Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фракционный и компонентный состав легкорастворимых белков семян у различных сортов хлопчатника вида GOSSYPIUM HIRSUTUM L.

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Фракционный и компонентный состав легкорастворимых белков семян у различных сортов хлопчатника вида GOSSYPIUM HIRSUTUM L."

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА II ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

ЮЛДАШЕВ

Абдурахмон

УДК 633.511:581.19

ФРАКЦИОННЫЙ И КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ

Л Е Г КО Р АСТ В О Р И Л1Ы X БЕЛКОВ СЕМЯН У РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ХЛОПЧАТНИКА ВИДА 0088УР1 им НН^иПШ Ь.

Специальность: 03.00.04 — Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1991

Работа выполнена в лаборатории биохимии и физиологии хлопчатника Научно-производственного объединения селекции и семеноводства хлопчатника имени Г. С. Зайцева УзАСХН.

Научные руководители: член-корр. УзАСХН, доктор биологических наук, профессор С. Р. Рахманкулов; кандидат биологических наук Р. Абидов.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук, профессор И. П. Гаврилюк; кандидат биологических наук Р. М. Усманов.

Ведущее учреждение — Ташкентский государственный аграрный университет.

Защита диссертации состоится « » 1992 г.

в часов на заседании Специализированного совета Д 020.18.02 по

присуждению ученой степени доктора наук при Всесоюзном ордена Ленина и ордена Дружбы народов НИИ растениеводства имени Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Герцена, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « > 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук

Э. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность .темы. Исследования, направленные на изучение компонентного состава белков и ферментов у различных видов и сортапопуляций сельскохозяйственных растений,способствовали разработке принципов белковых маркеров, которые нашли широкое применение в генетико-селекционной работе и филогении ( Gavriljui I.P. , 1986; Конарев В.Г., 1973-1906; Cooke, R.J» , 1984; Созинов A.A. и др., 1985; Ибрагимов А.П. и др., 1975, 1989; Wrigley O.W. , 1976; Шадманов Р.К., 1977; Рах-манкулов С., I960).

На примере отдельных культур хорошо показано, что с по-мошью бёлновых маркеров можно идентифицировать сорта, гибриды и самоопыленные линии. Белковые маркеры могут выступать как дополнительные факторы отбора в селекционных процессах, а также использоваться при определении гибридности или чисто-сортности семенного материала.

Отсутствие надежных методов выделения и разделения белков семян хлопчатника, вскрывающих генетическую структуру сортов, в значительной мере сдерживает развитие биохимической генетики в ее классическом варианте, когда для анализов используются внутривидовые гибриды, полученные на базе чистолинейно-го материала. В этой связи имеющиеся по хлопчатнику сведения затрагивают, в основном, вопросы использования белковых маркеров в оценке межвидовых популяций и решения задач филогении.

Учитывая недостаточную изученность вопросов, касавшихся способов выделения и электрофоретического изучения полиморфных белковых -систем на хлопчатнике, необходимо проведение всесторонних детальных.исследований в этом'направлении.

Цель и задачи исследований Целый настоящего исследования явилось изучение фракционного состава и полиморфизма лег- . корастворимых белков семян у генетически различных сортов хлопчатника. j •.

Для достижения поставленной цели необходимо было выпбл- . йить следующие задали:

- изучить особенности формирования белкового состава у созревших семян различных сортов хлопчатника;

- изучить компонентный состав водорастворимых белков сё->;ян различных сортов хлопчатника;

- изучить полиморфизм и фракционный состав легкорастворимых белков семян хлопчатника.

Научная новизна. С помощью градиентного Ю:175о геля, содержащего 4М мочевины, выявлены генетически детерминированные различия в составе легкорастворимых белков семян. Показано . сцепленное наследование белковых компонентов аллельных продуктов локусов А1Ъ-1 и А1Ъ-2 . Выявлены различия по'диссоциирующей способности отдельных компонентов легкорастворимых белков в воде, в щелочных и кислых буферных системах.

Выявлены различия по степени экстрагируемости мономорф-ной и полиморфной части легкорастворимых белков семян.

Практическая ценность работы. Разработан способ экстракции легкорастворимых белков семян и их электрофоретическое разделение в градиентном 10:17% геле, содержащем 4М мочевины. Данный метод может быть успешно использован для массовых анализов белков отдельных семян сортов и гибридных популяций вида о.Ыгаиииа Ь. с целью выявления у них генотипичесних различий. '

. Апробация работы.Результаты исследований доложены в научных отчетах института 1965, 1986 и 1987 гг. По теме диссертации опубликовано 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из .введения, литературного обзора, материала и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка лиг тературы и приложения. Содержание ее изложено на 102 страницах машинописного текста, содержит 5 Таблиц, 17 рисунков. Список литературы состоит из 171 наименования, из них 135 на рус-ком языке.

• Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в условиях полевых опытов в течении 1984-1986 гг.' на опытном участке НПО селекции и семеноводства хлопчатника, В качестве экспериментального материала служили следующие самоопыленные сорта хлопчатника: Ан-Чиляки-1« - ультраскороспелый, Ташкент-6, Болгарка-1 - скороспелые, 108-Ф, 175-4,, С-9070, АН-402 - среднеспелые, Акала-4-42, С-2606, ВНШХХ-1 - позднеспелый, гибриды .Ташкент-6 х ВНИИССХ-1, Ташкент-6 х 108-Ф, 108-Ф х ВНИИССХ-1.'

Посев проводился в трехкратной повторности 25-луночными двухрядковши делянками по схеме 60x25x1. Агротехника общепринятая (по методике СоюзНИХИ) проводились фенологические наблюдения. Растения хлопчатника сорта Ташкент-6 обрабатывались в начале созревания 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6$ дозами ком-поэана М.

. Со держание общего азота Определяли по Кьелдал«) (1967). Количественное содержание белка определяли по Лоури (Lowry . О.Н. , 1951). Легкорастворимые запасные белки извлекали 0,015 И /VaOH, кислый буфер рН 4,5 и трис буфером рН 8,3 (Черри и . др., 1980). Электрофоретическое раз*елекие белков провопит по Уетояу Davie (1964), по iaemli (1970) в градиентном геле в присутствии 4 М мочевины. Экстракцию белков проводили в течение 2 часов при температуре +4°С. Пэмогенат центрифугировали при 8000 об/мин в течение 60 минут. Относительную электрофоретическую подвижность отдельных белковых компонентов определяли по их отношению к флавопротеидной зоне (Юцусханов Ш., 1973). Дисперсионный и. генетический анализ проверены по Доспехову Б.А. (1979).

РЕЗУЛЬТАТ« ИССЛЕДОВАНИЙ

Особенности формирования белкового состава у созревавших семян различных сортов хлопчатника

*

Информативная на первоначальных этапах исследований могут быть сведения, касавшиеся особенностей формирования белкового комплекса у созреваших семян сортов, различавшихся по длине вегетационного периода. В зтой'связи нами проведена ' попытка, выявить различия в особенностях формирования белковых соединений у различных.сортов хлопчатника вида G.hlrautu*

-. Результаты исследований показывают, что исследуемые сорта хлопчатника существенно различаются по содержанию альбуминов и глобулинов. Бели различия в содержании алвбуминов, начиная с 25-дневного возраста сглаживаются, то уровень накопления глобулинов«* белкбв достоверно вше у скороспелых сортов (табл. i).

Таблица I

Содержание водорастворимых белков и глобулинов в созревавших семенах , в %

Сорта' I_Альбумины _Глобулины___

I Возраст коробочки в днях___• г .■

I 20 1 I 25 1эре- ! 20 I 22 I 25 1 эре_ лая___лая .

Дн-Чиляки-

6,8 9,48 11,6 15 0,55 2,25 6,33 16,4 • Тйпкент-6 7,35 10,06 11,3 14,6 0,25 2,35 6,33 16,2 178*«^ 6,0 12,4 9,15 15,6 . 0,72 1,0 1,93 15,80 0-2898™»*»!!,4 9,56 11,1- 13,6 0,47 1,15 4,6 14,95. АШХ0^1?® а9?89- 9,31 12,5 15,6 0,72 1,32 3,46 16,90

2,15 1,20 0,31 1,15 0,22 0,82

шоптотт 'атЫ-~-:—:-

■оняйядаЛ) ШГ*11 Фракций белково-

тический анализ. ,

Результаты анализа компонентного состава созрев&ших семян различных сортов хлопчатника показывает, что число основных компонентов в состав^ц^щ^^^иц^^^^а^ семян у 25 и до 40-лневного возраста больше, чем у зрелых семян (рис.1 а,б). В бел№с°секГян а!?с?$? ком-

понент ;с ас и

"йреЙЙМввейАвобриасвЬвак. хинакямновдзд «н ннитнтмщофнН -жэЪ »^дйдиадафейэяэвййвййр^л^нШШяа ровваддаяетяевчнутЛдоос^эМШШ^ '

кккикдэдоэ в нитксгщ ккэЭ .«ожхх&ояч н аом

стных коро.бочек позднего срока по сравнению с белками семян^ коробочек раннего срока цветения. ■■".•'.

Rf

0,0

0,1

0,2 0,3 0,4

QA 0,6 0.7 . 0,8 0,9 1,0

Hf

i

,; t

0,0 од 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

I I

I I

1

■ 2

Рис.1. Электрофореграммы водорастворимых белков созреваших семян различных сортов хлопчатника X _ Ан-Чиляки-1, 2 - 175-Ф, 3 - Акала 4-42 А - 20-дневные семена Б - 40-дневные семена

Различия по компонентному составу.водорастворимых белков семян у неодинаковых по развитию одновозрастных коробочек, различных по скороспелости сортов хлопчатника, наиболее отчетливо проявляются з раннем возрасте.

Как видно из полученных результатов, электрофорез на стандартных трубчатых гелях не выявляет качественных различий в белках у исследованных сортов'хлопчатника. Своп специфичность белки исследованных генотипов проявляют в раннем онтогенезе и носят количественный характер.

Все основные компоненты, характерные для белков ярелых семян, визуально обнаруживаются в семенах уже 20-22 дневных коробочек (рис."1а). Однако, первый по подвижности белковый компонент, так называемый Н-0,13 (Ибрагимов А.П., Плеханов . Ш. и яр., 1977), в белках семян раннего возраста присутствует в относительно меньшей концентрации по сравнению о белками зрелых семян. По мере созревания семян содержание этого белкового компонента увеличивается. По нашим наблюдениям этот белковый компонент обнаруживается у исследованных сортов, на-

чиная с 20-22 дневного возраста, независимо от генотипичес-ких особенностей исследованного материала.

нt

Hf

О,О 7 0,1- f 0,2 1 0,3= I 0,4 i 0,5 i 0,6 i 0,7, i

o,8;

0,9-] 1,0]

i

U- Y

н .. f *

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0

Рис.2. Электрофоре граммы водорастворимых белков созревающих семян у различных сортов хлопчатника, различающихся , по срокам цветения I - 22-дневные семена I сюк . П - 22-кневные семена П' сток I - Ан-Чиляки-1, 2 - 175-Ф, 3 - Акала 4-42

Нами изучен компонентный состав белков созреваших семян хлопчатника, наиболее контрастных по скороспелости сор-, тов хлопчатника: Ан-Чиляки-1 - ультраскороспелый, 175-Ф -среднеспелый, Акала 4-42 - позднеспелый. Было обнаружено, что начальный этап формирования компонентного состава белков у позднеспелого сорта Акала 4-42 происходит несколько позже по ; сравнении со среднеспелым сортом 175-Ф. Аналогичная картина 'наблюдалась и у ультраскороспелого сорта Ан-Чиляки-1. Он имел относительно бедный в количественном отношении белковый спектр

(РисД). У 35-дневных семян изученных сортов различие в выраженности компонентов водорастворимых белков сглаживается.

Компонентный состав водорастворимых белков семян сортов хлопчатника

В состава водорастворимых белков семян исследованных сортов при электрофорезе в обычном 7% геле у сорта ВНИИССХ-1 при» сутствует дополнительный белковый компонент с ОЭП 0,15 (Рис.3). При использовании градиента 10-17% ПААГ у сортов Ю&-Ф и Акала 4-42 обнаруживаются 2 дополнительных, основных по содержанию, компонента с ОЭП 0,30 и 0,38; в присутствии ЭЛ мочевины у сортов Ан-Чиляки-1 и Акала 4-42 обнаруживается компонент с. ОЗП 0,42. Компоненты с ОЭП 0,30 и 0,38 являются субкомпонентами белков с ОЭП 0,48 и 0,56, проявлявшихся в обычном геле. Наличие компонента 0,42 в присутствии 2М мочевины может быть обусловлено дезагрегирующих способностью летергената.

/ Л 3 1 < I > г ■/ I 1 Г

Рис.3. Электрофореграммы водорастворимых белков семян хлопчатника вида в.ЫгдаЬша Ь. I - 108-Ф, 2 - Ан-Чиляки-1, 3 - Акала 4-42, 4 - ВНИИССХ-1. ...

а) Электрофорез в обычном 1% геле; б) электрофорез в градиентном геле; в) электрофорез в градиентном геле, содержащем 2 М мочевину.

- 10 -

Выявленные белкойые маркеры с ОЭП 0,15; 0,30; 0,38 к 0,42, по которым различаются наследованные сорта, могут бить эффективно использованы а анализах по изучению их генетической взаимосвязи с морфологическими л хозяйственными признаками хлопчатника.

Анализ компонентного состава водорастворимых белков хлопчатника показал, что компоненты, характерные для сортов, проявляются недостаточно интенсивно - в особенности это касается компонента с ОЭП 0,42. Выраженность этого компонента зависит . также от условий выделения. В этой связи нами было сделано предложение, что в составе водорастворимой фракции находится' несколько категорий белков, различающихся по своим свойствам.

Для доказательства этого предположения нами на примере сорта 108-4 проанализированы различные экстракты до и после диализа против различных экстрагентов. Электрофорез проводи-, ли в щелочной буферной системе и в присутствии додецил сульфата натрия ( Ьавт11 , 1970). ■

Из представленных данных видно, что в результате экстракции обезжираиной навески семян водой трис- НС1 буфером и кислым ацетат-аланиновым буфером на электрофореграммах за исклю- , чериэм кислого буфера четко проявляются компоненты с ОЭП 0,30 и 0,38. Компоненты с ОЭП 0,30 и 0,38 при добавлении в гель 4М мочевины занимают соответственно позиции 0,40 и 0,50. Водный экстракт диализовали последовательно против кислого и щелочного буферов. В кислом диализате выше указанные белковые компоненты отсутствуют, а в шелочном диализате присутствуют. Щв-, лочной экстракт диализовали против воды и кислого буфера. В этом случае компоненты с ОЭП 0,40 и 0,50 в кислом диализате отсутствуют, а в водном имеется только белок с ОЭП 0,40. Кислый экстракт также диализовали против воды, диализат, содержал только компонент с ОЭП 0,50. В щелочном диализате содержится как компонент 0,40, так и 0,50.

• Таким образом, компоненты с ОЭП 0,40 и 0,50 в наибольшей степени диссоциируют, в шелочном буфере, в меньшей степени т в воде и на диссоцируют в кислом'буфере.

Данные ВЮВ электрофореза,- где анализировались как изо-осадочные. экстракты, так и осажденные белки после диализа, четко иллюстрируют степень сродства используемых для энстрак- ■ ;п'.и буфаров по отношению к легкорастворимым белкам (рис,4). '.

п

' ■" «Я» 4W»

«а- Ч ■■ >»» — -

I 2 3 4 5 6 7 6 9 10 II 12

Рис.4. SDS Эдектрофореграмма осадочных и нажосаючных белков, полученных в результате жиализа вогных, шелочных и кислых экстрактов у сорта 10В-£,1 - белки, экстрагируемые водой, полученные из раствора надосадочной жидкости после диализа, против кислого буфера, 2 - те же белки осажденные в результате диализа; 3 - те же из раствора налосадочной жидкости после диализа против щелочного буфера; 4 - те же белки, осажденные в результате диализа; о - белки, экстрагируемые шелочным буфером, осажденные из надосалка после диализа против кислого буыера; 6 - те же белки, осажденные в результате диализа против воды; 7 - те же белки, осажденные из надосад-ка после диализа против кислого буфера; 8 - те же белки, осажденные в результате диализа; 9 - белки, экстра-• гируемые кислым буфером, осаженные из надосадка после диализа против воды; II - те же осажденные из надосад-■ ка после диализа против щелочного буфера; 12 - те же белки, осажденные в результате диализа.

Результаты анализов показывают, что при экстрагировании белков водой, шелочным и кислым буфером, экстрагируются как общие, так и специфические компоненты. \

В литературе имеются сообщения о запасных белках, полученных путем экстракции 0,015 М И/аОН муки семян, отмытых от белков, экстрагируемых водой (Черри и др., 1980). В качестве второго варианта по аналогии нами были проанализированы белки,

полученные путем экстракции муки семян шелочным буфером, предварительно отмытых от белков, кислим буфером. Остальные варианты представлены белками экстрагируемыми 2М мочевиной после промывки муки семян водой, кислым и щелочными буферами в различных сочетаниях.

Результаты анализов показывают, что наибольшие различия между сортами достигаются, когда в качестве промывавшего экст-рагента используется кислый буфер и вода. Однако, как показывают полученные результаты, отдельные компоненты, по которым . различаются сорта, в первом случае генетически недетерминиро-ваны (рис. 4). -

В этой связи в дальнейшем нами был использован первый метод, когда экстракция белков ведется 0,015 М /VaOH после многократной промывки муки семян водой {Черри и др., 1980).

Представленные на рисунке 4 электрофореграммы показьта-_ ют также, что различные сочетания экстрагентов позволяют обогащать белки в зависимости от необходимости как малоподвижными, так и быстроподвиасными белковыми компонентами.

Полиморфизм и фракционный состав легкорастворимых белков семян хлопчатника ' .

В основу внутривидового и внутрисортового полиморфизма заложено множественное проявление гена, когда один ген представлен двумя и более аллелями' в популяции.

При градиентном гель-электрофорезе в присутствии Ш мочевины легкорастворимые белки семян хлопчатника делятся на семь основных зон с ОЭП 0,06;. Ó,21; 0,34; 0,45; 0,53; 0,65 и 1,0. Анализ элентрофореграмм показывает, что'исследованные сорта различаются по белковым компонентам третьей и четвертой электрофоретических зон. У сорта I08-& и ВНИИССХ-1 в указан- ■ них зонах имелись соответственно компоненты с ОЭП 0,40; 0,42 И 0,50. Для Ташкента-6 характерны белковые компоненты с ОЭП 0,46 и 0,56. Исследованные гибриды сочетают в себе характерные для родителе^ белковые компоненты (рис.5).

Известно, что третья электрофоретическая зона легкорастворимых белков семян содержит медленные ss и быстрые PF белковые компоненты, являкшиеся аллельными продуктами локуса

ВТ

А1Ъ -

1 Д1Ъ;

2. 3

0,1. 1

0,2-' 1Р «» 1»

<Е> €

о.з'I

0,4 0,5'

0,6; 0,7; 0.8 0,91,0.

1 2 3 4 5

«г

-8

Рис.

оз 1

5. Градиентный гель. Электрофорез Рис.6. Элзктрофореграммы водорастворимых я легкораство-

легкорастваримых белков семян римых белков соэреваших семян хлопчатника сорта

? присутствии 4Ы мочевины 108-Ф

- ВШИССХ-1 I -V 25 жн., 2-35 вн., 3-45 кн., 4 - зрелые

2 - Ташкент—6 х БНИШСХ-1 семена, с 5 по 8 - легкорастворимые белки (запас-

3 - Талкент-6 ные белки), 5 - 25 ян., Б - 35 ян., 7 - 45 лн.,

8 - эрелые семена.

А1Ъ-1 (IVлин, 1986). Указанные белковые компоненты наследуются по кодоминантному типу.

Посемянный анализ гибридной популяции (Ташкент-бхВШИССХ-I) показывает, что медленным 33 компонентам Третьей электрофо-ретической зоны всегда соответствует медленные компоненты четвертой зоны. Тоже обнаружено и в отношении быстрых по подвижности белковых компонентов. Гетерозиготы всегда содержат медленные и быстрые компоненты третьей и четвертой электрофоретических зон.

Таким образом, нами установлено, что компоненты третьей и четвертой электрофоретических зон наследуются :,сцепленно. Полученные результаты свпяетельствуют о том, что медленные и быстрые компоненты четвертой ¡зоны можно отнести к продуктам самостояте-' льного локуса, названного нами А1Ъ-* £ .Аллели этого локуса, кодирующие быстрые и медленные белковые компоненты, обозначены символами и вв . • !

Для сортов Ю8-5 и ВНИИССХ-1 характерны медленные белковые варианты локусов А1Ь-1 и А1Ь-2 , а у сорта Ташкент-6 преимущественно выявляются быстрые по подвижности компоненты. По-семянные анализы сортов показывают, что среди ста проанализированных семян сорта ВНИИССХ-1 содержало 9 семян с РР и 9 семян ■было со смешанным 8Р типом белковых компонентов. У сорта 108-4 из ста проанализированных семян 6 представлено РР и 8 - РЗ генотипами. Сто проанализированных нами семян сорта Таппсент-б со-дзржало только РР аллели, т.е. они гомозиготны по исследованным альбуминовым локусам.

Таким образом, сорта ВНИИССХ-1 и 108-$ обнаруживают заметный внутрисортовой полиморфизм по исследованным альбуминовым локусам. Белки РР аллелей альбуминовых локусов могут служить факторами идентификации сорта Ташкент-6.

Из рисунков 6-7 видно, что водоизвлекаемые белки зрелых семян также содержат продукты локусов А1Ъ-1 и А1Ъ-г . Однако эти белковые компоненты менее выражены по сравнению .с основными мономорфными белками. В.водоизвлекаемых белках зародышей семян с 25-дневным возрастом белковые продукты РР аллелей у сорта Ташкент-6 четко выражены на электрофореграмме; и уровень их заметно снижается по мере созревания. Продукты аллелей сорта 108--Ф выявляются как у зародышей ремян молодого возраста, так и у зрелых семян. При визуальной оценке созревание семян сопровождается увеличением интенсивности окрашивания на электрофореграммах

УI У й 1 « « ! *

* ♦ 4 РР

* * * * * ♦ РР

0,0 ' 0,1.

0,2 . ' 0,3

0,4.

0,5 .

6,6'

0,7

0,8 ■ - ' >

0,9

1,0 ...

1 2 3 4 5 6 7 8

Рис.7. Электрофоре граммы водорастворимых и легкораствортлк белков созреваших семян хлопчатника сорта Ташкеит-о 1-25 ли., 2-35 тш., 3-45 ли., 4 - зрелые семена, с 5 по 8 - легкорастворимые белки (запасные белки), 5 - 25 пн., 6 - 35 пн., 7 - 45 т., в - зрелые семена.

запасных форм белковых продуктов РР и ' 33 аллелей. В третьей и четвертой полиморфных зонах иежну РР и 38 белками имеются основные - мономорфные белковые- полосы - с ОЭП 0,45 и 0,53 (рис.6-7). В легкорастворимой фракции белков семян иолапого возраста основные белковые полосы третьей и сетвертой эяект-рофорет.ических зон выражено слабо, Интенсивность окрашивания их увеличивается по мере созревания.- Степень выраженности мономорфных белков, экстрагируемых вопой , с увеличением срока созревания семян также увеличивается, причем, у сорта Ташкент-6 с повышением интенсивности окрашивания мано-' морфных полос уменьшается содержание полиморфных. У сорта 108-'£ повышение сопержания основных зон не приводит к существенному снижению полиморфной части спектра. Компоненты, соот-ветствуюпиа аллелям, цостаточно хорошо выражены и у зрелых семян. Следовательно, у сорта 108-Ф часть белковых гтрояуктоа

-16 - • S8 аллелей хорошо экстрагируется водой из зрелых семян, тогда как у сорта Тацщент-б из зрелых семян белковые продукты FF аллелей водой извлекаются значительно хуже.

Таким образом, результаты анализов покрывают, что у семян раннего возраста белковые продукты SS и FP аллелей хорошо экстрагируются водой, у зрелых семян лучше экстрагируются водой основные мономорфные белки. В этой связи полиморфные белковые полосы запасной легкорастворимой фракции зрелых семян более интенсивны по сравнению с мономорфными. Полученные результаты свидетельствуют о наличии в легкорастворимых.белках семян хлопчатника двух форм одинаковых по подвижности белковых компонентов - свободной (хорошо экстрагируемой водой) и связанной (извлекаемой 0,015 М /VaOR). t

В связи с современными представлениями о генетическом разнообразии природных популяций "полиморфизм" белков рассматривается как относительно нейтральная изменчивость, связанная со второстепенными функциями, адаптивными свойствами Вида, а генетически мономорфные белки - как маркеры таких кардиналь-• Ных функций, нормальная изменчивость которых биологически недопустима; мутации по этой части генома, приводя к патологии, должны немедленно отсекаться отбором, особенно на ранних онтогенетических стадиях" (цит. по Ю.П.Алтухову, 1983). В свете bíHx представлений более поздний переход мономорфных белков в процессе созревания в связанную форму по сравнению с полиморф, ными обеспечивает, очевидно, сохранность -пула растворимых белков, необходимых для проховдения процессов созревания семян.

Таким образом, с помощью градиентного гель-электрофореза в присутствии 4М мочевины удалось выявить генетически детерми-■ нированные различия в составе легкорастворимых белков семян хлопчатника. Эти исследования могут быть использованы в работах по биохимической паспортизации сортов хлопчатника и в селекционно-генетических исследованиях. Данные о соотношении растворимых и нерастворимых форм мономорфных и полиморфных белков в процессе созревания семян представляют интерес для изучения роли белкового поли- и мономорфизма в жизнедеятельности организмов и в эволюционных процессах.

- 17 -ВЫВОДЫ

I Различия в компонентной составе вопорастворимых белков -семян у неодинаковых по развитию одновозрастных коробочек и у коробочек, различных по скороспелости сортов хлопчатника, носят количестве№шй характер и наиболее отчетливо проявляются в ранние сроки созревания.

2. Начало появления основных компонентов водорастворимых белков на электрофоре грамме в процессе созревания семян не

. зависит от генотипов и сроков созревания коробочек. В то же время высокие, дозы композана Ы, ускорявшие сроки раскрытия коробочек, задерживают появление первого по подвижности на злектрофореграыме белкового компонента водорастворимых беж- ' ков семян о ОЭП 0,13 на 8-10 дней.

3. Метопом градиентного гель электрофореза, ейдержалаго

4 М мочевины, выявлены дополнительные в составе легкорастворимых белков семян компоненты с ОЭП 0,40; 0,42; 0,46? 0,50 и 0,56,

4. Различные компоненты полиморфной части леигорастворк-,мых белков семян в неодинаковой степени диссоциируют в воде в

шелочном и кислом буферах. Компоненты с ОЭП 0,40 к 0,50 лучше диссоциируют в шелочном буфере, в меньшей степени в воле и не диссоциируют в кислом буфере. ' г

5. Различия в составе легкорастворимых белков семян генетически детерминированы. Белковые компоненты с ОЭП 0,40 и 0,46 являются аллельными продуктами генетического локуса А1Ъ- 2 . Локусы АГЬ-1 и АХЬ-2 находятся в одной группе

. сцепления и белковые продукты их аллелей наслевуются по кодоминантному типу.

•6, Ыономорфная и полиморфная части легкорастваримых белков обнаруживают различия по степени их экстрагируемости. В . мономорфной части белков зрелых семян сосредоточены компонен-• ты, хорошо экстрагируемые водой, в полиморфной, преицушествен-,' но запасные формы, которые более полно извлекаются щелочными буферами.

- 18 -

7, Мономорфные белки в процессе созревания семян более поздно переходят в,запасные формы ио сравнению с полиморфными, обеспечивая тем самым сохранность растворимых белков в период созревания семян. •

Рекомендации

1. Рекомендуются способы экстракции легкорастворимых белков семян и их электрофоретического разделения. Наибольшие различия между сортами хлопчатника G.hirautum достигается когда для электрофореза используются ¿елки, полученные экст- . ракцией остатка муки семян 0,015 М /VaOH или трис глициновым буфером pH 8,3 после предварительной промывки обезжиренной муки семян 0,05 М уксусной кислотой, а также когда из нее предварительно удаляются белки экстрагируемые водой. .

Наилучшие результаты электрофоретического разделения этих белков достигаются в градиентном Ю:17$6-ном геле, содержащем '2-4M мочевины.

2. Электрофоретические компоненты с ОЭП 0,40; 0,42; 0,50 и 0,56 белковые'продукты локусов Alb-1 и Alb-2 могут быть использованы как генетические маркеры для проведения различных генетико-популяционных исследований; определения гибрид-ности, процента перекрестного опьиения, внутривидового и вну-•трисортового полиморфизма, анализов совместного наследования с признаками и др„

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

I. Рахманкулов С.А., Абидов Р., Юлдашев А. Использование белковых маркеров в селекционно-генетических исследованиях и филогении хлопчатника Ц Сб. ВНИЖСХ "Генетика, сел. и сем. ^к|«^,>щент, 1937.- С.155-156. • ^^^УТахманкулов С.А., Абидов Р., Юлдашев А., Аскарьянц А. Компонентой состав водорастворимых белков семян'сортов хлопчатника fi.hireutM L.' И ®из. и биохимия культ.растений.-1988.- Т.20.- » 5.- С.477-480. .

3. Абидов Р., Илдашев А., Рахманкулов С.А., Сыдык-Ходжа-евв. Л.А. Компонентный состав водорастворимых белков созреваю-тих семян у различных по скороспелости сортов хлопчатника ви-.

- 10 -

да G.hirsutum Ь. // Сб. ВНИИССХ, 1989.- С.128-136.

4. Абидов Р., Рахманкулов С.А., Юялашев А., Сыдик-Ходжае-ва Л.А. Полиморфизм легкорастворимых белков семян хлопчатника И Узб.биол.журнал, 1989.- № I.- С.5-8.

5. Рахманкулов С.А., Абидов Р., Х^дашев А., Сыдык-Ходжае-ва JI.A. Полиморфизм и фракционный состав легкорастворимых белков семян хлопчатника II $иэ. и биохимия культ.растений,- 1990

Т.22.- № 3.- С.300-304.

6. Рахманкулов C.i Абидов Р., Сыдык-Ходжаева Л.А., ХЬда-шев А. Полиморфизм и фракционный состав легкора.створимых бел-крв, созревавших семян различных генотипов хлопчатника // АН СССР ШР.- П Съезд ВОФР (24-29 сентября 1990 г., МинскЦ-Тезисы докладов.- М., 1990.- С.76.

7. Абидов Р., Юл,паше в А., Сыдык-Ходжае ва Л.А., Рахманкулов С. О компонентном и фракционном составе легкорастворимых белков семян хлопчатника вида G.hirautum L. // Сборник ВНИИССХ "Генетика, селекция хлопчатника".- Ташкент, 1990.- C.II8-I23.

.oiiTBMia»a.I8.SI.iS .OOI.qii.VSe.^.ÄmsTjm

f

РТП.Тжп.ВШ?.Зак.927.Tip. 100. 24.И.91 .Бесплатно,