Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гетерозиготность, гетерозисность гибридов F1 арабидопсиса и генетическая изменчивость в F2

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Гетерозиготность, гетерозисность гибридов F1 арабидопсиса и генетическая изменчивость в F2"

^ I' Ч

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Институт генетики и цитологии

На правах рукописи

АНГЕЛ Владимир Борисович

УДК 575. 116. 12

ГЕТЕРОЗИГОТНОСТЬ, ГЕТЕРОЗИСНОСТЬ ГИБРИДОВ И, УРАБИДОПСИСА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В Р2

(03.00.15 — генетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск—1992

Работа выполнена в Институте генетики АН Республики Молдова

член-корр. АН СССР, доктор биологических наук, профессор А. А. Жученко

часов на заседании специализированного совета К 006.02.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 — генетика в институте генетики и цитологии АН Республики Беларусь по адресу: 220734, Минск, ул. Скорины, 27, Институт генетики и цитологии

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научно!" библиотеке им. Я. Коласа АН РБ.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Каминская Л. Н. кандидат биологических наук КЧльчевский А. В.

Ведущее учреждение:

Одесский сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится « 3>! » 1992 р. в

АН РБ.

Автореферат разослан « »

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Е. В. Лобанок

v i - з -

ОЕЦЛЯ ХАГАКГШЮТИКА РЛШТЫ

'тцнй ¡Актуальность Тг-ки. Одним из вахчеЛиих звеньев сялтишсичоЛ ЯВЛЯЕТСЯ правилен!.'!! подбор РОДИТЕЛЬСКИХ Форм ДЛЯ получения гибридов .м'г-vr/ штми. ITjhi этом F/ модот рзссматривчтмл кш: 1нль и icaic средство c^wiciuüj - необходимее; о пело селекционного процесса, га которым следует далая серяа скр-йютпций « отбп| сп вплоть до получ-.-шш сорта.

При решении «опроса о выбор-? компгш.'нтоа CKpeuoinaHivi п случае, е.:лп ¡-"| - цель ееле-глдчи, селекционер исходит и? того, что ПОЛУСОННЫЙ ГИОриД ДО.'!»"Ч! ОТЛИЧИТЬСЯ ГетерОРИ^НССГЬП ПО К0НПД9КСУ хозяйственно цьннчх щ-ирнами, в Том числе н;:сс/.с;Я приспособленностью к условиям среди pro проиарастаиия. Км-->лея доинке, сги-детельствук-щ!? о том, чти го море наргитз.чия ггторогпготиосги гябридор сугнстиуст тенденция к псетот-'ыюму умличони>- их приспособленности, гат^м «:рнвпя ратшсимости вюодит на "плато" и Е Дальнейшем, при О'ГеНЪ BWCCKDM ЗТЗОПП-З r-:T?PO?I!',C1T.4CCT»T П'.брп-

ДОП. Н-'ЙЛПДГ.ОТСЛ СНЧГЛШ".'? Ил КПЗПССПОССбНССТЦ И "ЛРПС11ОСС'Л?II-

ностн (Vrijerb:*»*, L»mvit 19(21:). Однако таяучеки укааы-

рас'цяе на иеуггпАчжюать тэ:отИ санпи iv.n отсутствие (Mitten ol яХ. , !.?>:<i; M%Midr«*w 4t а). , 1982; Lüohl and КсМзч, 190П; Я*» and fidtortson, 1980). При работе с Ff, как ср-'дствсм селекция, с-?лекцис5нрра в яначительной степени интересует преобразовательная способность ге.четп-,'ескоЯ система гибридов, уровень и спектр разнообразия их: .потомства в зависимости от свсЛств походных форм. Глс-т )<1)прс!с наследован слабо, а данные, шяткся в литературе, иемюгочисязрны к зачастую противоречив!.!. Оксперпмэн-тальнов иэук-н»<з нэялмосвяэи гетброэигошэптн гибридов Г/, т Г5Т«РС'5ЯСН0СТН и изменчивости я поуомгтп? Судет свособегюяпт», по- ВИДИМОМ}", £Г;яШ>?Н11«7 ?5i,»3HTI1BHOCTH и уск'-ренп;-) процесса со?да-нпп сортов с комплексом г.оэяйстввнио-цвунктс ПрИРНа^-ОБ.

UiVIS J1.JT.säM^i.Tbij наоюл;;;.ч1 ргЗсгы является на примере модельного обюетн АгаМаорякз tlnliar« L. (Heynh) исследовать характер сгаикос^яги меллу степенью гет-рсмигстн.'.-оти гибридов Fj , ;:х гет^рогкснссттгк и прнспссобл-г^чоогьг, и геп-.-ти-ческоЛ изменчивостью я F).. В сютязтеташ с пэстгиигзккэй нельм нег^АОдиг-'С Счл? р?«ятп>. елв/.уылиа задачи: улгслс-гить гвяетич>"укгы дал.-'клесть гйнИЛ ьп-^О'.г.'АЧ'огла, «с:л:>;:?..чс£ок:г«.-{ д&г получс-я;л гкГ.ридоп F/; •^•лзгг«теллка:ть :: гг^гдов м?л-у

шиш к высокой температуре; оценить гетерозис: гибридов в раа-лнчних усаовиях среды; у изучаемых гибридов оценить частоту кроссинговера (гГ) между маркорныш! генами по расш/зплению в Р^; провести анализ взаимосвязи между гетерозиготностьи, гетерозисом б и генетической изменчивостью в

Гчучнаи новизна и практическая ценность работы. Впервые- для культуры араОидопсис на 20 комбинациях скрещивания выявлен характер взаимосвязи мееду гетерозиготностьи, гетерозисностью гибридов Ру и высвобождением генотипической изменчивости в расщеп-лящахся популяциях. Установлено, что с помощью фона выращивании растений иолию индуцировать увеличение выхода генотипической изменчивости у низкогетерозисних гибридов, характеризующихся в норме относительно низкий уровней высвобождаемой потенциальной генотипической изменчивости.

11а сегодняшний дань картировано около 80 генов арабидонсиса и стоит вопрос интеграции классической генетической карты с двумя картами рестршсционных полиморфизмов. Однако локализации этих генов была установлена без учета влияния генотипа на частоту кроссииговора иг жду иаршрньши генами. Результаты, представленные в диссертационной работе, свидетельствуют о той, что существуют значимые мелгенотшшческие отливши по частоте кроссинговера у гибридов Наибольшие значения гГ зафиксированы у гибридов от Олизюэродственних скрещиваний (с низкой гетерозиготностьи).

Отпечена положительная зависимость шмду степенью отдаленности компонентов скрещивания и уровнем гетерозисного эффекта по адаптивно значимым признакам.

Установлено, что на частоту кроссинговера у низкогетерозиготных гибридов, в отличии от высокогетерозиготных, существенное влияние оказывают условия выращивания, причем ато влияние сег-шнтоспецифично. Гибриды ^ с высокий гетерозисным аффектом характеризуются больший значениями частоты . кроссинговера, при этом уровень варьирования гГ незначителен. 11а вектор взаимосвязи уровня гетерозиса и частоты рекомбинации существенно влияют условия среда

Эти данные необходимо учитывать при проведении работ но картированию мутантного генофонда арабидопсиса и в процессе селекции хозяйственно ценных культур.

• Апробация работы: Основные результаты работы были представ-

лены и обсуждены на Четвертой международной конференции ")'г следования на арабидопсисе" (В?иа, Австрпч, 199П), на Зимней гяг>-

ле-семлнаре FEBS по мейозу (Обертраун, Австрия, ЮТП). m I Г.:е-союзном совещании "Использование изогенних линий в но-генетических экспериментах" (Новосибирск, 1 VW), О- й Гостов-: • кой областной научно-практической кколе-семинаре "У-тачнгми адаптации м:лотних и растений у. экстре afuimiw»' i^tivrop-îM грел»" (Гостов-на-Дону, 19Р0), IV Есессюаной научней кив^р.'тпгл логическяя генетика растений, животных, чело^ека'ЧКтти'ч», !у,-М)-

С? pyj-Tyi^J'__обт-эм работ:«. Диссертация тпеп.чччет cssnyw*

рчзделн: вредечие. обзор литературы, материал и метода гос.^г--"-

ьанш1, PíPyjbTarU И Обсуждение, ВЫВОДЫ И СПИСОК ИСП0.1!!-Р0»П!Ш,.,Й литературы. FfiÖOTa наложена на 128 страницах машинописного текста; она вг-лючяет в таблиц, 27 рисунков. Список литературы насчитывает 204 источника, s том числе 211 на иностранных языка*.

МАТЕРИАЛ Л МЕТОЛ J ИССЛКДОВЛНИЛ

О опытах использовали экологическую расу Lltva (Т) [Lit!, а та!«.? чкстсдшюЛные расы Colwbia(T) CColl, Enkhem (Т) [Ег.СГ)], Dijon (П) cnijj, Estland(D) Г Est. i, Enkheim (D) [En(D)l, Blane.3 [Pli, Î.'o-C, Landsberg-0 tLa-0], Lirburg [LirJ , выделеннкэ из природных популяций различных географических районов Европы и длительное время размножавшиеся в лабораторных условиях (Robbelen, 1905; Rede i,1969). Б опытах использовали тают1 марка pi ше линии, полученные на Фонах чистолинейных рас Lancisberg-"erecta" - аз'hyl (Koornneef et al., 1932з); Columbia - gl'hyZ (Koornneef and Haohart, 1983); n ш совмещенном генетическом фоне линий Columbia и Landsberg-"erecta" - lu'ttj.

Гастення вырастали в почвенной культуре в двух средт^х условиях:

среда 1 - при освещенности 10... 12 тис. лкгсе к температуре 15° С в камерах искусственного климата KTLK - 1250 "Еиотрска".

среда 2 - при ссведанностп 4... 5 тыс. люсс (лампы дневного света) и температуре 23...24сС (температура поддерживалась с по-кондтдгонеров ЕК-15С0).

Почву для выращивания растений приготовляли из ч.-рмсоема и песка н объемных соотношениях 2:1. Исходные линпн и гибриды Г< гырэздгрлли в пластмассовых ;о:яетах '14*2-1 с.м. по 150 растений, я

- в -

растанил расцепляющихся популяций, ¿экспрессия маркеров которых бала достаточно четкой на стадии первых листьев, по 1Ь00-1?00 ыгук. Уалалленне ночи« осуществляли при помощи фитилей из стеклоткани, ойеспечиьакдлх стаОильное и равномерное поступление поливной Еоди на поддона и кюветы с почтой где росли растеши.

Разделение изоферменюв проводили методом горизонтального электрофореза в 14% крахмальном гела. Дял выделения экстракта изо&гриеитоп (эсторааа, кислая фосфатава, ыалатдегидроген&аа, иэоцитратдегидрагенаэа, аспартатешинотранпферааа) Орали роге-точные листья и корни растений араОндопспеа четырехнедельного возраста; при окрашивании на олкягольдегидрогеназу использовали семена, выдержанные предварительно в течение Й4 часов в 0.IX растворе КМОд.

Оцениваем чувствительность линий и гибридов арабидоисиса к высокой температуре (40°С) на стадии прорастании семян. Для анализа брали по 5-6 стручков каждого генотипа. При помощи разработанной нами программы для мини-ЭЬМ СШ (на языке Ког(;гап-4) рассчитивали изменение времени прорастания семян после воздействия на них высокой температурой. Дин 1шждого генотипа вычисляли взвешенную разницу времени прорастания и проводили сравнение взвешенных средних между собой по Т-критери») итыодеита. Рассчитывали коэффициент корреляции между взвешенными средними гибридов и родителей.

Растения размещали в кюветах по принципу реидомнаацни (Доспехов, 1970). Оценку количественных признака проводили в момент начала цветения растений. Учитывали количество дней, прошедших от момента посева до начала цветения, диаметр розетки листьев, количество листьев розетки, длину стебля, количество листьев стебля, сырую массу растений. Измеряли по 1В. растений каждого генотипа каждого варианта опыта.

Гибриды получали по общепринятому методу гибридиаации (Иванов и др., 1966). Величину гетерозиса рассчитывали по формуле: 100 * С^ - Рср) / Рср]. где - вначение признака гибридов первого поколения; Рг,„ - среднее значение признака ие-

ходгых линий (Боос, Бадина, Буренин, 1900).

Анализ фенотипических классов в расщепляющихся популяциях , проводили по потомству отдельных стручгав Частоту крос-синговера и ее ошибку оценивали по «мшэру (19Б8) и ВаПну (1961)

для каждого стручка отдельно. Суммарные значения гГ и ообкн rf для каждого варианта рассчитывали с учетом численностей, гГ и оп'ибки гТ для потомства отдельных стручков.

Значимость отличий гГ меэду вариантами определяли с использованием t-критерпя Сгьюдента (Доспехов, 1979).

1'атемэтическуг) обработку .экспериментальных данных проводили на ПЭВМ с использованием пакета программ ЕисСгат, разработанного it. б. н. И. А. Прейгелем, а такие программ Slatgraf к Frarevork И!.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЯДШ1Е '

Генетическая отдаленность исходного материала. При изучении взаимосвязи между гетерозиготностью гибридов Fj, гетерозис-ностью, приспособленностью и частотой крсссинговера важно корректно оценить насколько велики генетические различия ме.-yiy линиями, вовлекаемыми п скрещивания. Проведенное нами злектрофоре-тическое исследование чистых линий прабидоисиса по шести фермен-т.инм системам не позволило выявить различил меяду ниш по большинству энзимных локусов. Относительно недавно бил описан новый класс генетического полиморфизма - полиморфизм длин рестршсцион-ных фрагментов ДНК (RrLPs) - (Grodzinker et al., 1974; Solonon and Bod. or, 1979; Bishop and Skolntck, 1980; Botstoin ot al., 1980; Eecknvum and Seller, 1933), гаторый оказался чрезвычайно разнообразным и имеет свойства, особенно полезные в селекционных программах: ■ отсутствие доминантности, множество аллельннх форм и отсутствие плейотрспного эф^якта на другие признаки.

В опытах американских авторов (Kin?, Nienhuis, 1990) часть линий,' задействованных нами а экспериментах, была подвергнута RF1.P анализу с использованием 14 клонов ДНК. Авторы показали, что линии Col, В1 и No-0 относительно других линий геноткпически очень Слизки друг к другу. В то же время степень их гомологич-ности с большинством других форм значительно ниле.

Известно, что линии Col и as'hyl были получены на генетическом Фоне La, линия lu'ttg на совмещенном фоне La и Col, а линия gl'hyZ на 'Jone Col (Koornneef, Hanhart, 1983). Следовательно, можно говорить о генетической близости генотипов La-0, Col п маркерных линий as'hyl, lu'ttg и (jl'hyZ.

О ст..'нрни генетической отдаленности компонентов скрегцизашш (ГОРЛ), использованных в экспериментах, судили на основании рс зультатов RFLP анализов, а таю«-? сведений о5 их происхождении.

ишщпхся в литература. Исходя из áToft информации, предполагается, что маркерные линии, которые били использованы в качестве материнских компонентов скрещивания, ближе к линиям Col, La-O, В1 н (Jo-0 (группа 1), и больше отличаются от генотипов Dij, Est, En(D), En(T), Lím, Lit (группа 2), и, следовательно, гибриды от скрещивания маркерных линий с генотипами группы \ относительно юнее гетерозиготны, чем F^ группы 2.

Чувствительность линий и гибридов между ними к высокой температуре на ранних стадиях онтогенеза. Устойчивость линий и гибридов арабидопсиса к высокой температуре оценивали на ранних стадиях онтогенеза, сопоставляя среднее время прорастания семян после воздействия на них высокой температурой в опыте с аналогичными показателями в контроле (табд.1).

Таблица 1

Взвешенные разницы времени прорастания семян контрольных и опытных половинок стручюэв (в часах)

Отцовский генотип H группы согласно ГОКО PI - F¿ Гибриды с as'hyl • Гибриды с ffl'hyZ

Lim г 4. 41+2. 45 9. 47+3.15 1.23+1.03

OIJ(D) 2 5. 01+2. Ob ö. 13+3. Q6 7.72+1.43

B1 l 5.47+2.22 3.29+1.83 5.08+2.68

Enk(D) г 6. 6Ö+2. 26 5.05+2.85 7. 98+2. 58

Est(D) . 2 8. 69+1. 53 В. 45+3.11 7.33+1.56

No-0 ' 1 8. 86¿3. 09 4. 81+2. 80 7. 22+2. 06

as'hyl 1 9. 83+3. 91 - -

gll'hy2 1 12. 58+2. 91 - -

Lit г 20.13+3.21 7.62+3.95 6. 97+1.39

Enk(T) 2 27.30+1.39 17. 38+4. 67 11.30+1.14

Col(T) 1 27.76+2. 33 15.16+2. Oö 12.61+2. 75

La-0 1 32.01+2.64 15. 42+3. 75 12. 26+1.67

Сравнение линий по атому признаку показало, что их можно разделить на две группы, которые достоверно (Р < 0.01) отличаются друг от друга. Первая - очень чувствительные к температуре линии, прорастание семян которых задерживалось на 20... 32 часа

по сравнению с контролем, и остальные - слабо отреагировавшие на обработку: отставание от контроля у них составило 4.5. ..10 чзссв.

Сравнительное изучение чувствительности к температуре гомозиготных линий, маркерных линий и гибридов между ним! погазало, что гибриды , как правило, занимали по этому признаку промежуточное положение относительно родителей. При этом чувствительность гибридов положительно коррелировала с таковой отцовских форм (г = 0.8 + 0.14, Р < 0.001; рис. 1).

Чувствительность гибридов к температурному воздействию отрицательно коррелировала со степенью ГОКС (г » -0. 37 ± 0.13, I' < 0.05). Это согласуется с представлениям« о том, что на гомозиготные особи сильное влияет изменчивость условий среды, они менее способны к физиологической компенсации экстремальных воздействий внешних факторов, слабее аабуферены.

Влияние фактора отдзленности компонентов скрещивания на вв£ гн\;и1розиса ^ Мы провели сценку гетероэисного эффекта в на основе учета семи количественных признаков, отражают« приспособленность изучаемых генотипов к условиям их вураглзания.

Вгазлено, что я сбеих средах наибольшие значения гетерозиса по одному из интегральных признаков, характеризующих состояние растений, - сырой массе растения в начале цветения - были отмечены у от отдаленных скрещиваний (рис. 2). Сравнительный анализ гетерозиса по осенененности на основе линии аз'Ьу! показал аналогичную зависимость - большие значения гетерозиса для группы ?. и меньшие для группы 1. Условия среды оказали значительное влияние на проявление гетерозиса по осемененности. Как правило, наибольшие значения этот показатель принимал в среде 1, а наименьшие - в среде 2.

Нами методом ранговой корреляции был проведен анализ взаимосвязи между генетической отдаленностью компонентов скрещивания и гетерозисом по количественным признакам. Выявлено, что у гибридов с линией аз'Ьу! наиболее тесно с ГОКС были связаны такие признаки как гетерозис по сьрой массе растений в начале цветения (г " 0.67 + 0.16), диаметру розетки дистьег (г - 0.50 + 0.16) и длине стебля (г « 0,30 + 0.16), а у группы на оснояе материнской линии IiTtt.fr - гетерозис ко количеству листьев стебля (г = С. 67 + 0.15 ), диаметру розетки (г - 0.53 + 0.16) и дли-:н стебля (г =■ 0.50 + 0.16). В целом гк> эксперименту отмечена

- id -

г = 0.80 ± 0.14

3 u л т

и. к

S

а

20 18 1Б Н 12 10 8 6 4 2 0

а □

Hj

°° 8 сю а а

5 10 15 й 25 39 35 <8 Реакция Ра'(часы)

Рис. 1. Связь цавду устойчивостью гибридов Fj к температурному стрессу на стадии прорастания семян и соответствующим показателей отцовских компонентов скрещивания.

достоверная (Р < 0.05) положительная корреляция ыевду ГОКС и гетерозисом у гибридов по количеству листьев розетки (г « 0. ББ + 0.11), длине стебля (г - 0. 40 + 0.11), сырой пассе растения в начале цветения (г « 0. 40 + 0.11) и количеству семян FA на один стручок (г - 0.34 + 0.11).

Влияние степени гетерозиготности Ff на стабильность фенотипа. Для оценки стабильности изучаемых нами генотипов были рассчитаны коэффициенты вариации семи количественных признаков гибридов и их родителей, выращиваемых в двух условиях среды.

Анализ результатов расчетов указывает на различия в варьировании большинства количественных признаков у разных гибридов. Например, гариация количества семян в стручке составляла у Ff (En(T) * as'hyl) Солее 40Х, а у Fi (Lit * lu'ttg) всего 12 X. I то жа время по признаку, характеризующему сроки цветения, популяции гибридов были относительно однородны - коэффициент вариации 2. Б9 - 7. Б7Х. В условиях среды 2 гибриды Ff были, как правило, uofoee стабильны.

250, х т e 152

т

5 53 и г L - 51

FFf! П#

Л J11

Сырая масса растения

1Г iiljl

i

[11

JOLiiUL

Lu.

f>

.llilliiBL

a «

и ti ID tu

И •«»»

ti-8 Col 1И- 8! Est End) M) Dij Lii Lit

Количество семян & стручке

□

158 ; 125

103 75

5

6 25

L. .

i

I

PI

И

и

! I

S M

Li-8 Col No-8 11 Est End) WW Jij Lii. Lit

a и

□

и«

p

1 группа

2 группа

Рис. 2. Гетероаис по признакам "сырая масса растения" и "количество семян в стручке" у гибридов арабидопсиса в

зависимости от комбинации скрещивания и условий выращивания (* - Р9 as'hyl, среда 1;** - Pj as'hyl,среда 2, *** - Pq lu'ttff, среда!, **** - Pg lu'ttg, среда 2).

" 1С -

У гибридов с маркерной линией аз'Ьу1 корреляционный анализ взаимосвязи вариабельности признаков и ГОКС (и, следовательно, гетерозиготности Г^) показал, что более гетерозиготные гибриды характеризовались большей стабильностью таких признаков как диаметр розетки листьев (г « -0. 36 + 0.16), длина стебля ( г « -0. Б4 + 0.16). У гибридов с 1и'ив с гетерозиготностью значимо (Р < 0.05) коррелировала вариация диаметра розетки листьев (г » -0. 42 + 0.16).

Анализ объединенных данных эксперимента также показал, что ыеиду гетерозиготностью ^ и стабильностью большинства их морфологических признаков существует положительная зависимость. Корреляция гетерозиготности с вариацией диаметра розетки и вариацией длины стебля была достоверна (Р < 0. 05) и составила в целом по эксперименту -0.42 + 0.11 и -0.40 + 0.11, соответственно.

Таким образом, анализ данных о внутрипоиуляционной модпфи-кационной изменчивости семи признаков линий и гибридов Г^ араби-допсиса свидетельствует о большем онтогенетическом гокеостаэе развития Солее гетерозиготных организмов.

Гетероэис и стабильность проявления признаков в Мы провели корреляционный анализ взаимосвязи степени гетерозиса по семи признакам с вариацией этих же признаков в пределах популяций 20 гибридов Г у арабидопсиса при двух условиях выращивания. Для гибридов с маркерной линией аз'Пу1 была показана тенденция к обратной зависимости между величиной гетерозиса по изученным признакам и изменчивостью последних. Наиболее значимая связь выявилась между гетерозисом по осемененности стручков и вариацией сырой массы растений гибридных популяций (г = - 0. 85 + 0.13).

Е пределах популяций Р^ на основе мзтеринской линии 1и'ид вариация длины стебля и сырой массы растения отрицательно коррелировала с гетерозисом по количеству листьев розетки (г- -0.81 + 0.14 и -0.68 + 0.17, соответственно) и гетерозисом по сырой массе растения (г= -0.89 + 0.11 и -0.79 + 0.14).

Объединение данных всех генотипов позволило установить значимые (Р < 0.01) зависимости между гетероэисностью и стабильностью гибридов. Так, величина гетерозиса по количеству листьев розетки коррелировала с вариацией длины стебля (г = -0. 71 + 0.12), сырой массы (г = -0.66 + 0.11) и осемененности стручков (г - -0.5Б + 0.14), гетерозиса по сырой массе с вариацией длины стебля (г -0.57 + 0.13) и сырой массы (г » -0. Б5 + 0.14), а

г • -8.71 1 8.1Е

«а

33 за £3 23 13 10

3 г-

о и

йы да

I %т

а а

□

А 0

-гв в а <в ее ее

ШЕИЩЕ [К0Л1ЧЕСГЮ ЛЮТЫЕВ ГОЭЕТКМ) (X)

1еа

г • -8.33 1 8.14

4В

33 33

а ее 13

1а з

-39

в а

на

Ъ

а

8 а

В

59 1ва 158 геэ ГЕГЬИШ: 1ШМЯ НСС41 (X)

£38

звв

«ап

зз

за

гз

се

13 1а

V

г • -8.59 1 8.13

с О

„ Ч&а о

23

58

73

188

123

136

—I

173

геш-олс [оашеншсты <х>

Рис. 3. Взаимосвязь гетероэисности гнОридов арабидопсиса и , стабильности их фенотипических признаков ( * ~ сырая

. 1 масса; ** - длина стебля).

. гетерозиса по осемененности с вариабельностью сырой массы растений (г = -0.59 + 0.13) (рис. 3).

Таким образом, влияние условий среды на вариабельность таких параметров гак осемененность стру щи, сырая масса растения, длина стебля меньше у высокогетерозисных гибридов. Отмечены положительные коррелятивные зависимости между гетерозисом и стабильностью как одних и тех же признаков, так и разных признаков что может быть обусловлено, по-видимому, интегрированностыа генетической системы онтогенетической адаптации растений, а так-' аэ плейотропьым действием большинства генов, детерминирующих развитие, в том числе и гомеостаа, растительных организмов.

Влияние фактора отдаленности родительских форм на частоту кроссинговера в Г^. По литературным данным расстояние неаду генами аз и Ьу1 (вторая хромосома) составляет 10.3 моргэлид, а между 1и и (пятая хромосома) - 17.7 морганид (КоогппееГ еЬ а1, 1333). В наших экспериментах в среде 1 частота кроссинговера по зоне аз'Ьу1 варьировала от 12.14% до 21.07% ( различия значимы при Р < п. 01), а по зоне 1и'ид от 12.46% до 19.17% (Р < 0.05; табл. 2). В условиях среды 2 частота гГ по зоне аз'Ьу1 принимала значения от 11.35% до 19.69% (Р < 0.01), а в сегменте Ш'иог от 14.32% до 21.29% (Р < 0.01; табл. 3).

Наибольшие зафиксированные нами значения гГ в зоне аэ'Му! в

Таблица 2

Частота кроссинговера у гибридов ^ арабидопсиса по двум зонам (среда 1)

Материнский as'hyl (хромосома 2) lu'ttff (хромосома Б)

'\^генатип

Отцов- число про- частота число про- частота

ский генотип ростков Fj, кроссинговера ростков F, кроссинговера

Elanes 333 12.14+1.92 1333 12. 46+0. 97

Co2uribsa 719 18. 67+1. 64 905 15. 22'!, 32

Di ]on 577 16. 61+1.73 1429 17.11 + 1. И

ЕпЦЭ) 510 16. 69+1.84 1264 15. 32+1.12

Enk( I) 330 13.24+1.89 1179 19. 11+1. 30

Estland 437 17. 69+1. 94 1322 16. 52+1.14

La-D 435 14. 97+1.78 999 14. 93+1.24

Limburg 703 16.18+1.54 1230 16. 07+1.16

Litva 418 16. 39+2. Ol 1339 17. 60+1.17

N'o-0 597 21. 07+1. 92 1332 19.17+1. 22

условиях среди 1 соответствуют гибридам ив группы менее гетерозиготных. По сегменту-lu'ttg- максимальные значения rf принадлежат такие относительно менее гетерозиготным гибридам, но уже в среде 2, Значимые межсредовые отличия в пределах генотипа отмечены толыш у низкогетероаиготных гибридов (группа 1), причем реакция носила свгментоспецнфический характер. У Ff(as'hyl * Col) и Ff(as'f»yl * No-'O) имело место значимое превышение rf в среде 1 в сравнении с таковой в среде 2. В то же время гибриды Г|(lu'ttg a Col) и Fy(lu'ttg * Eilanes) имели в этих условиях пониженную частоту обменов в соответствующей зоне генома (рис. 4).

Сопоставление абсолютных значений ¿rf гибридов по обеим зонам с уровнем их гетероаиготности свидетельствует о существовании обратной зависимости между этими параметрами. Корреляция между ними составила -0.73 + 0.16.(Р < 0.01). По-видимому, большая общая гомеостатичность, буферность гетерозигот оказала влияние на реакции генотипов на разные условия выращивания и обеспечила примерно одинаковую в обеих средах частоту обменов, характерную для генотипа.

Взаимосвязь частоты рекомбинации и гетерозиса по адаптивно значимым признакам. Анализ данных о величине гетерозиса по ряду количественных признаков в сопоставлении с rf в зонах lu'ttg и aa'hyl показал, что характер взаимосвязи этих параметров зависит от условий среды и изучаемого сегмента.

Таблица 3

Частота кроссинговера у гибридов F1 арабидопсиса по двум зонам (среда 2)

Штеринский ---^генотии

екни генотип

as'hyl (хромосома 2)

число проростков К«

частота кроссинговера

lu'ttc (xpouocGKa 5)

число прп-рсстков Гл

частота кросеккгоггра

Blanes Cüluiüua Di ion ErtR(D) . Enk T) Estlánd La-0 L i inbursf Litva .üa-H__

334 260 307 241 277 453 251 467 434

-SffiL

14. 85+1. 97 12. 25+2.15

15. SI+2. £2 15. 7ST2. 60 14. 09?2. 29 19. 6S+2.12 11.25*2.15 14. ffiíl. 79 17. 29+2. 03

.15. szauflL

597

235 523

oort

554 6-14 566 447 571

cr>n

w / U.

16. 76+1. 70 21. 2SSÍ. 40

17. 41 tI. £5 15. CS+i. £2

1S. 48т1. Qi

17. G5t1.

18. 95+1. 87 14. 2271. £2

ÍÍL¿Í3lza_

л

и

I

т-4 к

?1 6

5 ^

з

?

!-

8 + _ *

- £

- 3

- V

- 5

- 6 -

п

п

Реакция И

1 .я

-и...

Шля.

13-

ш

А»:»..,. ...НЯ:в 1 группа

Л) 1п1Т}--Ш;.__ш_и!_

2 группа

Зон» >е'Ьу1

1Я

Зм» Ы'Па

Ш—

Рис. 4. Влияние условий выращивания-нз частоту кроссинговера у гибридов Гу арабидопсиса в зависимости от комбинации скрещивания и изучаемого сегмента.

Низкогетерозисным по признаку "осемененность стручка" гибридам была свойственна сравнительно попиленная гГ по зоне аз'11у1 в среде 2 и 1и'в среде 1. Сходная зависимость проявилась при сраьногнии гГ в тех же зонах и при аналогичных условиях среды у высоко- и н.чзкогетерозисных по сырой массе гибридов. Однако, в условиях среды 2 отмечена значимая отрицательная ютрреляцил между частотой кроссинговера в зоне 1и'Ид и гетерозисом по осеме-иеннссти стручков у соответствующих гибридов (г - -0.72 + 0.25, Р < 0.05; рис. 5). Это согласуется с представлениями о том, что с ростом гетерозисности, приспособленности гибридов Гу, имеется тенденция к снижении частоты кроссинговера, сужению спектра распределения обменов по геному.

В большинстве случаев для гибридных комбинаций, значительно превосходящих своих родителей по количеству семян в стручке и по сь-рой улссе, был характерен примерно одинаковый уровень частоты кроссинговера, близкий к расстоянию между маркерными генами по карте, в то время как значения гГ ыгакогетерозисньг/. гибридов

11

ас п ь

и.1 >-

ы и

г=-8,72+0.25

128 -

118

ш

Эй 83 ?а м -

50 -

<е

эз га -10

14

—г--1-1-1—'

16 18 28 22

—I 21

г* ел)

Рис. 7. Сияаь между гетерозисом по осемененности стручков и частотой кроссинговера у гибридов ^ арабидопсиса (среда 2, зона 1и'иа).

сильно отличались по атому признаку друг от друга и от описанных в литературе (КоогппееГ, 1900). По-видимому, большая гомеоста-тичность высокогетерозисних гибридов обеспечивает у них поддержание) частоты кроссинговера на стабильном среднем уровне.

а

□

□

и

а

выводи

1) Впервые для культуры арабидопсис на 20 комбинациях скре-щивапия выявлен хараш'ер взаимосвязи между гетеровиготностью, гетеровисностьв гибридов ?1 и высвобождением генотипической изменчивости в расщепляющихся популяциях.

2) Установлены значимые межгенотипические отличия по частоте кроссинговера у гибридов Г^ в зонах аз-Ьу1 (хромосома 2) и 1ц-(хромосома 5). Наибольшие значения частоты обменов зафиксированы у гибридов от близкородственных скрещиваний (с низкой гетерозиготностью).

3) Отмечена положительная зависимость между степенью отдаленности компонентов скрещивания и уровнем гетерозкеного зффжта по шести адаптивно значимым количественным признакам, а та;с*>э устойчивостью гибридов к высокой температуре.

1Й -

4) Установлено, что на частоту кроссинговера у ниэкогетеро-оиготных гибридов, в отличие от высокогетерозиготных, существенно.э влияние ок-ааьшапт условия выращивания, причем это влияние сегмгптсснеци^ично.

5) Гибриды с высошш гетероэисньгм аффектом по сырой массе растений на стадии начала цветения и осемененности стручка характеризуются высокими значениями частоты кроссинговера, при атом уровень варьирования гГ незначителен. На вектор взаимосвязи уровня гетерозиса и частоты рекомбинации существенное влияние оклзивапт £>акторы среды.

6) Выявлено, что с помощью подбора ({она выращивания для растений Гу молю индуцировать увеличение генотинической изменчивости у низкогетерооисных гибридов, характеризующихся в норме относительно низким уровнем высвобождаемой потенциальной геноти-пичн?С1»й изменчивости.

1. Ansel V. Study on resistance of Arabtdopsis puro lines and Fy hybrids to high temperature and genetic variability in F± uncier different environments // The fourth international conference on Arabidopsis research: Abstract book. (3-5 June, 1SS0). - Vienna. - 1990. - P. 153.

2. Вязир Ji. ¡0. , Ангел E Б. Анализ изменчивости чистых линий ар&^идопсиса // Использование кесгенных линий в селекциснно-го-нохг.ческих экспериментах: Тез. докл. I Всесоад. совещания. (27 -29 марта 1SS0 г.). - Новосибирск. - 1990.- - С. 16-19.

3. Ангел' Е. Б. учен не устойчивости чистых линий и пйридов 17у араОкдопсиса к высокой температуре на ранних стадиях онтогенеза // Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным Диорам среди: Тез. докл. 0-й Ростовской областной научно-прак-тпч. шсоли-семшшра. (10 - 14 сентября 1090 г.). -Ростов-на-Доиу, -Т. 1. -1С-Э0. -С. 175.

4. Ангел В. Б. Влияние генетической отдаленности компонентой скргщавания на величину гетерозиса в F1 у Ефабидопсиса // Зкоэд-г;г-:есккн геиотнкз растений, животных, че.-овека: Те;*, докл. IV Еле о«. колО.' (20-21 ноября 1081 г.).- Кидале». - 3991. - С. г.«.

5. Ангел В. Б. Взаимосвязь частоты рекомбинации н гегргояияа у иуаЗидопскса // Ь;солап;ч5ская генетика рагтеикп, .уийотннх, "-•>-

Тез. докл. IV Еее кайф. (20'- 21 котбрд 1331 .г. -- 1501. - С. е.

Список работ, опубликованных по ткме диссертации