Введение к работе
Актуальность проблеми. Фекогекетігазепке псаладованхя ципэлл-алькых грибов (мигсро?л:цетоз), посвгацэлнкэ вияснення зазояо^эрнос-тей и механизмов реализации генетической кгфоріїацип з онтогенеза, являются актуальній направлением современной генетики. В фундаментальном плане талие ;;сследовашя вносят вклгд d разработку тоср;;:; генеті'чеспого контроля онтогенеза йуі:ар;;о?, таї: пал ісіцо-.'Ліальниг rp;:d-j - ж;зі.":і ау;:з,р::оты, являтися перспоілпвііїілі модальными о(/ьЄ2їаьпі для жукйїсія і: спегрірсгіпс для >іис:~іх зукар::-ст, и ітболее овц'лх, гтс:..суц::2 другші сг.огтс:лат:ічесг:;л группа;.* оу;:ар;:ої, s;i;;o;-iOi:spaocTOw гопэкзчзского пс-змроля оотогенгза.
В щш^'лом плаиз чалле пееледоваязл создам оскому ,v.~: расраиотлп эфф'ЭП'.'пвЕкх зтодоз управяеззя он-гогснэзои ;;а-,:: пзлза» rax, тал :і грздсносг^к ::::доз 1ДЗ$5к:глыдя грл^оз.
Фитспатогзшкз і;їд;.і г эдзллалькых грлиоз н, а іасіпостл, потаі-нпга длтспатоггни, еііуелазл::Ейг~:з ;:;0"іп:лг:с2с:г:з гп:і:;лто'.*^;; лулотурль-х растений, ера;:;, ::о?орих иного: з види явлги-гея пр^дсиа-зиїа.іяз.я класса Beutcroaycc-too, ' и наетокцво "ірсіія слабо позли-пазтел в фоногеяетлчеслиз песлодованал, а евки.т с обьектигаки трудностям:! мх генетического язучопая, обуслоіз;к;:і~і:ії отсутствГі e:s полового процесса.
Развитие фзногенаткчосяих исследований па фятопптогенн;;:,: няцеляальнш: грибах пезет- явиться одним из фахторов усхорііїйя селекции ка і&аіушітет лультурных растзний и одній из фахтороз продления сроков использования выгозопродуатпзних сортол культурных растений за счет разработки ызтодоз планируемого упраалг;-нил оитогоназои фитопатогенных грибои, аяхаащх ї*;і орздо. ясность.
Цель, задачи, объеятн иеста.поаатай. Цель» ю.стх -1п.-;;ода;л~
ний'.'являлось- развитие актуального направления современной генети-кк- феногенетики мицелиалышх грибов. Объектами исследований слушан < фитопатогенные виды рода Ver класса Deutero-nycetes: V. dahliae, V. tricorpuo, V. nigresoens, вызывающие їрахєоішкозное увядание (вилт) ряда сельскохозяйственных культур: хлопчатника, томатов, картофеля, огурцов, герани,.баклажанов и др. (Филиппов В.В. и др., 1978, I960). Из изучавшихся видов наи-. большей вредоносностью характеризуется вид.:У. dahliae, поража--ецпй средневодокниетые сорта хлопчатника к наносящий серьезный .ivspo" современному хлопководству. Иэучаваиеся виды Verticiliiua гзлязтся факультативными сапротрсфаки и отсутствие растений-хозя-сг в осєктіс-зікеіий период перегнивают в почве на растительных остатках.
В-процессе исследований решались следующие задачи:
-
Изучение закономерностей генетического контроля отдельных этапов онтогенеза, имеющих адаптивное значение.
-
Изучение закономерностей генетического контроля онтогенеза в целом.
2. Изучение закономерностей и механизмов спонтанной изменчивости онтогенеза, обуславливающих их адаптивную пластичность.
Наудная новизна. На шкромицетах рода Verticillium проведены феногенетические исследования на двух уровнях организации:' органном и хлеточне—биохимическом.
В феногенетических исследованиях нами впервые определены фе-вокритические фазы (фенокризы), что позволило.вычленить и изучить генетические системы, контролирующие как отделыше фенокризы, так в онтогенез в целом.
У видов V. dahliae и V. nigresoens выявлено четыре фе-
нокриза, у вида V. trieorpus - пять.
Впервые изучен генетический контроль заключительного фене—
4 криза у трех видов Verticillium _ меланиногенеза, имеющего
адаптивное значение. Выявлена полная гомология метаболических г -тей меланиногенеза у V. dahliae и V. tricorpus я частичная _ у V. nigrescens. Установлено, что у всех видов меланиногежз контролируется функционально гомологичными системами, включающими не менее шести структурных ядерных генов, а у ВИДОВ V. dahlias, V. nigrescens, возможно, и ген-регулятор.
У видов v- tricorpus и V. nigrescens впервые описан паяный парасексуальный процесс. Выявлены некоторые ранее неизвестіага особенности парасексуального процесса у трех видов Verticilliua: явление, аналогичное "аллельному исключению", описанное у других организмов (Корочнин Л.Н., 1977), и явление спонтанной изменчивости сегрегантов по признакам, контролируемым нехромосомными генами.
Впервые изучен генетический контроль третьего фенокриза у V. tricorpus - сорбицилиногенеза. Установлено, что метаболический путь сорбицилиногенеза включает не менее семи этапов и контролируется не менее, чем семью генами. Получены данные о нехромосомной локализации ряда генов, контролирующих сорбицилиногенез, У видов V. dahliae и V. nigrescens, не образующих сорбицилияа, выявлены системы ферментов и соответственно генов, способных контролировать сорбицилиногенез, функционально гомологичные таковым у V. tricorpus. Показано, что эти виды несут генетический блок одного из ранних этапов сорбицилиногенеза и накапливают один нз ранних предшественников сорбицилина.
Сформулирована гипотеза "эффекта дозы" нехромосомных генов, объясняющая феноменологию проявления признаков.
Впервые изучены закономерности генетического контроля онтогенеза в целом у трех видов Verticillium. Предложена новая классификация мутаций, нарушающих онтогенез. Получены даяние о
кехромссомной локализации двух генов, контролирующих онтогенез в целом. Сформулирована концепция о существовании трех взаимозаменяемых генетических программ онтогенеза: программы дрозвеевидного роста и двух програш при шцелиальном росте. На основе обобщения полученных экспериментальных данных разработана гипотетическая модель генетического контроля онтогенеза, являющаяся синтезом основных концепций феногенетики и биологии развития: концепции о дифференциальной активности генов в онтогенезе, концепции о мор-фогенах - генетических индукторах и концепции об иерархичности организации генома в отношении генетического контроля развития. Разработанная модель объясняет всю известную к настоящему времени феноменологию нормального онтогенеза, а также феноменология мутационной и модификационной изменчивости онтогенеза ыикромице-тов рода VerticilliuE.
Изучены закономерности спонтанной изменчивости онтогенеза -нестабильности у трех видов Vertieillium. Выявлено два типа нестабильности: "временная", угасаючая в генерациях, и реплицирующаяся. Высказано предположение о том, что оба типа спонтанной изменчивости онтогенеза - нестабильности обусловлены высокой мута-бильностью нехромосомных генов.
Установлено, что проявления реплицирующейся нестабильности у видов v.nigrescens и V. tricorpus контролируется температурой и что УФ-облучение и акрифлавин оказывавт "излечивающее" действие на культуры с реплицирующейся нестабильностью.
Установлено, что меавидовая вегетативная гибридизация индуцирует спонтанную изменчивость онтогенеза - нестабильность, что аналогично явлению "гибридного дисгенеза" у Drosophila (Герасимова, 1961). Разработана гипотетическая модель,объясняющая с позиции "инсерционного" мутагенеза нехромосомных генов все состояния культур Vertieillium: стабильности, "временной" и реплици-
рузщейся нестабильности. Разработанная модель з определешіой кора таюсе позволяет объяснить высокуз онтогенетическую и эволзоцнокиуа
ПЛаСТИЧНОСТЬ Изучавшихся ВИДОВ Verticilliua.
Научно-практическая ценность. В результате проведенных исследований получены новые экспериментальные данные о генетической гоитроле онтогенеза у видов Verticilliua, на основе которых сфориулировакы новые концепции: о существовании трех взаииозаме-няешк програіаі онтогенеза и о принципе генетического контроля Реализации этих прогрев что является вшгадои в разработку тео-р::н генетического контроля онтогенеза иизенх эукариот и вкладол з генетику дайтсрогжкго-
Реэультаты исследований являэтел такпз фупдамзнтои для дальнг&аго развития фзкогенетических, дляразвертывания иолеку-лярно-генетических к гсішо-иікенерннх нсследозаний ка грибах этого рода, а танге фундаментом для развития пркгладных исследовании, каправлашшх на разработку методов, огршшчивазщих вредоноо<
КОСТЬ, блОКИруВЦИХ ОНТОГеНеЗ (JsiTOnarOrCHHbK ВИДОВ VerticillilTJ
и тєі! сакки препятствувщих накоплению инопулюиа фптолатегенов л соответственно возникновениэ эпи^итотий культурных растений. Результаты исследований цогут быть использованн в учзбных курсах по генетике грибог.
Апробация работы. Материалы диссертации долозены на:
конференциях иолодых ученых Таджикистана (1977, 1978, I980)t
Всесоюзной школе по экологии грибов (Звенигород, 1982),
Всесовзной школе по эволеции грибов (Звенигород, 1983),
Всесоюзной совещании "Ницелиаяьиые грибы: физиология, биохи-шя, генетика" (Лущино, IS83),
Всесоюзном совещании по хтаческому мутагенезу (Уоссвя, 1ЙЗЗ„ IS34),
Всссоозной кокфэранци do ссороааа растаїпзяа Срдазй Ака и
7
Казахстана (Алма-Ата, 1964), .
координационном совещании по вилту хлопчатника (Ташкент,1985),
У съезде Микробиологического общества (Алма-Ата, 1985),
семинарах в институте Биологии развития (Москва, 1985),
-во Всесоюзном Институте фитопатологии (Московская область, п. Большие Вяземы),
в секторе радиационной генетики ДИЯФ (Ленинград, 1986),
в Институте общей генетики (Москва, I9B8).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, включающих обзор основных работ по данной проблема, описание материалов и методов исследований, изложение экспери-. ментальных данных и их обсуждение, общего заключения, основных выводов и списка цитируемой литературы. Содержание работы представлено на 399 страницах машинописного текста, иллюстрировано 85 таблицами и 65 рисунками. Список цитируемой литературы включает 284 наименования, в том числе 169 иностранных.