Частота и типы нарушений митоза сортов кориандра

Введение. Основным методом создания исходного материала для селекции кориандра является внутривидовая гибридизация. Однако селекционная работа с этой культурой как в России, так и во всём мире базируется на сравнительно ограниченном исходном материале, преимущественно на ранее созданных сортах. Поэтому необходимо искать новые источники и методы для создания новых сортов кориандра с селекционно ценными признаками [6, 2, 7, 4].

На наш взгляд, одним из таких методов может быть отбор растений кориандра с частичной стерильностью и дальнейшим их использованием в практической работе. Ранее в наших работах на сое было отмечено, что отдельные формы растений с признаками частичной стерильности могут иметь естественные мутации на эуплоидном и полиплоидном уровне. При этом выделяемые спонтанные рекомбинанты могут быть использованы в практической работе по дальнейшему расширению полиморфизма признаков на основе разработанной во ВНИИМК теории полиплоидной рекомбинации генома [1, 3].

Количество работ в мире, посвящённых исследованию хромосом кориандра, крайне ограниченно. В одной из последних работ, выполненной индийскими исследователями Das и Mallick [8], впервые было установлено, что формулы кариотипов отдельных сортов кориандра могут отличаться друг от друга. Это, по мнению авторов, может указывать на существование определённого механизма мик-роэволюционных структурных изменений хромосом у этого вида.

Известные факты эпизодического формирования в посевах кориандра отдельных полустерильных и стерильных растений с нестабильными морфозами отдельных элементов вегетативной и тератами генеративной сферы. В связи с этим нами была выдвинута гипотеза, объясняющая пониженную фертильность цветков у кориандра хромосомными мутациями и возможными нарушениями при расхождении таких хромосом в мейозе и митозе. С целью проверки вышеизложенной гипотезы нами была проведена сравнительная оценка частоты и характера нарушения в митозе наиболее распространённых в России и перспективных сортов кори- андра.

Материал и методы. Цитогенетические исследования стабильности митоза проводили на 6 сортах кориандра: Янтарь, А-1366, А-190, А-413, А-1031 и ЭВА-1. Подсчёт и оценку нормальности прохождения стадии митоза проводили в апикальных частях корешков длинной от 0,3 до 0,5 мм у 25 проростков каждого сорта при увеличении X500-1000.

При приготовлении и окрашивании временных давленых препаратов, а также при определении морфологии хромосом использовали адаптированные нами для кориандра стандартные методики в изложении Паушевой [5].

Результаты и обсуждение. При исследовании митоза в апикальных частях корешков практически у всех изучаемых сортов кориандра были обнаружены отставания, как отдельных хромосом, так и их ассоциаций. Общее число исследованных клеток составило 15316 шт., из них клеток с нарушениями обнаружено 339 шт.

Как следует из данных, представленных в таблице, доля нарушений в митозе отличалась у различных сортов Наибольшее количество нарушений в виде аномалий в митозе наблюдалось у сорта ЭВА-1 и Янтарь, на стадии метафазы достигавшее 1,60 и 1,56 % от общего количества наблюдаемых клеток соответственно. Наиболее стабильным оказался митоз у мутантной линии Л-1031 – 0,88 %.

На стадии анафазы наибольшее количество отставаний и хроматидных мостов было обнаружено у сорта А-1366 – 1,39 %. Близкие значения частоты встречаемости аномалий – 1,37 % также были обнаружены у сорта ЭВА-1.

Всего доля клеток с нарушениями в митозе варьировала от 1,59 % у сорта А-1031 до 2,97 % у сорта ЭВА-1, вероятно в силу выведения этого сорта методом химического мутагенеза.

Основные типы нарушений митоза представляли собой отставания одной или нескольких хромосом в анафазе и метафазе, а также в образование хроматидных мостов в анафазе между не полностью гомологичными хромосомами (рис. 1).

На рисунке 1 а и б представлены аномалии метафаз в виде хромосом, расположенных в цитоплазме вне основного массива хромосом.

ВНИИМК, 2007 г.

Таблица – Частота нарушений в митозе сортов кориандра

Сорт	Общее число исследованных клеток, шт.	Всего нормально делящихся клеток, шт.	Нарушения в митозе, %		Всего нарушений в митозе, %
			метафаза	анна-фаза
Янтарь	2571	2503	1,56	1,09	2,64
А-1366	1872	1827	1,01	1,39	2,40
А-190	3091	3021	1,26	1,00	2,26
А-413	2954	2899	1,29	0,57	1,86
ЭВА-1	1748	1696	1,60	1,37	2,97
Л-1031	3080	3031	0,88	0,71	1,59

В случае аномального прохождения анафаз отдельные отстающие хромосомы также располагались вне основного массива хромосом. В этой же фазе митоза наблюдали образование хроматидных мостов (см. рис. 1 в и г ).

а

б

в

г

Рисунок 1 – Характер митотических нарушений у кориандра на стадии метафазы и анафазы X 1000

а – аномальная метафаза, сорт Янтарь; б – аномальная метафаза, сорт ЭВА-1;

в – аномальная анафаза, сорт ЭВА-1; г – аномальная анафаза, сорт А-413;

(стрелками показаны отстающие хромосомы и хроматидный мост)

Особым случаем, обнаруженным только у сорта ЭВА-1, является наличие обособленных хромосом на завершающем этапе митоза – в телофазе. В этой фазе отставшие хромосомы расположены вне ядра и впоследствии безвозвратно элиминируются. Такие клетки становятся анеуплоидными и имеют не 22, а 21 хромосому (рис . 2).

Рисунок 2 –

Формирование анеуплоидных соматических клеток за счёт потери хромосом в телофазе митоза у сорта ЭВА-1

(стрелками показаны хромосомы за пределами ядра)

Цитогенетический анализ показал, что обособляющиеся и отстающие в митозе хромосомы были специфичны практически для каждого сорта и отличались друг от друга линейными размерами и их пространственной ориентацией в объёме клетки.

Нашими исследованиями обнаружено 4 морфологических типа регулярно отстающих хромосом: длинная метацентриче ская хромосома со спутником, длинная метацентрическая, средняя субметацентрическая и короткая метацентрическая хромосомы.

Выводы. В результате проведённых цитогенетических исследований у всех 6-ти сортов кориандра было обнаружено нарушение митоза в виде отставаний отдельных хромосом или их ассоциаций в метафазе и анафазе.

Общее число нарушений в митозе кориандра варьировало от 1,59 до 2,97 %. Наибольшее суммарное количество нарушений, достигающее 2,97 %, было обнаружено у сорта

ЭВА-1.

Обособляющиеся и отстающие в митозе хромосо- мы были специфичны практически для каждого сорта и отличались друг от друга линейными размерами и их пространственной ориентацией в объёме клетки. Предварительно выделены четыре различных типа регулярно отстающих хромосом: длинная метацентрическая со спутником, длинная метацентрическая, средняя субметацентрическая и короткая метацентрическая хромосомы.

Представленные митотические нарушения свидетельствуют о наличии хромосомных мутаций, которые в мейозе могут привести к спонтанным ре-комбиногенным изменениям отдельных признаков в потомстве.