Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время новым источником
генетической изменчивости может по праву считаться
сомаклональная вариация, или наследственная гетерогенность
фенотипических характеристик регенерантов, возникащая в
процессе культивирования Тканей растений in vitro (Larlcin,
scowcroft 1981). В перспективе сомаклональная изменчивость может быть использована в биотехнологии и селекции для создания новых сортов сельскохозяйственных и декоративных
КУЛЬТУР (Larkin, Scowcroft 1981, 1983).
Среди различных видов растений пшеница считается одним из наиболее удобных генетических объектов (мае кеу i960). Кроме того пшеница является одной из основных продовольственных культур, и любые данные, полученные в ходе экспериментов с этой культурой, могут, несомненно, иметь как теоретическое, так и прикладное значение.
Для того, чтобы оценить перспективы практического использования сомаклональной изменчивости в селекции пшеницы, необходимо определить частоту ее встречаемости и механизмы возникновения, понять отличие от других источников индуцированной изменчивости. Изучение сомаклональной вариации у пшеницы, однако, до сих пор основывалось в основном на анализе сложных количественных признаков, что затрудняло получение однозначно интерпретируемых результатов. Следовательно, нужны надежные признаки (генетические маркеры), с помощью которых можно точно идентифицировать генотип исходной формы и выявлять изменения, возникающие у регенерантов по этим признакам.
у пшеницы высокополиморфные запасные белки зерна -глиадины и высокомолекулярные глютенины (ВМГ) - имеют ряд существенных преимуществ в качестве модели для анализа генетической изменчивости. Во-первых, генетика этих белков детально изучена (Payne et ai 1982, 1984). С помощью анализа электрофоретического спектра глиадина можно (теоретически) идентифицировать десятки миллионов генотипов, мутационные изменения, различного рода примеси И Т.Д. (MetaJcovsJcy, Sozinov
1987). Во-вторых, учитывая огромный полиморфизм запасных белков, можно предположить, что давление естественного отбора на гены, контролирующие синтез этих белков, невелико. Если во
1 '
время культивирования тканей действительно происходят мутационные изменения генов, то практически все мутации, возникающие в генах запасных белков и приводящие к потере их экспрессии, изменению заряда или молекулярной массы контролируемых ими полипептидов, можно будет идентифицировать с помощью анализа электрофоретических спектров.
В ряде работ была обнаружена сомаклональная изменчивость
ПО Генам, КОНТРОЛИРУЮЩИМ СИНТеЗ ГЛИаДИНа ПШеНИЦЫ ( Larkin et al 1984, Maddock et al 1985, Cooper et al 1986). Однако авторы
этих исследований относили к сомаклональной изменчивости любые различия в электрофоретических спектрах между регенерантами и исходными формами,' не учитывая данные о генетическом контроле компонентов глиадина. Как показано в работе (Metakovsky et ai 1987), подобный подход может привести к ошибочной интерпретации полученных результатов.
Дели и задачи работы.
Основная цель работы состояла в изучении спонтанной и индуцированной изменчивости компонентного состава запасных белков зерна у яровой мягкой пшеницы.
Были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выявлены изменения в электрофоретических спектрах
запасных белков зерна, вызываемые культивированием тканей in
vitro и химическим супермутагеном нитрозоэтилмочевиной (НЭМ).
Проанализирован характер наследования этих изменений.
-
Определена частота сомаклональной изменчивости по генам запасных белков пшеницы.
-
Проведено сравнение частоты и характера спонтанной и
ДВУХ ТИПОВ ИНДУЦИрОВаННОЙ ИЗМеНЧИВОСТИ ЛОКУСОВ Gli И Glu-1.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые определена частота изменчивости генов запасных белков (локусов Gli-i, Gii-2 и Giu-i), индуцированная культивированием тканей in vitro и химическим мутагеном НЭМ. Описаны типы мутаций и характер их наследования. Проведено сравнение характера и частоты спонтанного и индуцированного мутагенеза.
Практическая ценность. Показана возможность использования генов запасных белков (глиадинов и ВМГ) в качестве удобных генетических маркеров для выявления сомаклональной изменчивости, химического и спонтанного мутагенеза. На основании этого подхода определена большая мутагенная эффективность НЭМ по сравнению с методом культивирования
тканей in vitro, в ходе исследований создана коллекция редких мутантов с идентифицированным генотипом, что несомненно имеет как теоретическое, так и прикладное значение.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на конференциях молодых ученых Института общей генетики в 1988 и
1989 Годах, Ha III международном Совещании "Gluten Proteins"
(Будапешт, 1987), на Всесоюзной конференции по биотехнологии злаковых культур (Алма-Ата, 1988 г.), на vn Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные механизмы генетических процессов" (Москва, 1990), на iv Международном совещании "Gluten proteins" (Канада, 1990 г.), на семинаре "Генетика и селекция
ПШеНИЦЫ" (S.Angelo Lodigiano, ИтаЛИЯ, 1993 Г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре статьи и двое тезисов, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав (обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение), выводов и списка литературы. Объем работы -/(/^страниц машинописного текста, включая 13 таблиц и 16 рисунков. Список цитируемой литературы состоит из 178 наименований.