Эпигеномная и эпипластомная изменчивость у гаплоидных и дигаплоидных растений сахарной свеклы ( Beta vulgaris L.)

Понятие репродукции (воспроизведение новых клеток, особей, популяций) - одно из центральных в биологии. Этому процессу присущи такие свойства, как наследственность и изменчивость. Наследственность указывает на идентичность родителей и потомков, изменчивость - на неполноту этой идентичности. Между плоидностью генома, объемом цитоплазмы и линейными размерами клеток существует прямая пропорциональная зависимость (ядерно-плазменные отношения). Вариация числа хромосом или хроматид в ядрах клеток определяет эпигеномную изменчивость, а вариация чисел внутриклеточных органелл в клетке (например, хлоропластов) - эпипластомную изменчивость у растений. Связь числа хлоропластов в замыкающих клетках устьиц с плоидностью ядер у сахарной свеклы ( Beta vulgaris L.) хорошо известна, что позволяет сравнивать эпипластомную изменчивость у растений с разной плоидностью геномов. Вариация числа хлоропластов в клетках отчасти связана с асимметричным типом распределения органелл при цитокинезе. Однако эпипластомная изменчивость обязана не только случайному распределению органелл при цитокинезе, но и варьированию числа геномов на ядро клетки (эпигеномная изменчивость). Эндогаплоидия, появление клеток с одинарным набором хромосом в ядрах, - одно из проявлений эпигенетической изменчивости. У сахарной свеклы семена с гаплоидным набором хромосом могут возникать спонтанно как при двуродительском, так и при однородительском способах воспроизводства. В качестве материала в настоящей работе мы использовали семена диплоидных мужско-стерильных гибридов сахарной свеклы Роксана, Ленора, Ирис (контроль, поколение А 0), а также их дигаплоидные и гаплоидные апозиготические семенные потомства (поколение А 1). Работа проводилась в 2009-2012 годах на экспериментальном поле в г. Новосибирске. Дигаплоиды и гаплоиды получали при партеногенетическом воспроизводстве семян (беспыльцевой режим). Корни высаживали на изолированном участке и в период цветения у каждого растения определяли фенотипы пыльников и пыльцевых зерен. В статье рассматривается изменчивость числа хлоропластов в замыкающих клетках устьиц и интегральные показатели ткани, которые сравниваются с гармоническими пропорциями (числа Фибоначчи, золотые пропорции). Оценивали число хлоропластов в замыкающих клетках устьиц и число пластотипов в эпидермальной ткани. Определяли среднее значение числа хлоропластов (М) и пластотипов (Pt) в замыкающих клетках устьиц у гаплоидных, дигаплоидных и диплоидных (контроль) растений. На основании полученных данных определяли коэффициенты эпигеномной стабильности (показатель D). D - логарифмическое отношение числа хлоропластов к числу пластотипов, характеризующее физиологическую и эпипластомную стабильность клеточных популяций. У дигаплоидов этот показатель всегда был выше, чем у гаплоидов. Впервые показано, что интегральные показатели ткани (D) соответствуют гармоническим пропорциям (биологическим инвариантам) - числам, обозначаемым в математике как ρ-числа, или числа Фибоначчи, которым соответствуют золотые ρ-пропорции. У диплоидов и дигаплоидов этот показатель соответствовал первым членам гармонической последовательности (с 1-го до 5-го), у гаплоидов - членам гармонической последовательности от 8-го и более.