Полиморфизм эстеразных изоферментов в зрелых семенах редьки посевной (Raphanus sativus L.)

Существующие внутривидовые классификации делят образцы редьки посевной ( Raphanus sativus L.), проявляющие широкое разнообразие морфологических признаков, по географическому принципу в зависимости от региона происхождения (Европа, Китай, Япония). Вместе с тем известно, что в растениях комплекс ферментов, гидролизующих эфирные связи (эстеразный комплекс), имеет внутривидовую и тканевую специфичность. Ранее образцы из коллекций генетических ресурсов редьки посевной никогда не оценивались на наличие изоферментных форм эстераз в зрелых семенах этой культуры. Установление общей изменчивости изоферментных систем и выявление их генетического контроля позволяют вскрывать тонкие механизмы взаимоотношения организма с окружающей средой и гомеостаза, что особенно важно при длительном хранении образцов в генетических коллекциях семян. Существенное значение имеет и разработка эффективных биохимических маркеров для экспресс-оценки коллекционного, а также генетически и селекционно значимого материала. Проведение подобного рода работ позволяет восполнить пробел, существующий в отношении образцов генетических ресурсов редьки посевной. В настоящей работе мы впервые исследовали изоферментные формы эстераз в зрелых семенах редьки посевной и на основе полученных данных построили дендрограммы, определяющие филогенетические отношения образцов из мировой коллекции ВИР и соответствующие их ботаническому, агробиологическому и географическому положению. Была установлена средняя гетерозиготность изоферментных форм эстераз в изученных образцах и их дисперсия, указывающие на достоверность полученных результатов. Цель работы - оценить полиморфизм эстераз в зрелых семенах редьки, его зависимость от происхождения и агробиологической принадлежности образцов, а также возможность использования эстераз в качестве биохимических маркеров разнообразия вида Raphanus sativus L. Из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) были отобраны 49 образцов редьки, принадлежащие к трем подвидам, разделенным по географическому принципу, - редька китайская, японская и европейская. Эстеразные изоферменты разделяли методом нативного электрофореза в полиакриламидном геле. Для обнаружения изоферментов гель отмывали в реактиве на неспецифическую эстеразу. Полученные зимограммы сканировали (Epson Expression 10000XL, «GE Healthcare», США). Определяли гетерозиготность популяции Hl по каждому локусу, среднюю (общую) гетерозиготность Hобщ. , дисперсии гетерозиготности Var(Hl) по каждому локусу и дисперсию средней гетерозиготности внутри популяции Var(Hобщ.). Основными морфологическими и фенологическими маркерами для внутривидового деления R. sativus на разновидности и сортотипы были форма и окраска корнеплода и продолжительность вегетационного периода. По своему эстеразному составу все образцы подразделились на 7 зимотипов, отличающихся наличием или отсутствием тех или иных зон. Всего в эстеразном комплексе семян редьки было обнаружено 5 основных изоферментов с разной молекулярной массой, варьирующей от 45,3 кД до 35,0 кД. Все пять зон характеризовались высокой степенью полиморфизма среди представленных образцов. В зимотип № 1, представленный максимальным количеством эстераз (пять зон), входили 43 % от общего числа генотипов. Зимотип № 2 составляли 33 % образцов. Самые редкие зимотипы № 5 и № 7 (4 %) имели минимальное количество эстеразных ферментов - по две зоны, зимотипы № 2 и № 4 - по четыре зоны, представители зимотипов № 3 и № 6 - по три зоны. Количественное соотношение эстеразных зон в образцах сильно варьировало. Минимальное содержание было выявлено для зоны В5 (4,78 %), максимальное (67,44 %) - для зоны В1. Степень распространенности каждой зоны среди образцов составляла от 13 до 23 %. Самыми часто встречающимися среди всех эстеразных изоферментов были зона В3 (Mr = 39,7 кД) и В4 (Mr = 37,1 кД), они наблюдались у 23 % генотипов. Для 22 % представителей была характерна зона В2 (Mr = 42,9 кД). Зоны В1 (Mr=45,3 кД) и В5 (Mr = 35 кД) встречались реже - 19 и 13 %. Средняя гетерозиготность изоферментных форм эстераз изученных образцов редьки составила Hобщ. = 0,212, дисперсия для тех же образцов Var ( Hобщ. ) = 0,0007. Кластерный анализ эстеразных ферментов разделил изученный набор образцов редьки на европейские и азиатские подвиды и разновидности, а в совокупности с фенотипическими признаками позволил построить дендрограмму, соответствующую ботаническому, агробиологическому и географическому положению образцов. Следует отметить, что образцы редьки европейского подвида расположились в двух кластерах, причем образцы российского происхождения формировали отдельную группу в первом кластере, а образцы европейского происхождения входили в третий кластер, включающий также японские редьки европейского происхождения. Возможно, такое деление связано с особенностями селекции этих образцов. На основании полученных данных эстеразные ферменты рекомендуются в качестве биохимических маркеров в генетико-селекционных экспериментах.