Селекция: культура тканей, молекулярный анализ. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Традиционное получение инбредных линий и гибридов в селекции сахарной свеклы -трудоемкий процесс, требующий длительного времени из-за 2-летнего цикла развития растений, само- и перекрестной несовместимости, инбредной депрессии. Для индукции генотипического многообразия в исходной популяции перспективны биотехнологии, в том числе гаплоидный партеногенез. Мы показали, что при индуцировании гаплоидов in vitro у сахарной свеклы ( Beta vulgaris L.) эффективна экспресс-диагностика по фенотипическим, эмбриологическим признакам, отражающим периоды развития цветоносных побегов, органов, бутонов, стадии формирования зародышевого мешка семязачатка и пыльцевых зерен. Регенерационная активность наблюдается в семязачатках с 1 по 25 бутоны, расположенных по колосовидному цветоносу плейохазия вверх от раскрывшегося цветка. Ядра и клетки женского гаметофита изолированных семязачатков этих бутонов в условиях in vitro способны к новообразованиям на всех этапах развития, но 8-ядерные или 7-клеточные зародышевые мешки наиболее компетентны к морфогенезу и переключению программы развития с гаметофитного на спорофитный путь. Наступление критического периода развития зародышевых мешков предварительно определяли по сопутствующим эмбриологическим признакам - наличию одноядерных микроспор и двух-трехклеточных пыльцевых зерен пыльников, находящихся с семязачатками в одном бутоне. Полученные нами результаты свидетельствуют, что гормональный состав питательной среды по Гамборгу (В5) служит важным фактором, который эффективно регулирует направление морфогенетического развития у изолированных семязачатков - через прямую регенерацию (эмбриоидогенез) или через каллус (гемморизогенез), что свидетельствует о тотипотентности как половых, так и соматических клеток экспланта. Полученные данные о воспроизведении in vitro гаплоидных регенерантов углубляют имеющиеся научные представления о специфике морфогенетического потенциала у растений сахарной свеклы. Стабилизирующий отбор при создании линий удвоенных гаплоидов способствует выявлению ценных морфологических признаков регенерантов. Определение числа хромосом и хлоропластов в замыкающих клетках устьиц, а также электрофоретическая подвижность изоферментов (по локусам Adh-1, Mdh-1, Mdh-2, Me-1, Idh-1, Idh-2, Gdh-1 ) могут служить маркерами при индуцировании гаплоидии и создании гомозиготных реституционных линий сахарной свеклы. Показана эффективность метода RFLP-анализа с использованием рестриктазы Hind III, позволившего впервые идентифицировать гаплоидные микроклоны по типу цитоплазмы. Молекулярные маркеры свидетельствовали, что регенеранты с нормальной цитоплазмой (N) имели один ПЦР-продукт длиной 800 п.н., у форм (S) с цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС) обнаруживались два продукта рестрикции (320 п.н. и 480 п.н.). Выявление гаплоидных регенерантов со стерильной цитоплазмой из исходных популяций имеет важное теоретическое и прикладное значение для селекции, облегчая задачу создания гомозиготных линий с ЦМС и высокопродуктивных гибридов на стерильной основе.
Бесплатно
Статья научная
Современные биофизические методы исследования обеспечили существенный прорыв в молекулярной диагностике состояния и функций интактных растений. Известно, что метод инфракрасной (ИК) спектроскопии позволяет анализировать состав и строение молекул, регистрируя зависимость изменения интенсивности поглощения излучения от частоты (волновое число, см-1). С помощью метода инфракрасной спектроскопии (ИК-спектры с преобразованием Фурье - ИК-Фурье спектрометрия) мы изучили состав зерна у гибридов кукурузы ZP 341, ZP 434 и ZP 505 (оригинатор и собственник - Maize Research Institute, Zemun Polje, г. Белград, Сербия). Установлено, что в ИК-спектрах присутствуют полосы, различающиеся по интенсивности и частоте колебаний определенных молекулярных связей. Полученные спектры характеризуются наличием полос (от 20 до 23) в диапазоне от 400 до 4000 см-1. В ходе исследования для каждого из испытуемых гибридов было проанализировано по пять спектральных полос, имеющих специфические характеристики (интенсивность поглощения, %; экспериментально определенное волновое число, см-1). Анализ пиков и сопоставление с известными базами данных (референтные ИК-спектры) позволили констатировать наличие в составе зерна гибридов некоторых биогенных органических молекул: спиртов, аминов, эфиров, алканов, карбоновых кислот, алкенов, альдегидов, кетонов. Типичный ИК-спектр зерна у гибрида кукурузы ZP 341 имел три наиболее выраженные спектральные полосы с волновыми числами 3400, 2900 и 1000 см-1. У гибрида ZP 434 в ИК-спектре зерна были наиболее выражены четыре спектральных полосы с волновыми числами 3400, 2950, 1700 и 1000 см-1. Гибрид ZP 505 характеризовался восемью наиболее значимыми спектральными полосами с волновыми числами 3400, 2900, 2850, 1750, 1700, 1450, 1150 и 1000 см-1. Таким образом, у ZP 505 структурные характеристики зерна несколько отличаются от таковых у ZP 341 и ZP 434, тогда как у двух последних они сходны. В целом представляемые гибриды сербской селекции характеризуются высокими показателями качества, урожайности и технологической пригодности к возделыванию. Итак, впервые с помощью ИК-спектроскопия было проведено исследование молекулярной структуры и состава компонентов зерна различных гибридов кукурузы. Разработанная методология регистрации и анализа инфракрасных спектров зерна позволяет исследовать молекулярную структуру биогенных соединений, что важно не только для диагностики и селекции, но и для формирования методологии биотехнологического скрининга или определения сроков при хранении зерна.
Бесплатно
