекции растений. М., Л.: “Сельхозгиз”.— 1935.— Т.1.— С. 397–432.
11. Тырнов В.С. Гаплоидия у растений. Научное и прикладное значение. М.:
Наука.— 1998.— 54 с.
12. Малецкая Е.И .Получение гаплоидных растений у сахарной свеклы (Beta
vulgaris L.) // Сборник научных трудов Х генетико-селекционной школы, посвя-
щенной 120-летию Н.И. Вавилова:Реализация идей Н.И. Вавилова на современном
этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных
культур.— 2007.— Новосибирск, ВАСХНИИЛ.— С. 205–211.
13. Зайковская Н.Э. Немитотическое деление // Биология и селекция сахарной
свеклы.— 1968.— С. 141–142.
14. Юданова С.С., Малецкая Е.И. Связь эпигеномной изменчивости с семенной
продуктивностью при апозиготическом способе размножения сахарной свеклы (Beta
vulgaris L.) // Сборник научных трудов: “Досягнення i проблеми генетики, селекцiп
та бiотехнологiп”.— Кипв: “Логос”.— 2007. — Т.2.— С. 121–125.
Резюме
В статье приведены результаты наблюдений за завязываемостью семян у
гаплоидных растений при апозиготическом способе репродукции. Показано что
семенная продуктивность гаплоидов ниже, чем у дигаплоидов. В следующем
поколении репродукции масса семян у гаплоидов повышается.
This paper presents the results of seed setting study in haploid plants by uniparental
mode of reproduction. It was shown that seed setting of haploid plant was lower then of
dihaploids. The level of seed setting increases in the next generation.
94
МАНДРОВСЬКА Н.М., КРУГОВА О.Д., КОЦЬ С.Я.
Інститут фізіології рослин і генетики НАН України,
Україна: 03022, Київ, вул. Васильківська, 31/17, e–mail: azot&ifrg.Kiev.ua
ГЕНЕТИЧНІ ОЗНАКИ І СИМБІОТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
TN5-МУТАНТА RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM BV. VICEAE M1
Отримання високоефективних штамів бульбочкових бактерій із
використанням сучасних генно-інженерних методів є важливим резервом
підвищення інтенсивності біологічної азотфіксації. Сьогодні, завдяки роз-
витку у світі методів молекулярної генетики, з’явилася реальна можливість
направленого конструювання високоефективних і конкурентоспроможних
штамів ризобій [2, 6, 7, 10, 12]. Одним із таких методів є транспозоновий
мутагенез [1, 5]. Метод зіграв значну роль в екпериментальних дослідженнях
механізмів симбіозу та вивчення генів бульбочкових бактерій, що відпо-
відають за ці процеси. За його допомогою були виявлені основні гени, які
визначають азотфіксувальну активність, вірулентність ризобій, та гени,
пов’язані з формуванням симбіозу бульбочкових бактерій з рослинами [8].
Нині частіше всього використовують транспозон Tn5, що обумовлено
високою частотою його інтеграції у геноми реципієнтих штамів мікро-
організмів, відсутністю специфічності до нуклеотидної послідовності ДНК
при транспозиції Tn5 та низькою частотою утворення його ревертантів. Для
введення транспозону Tn5 у реципієнтні штами застосувують широке коло
транспозоновмісних плазмід-самовбивць, які можуть коньюгативно перено-
ситись від спеціальних штамів E. coli до широкого кола грам-негативних
бактерій. Ці плазміди не здатні до реплікації у реципієнтних штамах, а тому
можуть зберігатися при поділі клітин хазяїна. Транспозон же за рахунок
ферменту транспозази, яка транскрибується та транслюється хазяйськими
ферментними системами, може інтегрувати в його геном і стабільно під-
тримуватися в наступних поколіннях [13, 14].
Метою наших досліджень було вивчення генетичних ознак та симбіо-
тичних властивостей у отриманого нами Tn5-мутанта Rhizobium legumi-
nosarum bv. Viceae М1.
Матеріали і методи
Мутант Rhizobium leguminosarum bv. viceae M1 отримано у відділі сим-
біотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України
методом транспозонового мутагенезу із активного штаму бульбочкових
бактерій гороху 263б [9] із використанням вектора від E. coli S 17 pSUP2021:
Tn5 [4]. Для визначення наявності транспозона Tn5 у мутантного штаму
ризобій гороху був застосованих метод полімеразної ланцюгової реакції
(ПЛР) [5, 13]. Симбіотичні властивості Tn5-мутанта М1 вивчали у вегетацій-
них і польових дослідах.
Вегетаційні досліди проводили на річковому піску, використовуючи
посудини об’ємом 5 кг. Контролем був варіант із обробкою насіння гороху
сорту Дамір 2 штамом-реципієнтом 263б, а також абсолютний контроль —
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-177721 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2219-3782 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:24:27Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Малецкая, Е.И. Юданова, С.С. 2021-02-16T15:31:18Z 2021-02-16T15:31:18Z 2010 Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения / Е.И. Малецкая, С.С. Юданова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 9. — С. 89-93. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177721 В статье приведены результаты наблюдений за завязываемостью семян у
 гаплоидных растений при апозиготическом способе репродукции. Показано что
 семенная продуктивность гаплоидов ниже, чем у дигаплоидов. В следующем
 поколении репродукции масса семян у гаплоидов повышается. This paper presents the results of seed setting study in haploid plants by uniparental
 mode of reproduction. It was shown that seed setting of haploid plant was lower then of
 dihaploids. The level of seed setting increases in the next generation. Благодарности. Настоящая работа выполнена при поддержке Интеграционного гранта СО РАН №99 и гранта РФФИ 10-04-00697. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Механізми взаємодії та експресії генетичних систем Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения Article published earlier |
| spellingShingle | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения Малецкая, Е.И. Юданова, С.С. Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| title | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения |
| title_full | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения |
| title_fullStr | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения |
| title_full_unstemmed | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения |
| title_short | Семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) при апозиготическом способе размножения |
| title_sort | семенная продуктивность гаплоидных растений сахарной свёклы (beta vulgaris l.) при апозиготическом способе размножения |
| topic | Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| topic_facet | Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177721 |
| work_keys_str_mv | AT maleckaâei semennaâproduktivnostʹgaploidnyhrasteniisaharnoisveklybetavulgarislpriapozigotičeskomsposoberazmnoženiâ AT ûdanovass semennaâproduktivnostʹgaploidnyhrasteniisaharnoisveklybetavulgarislpriapozigotičeskomsposoberazmnoženiâ |