Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Князев Андрей Николаевич

Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата
<
Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Князев Андрей Николаевич. Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.15.- Москва, 2007.- 110 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-3/1160

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Обзор литературы 8

1.1. Биологические и морфологические особенности 8

1.2. Биосистематика томата 9

1.3 Использование анеуплоидов 15

1.3.1. Замещенные и дополненные линии 16

1.3.2. Краткая характеристика дополненных линий 17

1.3.3. Методы идентификации дополненных линий 19

1.3.4. Частота передачи чужеродных хромосом 23

1.4. Дополненные линии томата с хромосомами S. lycopersicoides 24

1.5. Мейозу отдаленных гибридов и анеуплоидов 26

1.6. Пахитенный анализ 31

1.7. Характеристика пахитенных хромосом культурного томата 34

1.7.1. Характеристика пахитенных хромосом видов - сородичей культурного томата 40

ГЛАВА II. Материалы и методы 42

II. 1. Материал 42

П.2. Методы 43

Н.2.1. Приготовление временных и постоянных препаратов 43

П.2.2. Молекулярные маркеры 45

П.2.2.1. Выделение ДНК 46

Н.2.2.2. Амплификация, рестрикция и детекция результатов 47

П.2.3. Морфологическое описание растений 50

ГЛАВА III. Результаты и обсуждение 52

НІЛ. Числа хромосом как прямой метод идентификации растений с дополненными хромосомами 52

ІІІ.2. Пахитенный анализ как метод идентификации хромосом S. lycopersicoides в дополненных растениях 55

Ш.З. Молекулярные маркеры для идентификации интрогрессии и чужеродных хромосом 63

Ш.4. Конъюгация хромосом в профазе I - метафазе I как критерий оценки интрогрессии чужеродного генетического материала 69

Ш.5. Особенности мейотического деления у дополненных растений 70

III.6. Морфологическая характеристика расщепляющихся популяций дополненных растений 76

Ш.7. Частота рекомбинации у дополненных линий с хромосомой II

S. lycopersicoides 82

Выводы 87

Список использованной литературы

Введение к работе

Актуальность темы. Использование дикорастущих видов - сородичей культурных - является необходимым вследствие эрозии генетического материала возделываемых видов. Адаптации к абиотическим и биотическим факторам внешней среды, возникшие у диких видов в процессе эволюции, являются мощным резервом для улучшения культурных видов растений. В то же время интрогрессия чужеродного генетического материала зачастую затруднена вследствие стерильности гибридов. Подобная проблема существует и при использовании вида Solarium lycopersicoides, обладающего рядом ценных признаков - толерантностью к пониженным температурам, устойчивостью к возбудителям некоторых болезней {Botrytis cinerea, Phytophtora parasitica, вирусу мозаики огурца (CMV), Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici) (Rick, Yoder, 1988, Rick et al., 1995). Одним из возможных путей интрогрессии являются моносомно дополненные линии с добавлениями отдельных хромосом этого вида (Chetelat, 1998). Важным критерием оценки интрогрессии может служить конъюгация хромосом и цитогенетическая стабильность мейотического деления у данных (Л Y et al., 2003).

Цели и задачи исследований. Целью настоящего исследования являлась оценка возможности интрогрессии генетического материала S. lycopersicoides в геном культурного томата с использованием моносомно дополненных линий. Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

Идентифицировать дополненные линии культурного томата с хромосомами S. lycopersicoides.

Оценить степень гомо- и гомеологии хромосом S. lycopersicoides и культурного томата.

Определить частоту передачи хромосом S. lycopersicoides в потомстве дополненных линий.

Выявить влияние дополненной хромосомы на мейотическое деление.

Оценить влияние дополненной хромосомы на мейотическую рекомбинацию.

Определить возможность применения ПЦР-анализа для идентификации чужеродного генетического материала.

Научная новизна и практическая значимость. Выполнен цитогенетический анализ пяти моносомно дополненных линий томата с хромосомами Solarium lycopersicoides. Анализ меиотического деления показал, что дополнительные хромосомы в целом вызывают нарушения меиотического деления. Впервые показано, что разные хромосомы S. lycopersicoides обладают специфическими эффектами на конъюгацию хромосом. Так, хромосомы II и IV S. lycopersicoides могут вступать в хромосомные ассоциации в виде тривалентов с хромосомами томата, тогда как хромосома XI представлена во всех клетках только в унивалентном состоянии. Наличие конъюгации хромосом свидетельствует о гомологии хромосом и возможности интрогрессии генов S. lycopersicoides в культурный томат. Пахитенный анализ позволил установить особенности конъюгации хромосом гомеологичной группы И. Применение молекулярных маркеров позволило ускорить идентификацию интрогрессии генетического материала S. lycopersicoides.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научной конференции «Памяти Грегора Менделя» (Москва, 2001), XLI Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2003), на 2-й конференции МОГиС «Актуальные проблемы генетики» (Москва, 2003), на научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2005), на научной конференции

молодых ученых по агрономии в г. Чачак (Сербия, 2005), на научной конференции молодых ученых Ломоносов-2006 (Москва, 2006).

Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 8 работ:

І.Кирюхова О.Б., Локтионов А.Н., Князев А.Н. Характеристика моносомно дополненных форм культурного томата с хромосомами Solarium lycopersicoides II Материалы научной конференции "Памяти Грегора Менделя". - М., 2001. - С. 48-49.

2.Князев А.Н., Соловьев А.А. Моносомно дополненные линии томата с хромосомами Solatium lycopersicoides и возможности их использования // Сборник студенческих научных работ, выпуск 9. - М., 2003. - С. 16-20.

З.Князев А.Н., Соловьев А.А. Характеристика мейотического деления моносомно дополненной линии культурного томата со 2-й хромосомой Solarium lycopersicoides II Материалы 2-й конференции Московского общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова «Актуальные проблемы генетики» / Т. 2.- М., 2003. - С. 289-290.

4.Князев А.Н. Моносомно дополненные линии томата с хромосомами Solarium lycopersicoides: возможности использования // Материалы XLI Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс". - Новосибирск, 2003. - Серия биология. - С. 21.

5.Князев А.Н., Александров О.С. Особенности мейотического деления моносомно дополненных линий томата с хромосомами IV и XI Solarium lycopersicoides (Features meiosis division of monosomic alien addition lines of tomato with chromosomes IV and XI from Solarium lycopersicoides II Review of scientific papers of the students of agronomy. - Cacak, 2005, - P.23. (на английском языке).

7 б.Князев А.Н., Александров О.С. Характеристика мейоза моносомно дополненных линий томата с хромосомами Solarium lycopersicoides II Материалы международной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. - М., 2006. -С. 366-371.

7.Александров О.С, Князев А.Н. Цитогенетическая характеристика мейоза дополненных линий как модель интрогрессии генетического материала Solarium lycopersicoides в геном культурного томата // Тезисы докладов XIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2006». - М., 2006. - С. 10

8.Соловьев А.А., Князев А.Н., Александров О.С. Цитогенетическая характеристика дополненных форм культурного томата с хромосомами Solarium lycopersicoides Dun II Генетика. - М., 2007. - Т. 43. - С. 1-5.

Использование анеуплоидов

Анеуплоиды - организмы, имеющие в основном наборе увеличенное или уменьшенное, но не кратное гаплоидному число хромосом (Гуляев, 1984). К анеуплоидным организмам относят следующие клетки или организмы: моносомики (2п-1), нуллисомики (2п-2), трисомики (2п+1), тетрасомики (2п+2), двойные трисомики (2п+1+1) и т.д., а также организмы дополненные чужеродными хромосомами - моносомно дополненные (МД) - с одной чужеродной хромосомой, или дисомно дополненные (ДД) - с парой гомологичных хромосом от другого вида.

Анеуплоиды могут возникать спонтанно при неправильном расхождении хромосом во время деления клеток. В результате образуются дочерние клетки с дупликациями или нехватками по отдельным хромосомам. При слиянии возникших на этой основе гамет получаются анеуплоидиые организмы. При отдаленной гибридизации в результате нарушений мейоза частота анеуплоидов значительно выше (Khush, 1963).

Трисомики и моносомики разделяют на три группы: первичные, вторичные и третичные. Первичные трисомики - клетки или организмы, у которых добавочной хромосомой служит одна целая хромосома, имеющая гомологичную хромосому в гаплоидном наборе. Вторичные трисомики -добавочная хромосома у таких организмов состоит лишь из удвоенного плеча одной хромосомы, и эти одинаковые плечи расположены по обе стороны от центромеры. Такая хромосома называется еще изохромосомой. Третичные трисомики - добавочная хромосома состоит из двух разных плеч разных хромосом гаплоидного набора (Гуляев, 1984).

С помощью анеуплоидов можно решать такие недоступные ранее вопросы как: установление групп сцепления генов, локализацию генов в определенной хромосоме, осуществлять замещение одних хромосом другими и пр.

Замещенные линии - линии, у которых проведена замена какой-либо хромосомы одного сорта (вида) соответствующей хромосомой другого сорта (вида) (Гуляев, Мальченко, 1975).

Замещение хромосом проводится с двумя целями: во-первых, для того чтобы установить роль отдельных хромосом данного сорта (вида) при перенесении их в другой сорт (вид), что производится обычно с помощью моносомиков, и, во-вторых, для перенесения определенной хромосомы, обусловливающей болезнеустойчивость или какой-либо другой ценный признак, сорту, обладающему другими нужными признаками. Так, например, в настоящее время создано и поддерживается более 60 замещенных линий мягкой пшеницы с хромосомами 14 видов трибы Triticeae (Жиров, 1996).

К сожалению, замещенные линии, по сравнению с исходными сортами, менее урожайны, более позднеспелы, менее фертильны и т.д., поэтому они не могут быть сортами и чаще они являются источниками хозяйственно ценных свойств и признаков.

Дополненные линии - линии, имеющие в своем геноме чужеродную хромосому (хромосомы).

Дополненные линии получены у многих сельскохозяйственных культур - пшеницы, томатов, картофеля, риса и др. Как правило, большинство дополненных линий являются моносомными. Они имеют важное значение в изучении частной генетики культурных растений, а также их используют для передачи генов устойчивости к болезням из другого вида, создания хромосомных маркеров и конструирования геномных библиотек.

У мягкой пшеницы известны моносомно (2п=43) и дисомно (2п=44) дополненные линии. Все они менее фертильны и плодовиты, чем исходные сорта, нередко имеют аномалии в развитии вегетативных и генеративных органов.

Добавление разных хромосом ржи, пырея, эгилопса, ячменя специфично меняет фенотип растения пшеницы: высоту растения, форму куста, тип колоса, устойчивость к заболеваниям, устойчивость к неблагоприятным условиям и другие свойства. Поэтому дополненные линии используют в геномно-хромосомном анализе для выяснения того, какие гены несут дополнительные чужеродные хромосомы и как они взаимодействуют с геномом пшеницы.

В 90-х годах в Японии были получены моносомно дополненные линии риса Oriza sativa с хромосомами Oriza punctata, которые были идентифицированы с помощью гибридизации in situ и RFLP маркеров, а также моносомно дополненные линии Oriza sativa с хромосомами Oriza officinalis, которые передавали устойчивость к вирусам - RTBV и RTSV (Jena, 1989). Примеры некоторых дополненных линий, полученных на разных сельскохозяйственных культурах представлены ниже (табл. 2). Среди этих примеров - дополненные линии мягкой пшеницы с хромосомами Aegilops speltoides, лук батун с хромосомами репчатого лука, свеклы с хромосомами родственных видов - Beta webbiana, Beta patellaris, Beta procumbens, томата с хромосомами картофеля и картофеля с хромосомами культурного томата и др.

Частота передачи чужеродных хромосом

Для прямого доказательства присутствия целых хромосом используют цитологические методы: подсчет числа хромосом в метафазе и идентификацию хромосом. В некоторых случаях дополненные хромосомы могут морфологически отличаться, как показано в анализе кариотипа четырех устойчивых к нематоде моносомных дополнений свеклы, содержащих различные хромосомы от Beta procumbens или В. patellaris (de Jong et al., 1985). Морфология хромосом характеризуется положением центромеры, длины плеч, дифференциальным окрашиванием и распределением гетерохроматина на стадии пахитены (Multani et al., 1994).

Самым надежным инструментом визуализации чужеродного генетического материала является флюоресцентная in situ гибридизация (FISH) (Хрусталева, 2007). В качестве пробы используют меченую геномную ДНК вида донора, а немеченую ДНК вида реципиента для блокирования гибридизации гомологичных последовательностей ДНК (Schwarzacher et al., 1989). Многочисленными являются примеры установления различного числа дополнений в обратных скрещиваниях межродовых гибридов (Raina, Rani, 2001): хромосом кукурузы в геноме овса (Riera-Lizarazu et al., 1996), Beta corollijlora в свекле (Gao et al., 2001), Solanum brevidens в картофеле (Dong et al., 2001), и хромосом S-генома в пшенице (Belyayev et al., 2001). Так же метод флюоресцентной in situ гибридизация ипользуют для изучения индивидуальных хромосом у растений (Schubert et al., 2001) и идентификаций межвидовых и межродовых транслокаций (Barthes, Ricroch, 2001; Mukai et al., 1993, King etal., 2002).

В качестве комплексного подхода можно привести опыты с дополнением в геном картофеля S. tuberosum (2п=4х=48) хромосом L. esculentum, где RFLP-анализ показал дисомное дополнение 10-й хромосомой. GISH-окрашивание выявило, что наряду с 4-мя геномами картофеля имеются две чужеродные хромосомы томата, причем одна из них меньше другой. Конъюгация хромосом доказывала их гомологию. С использованием FISH обнаружены неизмененные субтеломерные и теломерные последовательности, при утрате интерстициального участка (Garriga-Caldere et al., 1999).

Частота передачи чужеродных хромосом у восьми моносомно дополненных линий Allium варьирует от 9 до 49 % и по женской линии была всегда меньше чем 10% (Shigyo и др., 2003). По данным Garriga-Caldere et al. (1998) частота наследования для больших по размеру хромосом значительно выше. Для моносомных дополнений Brassica гора в геном Raphanus sativus в течении трех поколений показывало частоту передачи в пределах 26 - 44% (Kaneko et al., 2003).

Обычный способ получения моносомно дополненных линий - это половая гибридизация, получение амфидиплоидов и нестабильных гибридов (сесквидиплоидов) и возвратное скрещивание на диплоиды, который применяется для всех видов с половой совместимостью. Объединение хромосом более удаленных родственных видов и даже неродственных видов возможно путем слияния протопластов. Таким способом были получены дополненные линии Lycopersicon pemvianum с хромосомами от Solamm tuberosum и Solanum tuberosum с хромосомами от L. esculentum.

Дикие родственные виды культурного томата L. esculentum Mill, несут устойчивость к 42 болезням, к различным сосущим вредителям и абиотическим факторам. И немаловажно, что возможна интрогрессия ценных генов от всех 9 диких видов Lycopersicon через обычные скрещивания, хотя часто они сопровождаются определенными трудностями (Жученко, 1973)

Моносомно дополненные линии томата, которые получили Rick и Chetelat (1987) и были использованы в нашей работе, синтезировались следующим образом: гибриды F] между томатом и пасленом подвергали колхицинированию и полученный амфидиплоид скрещивали с культурным томатом, после чего тройной нестабильный гибрид (сесквидиплоид), чтобы преодолеть мужскую стерильность, скрещивали с так называемой линией -посредником. Линию-посредник получали путем многократного беккроссирования L. pinellii с культурным томатом, что и позволило синтезировать все 12 дополненных линий.

Приготовление временных и постоянных препаратов

Семена расщепляющихся популяций проращивали в чашках Петри при температуре 25С. Проростки высаживали в кассеты (6 х 12) объемом 50 см3. Опытные растения выращивали в сосудах объемом 7 л в закрытом грунте при естественном освещении.

Дополненные растения из расщепляющихся популяций выделяли подсчётом числа хромосом в меристемах корешков молодых растений. Фиксацию материала проводили в утренние часы в уксусном алкоголе. Препараты готовили методом распластывания клеток и окрашиванием красителем Гимза (Пухальский и др., 2004).

Для изучения мейотического деления у томата использовали небольшие (0,1-0,25 см) бутоны. При фиксации бутонов проводили оценку стадии развития пыльников приготовлением временных ацетокарминовых препаратов пыльников томата. Отобранные бутоны фиксировали в уксусном алкоголе (3:1) и хранили в холодильнике при +4С. Исследования мейоза проводили на временных препаратах пыльников, окрашенных 3% раствором ацетокармина (Паушева, 1988).

Пахитенный анализ выполняли на постоянных препаратах, приготовленных методом распластывания клеток. Для получения качественных препаратов предметные стекла непосредственно перед приготовлением выдерживали в 96% спирте. Зафиксированные пыльники промывали в проточной воде в течение 15 мин и помещали в 0,6% раствор ферментов в цитратном буфере на 2,5 ч при 37С. Препараты готовили методом распластывания. Пыльник вынимали из ферментов и дробили его на предметном стекле препаровальными иглами под бинокуляром в капле 60% уксусной кислоты. Полученную суспензию окаймляли фиксатором 3:1 и затем добавляли каплю фиксатора в центр суспензии. Приготовленный препарат ополаскивали в 96% спирте. Контроль эффективности действия ферментов осуществляли под микроскопом по приготовленным препаратам.

Высушенные приготовленные постоянные препараты окрашивали в 1% растворе красителя Гимза, приготовленном в фосфатном буфере (рН — 6,8). Время экспозиции для пыльников 25 мин. Изучение препаратов проводили с использованием микроскопа Axiolab Carl Zeiss. Фертильность пыльцы оценивали окрашиванием давленых препаратов пыльцы 3% раствором ацетокармина (Пухальский и др., 2004).

При работе с расщепляющимися популяциями с дополненными хромосомами И, X и XI для выявления чужеродного генетического материала использовали CAPS-маркеры: TG91, TG361, СТ240, СТ203, СТ113 и SCAR-маркер TG608 (Bai et al., 2004; Alpert et al., 1996; Canady et al., 2005).

Эти маркеры отобраны на основе анализа литературных источников и базы генетических данных SOL Genomics Network. При подборе маркеров исходили из наличия полиморфизма по ним между культурным томатом и дикорастущими сородичами. На рис. 4 представлены молекулярно-генетические карты сцепления молекулярных маркеров томата и близких видов.

Выделение ДНК осуществляли из молодых листьев сеянцев томата по стандартной методике (Fulton et al., 1995) с некоторыми модификациями. Молодые листья растирали в буфере для экстракции (0.35 М сорбитол, 100 мМ трис-НСІ, 5мМ ЭДТА, рН 7) на холоду. Полученную суспензию ценірифугировали 10 мин. 14000 об/мин. Надосадочную жидкость сливали и добавляли буфер для экстракции, после чего интенсивно встряхивали. Лизировали при 65С в буфере для лизиса (1 М трис- НС1 рН 7.5, 0.5 ЭДТА, M NaCl, 2% СТАВ) с добавлением 5% саркосила. После лизиса производили очистку смесью хлороформ-изоамиловый спирт (24:1) и центрифугировали при 14 000 об./мин. в течение 10 мин. Отбирали надосадочную жидкость и осаждали ДНК в одном объеме изопропанола. Центрифугировали при 14 000 об./мин. в течение 10 мин., осадок высушивали и растворяли в MQ-воде. Качество выделенной ДНК оценивали методом электрофореза в 1,5% агарозном геле.

Для амплификации использовали праймеры, представленные в таблице 4. Праймеры синтезированы в ЗАО «Синтол».

Объем реакционной смеси для ПЦР составлял 25 мкл и имел следующий состав: 0,2 мМ каждого нуклеотида, 1х буфер для ПЦР, 100 нг ДНК образца, 20 нг каждого праймера, 1 ед. ДНК-полимеразы.

Растения расщепляющихся популяций описывали по морфологическим признакам: - тип развития куста (детсрминантный, индетерминантный, полудетерминантный); - тип листа по степени рассеченности листовой пластинки (слаборассеченный, рассеченный, сильнорассеченный); - высота заложения 1-го соцветия (по числу листьев до соцветия); - степень развития соцветия (простое, сложное); - проявление опушения; - проявление антоциана; - число завязавшихся плодов; - масса плода; -индекс плода;

Гибридизацию осуществляли стандартным методом с предварительной кастрацией бутонов и опылением пыльцой из зрелых цветков.Частоту рекомбинации (rf) определяли методами произведений и извлечения квадратного корня из доли двойного рецессива в расщеплении F2. Статистическую оценку расщепления проводили с использованием программ AGROS 2.11 (автор СП. Мартынов) и Microsoft Excel.

Молекулярные маркеры для идентификации интрогрессии и чужеродных хромосом

Молекулярные маркеры, специфические для хромосом определенного вида, могут быть использованы для выявления дополнений чужеродных хромосом. Применение маркеров значительно сокращает затраты времени и труда на идентификацию растений с чужеродным генетическим материалом. Совместное использование маркеров и цитологического анализа значительно сокращает объем цитологических исследований.

При использовании маркера СТ113, локализованного в коротком плече хромосомы XI, показан полиморфизм по наличию сайта рестрикции у культурного томата и дикорастущих видов (Bai et al., 2004).

Анализ исходных форм и расщепляющейся по хромосоме XI популяции показал, что маркер СТИЗ может быть использован для выявления растений с генетическим материалом хромосомы XI S. lycopersicoides. На рисунке 156 видно, что у образца 2 (растение XI-3-37) помимо двух рестрикционных фрагментов присутствует и нерестрицированный ампликон. Это свидетельствует о присутствии у данного растения хромосомы 5. lycopersicoides. Цитологический анализ этого растения подтвердил ее наличие.

Анализ локуса TG361 выявил различия между культурным томатом и S. lycopersicoides проявившееся в отсутствие сайта рестрикции у дикорастущего вида сайт рестрикции отсутствовал (рис. 5), что свидетельствует о возможности применения этого маркера для идентификации генетического материала хромосомы II в культурном томате. Анализ расщепляющейся популяции по хромосоме II показал, что у всех проанализированных растений данный маркер отсутствует. Это может свидетельствовать как об отсутствии хромосомы II S. lycopersicoides, так и о возможной рекомбинантной природе этой хромосомы у анализируемых растений. Об этом свидетельствуют и результаты пахитенного анализа дополненных растений, показавшие конъюгацию длинных плеч хромосом культурного томата и S. lycopersicoides, что может служить основой появления рекомбинантных хромосом

Доказательство конъюгации между хромосомами томата и S. lycopersicoides имеет важное значение для объяснения частоты интрогрессии, установления гомеологии (родства) этих хромосом, а также прогноза вероятности интрогрессии генетического материала S. lycopersicoides в геном культурного томата. Выполненные нами исследования первого мейотического деления на линиях с дополнениями хромосом II, IV и XI S. lycopersicoides свидетельствуют, что разные хромосомы S. lycopersicoides обладают разной степенью гомеологии с хромосомами культурного томата и оказывают разное влияние на поведение других хромосом в мейозе (табл. 7).

Формирование тривалентов в метафазе I свидетельствует о наличии гомологичных участков у хромосом культурного томата и S. lycopersicoides, что показано для хромосом II и IV. Частоты клеток с тривалентами у линий с дополнениями хромосом II и IV оказались сходными - 27,9 и 23,0% соответственно. В то же время установлено влияние этих хромосом на конъюгацию других. Так, в случае хромосомы II на стадии метафазы I отмечены клетки с 3 унивалентами (12,0%), с 5 унивалентами (2,2%), а так же с тривалентом и двумя унивалентами (3,8%). Это свидетельствует, что хромосома II может не только участвовать в образовании тривалентов, но и вызывать нарушение конъюгации других негомеологичных хромосом культурного томата, что подтверждается преждевременным расхождением хромосом у растений с дополненной хромосомой II.

Особенно показательны результаты, полученные на дополненных растениях с хромосомой XI, у которых триваленты не образуются. Хромосома XI S. lycopersicoides не вступает в конъюгацию с хромосомами томата. В то же время она вызывает нарушения конъюгации хромосом культурного томата у 21,6% МКП, у которых выявлено присутствие 3 унивалентов.

Моносомно дополненные растения отличаются пониженной фертильностью пыльцы, что обусловлено нарушениями мейотического деления. Характер этих нарушений для форм томата с хромосомами S. lycopersicoides практически не известен. Цитологический анализ моносомно дополненных растений с хромосомами II, IV, V, XI выявил, что разные хромосомы обладают разными эффектами на ход мейотического деления.

Преждевременное расхождение хромосом на стадии метафазы І в большей степени отмечено у дополненных растений с хромосомой II S. lycopersicoides (МДр-И) - более 60% (табл. 8). В то же время, для дополненных растений с хромосомами V и XI этот показатель был значительно ниже - 8,8 и 15,4% соответственно.

Похожие диссертации на Дополненные линии как модель интрогрессии чужеродного материала S. Lycopersicoides в геном культурного томата