Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетические и анатомо-морфологические аспекты устойчивости сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к грибу Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетические и анатомо-морфологические аспекты устойчивости сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к грибу Heterobasidion annosum (Fr.) Bref."

л ХАРК1ВСБКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ ЗАДОРОЖНИЙ Костянтин Миколайовнч

УДК 630*165.3:634.0.81:575

ГЕНЕТИЧН1 И АНАТОМО-МОРФОЛОГ1ЧН1 АСПЕКТИ СТ1ЙКОСТ1 СОСНИ ЗВИЧАЙН01 (PINUS SYL VESTRIS L.) ДО ГРИБА HETEROBASIDION ANNOSUM (FR.) BREF.

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ дпсертацп на здобуття вченого степеня кандидата бюлотчних наук

XapuiB - 1997

Дисертащсю е рукопис

Робота виконана в Украшському ордена "Знак Пошанп" науково-досл!дному шституп л1сового господарства 1 агрошсоме-лаораци 1м. Г.М.Висоцького

Науковий кер1внпк: доктор сшьськогосиодарських наук,

Академж Украшсько!' Академп аграрних наук, професор ПАТЛАЙ 1гор Миколайович, директор УкрНДШГА

Офщшш опоненти:

доктор бюлогсчних наук, ПОЛЯКОВА Людмила Володим1р1вна, Украшський НД1 л1сового господарства 1 агрол1сомел1оращ11м. Г.М. Висоцького, провщний науковий сшвробиник лабораторп селекцп, насшництва та штродукци деревних пор1д

кандидат бюлойчних наук, доцент, НИКОЛЬЧЕНКО 31на1да Титавна ,Харшвський державний ушверситет, науковий сш.вроб1тник кафедри генетики та цитологи

Прошдна установа:

шститут агроекологп 1 б!отехнологи УААН (м. Кшв).

Захист дисертацп ввдбудеться " ЛЯ " _1997 р. о ГОДИН1

на засщанш спещал1зовано1 Вчено! Ради К 02.02.18 Харшвського державного ушверситету за адресою: 310077, Харшв, м. Свободи, 4, аудитор1я 3-15.

3 дисертащею можна ознайомитися в Центральшй науковш б1блютещ ХДУ.

Автореферат роз1сланий " е?9 " 1997 р.

Вчений секретар .

сиещал1зовано1 Ради, J(C/h

кандидат б1олоп.чних наук /_НЕКРАСОВА A.B.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть теми.

Ураження кореневою губкою соснових насаджень е одшею з актуальнпх проблем jiicoBoro господарства Укра1"ни. НеобхЦ-шсть досшджень обумовлюеться значними матер1альнпми збитками i зниженням захисних i саттарно-гтеничних функцш л1с1в шд впливом Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. До сих nip вщсутш раднкальш заходи захисту насаджень вщ захворювання, що обумовлюе необхадшсть продовження досладжень природп захворювання i розробку засоб1в профшактики масового ураження. Досл1дження генетичних особливостей Р. sylvestris мае важливе значения для р1шення щлого ряду проблем, пов'язаних i3 стшшстю дерева до р1зного роду патогенних фактор1в i равдонального використаиня генетичних pecypciB виду в селекцшному процесь

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Подана робота е частиною науково-дослвдно!' тематики державного плану: "Вивчити причини масового всихання л1с1в. Розробити засоби шдвищення ïx стшкостГ' (номер держрегь страци 0194U012789).

Мета i задач1 досладження.

Метою дослщжень було визначення ступеня взахмозв'язку окремих генетичних i анатомо-ф1зюлопчних фактор!в is CTifi-KicTio сосни звичайно'1 (Pinus sylvestris L.) до захворювання, яке викликаеться кореневою губкою (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.) i визначення вщмшностей м1ж 1золятами патогену в дocлiджyвaниx районах.

Ввдповадно до метп дисертацшно'х роботп перед автором були поставлеш таш завдання: ,

1. Визначити дереворуйшвну актпвтсть i Ti генетико-б1о-xiMi4Hi показники, HKi можуть бути генетичними маркерами патогенност1 для 1золя-пв Н. annosum i3 популящй райошв дос-лiджeнь.

2. Визначити вплив на генетико-б1ох1м1чш показники грибу часу його icnyBaiiHH в культур!.

3.Досладпти генетичну мшлив1сть i д1ференщащю дерев сосни шд вплпвом naToreiry.

4.Виявити генетичш маркери ctüikoctI дерева до патогену.

5. Дослвдити модифшацшну м1нлпв1сть захисних речовин дерева, його фотосинтетичного апарату 1 дендрометричних по-казншив, що виникають шд впливом патогену.

Наукова новизна одержаних результат!в.

Вперше проведено комплексный анал13 дендролопчнпх, ф1з1олого-аыатом1чш1х 1 генетичыих особливостей дерев а р1зною стшшстю до патогену. Кр1м того, було визначено генотипи цих дерев по 18 локусах 1 вперше використано анал1з не лише р1зних алел1в 1зофермент1в, але 1 1х сполучень.

Практичне значения одержаних результапв.

Дослщження присвячено вивченню найбшып небезпечного захворювання хвойних л1с1в Украшп, яке завдае значих збитшв л1совому господарству краши. Встановлеш в результат! дос-лзджень законом1рноеп дозволяють визначити перспективт напрями в селекцшшй робот1 по виведенню стайких до захворювання форм сосни 1 оцшювати (у сукупноси з шшими методами) потенщйну стштсть до захворювання 1сыуючих насад-женъ.

Особистий внесок здобувача.

Дисертащйна робота виконана автором за пер1од очно! асшрантсько! шдготовки у 1991 - 1994 рр. в лабораторп ф1зю-логц 1 бштехыологи рослин УкрНДШГА. Автор сформував нап-рямок досл1джень, опрацював програму та методику науково-дослздних роб1т, 1нтерпретував експериментальнпй материал. Бшыпа частина експериментальних роб1т - лабораторш дослщи (визначення вм1сту нуклешових кислот, дереворуйшвно! актив-ыоста, електрофоретичний анал1з 1зоферментав, дендрометричш досл1дження та анатом1чш досл1дження хво!) - виконана автором самостшно.

Апробащя результат1в дисертаци.

Результати доелвджень було оприлюднено:

1. на Всеросшськш науково-техшчшй конференци "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов" (Москва, 1994);

2. на конференци молодих вчених бюлогачного факультету ХДУ (Харшв, 1995);

3. на Республжанських конференщях молодих вчених 1 спещал!ст1в "Актуальш питания боташки 1 екологи" (Донецьк, 1995; Харшв, 1996);

4. на 7-му европейському еколопчному KOHrpeci (Budapest, 1995);

5. на гижнародному спмпоз1ум1 "Методологические основы формирования, ведения и использования коллекции генетических ресурсов растений" (Хартв, 1996);

6. на м1жнародшй науково-практичнш конференци "Генетика и селекция - на службе лесу" (Воронеж, 1996);

7. на м1жнароднш конференци "Молекулярно-генетические маркеры растений" (Ялта, 1996).

ПубМкацц.

Результати дисертацп опублшовано в 3 статтях у наукових журналах i у 7 тезах наукових конференщй.

Структура та обсяг роботи.

Дисертащя складаеться 13 вступу, п'яти глав, та п'яти додатшв. Загальний обсяг - 149 сторшок. Результати дослдджень наведет в 20-ти таблицях (на 21 сторшщ). Глюстративний матер1ал складають 11 малюшив (на 11 сторшках). Список л1тератури (на 29 сторшках) м1стить 249 л1тературних джерел, в тому числ1 48 заруб1жних автор1в. Додатки на 22 сторшках.

ОБ'еКТИ ТА МЕТОДИКА ДОСШДЖЕНЬ.

До колекцп 1золят1в, яка використовувалась в робот! належало 65 гетерокарштичних 1золят1в р1зного походження в основному з XapKiBCbKo'f (харк1вська популящя) i Житомирсько! (житомирська популящя) областей Украани. 2 1золята були ви-дыеш автором роботи, a mini - к.б.н. В.О. Мокрицьким

Дереворуйшвну актившсть 1золят1в впзначали через втрату ваги деревени за перюд дослзду. Вм1ст нуклешових кислот в мщели 1золятав визначався за методом Шмщта-Тацтаузера в модифшацН Нечаево! (1966).

Як об'ект досл!джень було вибрано cochobI насадження з хрошчними вогнищами коренево! губки, в центр1 яких зна-ходились життездатш стшш дерева. Дослэджеш насадження знаходились в Богунському л1сництв1 Житомпрського держ-л1сгоспу (богунське насадження) i в Задонецькому л1сництв1 Змпвського держл1сгоспу (задонецьке насадження).

Дерева сосни звпчайног в1зуально розподьчялись за трьома категор1ями: CTiiiKi до ди патогена, xBopi i контроль, який доби-рався з тих дерев, яш не мали ознак патологи i знаходились на

дшянках насадження, де ще не спостер1галось захворювання. Стшкими деревами вважалися Ti, що iciiyBajni у вогнищах захворювання напротяз1 15-20 рошв. При цьому вопи мали гос-тровершинну, конусовидну, овальну, цил1ндричиу чи вузькоко-нусовидну густоохвоену крону, з темно-зеленою хвоею, довжина яко1 не менша за середню. Хвор! дерева мали туповершинну розкидисту i воронковидну ажурну крону з бл1до-зеленою короткою хвоею.

Bei роботи по проведению електрофоретичного анал!зу i30-ферментав проводились в лабораторп молекулярно! генетики БелНДШГ (зав.лаб. - проф., д.б.н. Г. Г. Гончаренко).

Було проаналазовано 10 фермент1в по 18 локусах. Анала-зувались сл1дуюч1 ферменти (локуси): аспартатамшотрансфераза (Aat-1, Aat-2, Aat-З), алкогольдегадрогеназа (Adh-1, Adh-2), глу-таматдепдрогеназа (Gdh), 1зоцитратдепдрогеназа (Idh), сорб1тол-дегщрогепаза (Sdh), малатдейдрогеназа (Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3, Mdh-4), лейцинамшопептидаза (Lap-1, Lap-2), д1афораза (Dia-1, Dia-2), флюоресцептна естераза (Fl-Est), кисла фосфотаза (Acph). KpiM того, було визначено П1див1дуальну гетерозиготшеть кожного проанал1зованого дерева.

Методика аыал1зу сполучень 1зофермент1в була розроблена автором в npon;eci виконання роботи. Анал1зувались сполученпя алел1в 1зофермент1в п'яти локуад (Aat-2, Aat-3, Adh-1, Adh-2, Gdh). У кожного дерева п'ять локус1в з двома алелями кожний утворюють 2x2x2x2x2 = 32 сполучення. У випадку наявноста гомозиготних локуыв частина сполучень буде однаковою. Для зручноста кожному сполученню було надано порядковий номер (Табл.1).

В процеи роботи було використано два методи анашзу сполучень 1зофермент1в. При застосуванш першого методу врахо-вувалась тшыи наявшеть чи в1дсутшсть у дерева даного сполучення. При застосуванш другого методу враховувались Bei виявлення сполучення, нав1ть якщо воно зустр1чалось кшька раз1в у одного дерева.

В першому випадку була визначена частота зустр1чаемост! дерев i3 вс1ма виявленими сполученнями алел1в 1зофермеш1в в pi3Hiix трупах. Бона впзначалась за формулою: q=K/N, де N -шльшеть дерев в rpyni, а К - шльшеть дерев в rpyni, що мають дане сполучення.

Таблица 1

Сполучення алелей 1зофермент1в Pinus sylvestris L.

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Aat-2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Aat-3 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70

Gdh 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

N 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Aat-2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Aat-3 3.00 3.00 3.00 3.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60

Gdh 1.00 1.00 1.00 1.00 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30

N 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

Aat-2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.10 1.10 1.10 1.10

Aat-3 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70

Gdh 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.00 1.00 1.00 1.00

N 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

Aat-2 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10

Aat-3 1.00 1.00 1.00 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60

Gdh 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

N 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Aat-2 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10

Aat-3 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70

Gdh 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30

N 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

Aat-2 1.10 1.10 1.10 1.10 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

Aat-3 3.00 3.00 3.00 3.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60

Gdh 1.30 1.30 1.30 1.30 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

N 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Aat-2 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

Aat-3 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70

Gdh 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 l.OO 1.30 1.30 1.30 1.30

N 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

Aat-2 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

Aat-3 1.00 1.00 1.00 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

Adh-1 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10 1.00 1.10

Adh-2 1.00 1.00 1.60 1.60 0.30 0.30 0.70 0.70 1.00 1.00 1.60 1.60

Gdh 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30

В другому випадку анашзувалась частота зустр1чаемост1 сполучень алел1в 1зофермепт1в в р1зних трупах дерев. Частота визначалась за формулою: q= K/N х 32 , де N - к1льшсть дерев в rpyni, а К - кшыасть раз1в яке сполучення зустр1чалось в rpyni.

Для впзначення смолпстосп лубу використовувалась методика визначення масла за масою (вагою) сухого обезжиреного залишку в модифшацп C.B. Рушковського.

Дослздження особливостей морфолойчно!' i анатом1чно'1 бу-дови xboï проводились за загальноприйнятими боташчними i цитолопчними методиками (Chamberlain, 1932; Bensley, 1938; Наумов, Козлов, 1954; Прозина, 1960; Яценко-Хмелевский и др., 1982).

РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛ1ДЖЕНБ

Пopiвняльнa характеристика 1золятав H. annosum i3 попу-ляцш дослзджуваних райошв.

Дереворуйшвна актившсть 1золят1в H. annosum залежить вщ багатьох фактор1в. На neï можуть впливати як генетичш особливоси самих 1золят1в, так i аыатомо-морфолопчш характеристики рослини-хазяша i його деревини, детермшоваш еко-лоичними умовами м1сцезростання (Мокрицкий, 1992). Так як досл!джуваш насадження Р. sylvestris знаходились далеко одне В1Д одного, дуже важливо було дослздити коливання цього по-казника в м1сцевих популящях патогена.

Дереворуйшвна актившсть 1золяпв Н.annosum з популяцш доошджуваних райошв коливалась в межах ввд 2,57% до 11,99%. В середньому 1золяти харшвського походження вияви-лись трохи cлaбкiшими дереворуйшвникамп, шж 1золяти жито-мирського походження. Середня величина дереворуйшвно! ак-тивносп харшвських 1золят1в дор1внювала 6,93 ±0,87%, а жи-томирськпх - 7,67 ± 0,83%. Але виявлена р1зниця по дерево-руйшвшй активност1 м1ж 1золятами м1сцевих популяцш впяви-лась недостов1рною.

Aнaлiз даних по iзoлятax, яш 1снували в культур! напротяз1 pi3Horo часу, достов1рно1 pi3Hiiu,i ьпж ними не виявив.

Окр1м дереворуйшвно1 aKTiiBHOcTi для кожного дослад-жуваного 1золята були визначеш. Taici показники як bmIct РНК, ДНК i кислоторозчинного фосфору (в мкг/мг бшка), а також

сшвввдношення РНК/ДНК i встановлена стушнь ix кореляцп з величиною дереворуишвно! активное^ гриба.

Досл1джет 6ioxiMi4Hi показники досить суттево ввдобра-жають ряд ггроцеспв як ф1з1олопчного, так i генетичного плану, як1 вадбуваються в мщели грибу в р1зних умовах. Показано можлпв1сть 'ix зв'язку о щлим рядом важливих мехашзм1в, в1д яких залежить життед1яльшсть, а значить i патогеншсть грибу.

Генетична м1нлнв1сть i диференщац!я дерев Pinus sylvestris L. р1зних категорш стану.

В процес1 роботи визпачались частоти зустр1чаемост! алел1в у трьох груп дерев piaiuix категор1й стану (cxim-ci, xBopi i контрольна для кожного досладжуваного насадження (Табл. 2). Та-кож вивчались сшльт для обох насаджень особливоста стшких, хворих i контрольних дерев.

Найбшып пол1морфними виявплись локуси Aat-2, Aat-3, Adh-1, Adh-2, Gdh, Dia-1, Mdh-4 i Fl-Est, середня очшувана гетерозиготтсть (Не) яких для Bciei сукупност1 дослвджуваних дерев перевищувала 40%. До середньопол!морфних локус1в вадносились Lap-2, Mdh-1, Mdh-3 i Acph середня очшувана гетерозиготтсть (Не) яких коливалась вщ 10 до 32%. У слабопол1морфних локуат Aat-1, Dia-2, Lap-1 i Mdh-2 значения Не не перевищували 9%. Локуси Idh i Sdh були мономорфними.

Р1зницю м1ж фактичного i очшуваною гетерозиготтстю було впявлено в локусах Aat-2, Aat-3, Adh-1, Adh-2, Gdh, Dia-1, Mdh-3, Fl-Est i Acph. В залежноси в1д насадження i категорй дерев для BCix локус1в фактична гетерозиготтсть могла вщр1знятися ввд теоретично! як в менший, так i в б1лыпий 6iK. Скор1ш за все, це свадчпть про те, що гомо- чп гетерозиготтсть рослини по дослвдженим локусам не впливае на диференцшну видсиваем1сть дерев у вогнипц захворювання.

До загальних особливостей груп дерев р1знпх категорш стану можно ввднести зменшення числа маркерних (зустр1чаемих йльш в цш rpyni) алел1в при послвдовному переход! в1д контрольних до хворих, а пойм до стшких дерев (тобто при напрямку руху в!д здорового м!жвогнищевого простору до центру вогнища захворювання). Якщо для групп контрольних дерев маркерними е ciM алел1в (Adh-20-70, Dia-20-80, Lap-10, Lap-11-05 , Mdh-10-85, Fl-Est1-10, Acph0-75), то для хворих дерев е тшый два маркера (Mdh-30 i Fl-Est0), а для стшких тшю один (Aat-1°).

Таблидя 2

Частоти алел1в найбшьш пол1морфних локуыз в трупах _дерев сосни звичайног р1зних категорш стану_

групи дерев р1зних категорш стану

локус алел1 богунське насадження задонецьке насадження

стшш хвор1 контрольш стшш хвор1 контрольш

Aat-2 1.00 0,714 0,550 0,750 0,750 0,594 0,700

1.10 0,214 0,400 0,205 0,188 0,344 0,250

1.25 0,071 0,050 0,045 0,062 0,062 0,050

Аа<;-3 1.00 0,571 0,650 0,717 0,750 0,688 0,675

3.00 0,429 0,350 0,283 0,250 0,312 0,325

Adh-l 1.00 0,786 0,800 0,750 0,875 0,625 0,600

1.10 0,214 0,200 0,250 0,125 0,375 0,400

0.30 0,071 0,200 0,205 0,313 0,344 0,150

0.70 0,000 0,000 0,045 0,000 0,000 0,000

1.00 0,643 0,750 0,614 0,625 0,594 0,775

1.60 0,286 0,050 0,136 0,062 0,062 0,075

1.00 0,500 0,800 0,523 0,750 0,688 0,450

1.30 0,500 0,200 0,477 0,250 0,318 0,550

В1а-1 0.85 0,286 0,200 0,217 0,187 0,281 0,175

0.90 0,000 0,300 0,109 0,187 0,187 0,150

1.00 0,714 0,500 0,674 0,625 0,531 0,675

Ьар-2 0.95 0,143 0,100 0,109 0,125 0,071 0,050

1.00 0,857 0,700 0,891 0,813 0,929 0,900

1.05 0,000 0,200 0,000 0,062 0,000 0,050

маь-з 0 0,000 0,050 0,000 0,000 0,000 0,000

0.70 0,071 0,300 0,174 0,062 0,156 0,200

1.00 0,857 0,650 0,804 0,938 0,844 0,800

1.20 0,071 0,000 0,022 0,000 0,000 0,000

1.00 0,500 0,350 0,457 0,375 0,563 0,350

3.00 0,000 0,000 0,000 0,125 0,000 0,025

6.50 0,286 0,450 0,261 0,187 0,250 0,350

8.00 0,214 0,200 0,283 0,313 0,187 0,275

0 0,000 0,050 0,000 0,000 0,000 0,000

0.30 0,143 0,250 0,087 0,313 0,187 0,200

0.70 0,000 0,100 0,087 0,000 0,094 0,175

1.00 0,857 0,600 0,804 0,625 0,719 0,600

1.05 0,000 0,000 0,000 0,062 0,000 0,025

1.10 0,000 0,000 0,022 0,000 0,000 0,000

Ha ochobí отриманих даних були розраховаш ochobhí по-казники пол1морф1зму як для дослщжуваних насаджень в щло-му, так i по трупах дерев р1зних категорш стану (Табл. 3). Доля штморфних локус1в склала 0,83 i 0,89 для задонецького i богунського насаджень вщповщно. В богунському насаджент найбшып впсокий р1вень пол1морфност1 показали контрольт дерева. У хворпх i стшких дерев р1вень пол1морфност1 виявився однаковим. Схожа законом1ршсть спостер1галась i в задонець-кому насаджент. Найбшыппй р1вень пошморфносп у контроль-них дерев, а б1лып низький у стшких i хворих.

Анал1з загальних особлпвостей труп дерев р1зних категорш стану по показнпках пол1морф1зму дав сл1дуюч1 результати. Найбшыпий р1вень пол1морф1зму мали контрольт дерева, а пром!жний - ctííikí. В щлому, при переход! в1д групп конт-рольних до дерев, на як1 д!яв патоген, спостер!галосъ зниження PÍbhh пол1морф1зму. Це сшвпадае Í3 спостер1гаемою при цьому переход! тенденщею зменшення кшькоста маркерних алел1в у хворих i стшких дерев. Зменшення р1вня пол1морф1зму шд д1ею стресового фактору (техногенного забруднення) ввдм1чаеться i в Po6otí I.I. Коршикова (1994). Щ дат можно пояснити як прояв неспециф1чно1 реакцп Р. sylvestris па стрес на популяцшному PÍbhí.

Для аналйзу ступеня шдроздшеност1 дослзджених насаджень були використат коефщ1енти, запропоноват Райтом (F-статистпкп) i Hei (G-статистики) (Nei, 1973; Guríes, Ledig, 1982). Анал1з ступеня шдрозд!леност1 груп дерев pÍ3HOi категори стану показав, що серед ni fr pinem. генетичного р1зномашття (Ht) трьох груп дерев дор1внював 28,4%. М1жпопулящйна мшлившть (Dst) в трупах була б!льтпою, шж в насадженнях i дор1внювала 0,4%, або 1,1% (Gst) в1д загальноь ,

Для оцшки генетичних вздмшностей м1ж трупами дерев р1зних категор1й стану двох доотджуваних насаджень викорис-товувався коеф1щент генетнчно! дистанцп, якпй був запропоно-ванпй Hei" (Nei, 1972). Генетична дистанщя mí ж трупами дерев коливалась ввд 0.007 до 0.022 (Рис. 1).

Частота зустр1чаемост1 дерев з р1знпми сполученнями алел1в в залежносп в1д групи мшялась no-pi3HOMy. При послэдовному переход! в1д контрольних до хворих, а пот1м до ctíííkiix дерев К1льшсть дерев, hkí мали 22, 29, 14, 17, 30, 18, 23 i 55 сполучення, зменшувалась. При цьому кшьшеть дерев Í3

Таблиця 3

Показники пол1морф1зму в трупах дерев сосни р1зних категорш стану в досладжеыих популящях

кате- доля середня середня середня

група дерев гор1я поль шльшсть очшувана фактична

стану морф- них локус1в алел1В гетерози-готшсть гетерози-готшсть

богунське насад- стшш 0,722 1,944±0,725 0,258±0,035 0,262±0,034

ження

богунське насад - хвор1 0,722 2,222±0,943 0,296±0,029 0,289±0,028

ження

богунське насад- контрольш 0,889 2,611±0,979 0,276±0,020 0,283±0,02С

ження

задонецьке насад- стшю 0,778 2,167±0,857 0,269±0,033 0,276±0,03Э

ження

задонецьке насад- хвор1 0,667 1,944±0,802 0,269±0,025 0,254±0,025

ження

задонецьке насад- контрольш 0,833 2,278±0,895 0,279±0,021 0,298±0,021

ження

стпиа дерева 0,833 2,278±0,826 0,271±0,024 0,269±0,024

хвор1 дерева 0,778 2,278±0,826 0,284±0,019 0,263±0,018

контрольш дерева 0,889 2,833±1,098 0,281±0,014 0,287±0,014

Би 1 3 6 5 4 2

0.000 -|

0.005 -

0.010 -

0.015 -

0.020 -

0.025 -

групп дерев р1зно! категорп стану двох насаджень

1 - богунське, стшк1 4 - задонецьке, стшш

2 - богунське, хвор1 5 - задонецьке, хвор1

3 - богунське, контрольш 6 - задонецьке, контрольш

Рисунок 1. Дендрограма, ¡люструюча стушнь генетично! диференщаци груп дерев р1зно! категорп стану двох насаджень на основ1 коефицеш1в генетично! днстанцп Не!

сполученнями 22, 17 i 30 зменшилась в три рази, i3 сполучен-ням 14 - в чотири рази, а i3 сполученыям 18 впала в1д 21% до 0%.

Процент дерев, яш мали сполучення 5, 21, 53 i 7, в rpyni хворих зменшувався, а в rpyni стшкпх знову зростав, а процент дерев is сполученням 1 практично не змшювався. Майже в шв-тора рази зросла шльюсть дерев i3 сполученням 65. Частота дерев з цим сполученням при переходах м1ж трупами стабшьно зростала.

Таким чином, наявшсть тих чи шших сполучень алел1в 1зофермент1в в reHOMi дерева може вщбиватися на його можли-BOCTi протистояти патогену. При цьому сполучення алел1в мо-жуть бути як сприятливими (тими, що забезпечують кращу захищешсть рослини i утворюють коадаптивний комплекс), так i несприятливнми. В даному випадку як сприятливе можно роз-глядати 65 сполучення, а як несприятлив1 - сполучення 22, 17, 30, 14 i 18.

По Mipi розвитку вогнища захворювання стушнь сприятли-BOCTi для сполучення алел1в може змшюватнсь. Ti переваги, як1 дерево отримуе при наявноста окремих сполучень на меж1 вогнища можуть виявитись недолаками, коли рослина потрапляе в центр прогалини. Це добре пояснюе зростання кшькост! дерев з 2, 54 i 38 сполученнями в rpyni хворих рослин i ii зменшення для групп здорових.

Ощнка розходження теоретичного i практичного розпод1лу частот зустр1чаемост1 ycix сполучень 1зоферменпв в pi3Hnx гру-иах дерев проводилась з використанням KpirepiH xi-квадрат. От-римаш значения кр1ткр1ю вмявились нижчими за критичш для даного числа ступешв свободи i не дозволяють вщкинути нульо-ву гшотезу. B^MiimocTi м1ж трупами дерев також виявились недостов1рними.

Мшлив1сть 6ioxiMi4HHX i анатомо-морфолопчних ознак дерев Pinus sylvestris L. pisnnx категорш стану.

Статистична обробка даних по смолистосп лубу у дерев задонецького насадження показала, що icaye значна р1зниця м1ж деякими трупами дерев р1зних категорш стану. Xßopi дерева за щею ознакою виявились найбдльш вар1абельними. Величина дисперсп в цш rpyni майже в 5 paais перевищувала дисперию в груш контрольних дерев i майже в 33 рази дисперсно в rpyni

стшких дерев. Коливання величина ще! ознаки в rpyni стшких дерев виявились мпймальними. Р1знпця Mi ж трупами стшких i хворих дерев не-достов1рна, а м1ж трупами стшких i контрольних, а також хворих i контрольних достов1рна на piBHi 99%.

Пзпиця в смолпстост1 лубу у дерев р1зного стану богунсь-кого насадження менша, тж в задонецькому насадженш. Xßopi дерева за цим показником i в цьому насадженш виявились най-бшъш вар1абелытми. Величина дисперсп в цш rpyni б1льш шж в швтора рази перевищувала диспераю в трупах контрольних i стшких дерев. Групп контрольних i стшких дерев мали одна-кову величину дисперсп. Р1зниця м1ж BciMa трупами недосто-BipHa.

Пор1вняльнии анал1з р1знищ в анатомоструктур1 xboi дерев р1зних катеторш стану показав, що аспмшяцшпий апарат стшких рослин характеризуеться значною товшиною покровних тканин (ешдерм^а i гшодерми), а також мезофьла. Для xboi хворих дерев характерна наявшсть слаборозвиненох смолоносно! системи. Хвоя хворих дерев в1др1зняеться незначною шлыистю продих1в i максимальним вадкриттям продихово! пцлини. Найбшыпа шльвдсть продих1в спостершаеться у xboi стшких дерев.

Под1бт 3Mimi даних ознак стану продпховото комплексу, характеризуючих функщональну актившсть асимйшщйного апарату деревно! рослини (Ковалев, 1980), у вппадку з уражен-пям Р. sylvestris Н. annosum, багато в чому походять на таш, яш вадбуваються в рослинному орташзм1 шд впливом засухи (Журова, 1994; Протасов, 1995, 1996). Можливо, що под1бт змши даних ознак е неспецпф1чною реакщею оргашзму дерева на стрес.

Анал13 розпод1лу дерев р1зних категор1й стану по д1аметру показав, що в задонецькому насадженш найменший середшй д1аметр мали стшш дерева (20,59 ± 0,87 см). За цим показником вони достов1рно вщр1знялись в1д хворих (24,84 ± 0,69 см) i контрольних (25,24 ± 0,69 см) дерев. Контрольш i XBopi дерева достов1рно м1ж собою не в1др1знялпсь. В ботунському насаджен-Hi достов1рно! р1зниц1 Mi ж трьома трупами виявлено не було, але середшй д1аметр стшких дерев (24,41 ± 1,29 см) був трохи бшыпим, шж у хворих (22,55 ± 0,70 см) i контрольних (22,64 ± 0,41 см). Найбшыпою вар!абельшстю д1аметра Biflpi3-

нялись хвор1 дерева обох насаджень, а найменшою - стпии дерева задонецького насадження. Кореляци ьпж д!аметром 1 катего-р1ею дерев в обох насадженнях виявлено не було.

Щ даш можно поясннти тнм, що при перемщенш на край вогнпща захворювання дерева починають отримувати бшыпу кьлыасть св1тла 1 вологи. Це призводить до штенсифшаци ростових процесхв 1 появи дерев 1з збшыпеыим д1аметром стовбура. Одночасно з цим затрата велико! шлькост1 ресурив дерев на рост може привести до зменшення можливоста рослин протистояти патогену, що може пояснитн в1дб!р на користь дерев з мепшою штенсившстю роста.

висновки

1. Гомо- або гетерозиготшсть рослини по дослвдженим локусам не впливае на диференцшну виживасм1сть у вогншцах захворювання, але тд впливом патогена в насадженш в1дбу-ваеться ел1мшащя деяких нестандартних алел1в;

2. При посладовному переход! в1д контрольнпх до хворих 1 стшкнх дерев спостер1гаеться знижепыя р1вня генетичного поль морф1зму; таким чином, для дерев в насадженш захворювання грае роль сильного фактору вадбору;

3. Шдроздшешсть груп дерев р1зного стану виявплась б1лып суттевою, шж шдроздшешсть дослдджених насаджень, що свздчить про вплпв патогена на генетичну структуру насадження;

4. Наявшсть тих чи шших сполучень алел1в !зофермент1в в геном1 дерева може вщображатися на його можливост1 протистояти патогену, при цьому сполучення алел1в можуть бути як спрпятливими (тими, що забезпечують кращу захищешсть рослини 1 утворюють коадаптивний комплекс), так 1 не-сприятливими, при цьому, по м1р! розвитку вогнища захворювання стушнь сприятливост1 для сполучення алелав може змшюватись;

5. Смолиспсть лубу дерев сосни змшюеться по м1р1 розвитку захворювання, при цьому дерева, яш знаходяться у вогнинц захворювання, мають достов1рно б^льщ високу смолисйсть, шж дерева контрольно! групи в задонецькому насадженш 1 достов1рно не вщр1зняються влд контрольно! групи в

богунському насаджепш, а смолисйсть лубу у хворих i стшкпх дерев в обох випадках достов1рно не вщр1зняеться;

6. Анатомо-морфолотчними вадмшностями стшкпх дерев булп: значна товщина покров1в i фотосинтезугочо!' тканини, б1лыиа сумарна площа смолоносной системы xboï, зб1лыпена шлынсть паренх1мних i пром1жних смоляних кагпипв; для хворих дерев характерна незначна кшьшсть продих1в i максп-мальне ввдкриття продиховох нцлини;

7. По Mipi просування в1д здорового м1жвогнищевого простору до центра вогнища захворювання р1зномаштшсть д1аметр1в дерев спочатку зростае, а пот1м р1зко зменшуеться при загальшй тенденци до зменшення середнього д1аметра дерева;

8. Досл1дження дереворуйшвно1 активности патогена не виявили достов1рно1 р1знищ м!ж досладженими популящями гриба за щею ознакою, а значить, д1к> патогена на дерева в обох досл1дженпх насадженнях за щею ознакою можна вважати практично однаковою;

9. Кореляцшн01 залежносй м1ж досладженими 6ioxiMÎ4-шши показниками i дереворуйшвною активтстю 1золят1в вияв-лено не було, хоча в ряду батьшвський 1золят - монокошдое-cnopoBi потомки спостер1гаеться сильна зворотня корелявдя дереворуйшвно!" активном! i3 bmîctom РНК.

Список праць опубл1кованпх за темою дисертаци

1. Задорожний K.M. Анал1з генотишв Pinns sylvestris L. з pi3HiiM ступетм ctîhkoctî до Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. Il Украгнський ботатчний журнал. -1996. -Т.53, N 5. - С. 736 -738.

2. Задорожный К.Н., Глазко В.И. Генетическая изменчивость сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ее устойчивость к заболеваниям // Bîchhk аграрно! науки. -1997. - N 4. - С. 83.

3. Задорожний K.M., Шерешевська Ц.М. Bmîct нуклешових кислот i кислоторозчинного фосфору в мщели гриба Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. // УкраА'нський боташчний журнал. -1997. -Т.54, N 3. - С. 272-274.

4. Задорожный К.Н. Исследование дереворазрушающей активности изолятов H. annosum различного происхождения // Тез. докл. всерос. науч.-техн. конф., Мытищи, 18-19 окт., 1994.

"Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов" - М., 1994. - С. 49-50.

5. Zadorozhny K.N. Frequency of different allele combinations of isosymes in plantation of Pinus sylvestris L. unaffected and attacked by Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. // Ecological Processes: Current Status and Perspectives Abstracts of 7th European Ecological Congress Hungarian Biological Society, Budapest, August 20-25 1995. - Budapest, 1995. - P. 202.

6. Задорожньш К.H., Линник M.А. Генетические аспекты устойчивости сосны обыкновенной к грибу Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. // Материалы конференци молодых ученых-биологов Харьковского Государственного Университета. - Харьков: изд-во ХГУ. - 1995, - С. 21.

7. Задорожный К.Н. Дереворазрушающая активность изо-лятов Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. из одного насаждения // Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов, Харьков, 5 - 7 июня 1996. "Актуальные вопросы ботаники и экологии" -Харьков, 1996.-С. 51.

8. Задорожный К.Н. Методика анализа сочетаний аллелей изоферментов у Pinus sylvestris L. и её применение в исследованиях устойчивости деревьев к патогенным факторам // Тез. докл. междунар. науч.-практ. конф., Воронеж, 28-29 июня 1996. "Генетика и селекция - на службе лесу" - Воронеж, 1996. - С. 78.

9. Задорожний K.M., Волосянчук Р.Т. Видалення донор1в цшних ознак сосни звичайног з природних i штучних популящй за допомогою 1зофермептного анализу // Материалы междунар. сипозиума, Харьков, 2-4 октября 1996. "Методологические основы формирования, ведения и использования коллекций генетических ресурсов растений" - Харьков, 1996. - С. 209

10. Задорожный К.Н. Использование сочетаний аллелей изоферментов как генетических маркеров устойчивости Pinus sylvestris L. к Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. // Тез. доклад, межд. конф. Ялта, 11-15 ноября 1996. "Молекулярно-генети-ческие маркеры растений" - Киев:Аграрна Наука. - 1996. - С. 20

Задорожний K.M. Генетичш и анатомо-морфолопчш аспек-ти CTiÜKOCTi сосни звичайно! (Pinus sylvestris L.) до гриба Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. - Рукопис.

Задорожний K.M. Генетичш и анатомо-морфолопчш аспек-ти ctüíkoctí соснп звичайно! (Pinus sylvestris L.) до гриба Hete-robasidion annosum (Fr.) Bref. - Рукопис.

Дпсертащя на здобуття вченого ступеня кандидата бЬгопчннх наук за спещальшстю 03.00.15 - Генетика - Харгав-сыши дерясавпий ушверситет, Xapicin, 1997.

Дпсертащю присвячено питаниям стшкосп сосни до гриба Н. annosum. Шд час виконання роботи проведено комплексний анал1з дендролог1чних, ф1з!олого-бюх1м1чних i генетичних особливостей дерев з р1зною стшк!стю до патогена. Визначеш генотипи цих дерев i, вперпге, застосовано анал!з не тшьк1 р1зних ал ел i в 1зофермент1в, але i ïx сполучень. Показано генетичш i анатомо-морфолопчш особливосп груп дерев сосни звичайно!" pÍ3Hiix категорш стану у вогнищах Н. annosum. Встановлено, що Н. annosum впливае на генетичну структуру насаджень сосни. В результат! впливу патогена р1вень генетпчного пол!морф1зму в насадженнях сосни зменшуеться.

Ключов1 слова: сосна, Н. annosum, ctífikíctb, !зоферменти, генетичш i анатомо-морфолопчш особливост!.

Задорожный К.Н. Генетические и анатомо-морфологическне аспекты устойчивости сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к грибу Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. - на правах рукописи.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук: специальность 03.00.15 - Генетика: Харьковский государственный университет: Харьков, 1997.

Диссертация посвящена вопросам устойчивости сосны к грибу H. annosum. Во время выполнения работы проведен комплексный анализ дендрологических, физиолого-биохими-ческпх и генетических особенностей деревьев (с разной устойчивостью к патогену. Определены генотипы этих деревьев и впервые применен анализ не только различных аллелей изофермептов, но и их сочетаний. Показаны генетические и анатомо-морфологическпе особенности групп деревьев сосны обыкновенной разных категорий состояния в очагах H. annosum. Установлено, что H. annosum влияет на генетическую структуру насаждений сосны. В результате влияния патогена уровень генетического полиморфизма в насаждениях сосны уменьшается.

Ключевые слова: сосна, H. annosum, устойчивость, изофер-менты, генетические и анатомо-морфологическпе особенности.

Zadorozhny K.N. Genetic and anatom-morfological aspects of pine (Pinus sylvestris L.) resistance to fungus Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. - manuscript.

Thesis for submitting candidate's digree of biological science: 03.00.15 - Genetics; Kharkiv State University; Kharkiv, 1997.

The dissertation is devoted to desing pine resistance to H. annosum. It has been carried on complex analysis of dendrological, physiologo-biochemical and genetic peculiarities of trees with different resistance to pathogen. It has been determined genotypes of these trees and for the first time applied complex analysis for different isoenzymes and their combinations. It has been shown genetic and anatom-morfological peculiarities of pine tree groups of different state categories in the H. annosum seat. It has been established that H. annosum influents to genetic structure of pine plantations. The results of the pathogene influence is a decreasing of genetic polymorphism level in pine plantations.

Keywords: pine, H. annosum, resistance, isoenzymes, genetic and anatom-morfological peculiarities.