Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитология межгеномных гибридов хлопчатника

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Цитология межгеномных гибридов хлопчатника"

АКАДЕМИЯ НАУК УЗБЕКСКОЙ ССР

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «БИОЛОГ» ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИИ

На правах рукописи

АХМЕДОВА Дильфуза Махаммадовна

УДК 633.511:575

ЦИТОЛОГИЯ МЕЖГЕНОМНЫХ ГИБРИДОВ ХЛОПЧАТНИКА

(03.00.15 — Генетика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ТАШКЕНТ- 1990

Работа выполнена в лаборатории систематики и интродукции хлопчатника ИНЭБР НПО «Биолог» АН УзССР.

Научные руководители:

член-корреспондент АН УзССР, доктор биологических паук, заслуженный деятель науки УзССР А. А. АБДУЛЛАЕВ

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник О. Н.ЛАЗАРЕВА.

Официальные оппоненты:

1. Доктор биологических наук, профессор Л. И. ОРЕЛ

2. Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Р. С. ФИЛАТОВА.

Ведущее учреждение:

Институт селекции и семеноводства хлопчатника им. Г. С. Зайцева

Защита диссертации состоится «¿0» ¡990 г. в ч. на за-

седании регионального специализированного совета K0i5.19.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте экспериментальной биологии растений АН УзССР по адресу: 700125, г. ТашкентЛ25, ул. Ф. Ходжаева, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНЭБР НПО «Биолог» АН УзССР.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Г'

J . Г Р. к. КОБЛОВ

Актуальное ть темы. Род Ооазу пищ включает 37 вицез, среда которь^ по числу хромосом выделено дао группы: диплоидное (2п = 26) и тетраллоидные (2п= 52). 3 культуре воздалывается 2 полиплоидных и 2 диплоидных вида. Большинство диплоидных я тетраплояд-яых еидое находятся в диком состоянии, многие из них остаются слабо изученными в филогенетическом отношении. Еыявлакиа родственных взаимоотношений видов в пределах рода может во много»! способствовать успешному вовлечешь, новых видов с полезным признаками в селькционный процесс душ сбогауния генофонда хлопчатника к выведению более технологичных сортов, Для решения вопросов систематики и филогении хлопчатника необходим комплексный подход с использованием различных методов, в том числа и цитологического.

Проблема цитологической я генетической идентификации хромосом у хлопчатника остается далекой от разрешения. Анализ литературных данных по сравнительной карлология хлопчатника показал, что изучение рода с точки зрзнпя карпологии нэ продвинулось дальше определения чисел хромосом к морфологии некоторых видов (Николаева, 1922; Баранов, Шосайлова, 1936; Арутакова, 1936; Раджаблл, 1976; Туркез и др., 1560; Кайседо, 1982; Ахмедов, 1983), а поли-каряограммный метод для целей с;пс?ешт:ши хлопчатника почтч не применялся ,Ахмедов, Т983; Абуховская, 1984). Полученные в работе новые данные по палиноморфологии хлопчатника также могут помочь решению актуальных проблем его. системами л филогении.

Изучение конъюгации хромосом а мэйезо у медвидивых ^Убридов служит одним из наиболее аффективных методов установления филогенетических взаимоотношений мекду видами. Без реиения которых, практически невозможно разработать пути использования полезных призиков, различных видов.

Паль и задачи. Целью работы явилось уточнение генетического родотвэ некоторых таксонов рода возаурша иа основе паликоморфо-логического, срзвнитэльяо-карзологяческого методов исследования и геномного анализа хромосом в квЕозе мэяшкдових гибридов. Были поставлены следующие задачи:

- Провести палиноморфологяческяй анализ некоторых видое» рода 0о&гур1аа и их .межвидовых гибридов.

- С применением метода, ср&анктельно-кариоло^чческого апалк-за уточнить филогенетическое родство представителей диплоядг;:с -Д-геномных и полиплоидных - АД-геномных видов хлопчатника.

- Провести геномный анализ ряда межвидовых гибридов хлопчатника.

Научная новизна работы. Впервые по хлопчатнику дана комплексная характеристика кариотилов полиплоидных видов С. 1;гд.сиа-Ы.г.яи1ищ, в. Ьазгсас1<зпле.

На основании ка/тиноморфологйческого и сразнителько-кариоло-гичоского признаков установлены различия шзду видами ^. ъпсиз-^хйаоит, иггв^ил к 5. Ьс.гЬз«1еизв; показана наибольшая эволюционная подванутоеть кзг,. з1аЬгиа по отношению к другим разновидностям вида а. ъг!сиор1<ЗаЬиа. Доказано, что наркологические признаки являются наиболее объективными к значимы!,ш для характеристики изученных видов. Установлены родственные связи меацу отдельными видами рода Зоза,ур1иц на основе сравкительно-каряоло-гяческого, долинарлограшксго магода а гонодао-'ч анализа гибридов. Составлена схема филогенетического взаиглооотноаеная полиплоидов и дяплоидов. Определены перспективы применения кариологических признаков я систематике хлопчатника: изучение морфологии хромосом целесообразно применять для решения конкретных задач систематики в пределах рода, групп йяизких чинов и на внутривидовом уровне; сравнение спектров изменчивости морфологии хромосом позволяет делать предположение с фалсгоштцчоскйх отношениях на всех уровнях.

Теоретическая к практическая ценность работы. Данные о морфологии пыльцы я кариоишов изученных видов л гибридов, и геномного анализа аллогексаплоядшх гибридов представляют собой один из источников информация для синтетической интегральной систематики в рамках принятого сейчас "адльтцансциллянарного .годхода" и могут быть использованы в критической ревизии сложных груш:, которых немало е с и с т а ма т яч е с к о м плане рода G033vpj.ua , а такке решения цологс ряда вопросов происхождения к эволюции полиплоид- . ных видов хлопчатника. Изучение связи изменчивости хромосом в ходе гибридизации поможет выявлению видов и форм, наиболее денных в практическом отношении для дальнейшей интродукции и селекции хлопчатника.

Полученные аллогексаплоидные гибриды хлопчатника, обладающие хозяйственно-пенными признаками, являются ценным исходным материалом в генетико-селекционных исследованиях.

Апробация работы я публикация. йггытч ежегодно ащоб^розалпс комиссией КНЭЕР АН УзССР, а результаты яссладованя!; оОоуждэллсь на лабораторию совещаниях и аттестационной комиссия института. Материалы диссертации били доложены на П н^учноЯ корЛл_>еицк£ молодых ученых М1ЭЕР АН УзССР по генетике и физиологии хлопчатника (Ташкент, 1983 г.); научно-техническом сонете Отдела генетики НПО "Биолог" АН УзССР СЧшкеит, 1950 г.).

По материалам диссертация опубликовано 4 работу. ибъом и структура работы. О овное содержание диссертации язлояечо на I страницах шшаеппсяого текста. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций, списка литературы, включающего названий: /осрусских и ¿о иностранных работ и прилояонпя. В приложении помешано 30 рисунков исходных гибридов, отражающих морфологию пыльцы, карнопшев изученных видов и межгенемных гибридов; 26 поликарпеграш, схема родства Д-я АД-геноглных видов хлопчатника.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом исследований поолукили диплоидные виды G. uriCum ( D¿|.) (Roa.. et íitundl . ) Skov. (2n=26), G. •ii'iaouric.nh'h Jicara k (D2-2 ^ (2a =26), G. narknessii Brang. (^2—1 )» inondii uibr. (bs ) (2n = 26), культурно-тропические формы полиплоидного вида G^ tr'icuspidatuu bao. (А1Ц ) (2n = = f~2), ssp. purpurascens var. bogata, var. el salvador, asp. glabrua var. marie galante сорта ВИДа O. hirsutuuL. Таакент-I ( AC,,) (2a = 4x = 52), G. bar badeas a L .C-6037 (AD2 ) (2n= 4x = 52) я ал-логе гаплоида (2n= бх = 78), полученные в лаборатории систематики и интродукции хлопчатника НПО "Биолог" АН УзССР. Основное вникание удолялось неизученным в цитологическом отношении таксонам. Проводили цитологические анализы пнльцы, хромосом, мейоза к $ер-тильностя пчлыды.

Препараты для изучения морфологии пыльцы приготовлены по методу Е.М. Авятисяна (1950), жизнеспособность пыльцы по З.К. Пау-шевой (1974). Для приготовления цитологических препаратов пряме-няла< стандартная цитологическая методика вр теп них. давленых препаратов с предварительной обработкой парадяхлорбензолом и о*. ? ^а— кой ацетоорсеяном. Морфологию хромосом изучали на фотоотпечатках при увеличении х 25000. Каждая хромосома характеризовалась тремя

параметрами: абсолютист длиной (мкгл) La , относительно!: длиной L1' (отношение длины хромосом к с-.ушарной длине дшлокднсго набора) ч центромерннм индексом J° (oti шение длины короткого плеча к длине всех хромосом). Тетхы хромосом характеризуются по схз--ке л. Levana с е:)аЕГорэмя (1964) а модификации К.Д. Агаповой и В.Г. Грчфа (1Э86): метапентрическиэ (• m , Jc - 50-40$), субме-тацентрическяе ( вм , - 40-30$), интерцектрические ( ~ , J° = ЗС-2С$), субакроце-.гтричэские (§.а , J° = 20-10%), акроиентричес-киб ( а , Jc г-. 1С-0%) и телоцентрические Т (длина короткого плеча .хромосом меньше толщины). Для оценки однородности набора хро-;v.oco.i: по длине учитывали индекс спкралязации - отношение длины самой крупно;; и самой маленькой хромосом набора. Поликараограькы составляли г;с O.A. Павульсоне я др. (1970).

Для изучения стадий мэЗоза молодке бутоны фиксировали в Нью-ког.:-)^. (1953) и окрашивали 2% ацатскармияом о приготовлением временных давленых препаратов.

На стадии мета?.азы I определяли характер и чясло различию: ассоциаций хромосом. Изучали стадию тетрад шкроспор и фвртлль-ность пыльцы.

Статистическую обработку цифровых данных выполняли по Б.А. Доспехову (1905) с асполт/'овгнием микрокалькулятора "Электроника МК 41 II".

Морфология пыльцевых зерен отдельных видов рода Gossypiuir и кх межгзксуных гибридов

Пыльца исследуемых 7 видов к межгеномкых гибридов í^, , монологически сходка : «ос собой: сфероидальной круп-

ная, мелкобугорчатал и многопоровая. Величина пыльцевых зерен колеблется внутри каждого вида., а также мезду вида;®. Наиболее крупные пыльцевые зерна ш отмечали у вида G. barbad епзе с-5037 (I22,64¿0,28 мкм), наиболее мелкие ' у с. har&iessii (82,47+ 1,40 мкм) и G. andun (52,92¿0,IS). У форм вида tricuspiä&tua var. bobote. к var. mavie galante показатели по диаметру пыльцы сходные (90,82¿0,I2 а 90,6±0,49 мкм). Шипя ясследуегтх видов я гибридов имеют конусообразную iopiry. Tic длине акиов рзакях колебания в пределах вида не í Злгодается. Проростковке поры округлые, расположены петлями, число их варьирует от 3 до 20 итук.

При сравнительной изучении морфологических признаков пыльш у мзквпдозых гибрвдов и иХ родительски;: ссш установлен завися-

мость размзра пыльцевых зерен от плокдкооти, Полиплоиды я гекса-плоидо имеют болыпка диаметр пыльцы, чем диплоиды. Обнаружена прямая пропорциональная зависимость между диаметром пчлыш, про-ростковой лоры, длиной шипов, расстоянием между ¡шлама.

Исследуемые дикие Д-геномныо виды имеют сходные морфологические показатели пыльцы, полиплоиды Alij и АДо также сходны меяду собой.

Кариотип изученных видов [.£ мезтеноыных гибридои

Описаны карлоияы 7 видов и гибридов 8 комоякаций скре'дява-нкя. Криологический анализ видов, основанные на характеристике типов хромосом позволяат сказать о значительном постоянстве каждого изученного вида. С уверенностью .»ложно говорить о таксономической значимости этого признака для всех изученных зкдоз. Пскдэ-ченяе составляет G. tricuspidatum у которого обнаружена внутривидовая каркотипичзская неоднородность, что, видимо, обусловлено географической изолированностью этих разновидностей.

Морфометрическая характеристика хромосом

, G. tricuspidatum ssp. purpurascens var. bobeta. Дипло^ДНЫй набор хромосом 2n =52, средняя длина я толщина хромосомного набора I39,I4¿I,23 мкм, 0,75+0,40 mú, размер хромосо' от 1.62± 0,60 до 4,05¿0,I0 мкм. 3 кариотяпе 21 пара метацентричесА-х, 3 пары субметацентрических, I пара интерцентрических и I пара тело-центрических хромосом. В группу мегацентриков входит I пара (УШ-я) с крупными округлыми спутниками и субметацентркков I пара со -коричными перетяжками. Индекс спяралязации J°= 36,34+1,2;?.

Ssp. purpurascens var. el salvador. Диплоидный набор Хромосом 2n= 52, средняя длина и толщина хромосомного набора Г66,63±. 2,59 и 0.98±0,56 мкм, размер хромосом от 1,75+1,73 до 5,02±1,58 мкм. Кариог 'п включает 15 пар метацентрических 6 :ар оубметацент-рическях, I пару интерцентрических, 4 пары тэлоцентрических хро мосом. Из телоцентриков I пара (XIX-я) хромосом имеет округлые спутники маленького размера. Индекс спирализацки J2 = 35,14+2,38%.

Ззр. glabrua var. oarle galante. ДиплоидмиЗ набор хромосом 2 а= 52, средняя длина и толщина хромосомного набора I7T",I5¿ 2,5Т и 0,£Э±С,22 мкм, размер хромосом от 1,68±0,1 до 4,74±0,23 мкм. 3 кариотипе 13 пар метацентрических, 4 пары субмэтацонтри-

чески*. 3 пащ .1нтерц?нтрйческях, 3 пары субакроцентрических xpoKficci.!, 3 пару гкроцзЕтрзческих. В группу ыетацентрякоп входит Т игра (Х-я) сп.утпиюз.Шйвпдах йксквагообразну» fop.® и I пара со вторичными ппречл.таа-.-и. Индакс спкратппации Jc - 37,6^3,'J5i.

G. üiraMtu.n та-якакч-Т. ДппяоидниВ набор хромосом 2 п - 52, средняя длила и тсивдна хромосомного набора 141,59±1,00 л 0,85+ 0,33 i.;km, размер хромосом от 1,3'7±Г;,20 до 3,S3±2;00 mki... Каржшш включает 12 rap мо'/пца^трячвикрх, 3 пар оубметацентрических, I пчру nniepiieHTpiVKjcKriX, Г. пар ?Биоцентрических хромосом. Сроди тзлоцентрикоз I пара (Ш) с неболъшчми округлей-; спутниками. Индекс спирал ncaiuw J° = 34,0-1,5:2.

G. 'jarbaitorae С-3037. ДнПЛОИШЦ?, Нйбйр XpOMOCOM 2п= 52, средняя дщша и толтига хромосомного набора IGo,04¿Q,Tü и 0,76± 0,64 мкм, размер хромосом от I,2?¿C',72 до 3,35+0,20 г.шм. Карг.отлп екл лет 12 пар штацзнтагческЕ;, 3 пары субметацентри-jciuix, I пару (11-я) лктерЧ'Э.чтр::ч0скгайп&ега;1Х мелкие спутники, ТО пар телоцечтричоских хромосом. Индекс спирализации Jc = 4I,0¿I,C4Í.

2Ц v-r. bosota x G. Utrfcaoanli - промежуточный. Jhiroioaa-htiii набор хромосом 2 л - 78, средняя длина и тслаиша хромосомного набора 154,3+9,32 и 0,62+1,4в гам, размер хромосом от I,I2±0,DI до 3,47¿I,2<? мкм. В карлошпе 21 пара магацентрпчзекпх, В пар суб-метапентрлческих, 10 пар тсл^центрлческлх хромосом. Среди мэта-понтрикоя I пара (11-я) с крупными сдруглими спутниками и XXIT.-я телоцентрическаз пара имеет дайузнне спутники. Индекс спираллза-цли 0е = 35,6¿I,2y¿.

F^ var. hop,ota x G. uriüua - промох^точкч?,. Диплоидкни набор хромосом = 78,'с1.лшяя длина и толщина хремог'много па-бора 251,18+0,10 и T,0-í¿0,46 мкм, размер хромосом от I,75¿T,70 до 5,18+0,ТО мкм. Карлоткп включает 21 пару мзтацснтргческих, 7 пар субметацонтркческкх, I пару субакропэнтркческпх, 6 пар кнтер-центрических л 4 пари телопентрических хромосом. 1-я метацентри-часкач пара хромое.см и ТУ-л субматсчонтркчвска« итао? мелкие еле заметныэ спутники'. Индекс опярялез&ций - 36,7x0,15.

var. oí saiviífici' х G. rainouctii - промонут "ш". Диплоидны? набор хромосом 2п = 78, ерздняя '\лгка и толщина хро;лссом- . ного набора 223,38+1,87 и L,71+0,47 мкм, размер хромосом от 1,51± 0,71 до 5,46±2,35. В кариотяпе 26 пэр метгпентрпческях, 10 л&р субметаяянтрических, 2 перьг янюицентрлчеокях, I пара телоцоктри-

"еских хромосом. Среди метацонтрзкоЕ 2 (ГУ-я и У1-я) пары имеют крупные округлые спутники. Индекс спарализацки J° = 31,5А1,10$.

?„ var. mai'Ie ^alance X G. harioiescii - промежуточный, Диплоидный набор хромосом 2 л = 78, средняя длина я толщина хромосомного набора 181,33+9,26 и 1,02+0,5 мкм, размер хромооош от 1,12+0,01 до 4,20+1,89 мкм. Кариотип состоит из 14 пар метацент-рическях, 13 пар оуйметацентр-леских, I naja интерцоятряческих и II ьар телсиентрических хромосс, Из субглетацентрпкое 2 пары (yi-я.и Х-я) с округлыми спутниками. Индекс спяралязацля Jc -■ 28,85+2,5^.

, Е/] var. el salvs-dor х Ст. arm.ourianuiu - промежуточный. ДИПЛОИДНЫЙ набор хромосом 2п- 78, средняя дляна я толвдка хромссол!-ного набора Г40,0±4,18 я 0,69^0,37 мкм, размер от 0,96+0,01 до 3,43+2,24 мкм. Кариотип ссотоит яз 13 пар метацентряческих, 10 пар субметацентричаскях я 16 пар телешктричееккх хромосом. Из субметацентряксв У1 и XXII-я пары имеют мелкие округже спутники. Индекс спиралязацяя - 3C,2±2,37$.

Тзукент-I xG. araoiiriinua х С-6037 - промежуточный. Диплоидный набор хромосом 2п= 52, средняя длина и толщина хромосом I54,0±G,3I и 0,8043,30 мкм, размер от I,75t0,30 до 4,3" J, 00 мкм. Кариотип включает IS пар метацентряческих, 4 пары субмата-центряческих, 2 пары янтерцентрлчэских, 2 пары акроцентряческих. и 2 пары телоцентрячёскях хромосом. УШ-я пара метаце^грккъи имеет расплывчатые бясквятосбразные спутники. Кариотип отличается от родительских форм крупностью, наличием акроцентряческих и наименьшим числом телоцентряческях (7,69$) хромосом. Индекс спирали-зацш. Jc= 33,1±7,0^.

На основании морфометряческях характеристик хромссом исследованных видов и мекгеномных гибридов хлопчатника составлены формулы карнотитов и индекс асимметрии (табл. I).

Морфометрическяе характеристики показали, что каряотяпы Д-и АЕ-геномныХ видов я гибридов представляют co6ofo вариационный ряд от.самой длинной хромосомы La= 5,50¿I,58 до короткой La 1,04±0,01 мкм. Среди диплоидной группы исследованных видов наиболее дцутнныэ хромосомы у G. raimer.dü La - 3,05±т,45 ¡..жм, а среди полиплоидной - у G. tricuspidatun La =.3,29¿0,<Í2 мш.

Кариотип var. bogóla в целом оказался более симметшчяым, чем var. oarls galante : La 0T 4,75 мкм ДО 1,68 мкм, = 50,0

«ОМУЛИ КАМОТИПОЗ к ИНЕЕКЗ ХС&юъш.. НАБОРА

Таблица I

Виды и гкСдош

Абсолиная| яганз i Jtpoüooou "J vxv 1

Фэркуяч КарИйТИПО!

1. G.aridwn

2« G. a ri curiar, un

Э. G.harknesoll

4* G.iaijnondii

5. G.triouapiûatun ввр.ригрцгаасепв

var.bogota 6« var.el salvador

7- asp.glatrun var.aiarie calente

8. G.birautum Тачшект-I

G.barbaddnae C-C037 "

10. F. var.bosote: r G.fcftrknJSaii

11, y^ var.boeota X S.ariduni

1.52+0,2 K.2n.26.ie-in + 4!Дет* + ISra

2,20+1,30 K.2n.26.2Um +163m +4Sem + 42a'

1,61+0,83 K.Zn.Sí.y.-s, <• 5i'äüi7fto +6ST + 2a?t

3,05+1,45 h»2n.25o2lült + 3Iffl + 1151- + 4Мез + 4M +2МГ

Ï,68+0,89 It»2Tl»52n2In + 2IiSac + ЗЗШ^2Ми'+2Кзп1 +2Jfas+2UI+?SB¡» Ï,20+0,98 K.2n«52.16Iß + 4Lea + 14Ш ^вИаш+гИ+ац'+ЗИ+З'И 3,29;0,22 K-2n-52."1fa + 31ЛЛ +5LI + 3Lsa + 2La° + 2 La' + 11Ыт + &m +

?,72+1,JO К.2П-52.

2,02+0,70 Кш2д»52<

1,93+1,01 Knîn-Te.

3,22+1.10 Ejí2Ü«78i

ЗЫва. + 1И + 43a + 1Sam + 2Sa

.21ra + ЗЬаи + 22Mm + 13 Msm + 2Щ ♦ íaT1 + SST

>17l5a + 5Mra + an* + 4НГ + 7Sm +1Sem + 16ST

|2Иа* + 23;in + IIKam +11Msm + 213* + 17Sn h 5Ь'вщ + 18ST

■Sir* + 121й + 2Ьзп5 + 2LS31 + 1Laa^ + 1LI +23Um + ,t

ЮМяш + Шва + 11М + 5KÎ + 3Sï *31са + 22Да + + 4i:Eut + 2Ы + Bí"T + êSm + 14 ST

?д var.el Ettlvador x O.r^lmondii . 2,86+0,65 К«2л«78=:71ш + 21л' + 1Laa + 3LX + 401!m +2Ит* + 1И1ьт + 2!ÍI +

1ЦХ -i■ 't£m + 1S&u

h Е^яп + 1КГ +8Su + 10SBa + гЭсд11 + 31SI rSIra + + 22 Hn + SSot + 4U +4.',b +1ЫТ

7, var.narie galanía i O.hartoieaaii 2,32+1,46 K-2nu73*

var.ei salvador т. G,e.nnourianum 1,80+0,81 X*2ь"78«

5. Р1Тяшкент-1 i G.ar.«ouriaiuan i С-6037?,?6+П,9 K«?n-5?»a

Индекс йссиавтрии Faíi;ps Xе, %

30,70 38,46 61,34 61,54

19,23 42,31 50,00

53, Б5 53,85 46,15 46,15

64,10.

зз.зз

66,67 38,20

- 1,0$. Lr = 0,98-2,78$. Наличие б кариотяпе ver-, maris saian-' te субметацектряческих, интерцентрических, субакроцентричесних я акроцектрическях хромосом подчеркивает его эволюционную подвину тость по отношению к другим разновидностям, вида G. t.ricnspida-tua.

Кариотяпы гибридов претерпевают резкие структурные изменения во всех хромосомах набора. В -.аряотяш í^ var. bototo х G. dum происходит удлинение и утог-ение хромоссм, исчезновение спутников, на субметацектряках, которые ямзктся у обоих родителей, а в кариотяпе el salvador х G. armouritiiuia наблюдается укорочение хромосом по сравнению с чистыми видами.

Идентификация хромосом с использованием мэтода полякариограмкного анализа

Полякарцограммный анализ хромосом Д-, АД-гономных видов Gossypiua и их гибридов позволяет с максимальной наглядностью оценить характер и степень различий относительных параметров го-меологическях хромосом диплоидных, полиплоидных видов хлопчатника я их тифоидов. При исследовании видов, обладающих морфологическим полиморфизмом, выявление внутривидовых различий приобретает немаловажное значение, поскольку они могут быть использованы не только для классификации таксономических единиц, но и в практике селекционного процесса, как маркерные показатели.

Среди изученных видов наибольшим полиморфизмом обладает G. tricuspidatum , по отношению к которому нет единого мнения, исследователей по~во~лросу его таксономического ранга. Поэтому изучению этого вида было уделено особое внимание.. На поликариог-рамме var.bogota идентифицируются: ХХУ-я пара янтерцонтрическкх коротких хромосом с относительной длиной I? - 1,93% я центромер-ным индексом 21,3%", ХХУ1 телоцентрических, Ш пара длинных субме-тацентричег"-их хромосом с относительной длиной £-г = 2,52-2,91$ и цонтрсмэрным индексом Jc = 38,0-40,0$. Остальные хромосомы ра--полагаются в Еиде одной области дискретных скоплений: для мег.*-центряческих хромосом с относительной длиной Lr = 1,42-2,72$, цен-троичным индексом ос = 40,0-50,0$, субметацектр? •еских с относительной длиной 1,94%, центромерным индексом ^ = 33,С-40,0$.

На поликариограшв var. el salvador идентифицируются: ХУ13

пара средних интэрцентрических хромосом с относительной длиной LJ- = T,4B-T,fib$ и центромерны« индексом Jc = 30,2-30,9$; ХХП пара средних мотацентряческях хромосом с относительной длиной ьг = 1,41-1,55$, цвптромершм индексом Jc' - 45,5-50,0$, 17 пара длинных субметацентраческих хромосом с относительной длиной L7" ■= 2,57-2,'73%, центромерным индексом -Xе = 35,3-36,7$. Осталь-hiis хромосомы располагаются в виде двух областей дискретных скоплений: I - для мэтадентрячеекях хромосом с ьг = 1,55-2,97$ и J° в 40,6—36,9$, суб1«:9тацбктрическлх хрож-сом с ьг = 1,18-2,73 к J3 -- 35,3-40,0$ и 2 - янтарцент ркч гок их с относительной длиной ir «= I,48-T,S?, центромеркым индексом J° = 30,2$, телоцентрлков с Lr= 1,04-1,65$.

На Р О Л и К apio г ракле vav. tiarie galante идеятифяцпу:отс.г}: I пара длинных мэяацептричвеяих с относительной длиной ьг = 2;75$, цечтропэркым индексом 50,0$; X пара средних акродентряческис с оть-онуелыгай длиной Lr - 2,2$, центрсмерным индексом = 10$; Хй пара средних су бакроцектряческкх с относительной длиной L1* 2,2$, центромэрнкм индексом J° = 20,0; IX пара средне интерцентрических хромссом с Lr = 2,20$, J° = 25,0$. Остальные хромосома располагаются в виде двух областей дискретных скоплений: I - для наиболее многочисленной группы метацеятрических хромосом с L1' = 0,98-2,78$, Ja = 40,0-50,0$, субмвтацептряческлх с Lr = 1,322,2$, = 33,0-40,0; 2 - субакроцектраческих, акрсцентрических хромосом с Lr = 1,10-2,20, = 1,0-20,0$.

На полякариоградае Таскент-! две области скопления точек: I - большая с густым скоплением точек с относительно-? дгиной Lr = 1,46-2,01$, центромерннм индексом = 28,6-50,0$. Эта область характерна дня метацентриков, субметоцентряхов ; яктерцеят-ряков; и 2 - меньшая с менее плотным скоплением интерцектряческих я телоцентряческях хромосом. На полякариограмме идентифицируется IX пара длинных интерцектряческих хромосом с - 1,97-2,36, J0 = 22,9-23,0$; х длинных телоцентриков cLrr. 1,8-2,2$.

На полякариограмме C-G037 больная дискретная область распределения точек с относительной длиной Lr = 1,37-2,74, J¿ = 30,050,0$. К ней относятся метацэятрические и суб.мстапент^.гческяе пары хромосом, меньшая дискретная область распределения точек состоит из ТО пар талоцентркчьеккх хромосом с Lr = 1,22-2,28$. На полякариограмме идентифицируются: I пара длинных метацактричес-

кях хромосом с ir = 2,66-3,19$, Jc - 40,5-48,5$; II пара длин- . ннх интерцеяяричесних хромосом i1' = 2,6G-2,70$, Jc - 27,8-28,6$.

Сравнительная полпкариограмма разновидностей вида G. tricua-pidatum свидетельствует о том, что области распределения мета-центрических, субметацентрячееких, Ентерцептричаиклх хромосом совпадает (рис. I). Однако различаются в количестве типов хромосом я числу пар и форме спутничкых хромосом.

ПоЛЯКарИОГраЛ'М ХрОМОСОМ G. hirsuta, G. trie изрЗЛз tua,

G. barbaden.se в области распределения мртацзнтряческлх, субме-тацеятрическях и телоцентрических пар хромосом совпадают, ко по сравнению с предыдущим вариантом умзнызгются. Сходство поликаре-ограмм полиплоидных видов указывает на политопно-гганофклэтччноеть их происхождения. Наши данные подтверждают мнение 3.G. Stephens (1944), J.B. Hutcbinaoa (1950), Д.М. Мауэра (1954), и согласуются с теорией К.А. Абдуллаева, М.Б. Ахиедова (1981, 1287) о единой каряотипяческой направленности эволюции хлопчатника.

Описаний кариотип G. triouspíciatua оказался наиболее сямметри^ым (62,90$), наименее симметричным G. barbader.se , G. hirsutua ( 46,15$).

Исследование полякариогрзмм родительских форм я гексаплсяд-ных гибридов P.J показало, что контуры наложения хромосом совпадают с полиплоидным родителем, а с диплоидным не совпадают, зто езязано со значительным различием размеров хромосом, их пяэч и -индекса асимметрии (ряс. 2, 3, 4).

Полякаряограгма í1* var. bogota х G. hsrimessii и var. marie galante X G. harknessii показывает, что области распределения гзтацентрических, субметацентрячееклх я телоцентрячбскях хромосом у подвидов совпадают, что говорят о-близком родстве var. bogota л var. sarie galante (рис. 5). Контуры яалоления сравнительных поликариограш var. el salvador х G. rainendii И var. el salvador X G. araourianua М9ЯВШЗ совпадают, ЧТО ГОВОРИТ об отдаленности G. raimoudií к G. arscouriejiun. При сравнения полинариограмм гибшдов var. bogota х G.ariáuK я var. bogota х G.harknessix отмечается аналогичная картина. Низкий уровень идентификация хромосом этих гибридов, свидетельствует о снижении родства видов G. arlauia к G. harknessii.

■SI

l f

г ?

jgcs.

R

II

w

lis

s . .

il i

! i* г г- ¡?

• i s

Il £

M

à • • •

fi g I fi

•s «

û il s <1

Геномный елоляз хлопчатника на основе исследования алдогзксаплсидных гибридов

Изучение конъюгации хромосом в меГ:сзе у маквлдовнх х'ибридов служит одним из наиболее эффективных методов установления филогенетических взаимоотношений мекду вндг-мк. Геномный анализ межвидовых гибридов хлопчатника,полученных от скрепиЕанкя разногеномных видов АД-£ х АДХ х Д4, АДл х Д?_2> АДГ х Д5, Щ х х

АД2, АДт х Д5 х АДр АД^ х Д5 х АД2.способствовал генетической идентификации по расшлюрозко геномной структуры культивируемых тетраплояднчх ейдсв хлопчатника.

В квтаф&зах первого деления оллогексаплоядных гибридов было обнаружено значительное число хромосомных ассоциаций различной валентности и некоторое число унивалентов (табл. 2).

Судя по частоте нарушений в мейэзэ у гибридов АЦ-£ х Д вида. О. агаоиг1апид, Ц. 'аагкг.езьИ, а. raiacnQ.il блине к Ст. Ъг1оиз-рШайиа , чем ВИД Ст. аг1<3и*л. В СКреЩИЕаняя чаг. пагхе цаХас£в с Д-генсмной группой видов хлопчатника отмочен высокий уровень нарушений мейоза, что указывает на меньшую гомологию геномоз и самостоятельное положение этой варщяи в АД-ргекомнсй группа веда.

Отмечена низкая бивалентная конътздия з комбинации о. 1;г1сиз-ргйайип эар. ригригазсеяз var. Ьсцойа X arid.ua , ЧТО говорит о частичной гомология геномов ДЦТ - а Д^-геномннх зкдов, а высокая - у гибридов а. Ьг1сизр1йа1;цт \-аг. е1 заХчайог X 0. гахиоа-а1г . и Таакект-Г х о. агвоиг1алип, указывает "кз близкое родство скрещиваемых видов.

При цитологическом изучения меЯоза выявлена нормальная би-"валентная конъюгация хромосом у аллогвкеаплоядкых гябрядоа, имеющих близкородственных родителей я частичная - у растений, имеющих меньшее геномное родство. Получено дополнительное подтверждение того, что естественные амфидиплояды хлопчатника произошли путем скрещивания, я что одним из претендентов на роль преда оенх форм

их МОЖеТ бЫТЬ вид й. га1ооп<511.

На основании изучения мэйотяческого индекса диплоидов, полиплоидов и меквядовых гибридов различной ллоядностя пришли к выводу, что этот показатель является основополагающим, з рашеняя вопросов повышения плодовитости растений.

Таблица 2

Характеристика мейоза и фзрткльнссти пылыды аллогзксапловдных . ■ гибридов Я"*

:Изуче- Среднее число на клетку :Г.?е1;отичес- :<5ерглль-

Гибридная комбинация : но ' ;кя"! ИРДСКО ; нооть~ •

| банален-

:клеток:унивален- •мультлза- : 7 ¡пыльны,%

:в И/ ; тоз : .тов : леятов : '

чаг. ЬоеоЪа х Ч. аггйит 44 33+1,70 30,78±Т,91 2,88*0,43 77,7±3,7Б 83,66±5Д6

var. е! за1уаг1ог х в. гад.- ' -

ЗЭ 9,8%3,24 32,67±2,23 0,55x0,03 8Г,3±1,СГ '91,50±Г,20

vaJC•. е1 ¿за1\'айог х й. вт-

аоатХапип 42 3,Б0±0,05 .30,01^2,48 4,00^.0,22 89,5±1,00 86,32±3,70

\э.г. ¡еаг1е £а1аггЬе х

0, Ьги-к^еЛБЦ 103 5,27±2,61 32,18±2,33 2,09±Т,35 73,3±4,70 64,87-1,58

Ташкент-! X О.агтои^апит 69 4,00±1,41 34,51^2,12 1,50±0,50 98,0+0,10 96,52±3,32:

ВЫВОДЫ

1. Кариологические и паликоморфологическзе данчно имешт решающее значение для выяснения вопросов с происхождении к родственных взаииоотношоннй видов рода Ооззургшл.

2. Нами впервые списаны карлстяпы видов а. и^сиппиг.Ьив, О. Йгзи;ит, а. ЬогЬасЬизс к их пе.-кгечомные гибриды.

3. Вига секции 1п:сег1Со4 1з и иае-'^Ьга^еоХаъа отличается по паляномореологическим признакам: размеру, диаметру пор, для-ной и расстоянием мелду шипами, числом пор е пыльцевом зерне. По этим признакам хорошо чрослежваетсн родство отдельных таксонов. Сравнение размеров пыльцевых зерен дяплоядкых (2 и - 26), тетра-плотажх (2л= 52) и аллогексаплоидных гибридов (2и = 78) показало положительную корреляцию между числом хромосом и величиной пыльцы. Обнаружена прямая пропорциональная зависимость между диаметром пыльцы, проростнсг-о!! поры, длиной шипоз, расстоянием между шяпами.

4. Жизнеспособность пилъцы у исходных видоз хлопчатника я их гибридов оказалась высокой. Сравнение хданеспссобности пыльцы гибридов по поколениям показало, что в ока несколько ниже, чем

в , а в ¿'^ процент ее возрастает.

5. ¡'"орйометряческяе данные хромосом 7 диплоидных я полиплоидных акдоз я ьх мекЕИДовых гибридов хлоииатника свидетельствуют

о большой однотипности каряэтипов представителей рода Оосеурл-иа , я согласуются с положением Г.А. Девитского с том, что хариотипи-ческяе характеристики могут обладать большой я меньшей оощностью (1930, 1531).

■ 6. Каркоткпы Д- и АД-генскннх видов представляют собой вариационный ряд от.самой длинной хромосамы ■'х,& = 5,5 там-до короткой ьа = 1,04 шм. Среди диплоидной группы исследованных видов, наиболее длинные хромосомы у а. гаЗ-южи! (3,05+1,45 мкм), а среди полкплоя.аной у й. ^.¡.сиьрХсагип (3,2+0,22 ккм).

7. '"орфогтатр. .ескяе характеристики л срапнительяо-поликарис-гражный анализ хромосом подвидов -зр. ритг-игиссвяй я вер. ц1аЬгиш свидетельствуют об их сходстве, им свойственна общая модель карио-тяпа, в предолах которой наблюдается изменчивость, коррелирующая с таксономическими подразделениями зида сг1оизр11^ип. Большая асимметричность карнотипа ^-р- подчеркивает его эволюци-

онную подзянутость по отношению к другим разновидностям Еида G. tricuüpidatua.

8. Отмечено сходство хромосомных наборов полиплоидных видоз G. tricuspidatua , G. iiirautua, Cl. tarbadena е , ОДНОРОДНОСТЬ которых могло сг зать о общностью происхождения кариотипов совреме: кых видов, от общего исходного кариотяпа. Наибольиая эволюционна подззвутость среди изученных полиплоидов показана у G. hirsutun, G. barbe dense , а наименьшая у G. trteuspidatua.

9. Каркотшк мэ%гено:.;н;г: гибридов .имеют промежуточную мекду родительскими формами характеристику. В комбинация ^ var. ьogota х а.агхЛич паблэдается у&лненяэ я утолщение хромосомно] набора, а у гибридов Б^ var. el salvador x G. arEourianum укорочение хромосом по сравнению с родителями.

- 10. Сравнительный иорфомотрический анализ хромосом диплоидных, полиплоидных к полягеномных гибридов показал, что поликаряо-граммшй анализ монет быть полезным для целей систематики хлопчатника на уровне рода только в пределах групп близких вядов с одним уровнем плсидности или при наличии определенной общей модели строения кариотяпа." •

II...Цитологическое изучение межвидовых гибридов хлопчатника, полученных от скрещивания разногеномнкх вядов AJJ,j х , АД-^ х Д2_2, АДj х Д4, Щ X Д5, Щ X АДГ X Д5 X Щ, Щ х Д5 х х ДДг способствовало генетической идентификации по расшифровке геномной структуры культивируемых тетраплоидных 'видов хлопчатника. Цитологическое изучение мвйоза.выявило нормальную бивалентную конъюгацию хрсдюсом у гибридов, имеющих близкородственных родителей, и частичную у растений, имеющих меньшее геномное родство. Получено дополнительное подтверждение того, что естествен. ные амфидиплоиды хлопчатника произошли путем скрещивания и, что ' одним из претендентов на рель предковых форм их может быть вид

■ G. rainondii.

1 ! .: 12. Установлено, что величин* нейотяческого индекса является основополагающей, в решения вопросов повышения плодовитости . -рьотенкй и положительно коррелирует с числом коньйгирующях бива-"лентов и аизнеспособкостью пыльцы.

13. Па основания комплексного изучения (пЬляноморфологячоо-кого,'сравнстэльяо-кариологяческого я геномного анализа хромосом В ме$озв) представителе!? вида G. tricuspidatum , считаем целе-

сообразным выделить ssp. giabrum э ранг самостоятельного вида G. aarie galante , a ssp. purpurascens присоединить К G. Ыгзи-tum.

1. Для генетино-селекционной работы в качестве новых геко-источнико? рекомендуется использовать ^зртлльнне меягеномные гибриды: var. Ьоь-ota X G. harknesüii ВПСОЯОПЛОДОВЯТНО, ГЛаДКОЛИСТ-ные с частично опадающими прицветниками; vr.r. bogota х ariüum - засухоустойчивые, малооблистванные; var. el salvador х. G, rai-monáii сильно.опушенные растения, устойчивые к колюще-сосущим вредителям; var. el salvador х G. аггйоиг!аг.ии имеющие, длинное пелковкстое волокно, отсутствие подпулка семени, кокиотость лис-' тьеа, Еысоксплодовитые.

2. Б качестве методического указания рекомендуется: исполь-г зовать мейотический индекс для определения плодовитости гибридов, полякариог^чшный анализ хромосом монет быть полезным для целей систематики только в пределах групп близких вздев с одним уровнем плоидности или при наличии определенной общей модели строения каряотипа.

1. Ахмедова Д.Н., Лазарева О.Н. Морфология пыльцы некоторых видов и гибридов хлопчатника // Тр. TI научной конференции молодых ученых ИНЗЕР АН УзССР по генетике и физиологии хлопчатника. "ФАН", Ташкент, 1989, С. 3-9.

2. Ахмедова Д.М., Лазар'ава О.Н., Абдуллазв A.A. Сравнительно-морфологическое изучение пыльцы некоторых видов и гибридов хлопчатника // Узб.бяол.курн., 1990, й 2. - С. 62-65.

3. Ахмедова Д.М., Лазарева О.Н. Сравнительно-наркологическое изучение некоторых представителей рода Gossyplua л их межвидовых гибридов // Тез. докл. второго совещания "Генетика развития". - Ташкент, 1990. - С. I7-IÖ.

4. Лазарева С.Н., Ахмедова Д.М. Геномный анализ хлопчатника на основе исследования аллогексаплсидных гибридов ^ // Тез.докл. второго совещания "Генетика развития". - Ташкент, 1990. - С.92-93.

Р Е К 0 М Е Н ДАЦИИ

Список работ, опубликованных по тема диссертация

Ро ■ '•¿й Подписано в печать 26.0700/- ' Заказ 79 . Ткраа экз.

Отпечатано ка рот^лринте ь ИК с ВЦ НЮ "Кибернетика" АН УгССР 700125, г.Ташкент-т125, ул.Ф.Ходааева,' 34