Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Характеристика белков семян и проростков генотипов пшеницы с различной жаростойкостью

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Характеристика белков семян и проростков генотипов пшеницы с различной жаростойкостью"

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ БИОХИМИИ им.А.В.ПАЛЛАДИНА

На правах рукописи

МАВДУХ АБУ МОССАЛАМ ТАГ-ЭЛЬ ДИН

ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ СЕМЯН И ПРОРОСТКОВ ГЕНОТИПОВ ПШЕНИЦЫ С РАЗЛИЧНОЙ ЖАРОСТОЙКОСТЬЮ

03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Киев - 1993

Работа выполнена на кафедре физиологии и экологии растений Киевского университета им. Тараса Шевченко

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Н.Н.Мусивнко

Официальные оотовэнты: доктор биологических наук, прйфеоаор СУДЬИНА Е.Г. каадвдат биологических наук ЛУЦИШИНА Е.Г.

Ведущая организация - Инотшуг клеточное биологии и

генетической инженерии АН Украины

Защита диссертации состоится "25 " якваря__1ваз г. в

тд часов на заседании специализированного совета Д Qie.Q7.0I ш защите диссертаций в Инстетуте биохимии им.А.В.Паладина АЫ Украины < 252601, ул. Леоятовича В ). г.Киев

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института бипуимиии АН У1ф8ИНЫ.

Автореферат разослан"___1&83 г.

Ученые секретарь специализированного совета кярсенко о. В,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение физиолого-биохимических и генетических различий между г; «липами представляет собой исключительно важную практическую и теоретическую задачу. Современные" достижения биохимии и молекулярной биологии позволили предложить1: в качестве гентических маркеров молекулы флага ряда органически« соединений. Значительного распространения приобрело изучение белковых маркеров, что обусловлено их высокой.специфичность»,.разнообразиям их физико-химических свойств и функций в растительном организме. С относительно недавних пор дяя этой цэлй используется анализ запасных белков семян растений (Конарев. J9B0; Созинов, 1S85; Bourdet, 1963; Kßsarda, 1970)*С использованием различных модификаций методов хроматографии и электрофореза детально изучен состав запасных белков семян растений (Anderson« »989: Bietz, 1979; Felllet, 1976). определены хромосомы ответственные за кодирование определенных компонентов, выявлена множественность генов, кодирующая родственные белки, опредолэйа первичная структура многих запасавдих белков и места расщепления сигналыш! пвдгпадэв (Forde J., 1985; Haiford, 1987; "hewr.v1934. 1988, 1990), выявлены последовательные события, определяющие отложение белков в запзс (Farde В., 1985) рог о как и другие важные особенности синтеза, накопления и мобилизации белков семян при прорастании (Дмитриева. 1991; Крокор, 1950. Daurr>ant, 1969) .

В этой интенсивно развивающейся области биологии остается множество нерешенных вопросов. В первую очередь, они касаются влияния потенциальных генетических возможностей и генетических изменения на состав и содержание тех или иных компонентов. На менее важной остается необходимость поиска биологической и вволюционной значимости близости и различия между белковыми компонентами семян, важность тех или иных белковых блоков, в определении хоэяйствеино-цэнных признаков растений (Созинов, 1085; Fulltógton, 1980: йвя-persta-Palocz, 19Т7). Число работ в этом направлении, о каждым годом все увеличивающееся, пока не соответствует слпяностк и уровню по ставленых задач.

..... .... ... 2 - . _ ., _ . , Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось сравадгвдад^^м^ед^здшювык белков семян пшеницы уяратаяюк .-«.-вптвияюш селекции ,с использованием различных методов ¿экстракции и фракционирования лолипещ-вдов, а также поиск ^возможной связи между компонентным составом белков семян и устоА-..^остыв проростков пшеницы к тепловому шоку.

, В связи с этим были поставлены следующие основные задачи:

- поояадовагельно извлечь запасные белки исследуемых сортов семян различными растворителями;

- изучить компонентный состав паштещздов и изофврментов семян различных пзнотипов пшеницы;

- сопоставить компонентный состав различных фракций белков украинской и египетской селекции;

- разработать интегральные критерии оценки разности компонентного состава белков семян пшеницу;

- определить устойчивость проростков разных сортов пшеницы к тепловому шоку;

- выявить возможные связи и закономерности мезду составом различных белков и реакцией проростков ва тепловой шок.

Научная новизна исследований. Установлено, что по составу альбуминов и глиадииов семян египетские сорта пшеницы Гиза 157, Гиза 158, Гиза 155, Сухаг 1, Саха 69 отличаются высокой вариабельностью компонентов. Для цих характерно присутствие компонентов с ММ 80,0 и 79,5 кД, которые ва обнаруживаются у украинских сортов(Мироновская 808, Мироновская 61, Одесская 117). Показана возможность идентификации генотипов по компонентному составу по~ лидаптидов. экстрагированных из семян пшеницы буфером Лэммли.

На основании ростовой реакции проростков пшеницы на тепловой шок разработаны критерии оценки первичной и адаптационной компоненты устойчивости генотипов пшеницы. Эти критерии позволили провести разделение генотипов пшеницу на основе их первичной и адаптационно* устойчивости к тепловому шоку, Выявлено независимое прояалевиэ обоих компонент устойчивости у разных генотипов.

Предложена математическая модель, позволяющая количественно оценить индекс близости между сортами пшенищ ва основании компонентов белков, выявленных при электрофорезе. Представлены дрка

ззтвльства в пользу различной корреляционной связи альбуминового и глиадинового спектров на первичную и адаптационную устойчивость проростков" к тепловому шоку Г Используя индексы близости генотипов и анализ специфики состава различных групп белков, дана оценка связи между наследованием белковых компонентов и и* влиянием -(возможно опосредовано) на жаро- и засухоустойчивость растений.

Теоретическая и практическая значимость работы.

На основании системного анализа компонентов полипе птидов выявлен интегральный показатель близости генотипов, который может быть использован, как для оценки родства сортов, тай и для выявления влияния тех или иных белковых компонетов На генетически детерминированные физиологические свойства сорта, в частности, устойчивости к тепловому стрессу. Модифицированы и оптимизированы условия проведения экстракций и электрофоретаческого разделения полипетцдов семян пшеницу, что обеспечивает более высокую разрешающую способность метода с далью использования его в биохимическом маркировании. Экспериментально обоснованный критерий разделения устойчивости растений к высоким температурам на первичную и адаптационную (восстановительную) компоненты, моют быть использован для выявления стратегии ранжирования отдельных групп растений по признаку устойчивости к высоким температурам. На основе анализа оригинальных результатов и математического моделирования предложен новый научно-методический подход к оценке агрономической устойчивости сортов ранних этапах онтогенеза растений и их использование в рабочих программах селекции пшеницы. Материалы представленные в диссертации, используйтея в экспериментальной работе на кафедре физиологии и экологии растений биологического факультета Киевского университета им. Тараса Шевченко и в Департаменте сельскохозяйственной биохимии Айн Шэмского униворситета (Каир. АРЕ).

Апробация работы.Диссертационная работа проводилась в соответствии с планом научных исследований кафедры по теме "Физиоло-го-биохимическш механизмы устойчивости, способы ее повышения и продуктивность растений" (Приказ Минвуза N 78 от 23.03.91) и согласно планам научной работы Департамента сельскохозяйственной биохимии Айн Шамского университета иаирз (АРЕ) "Биохимия белков пшеницы".

Результаты исследований га теме диссертации обсуждались на конференции молодых учёных ИОРиГ АН Украины (Клев. 109?,). VI Ун-

раинском биохимическом съезде (Киев, 1992), а также игогсйых еже^ годных конференциях профессорско -преподавательского состава биологического факультета Киевского университета им. Тараса Шевченко (1991-1992).

Публикации, По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Шьем и структура работы. Диссертация состоит из введения,-восьми глав, выводов, списка использованной литературы. Общи* обьем диссертации включает. 115 страниц машинописного текста, 15 таблиц и 15 рисунков. Список литературы содержит 153 наименований, в том числе 93 иностранных авторов.

Основпые положения, которые выносятся на завдтту. На основании выполненных исследований, обобщая собственные и литературные данные, на защиту выносятся следующие положения:

1, Компонента состав запасных белков семян различных сортов пшеницы специфическим образом связан с ранжированием этих же сортов по признаку теплоустойчивости, а именно: глиадины оказывает праимущественное влияние на первичную,тогда как альбумины - на адаптационную компоненту устойчивости;

Z. Интегральным показателем родства генотипов может служить, разработанный дяя количественной оценки разнокачественное™ белковых сгокторов семян индекс близости (F), точность которого возрастает с увеличением числа анализируемых генотипов.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качество оДьекта исследования в работе использовали различные по происхождению сорта пшеницы египетской селекции - Гиза 155, Гиза 158, Гиза 157, Саха 69 и Сухаг 1 и украинской селэкции Одесская 117 , Мироновская 808 и Мироновская 61» В некоторых экспериментах в исследуемый набор сортов пшеницы были включены Саратовская 46, Вега. Кутулукская.

Для изучанияния особенностей ростовой реакции и синтеза белков при действии теплового шока использовали 3-10-ти суточные проростки пшеницы, которые выращивали при температуре 25°С и чередовании света (16 ч) с интенсивностью 5500 лк и темноты (8 ч). Тепловому стрессу подвергали трехсуточные проростки пшеницы, ко-торыо находились в начале фазы линейного роста при температуре 40 -45°С и влажности воздуха около 80«. Колебания температуры в период шока составляли - 0,4°С. Обработку высокими температурами

в водной среде прово,пили путем погружения проростков в дистиллированную воду, согласно методике-описанной, Мусиенко,1990.Темпе------ -

ратуру стабилизировали в ультратермостате 1М0 (ГДР) с точностью до 0,С5°С.

Измерение скорости роста растений.Для характеристики степени угнетения ростовых процесс.в, вызванных тепловым шоком, кинетики от последующего восстановления использовал* показатель отношение приростов (ОП) который расчитывали по формуле: <Lt - Lt ) опытных растений

-к-°--:--, (I)

CLt - L, ) контрольных растений Ь о

где L, и L, - соответственно длина проростков, измеренных перед о Ь

тепловой обработкой и через интервал времени t^ после ное.

Ввдэлониэ фракций запасных белков швниды и ферментов. Растворимые фракции белков /эльо'умжш, глиадкны / экстрагировали согласно стандартной методике Гаврилок, 1973. В отдельных экспериментах применяли для выделения глиадапов модифицированную методику , используемую длл выделения зеина кукурузы в присутствии мочевины (Асыка, ICOi)

Экстракта и Ф>л;о.тс;сты ферментов прободали в

трис-боратнсм буфере (рИ - 8,9) з тачеяиэ 2 ч с тоследуядам дак-трифугиропанисм в течетии яо мин при !0 тыс.g при комнаткой температуре. Сутрааггзкг исволагсадлся для фраквдоюлрзвзвия з ПЛАТ.

Определение CGCT3U-J и_ кзеакмг-з формонтсв. Ifcuwïxnnvjw

фракциошровали по шлекулярноЗ: ч:ссо алоктрофорозом в полиг-ярид-амидном геле /11ААГ/ в присутствии додецил сульфата натрия /S3S/. Еспользозпли вариант электрофореза по ТлогаИ., ЮТО.Содсризп-.то составных компопентглз концентрирую« толгй /бисаяриламкдз, трис-НС1 , сульфата аммония, SIS, K,£,N-,N~ тетраишилонбисакриламад (ТЕМЭД) / соответствовало составленным прописям Лефковитс, 1981. Электрофорез проводили в аппарате с вертикальной пластиной размером ISO х 140 х 0,5 мм. При постоянном токе 10 мА в а пласткдку до тех пор,'пока свидетель (бром^яноловый синий) не дойдет до верхней гранту разделяющего геля ; :*атем 20 - 30 мл - до пикшей гр-шиш разделите го геля. Оракгшсчиропамр г„

в присутствии мочевины прс;юдили согласно метида-сской p-inpodjTkt: Асыка, 199:

Элэкгрофорез компонентов изозимного спектра голифенолокск-дазы и пероксвдазы проводили в аппарате с вертикальной пластиной размером 150* 120 х 1 мм,в течение 2 ч при 350 v, согласно стандартной методике по Davis, 1964. Гели проявляли на дароксидазную (с бензидином и перекисью водорода) и фенолоксидазную <с пирокатехином и п.фепиландиамгаюм) активности, согласна методике Сафонова, 1971.

Полученные данные обрабатывали методами математической статистики согласно Урбаху, 1884.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МАРКИРОВАНИЕ ГЕНОТИПОВ ПШЕНИЦЫ НА ОСНОВАНИЙ аЛЕКТРОФОРЕГИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ БЕЛКОЙ СЕМЯН И ПРОРОСТКОВ ШЕНИЦЫ

В литературе имеются многочисленные сведения о возможности биохимического маркирования генотипов пшеницы на основании состава запасных белков семян СКонарев, 1980; Созипов,1985; Marchylo, 1937; 0no,1977; tfrlgley,1973). Нами была поставлена задача провести сравнительное исследование полиморфизма белков семян различных генотипов ппеница, затем определить этот показатель в проростках, инкубированных при огггимальных и высоких (стрессовых) температурах, Мы полагаем, что устойчивость растений к высоким температурам можот зависоть определенным образом не только от состава и содержания углеводов, служащих субстратами для дыхания и синтеза богатых энергетических соединений, но и от состава запасных белков, которые могут с разной эффективностью гидролизо-ваться и включаться в экспрессии новых структурных генов.генотипов пшеницы.

Анализ полиморфизма альбуминов. фотография и схема SDS-электрофореза в ПААГ водорастворимой фракции белков зерна шениш различных сортов приведены на рис.1. Зр^голымя анализ 'злектрофореграмм позволяет выявить 21-27 болкозых компонентов разной изтенсивоности С молекулярными массами между 15 и 80.5 кД. Для идентификации исследованных сортов можно использовать полиморфизм по белкам с ММ 90,5; 78,5; 75,5; 73,0; 67,0; 62,5; 50,0; 36,0; 28,5 и 16,0 кД /на диаграмме рис.1 <а) соответственно полосы под номерами 1, 2, 3,,.,,10 /.Сорт Саха 6Э характеризуется отсутствием компонента с ММ 67,0 кД, что является отличительной особенностью альбуминов этого сорта от всех других исследованных сортов. Аналогично, сортовой характеристикой является отсутствие компонента с ММ 82,5 кД у Гизы 1Б5, компонента с КМ 36,0 кД у сорта Сухаг 1 и полосы 10, соответствующей белку с ММ 16,0 кД у

Одесской 117. Можно заметить практическое совпадение элзктрофоре-тияеских спектров альбуминов сорта Мироновская 61 и Ito 165, отличающихся между собой отсутствием соответственно компонентов с ММ 36,0 и 62,5 кД. .что указывает на их генетическую близость. Отсутствие некоторых минорных компонентов в спектре водорастворимых белков семян сорта Грановская 808, в частности полос с ММ 90,5 и 78,5 кД морэт лежать в основе характерных признаков этого сорта. Сорт Саха 69 обладает характерным спе1стром альбуминов. Его можно идентифицировать по наличию компонентов, имеющих ММ 50,0; 28,5 и 18,0 кД. Семена сорта Сухаг 1 легко идентифицируются го отсутствию трех компонентов с ММ 90,5; 75,6 и 28,5 кД.

ñ Г1 П

■яг* я*- ""Ч

M

у. ■: ■ :

г4-твмг'¿g

i. « - « . » ¡ ; г Г* « -1 », ra

i il ir iv v vi vu vm

© Дп~г

F

dWtí

antatacsp>

<D

1 IliI

Ш

ni

itsr«

S-7

Mpg-—S 10

и ir Л raí

(a) <8)

Рис.1. Элэктрофореграмма (а) и диаграмма (б) водорастворимых белков семян различных сортов пшеницы.

I - Одесская 117 IV - Сухаг 1 VII - Гиза 158

II - Мироновская 81 У - Саха 69 VIII - Гиза 155 III - Мироновская 808 VI - Гиза 157

1,2,3,..., 10 - порядковые номера отдельных белковых компонентов спектра альбуминов по мере убывания молекулярной массы

Таким образом, фракция альбуминов позволяет идентифицировать 7 из 8-ми исследованных сортов, т.к. спектры сортов Гиза 150 и Гиза 157 совпадают, что монет свидетельствовать в пользу их гене-

о

тической близости. Групш сортов египетской и украинской селекции по альбуминовым спектрам не проявляют характерных особенностей.

Состав спирторастворимых белков семян различных сортов пшеницы /фракция глиадинов /.Экстрагированные этанолом белки семян пшеницы восьми исследованных сортов фракционировали электрофорезом по ЬаеттИ, 1970. Результаты приведены на рис.2, и в табл. 26 (стр.,20). В семенах различных сортов пшеницу детектируются 25-34 полшептида с ММ в интервалах между 14,0 и 80,5 кД. Различили 30 компонентах глиадинового спектра позволяют для каждого из исследованных сортов составить специфическую картону полиморфизма по которой возможна четкая идентификация каждого генотипа.

I. ЧШ a»*** *** «ча

i ii iii iv i/ w w v/1/

«4

о I KI_' .

**--—i rtrn

ZI'

©

i: ir n mi

fS»

Рис.2. ЭЛЕКТРОФОРЕГРАМЫА (а) И ДИАГРАММА (б) СПИРТОРАСТВОРИМЫХ БЕЛКОВ СЕМЯН РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНКИ

Условные обозначения: 1-0десская117; Ii-Мироновская 61; III- Мироновская 808; IV- Cyxar 1; V- Саха 89; VI- Гиза 157; VII- Гиза 158; VIII- Гиза i55.

Условия олэктрофореза: 9 ч при 10-20 шА в 15Í ПААГ; буфер:0,1Х SD3, 0,192 м глицин, 0,025 М трис, рН-8,3.

Так,семена сортов Саха 69 и Гиза 157 отличаются между собой тем, что первый, в отличие от второго, содержит компонент с ММ 82,5 кД (соответственно полоса 4 и но содержит полипетида с ММ 58,5 и

47,5 кД (полосы 18 и 19). Отсутствие компонентов с ММ 44,0 и 33 кД и присутствие глиадинов с ММ 83,0 и 82,0 (соответственно поло------сы 22, 24) может служить - основой для тестирования семян сорта

Сух а г 1. Семена сорта Одесская 117 содержат полипептидо с ММ -60,5; 58,5; 57,0 и 58,5 кВ (полосы 11,13,15,16), которьа отсут-ствукгг у сорта Гиза 155. Последний содержит компоненты полипепги-дов с ММ 87,0; 80,0; 61,0; 55,5; 47,5; 40,5; 20,0 ; 18,5; 14,0 «Д (соответственно полосы 2,6,10,18,19,23), которые отсутствуют в семенах сорта Одесская 117. Как следует из приведенных данных различия в 30 компонентах глиаданового спектра позволяют для каждого из исследованных сортов составить специфическую картину полиморфизма по которой возможна четкая идентификация каждого генотипа.

В целом, как и в случае с альбуминами, не наблюдается каких либо особых специфических различий в спектрах глиадинов группы У1сраинских и египетских сортов пшепицы. Исключение составляет группа низкояолвкулярных белков с ММ от 24,0 до К,0 кД, которые у египетских сорггов неприменно присутствуют, тогда как в семенах украинской селекции они не всегда обнаруживаются,

Следует отмотать, что высокомолекулярные компоненты глиаданового спектра, приведенного на рис.2 и в табл*2б (стр. га ) содержатся в следовых количествах, однако они вносят значительный вклад в идентификация сортов, т.к. по ним выявляются довольно четкие межсортовое различил. В то же время средняя часть глиаданового спектра сильно перегружена белками. Нанесение же меньшего количества белка на фореграмму приводит к сокращению числа детектируемых полос за счет исчезновения высокомолекулярных компонентов.

Мы попытались улучшить разделение глиадинов в ПЛАТ в присутствии мочевины и снижением рН до 4,5. Результаты приведены на рис.3 и в табл. 2с (стр. 20). Семенэ разных сортов содержат 17-25 полипе гтгидсв, молекулярный вес которых колеблется в пределах от 12,0 до 102 кД. Эти полипептида можно разделить на дзе группы, первая из которых включает высокомолекулярные глиадиновые су был-динида /ВГС/, молекулярный вес которых выше, чем 64 кД, а вторая - все остальные глиздины /низкомолвкулярныо глиздановие субьеда-нивд - НГС/. Комбинация ВГС и НГС глиадиновых субьединиц может быть использована для идентификации генотипов пшеяиш. На рис.3 покгзано, что имеются как количественные так и качественные раз-

литая в спектрах глиадинов исследованных восьми сортов реницыл

i.*»

t..! <

©

!Н

•»> )

и. • g-r

i >

ií "

M ь—

liii tí-—

ли-L

SBlp

. ...

„,;«» J.> o," — « — «M

<rr

t 11 ili iv v v* № {A)

S -

in ЕЯ Ln« M

шВ. Д ]]

PüCüyyyS-24"

dupySPSu

Ь> - -и- п »ш

Pho.S. ЭЛЕКТРОФОРЕГРАММА (a) И ДИАГРАММА (tí) СПИРТОРАСТВОРИМЫХ

БЕЛКОВ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ, ВЫДЕЛЕННЫХ В ПРИСУТСТВИИ МОЧЕВИНЫ

Условные обозначения: I- Одесская 117; II- Мироновская 81;

III- Мироновская 808; IV- Сухаг 1; V- Саха 69; VI- Гиза 1Б7; VII- Гиза 156; VIII- Гиза 155.

Условия электрофореза: 4 ч при 10-300 тА в 10Ж ПААГ; буфер: 0,4% уксусной кислоты, 0,04 % глицирина

Сравнивая результаты электрофореза альбуминов и глиадинов можно отметить, что между глиаданами, выделенными из семян исследованных сортов пшеницы наблюдаются более существенные различия, чем между альбуминами, поэтому маркирование генотипов пшеницы по спектрам глиадинов более аффективно. Одвако, нам не удалось обнаружить каких-либо специфических особенностей в спектрах глиадинов, выделяющих х-руппу' египетских и украинских .сортов пшеницы, хотя эти две группы сортов существенно отличаются между собой по устойчивости к высоким температурам, согласно приведенным ниже данным по ростовой реакции проростков этих же сортов.

Электрофоретическое разделение суммарных белков семян пшениц ы.рзстворимых в буфере Лэммли. С целью изучения эффекта полиморфизма белков семян пшеницы различных сортов использовали систему экстракции далиго1ггидов и их электрофорез по Лэммли [ГцШодЮп, 1980,1583; ХаешшИ, 19701. Результаты фракционирования пошюпти-

- 11 -

дов приведены на рис.4 и в табл. 2д <стр. 20 )

i ui __г.. m

eUisusssss

W «

— —.-, = = = 30:

I il III IV V VI VII VIII

и :r л пп

С CCI

Рис.4. ЭЛЕКТРОФОРЬТРАММА (а) И ДИАГРАММА (б) СУММАРНЫХ БЕЛКОВ СЕМЯН ЛШЕНИЦЬ!, ЭКСТРАГИРОВАННЫХ БУФЕРОМ ЛЭМШ

Условные обозначения: Г- Одесская 117; II- Мироновская 81;

III- Мироновская «08; IV- C.vxar 1; V- Саха 69; VI- Гиза 157;

VII- Гиза 156; VIII- Гиза 1&5.

Условил электрофореза : 4 ч при 10-20 тЛ в 15Ж ПААГ;

буфер: 0,1% SUS, 0,192 M г-^щин, 0,025 M трис, рН- 8,3

Зрительный анализ зжкггор^сре грамм позволяет легко обпэружить сортовую специфичность содержания и состзвз отдельных полигеггги-дов. На приведенных фореграммэх можно различить около 46 преобладающих пептвдов с ММ между 16 и 82 кД. Вариабельными оказались 18-ть из 46-ти полос, Результаты анализа полипепггидов семян пш-нкпы , растворимых в буфере Лэммли свидетельствуют о тем,что -большинство полипепгидов являются константными и содержатся в семенах всех разновидностей. Можно наблюдать общую тендекдоз - с увеличением ММ межсортовая вариабельность полипогпздов возрастает. Семена сортоз украинского происхоздония Миропопская 808, Мироновская 61 и Одесская 117 по составу полипоптвдов могут быть отнесены к одной группе, поскольку спектр полипеотидов очень близок. Тем не менее, у каждого из этих сортов имеется специфические компоненты.

Египетские сорта характеризуются относительно более высокой . варитбельностью компонентов и существенно отлич.'и/гся от укр.г/нс-

- 12 - о .. ..

ких сортов. У всех египетских сортов присутствуют полипептида с

ММ 80,0 и 79,5 кД (соответственно полосы 5 и 6>, которые не обнаружены у украинских сортов.

Таким образом, качественный анализ компопетгного состава' запасных белков экстрагируемых буфером Леммли дает возможность маркировать генотипы с высокой эффективностью, избегая предварительного Фралдеон/рования запасных белков на основании различной извлекаемое™ в растворителях.

Электрофорез суммарных белков проростков пае нища. Полипептиды надземной части 5-тк суточных проростков пшеницы экстрагировали в буфере Лзммли и проводили электрофорез в ПААГ. Спокггры полкпеп-тидоа контрольных проростков у всах ксслодозанньк сортов качественно совпадают. Мокшо отметить лишь некоторые различия в интенсивности отдельных полос. Очевидно, выявленные обычной окраской Кумаси полкпоптады представляют собой копии структурных генов "поддержания дома". В связи с этим они являются консервативнымнИ практически не отличается у разных сортов гиеяицы.

Инкубирование проростков при 40°С в последние 24 ч проравд-вапия приводят лиеь к незначительным изменениям содержания боковых компонентов. Можно отметить резкое повышение содержания поли-пагггида с ММ 70 кД, который очевидно представляет собой известный белок теплового шока [Key, 1585 J. Хотя при тепловом шоке наблюдается включение синтеза больного числа соковых белков [Nover,-19343, окраской кумаси обнаруживается лжгь БГШ с ММ 70 кД. Таким образом, анализ компонентного состава полтоэтидов проростков пгеници обычным Э2 в присутствии S23 и окраской кукаси не позволяет находить существенных различий между сортами пшенкпы по этому показателю.

ЭЛЕКТРОООРКИЧЕСКйг СПЕКТР изоэгоииов В данной глава приведены результаты исследования возможности оценки генотипов и их физиологического состояния на основе анализа активности и состава изоэнзимов пероксидэзы и полифонолоксида--зы.

Анализ компонентов тароксидчзы. Состав пероксидазы англизировали у 8-ш сортов пшеницы при помощи электрофореза в ПААГ, в триснЗоратном буферо (рН - 8,9). Исследованию подвергали кзоэн-римц, содержащиеся в покоящихся и прорастающих семенах. Результаты изучен/л полиморфизма пероксидэзы приведены .на диаграммах -рис. 5.

- 13 -

Активность пероксвдазы различных V . 2 3 ч 6 t сеу.ян пшенивд максимально проявляется- в четырех полосах, отмеченных по мере возрастания ИГ буквами A,B,C,D,£. Активность ; второго (В) и третьего (С! компо-

■A.tfCy!)

eza cq □ a a œs а

нентэ пэроксздаз- как правило .

относительно высока, однако у сорта Мироновская 61, с одной стороны, и Мироновская 808, Гиза ! 165 и Сухэг 1 , с яругой стороны, ;

6' £ ... ? S

'Ш Ш ТЕЯ 13В Й2) иг? ЕЯ СП*

ЕЯ G3 ргг ид та км №

с (I'fb.iy)

!£Э о сл crj m па an

ва. eajza аз ¡га cia са zs ta-J

■¿Jltifc,,<!%)

.У. . i

¿\ ? ¡f

pu sa ся ea cs tcj гя~ва

|tsa вз ел йя es та ез est.

чет шз «га ся еа на кэ esa ' tea rza (zn oa ca vszi eza

; sa эз ет ssvi es sa иакя

'Ki gg.ca ça кя ет га «я (Я

ira ва ка янг «г яи ет ая

|

р с а паш а а. |пааоаш па

tvg т» гл «т« сз m ко «-¡га м а вя sa ш сз ея ьаз и esr ш и са га га ка

es ет tKï ts? em из .да1

из га- са еэ га из чгд "(cj

I

Рис.б.ДйАГРАК-И КХШ&МОВ ПЕРОКСИДАЗЫ СЕЛЯН <а), ПРОРОСТКОВ (б),

И ПРОРОСТКОВ, ПОДВЕРГНУТЫХ ТЕПЛОВОМУ ШОКУ <с)

Условные обозначения: 1- Гиза 155; 2- Сухаг 1; 3- Саха GO ; 4- Гиза 15G; 5- Мироновская 808; е- Одесская ¡17

А,В,С,D, 1,1,II,III,IV,V -порядковые номера компонентов изоэнзимов Интенсивность полос : ии > из > сгз > сп

Условия 30: 7,бУДААГ в 0,03 M трис-глициновом буфере (Ph-8,3) при напряжении ЗГО v в течение 2 ч

их активность незначительная и малая со-гг&етстпенно. Б семеяаг. исследованных сортов пшеницы первнй компонент представлен слабо иди очень слабо. Только семена сорта Одесская 117 содержат три

шрвыв изо энзима пероксидазы с большой активностью Сравнивая сце-ктры шроксидазы у семян (рис.5а) и проростков 8-ми сортов пшеницу разного состояния (рис.56) мы замечаем определенный изоморфизм изо энзимов в зависимости от генотипа и физиологического 'Состояния. У проростков пшеницы спектр пероксидазы усложняется (рис.46), однако его характеристики одинаково меняются а зависимости от температуры (рис.4.с). В связи с этим усложнение спектра но приводит к облегчению идентификации генотипов. Особый интерес представляет детальный анализ специфичности изменений спектров изоэнзимов шроксидазы проростков в зависимости от условий прорастания и поиска возможных корролляций мсмду сдвигом в спектре изоэнзимов и физиологическими свойствами генотипа ( устойчивость к холоду, высоким температурам, дефициту влаги и т.д.). в отношении устойчивости к высоким температурам нам не удалось обнаружить никаких закономерностей изменения спектров изоэнзимов пероксидазы и жароустогчивостья исследованных генотипов. Все изученные нами генотипы (кроме Одесская 117) содержали примерно одинаковый -споетр изоэнзимов шроксидазы в проростках, инкубированных 24 ч при 24 °С. (рио.Бс),

Анализ компонентов фенолоксадазы. Электрофоротический спектр фенолсксидазы всох исследованных сортов пшеницу содержит три изо-энзима (рис.6а). В семенах сорта Одесская 117 все три компонента проявляют высокую активность тогда как у сортов Гиза 155, Гиза 158, наоборот, - низкую. Остальные исслэдованныо сорта можпо разделить на две группы: 1) Сухаг 1, Саха 89; 2) Мироновская 808, Гиза 157, Мироновская 61. В первой группа сортов относительно большй активностью обладают компоненты А и В изозимного спектра Фенолсксидазы по сравнению со второД.

Послэ шгасуточного прорастания у всех исследованных сортов обнаруживаются четыре изоэнзима. (рис.6.б). Согласно показателю RÍ эти четыре компонента качественно отличны от компонентов изофорэ-тичэского спектра фенолоксидазы у семян этих же сортов . Полосы I и IV на диаграммах проростков восьми исследованных сортов были практически одинаковой интенсивности. Только у сортов Гиза 157 и Кутудукская компоненты II и III обнаруживают относительно меньшую интенсивность по сравнению с остальными сортами. У Гизьг 155 компонент I обладает большей интенсивностью по сравнению с остальными десятью исследованными сортами, '

Инкубация проростков пшеницу при 40°С в течение 24 ч но при-

- 15 - . .

водит к усложнению спектра фенол- 1- А. _i.iL 3-. -X, оксвдазы (рис.6с).Как и в случае

исследования компонентного соста- ---------------------------

ва фенолоксидазы выделенной из необработанных теплом пятисуточ- |

ных пророростков компоненты I и;ЕЗИЗЕаЕаеаЕэеа орн)

IV имеют одинаковую астивнсть Яттшюаттш тЫЬнЯ) всех исследованных сортов. По ; I '

вариабельности компонентов изо- ' |

зимного спектра фенолоксидазы . |

обработанных теплом проростков Щ ещ ^ ха рв'гщ в» да С/Щ9!)

(а)

* 1 L iL £. i. L>L £ Li. L

•виагааяиваяаюаиа «я ияаояяя

СЗ ЕЯ G3 Gb CT е.: ез 623

ет еэ sss ва сз sa ess ига

вжгабяшгасагаа «лея ss' ет вэ tsa ка с*

^зуисагака^саиа

'о

Рис. е. диаграмм изоэнзимов фежшжсвдазу семян (а), проростков (б),

и проростков, подвергнутых тепловому шоку (с)

Условпьй обозначения: 1- Гиза 155; 2- Пухаг 1: 3- Саха 69*, 4- Г/.за 156; 5- Мироновская 808; 6- Одесская 117

А,В,С,1,11,III,IV, -порядковые номера компонентов изознзимов Интенсивность полос: ва> sa >cza> сп

Условия ЭФ: 7,бЙТ>АГ в 0,03 М тоис-глищшовом буфере (?h-B,3) при напряжешь 150 v в течение 2 ч

исслэдоватге сорго можно разделить па две группы. К первой группе относятся сорта /иза 156 и Одесская 117,у которых тепловой шок привел к незначительному сюснеяко активности компонентов II и III. Ко второй группа относятся сорта Мироновская 61, Гиза 157,

Мироновская 808, Саха 63, Сухаг 1 и Гиза 155 , у которых активность указанных компонентов за сутки инкубации при 40°С остается без изменения. Даже поверхностный анализ показывает, что разделение сортов пшеницы на указанные выше группы по изменению активности отдельных компонентов изозимного спектра фенолоксццазы под влиянием теплового шока но коррелирует с жароустойчивостью исследованных сортов. Жароустойчивые сорта Гиза 155 и Одесская 117 попали по этому показателю в разные группы.

В свете проведенных исследований возникает вопрос:насколько отнечонные количественные различия ь активности компонентов изо-зимов исследованных ферментов у разных форм пшеницы генетически детерминирозаны? Для того, чтобы ответить на этот вопрос необходимо осуществить воспроизводство семян исследованных сортов в строго контролируемых и одинаковых условиях, особенно на фазе созревания семян.

ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРОРОСТКОВ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ.

В настоящее время существует различные метода оценки устойчивости растений к высоким температурам 1Генкель,1982; Удовенко,-1883J. Мы выбрали в качестве показателя устойчивости к тепловому шоку изменения ростовых процессов после шока разной интенсивности и продолжительности I Кускояко,Даскалюк, 1S90 1 Оценивали отношение приростов- проростков пшеницу» подвергнутых действию теплового шока к пр,\7исту контрольных • растений за одинаковый промежуток времени СМусиенко, Даскал&к,1985; 19901.

На рис.7.а приведены кривые отношения суточных приростов опытных растений к контрольным. Опытные растения подвергали тепловику шо;;у разной продолжительности /см.ось абсцкс/ путем погружения в дистиллированную воде" при 45°С. Как видно из рисунка, отношения приростов между 3-ми и 4-ми сутками прорастания закономерно убывают с увеличением продолжительнее™ теплового иска. Отношения Iприростов проростков сорта Миро^всмя 61 подззлякяся вдвое ужо после 30 сек. теплового шока при 45°С. тогда как для получения такого же . эффекта с проростками сорта Гиза 1S6 необходима' инкубация в точение около 4 мин. Таким образом, одинаковое отношение приростов у даух отмеченных сортов достигают после тепловых доз, отличающихся между собой боже v?m в 8 раз. Проростки египетских сортов пшеницы оказались Солее устойчивыми к тепловому шс?у. чем украинских сортов, поэтому кривые зависимости отношений приростов от дозы у егилотегмх сорг:;.в находятся правое чем

украинских.

длительности

теплово* обсо-бо'гкл /мин/"

длительность первс" фракции тепловой дозы /мгн/

Рис.7.Эффект угнетения роста (а) и эффект фракционирования

тепловой дозы (d) на проростки различных сортов гаюьтщы. Условные обозначения." • -Гизз 155, /- Гиза 1БЗ,о- Гиза 15?,

л - Сухзг 1, о - Сага 69, Одесская П7 л- Мироновская 80S М/роповская 61

/егко заметить, что степонь расхождения кривых отношений приростов неодинакова посла различных доз теплового шока. Эгя кривые на:г5ол?<? близко расположены после доз теплового шока, полученных поело 1С мш.утной ипсуЛацим, тогда как поело двух минутной инкубации при 45°с кривыо отношония приростов различных сортов занимают самый широкий интервал значений. Очевидно, именно в этой области показатель ОП сражает первичную теплоустойчивость проростков разных сортов, поскольку она представляет соо'ой область наибольшего разрешения.

Способность растений переносить тепловой иак оценивается не только по первичной реакции на тепловой'шок. но тага® по способности к восстановлению получонных повреждений и к адаптации. Для выявления отих компонентов устойчивости проростки разных сортов пшеницу подвергали тепловому шоку при 45°С разной продолжительности (первая фракция тепловой сС^ Лшш) затем через сутки подвергав повторному ^ валовому иоку (45°С,5 мин) -вторая фракция.Результаты выражали кок отношения приростов опытных растений /которые получили две теплой....; дозы/ к контрольным /подучившим только одну тсплолую дозу/. Приведенные на рис.7.б. результаты показыва-

от, что первая фракция тепловой дозы, при определенной ее про дол-ките льности /30 сек.-8 мин., в зависимости от соргга/ через сутки стимулирует у проростков закалочный эффект. Из приведенных результатов следует, что под влиянием первой тепловой дозы произошла индукция процессов восстановления и адаптации, интегральная интенсивность которых отражена кривыми, представленными на рис.76.

Анализ приведенных данных показывает, что проростки египетских сортов пшенипу имеюгг более выраженную способность к адаптации и восстановлению. Оптимальная величина первой фракции теплового шока (при которой проявляются максимальные межсортовые различия) наблюдается после двухминутной инкубации проростков при 45°С.

Таблица 1

ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРВИЧНОЙ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ, СПОСОБНОСТИ К ВОССТАНОВЛЕНИЮ И ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОРОСТКОВ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦа

Сорт

Компоненты устойчивости

Первичная Адаптационная

Общая устойчивость

U

Гиза 155 Гиза 156 Гиза 167 Саха 69 Сухаг 1 Мироновская 808 Мироновская 61 Одесская 117 НСР0. оз

0,62 1.30 0,81

0,98 2,03 1,95

0,78 2,03 1,58

0,83 1,18 0,98

0,47 1,65 0,78

0,38 1,75 0,66

0,32 1,03 0,33

0,45 1,30 0,59

0,06 < 0.08 0,08

В табл.1 приведены показатели ОП после такой обработки, которые отражают способность разных сортов плетши к восстановлению тепловых повреждений и к адаптации. Проростки египетских сортов и по этому показателю, как правило, оказались более приспособленные к высоким температурам, чем украинские. Следует, однако, отметить, что не у всех сортов наблюдается прямая связь мавду первичной устой^птостью проростков к тепловому шоку и их способностью к восстановлению. Проростки Саха 69 характеризуются более высокой шршггаой теплоустойчивостью да сравнению с проростками сортов

Гиза 157, Сухаг 1 и особенно Мироновская 808 и в то к» время по способности к восстановивнш и адаптации оказались ниже. Проростки сорта Мироновская 808, имея низкую первичную устойчивость к тепловому шоку, проявляют очень высокую способность к восстановлению тепловых повреждений.

Интегральная устойчивость растений к высоким температурам, очевидно, определяется как первичной устойчивостью так и способностью к восстановлению и адаптации. По-видимому, разумно предложить в качестве показателя теплоустойчивости генотипа значение произведения показателя первичной устойчивости и показателя способности к восстановлению. Из табл.1 видно, что наибольшее значение зтот показатель имеет для проростков сортов Гиза 158 и Гиза 157. Сорт Саха 69, из-за слабой способности к восстановлению после теплового шока, значительна уступают первым двум сортам по этому показателю. Благодаря высокой способности к восстановлению, общая теплоустойчивость проростков сортов Гиза 155, Сухаг 1 и даже Мироновская 808 оказалась довольно высокой. Предэлы варьирования общей теплоустойчивости колеблятся от 0,33 для сорта Миро-повскал 81 до 1 дал сорта Гиза 15G.

Таким образом, в результате проведенных исследований показано, что проростки группы египетских сортов пшеницы различаются от группы сортов украинской селекции, как по первичной устойчивости к тепловому шоку, так и по их способности к восстановлению полученных повреждений.

АНАЛИЗ КАЧЕСТВЕННЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ БЕЛКОВЫХ СПЕКТРОВ СЕМЯН

РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ Для количественной о да шеи разнокачественности белковых спектров семян различных сортов пшеницы мы предлагаем метод вычисления индексов близости (р) вариантов на основании анализа компонентного состава полигоптидов. Вариабельные компоненты располагали в ряд по мере понижения молекулярных масс. Присутствия компонента в образце обозначали плюсом (+ ), а отсутствие - минусом (-). Сводка вариабельных кс-тнентов водорастворимых белков спирторастворимых ^пмпонентови обща полипептвдов, извлекаемых буфером Лэммли в тпо'лице 2<д>

там-'"" ■еетм полита п-

овк- т* всше- км 61 миро-«ом* кал ВО) Cyjer Cata ее Газа 16» да Пя 1»

i ao.t

г т».»

3 ть.»

« 73.0 • 0,0

7 Ю.О

• M.О .

t ав.з

10 19.3

(a.)

Coprl д»»нд»

гж-йггййгТ"^ ir в? та

1КЗ в КМ

v

<ïJ

РДР» ... » ! «N

B/fll/кР/

Сорт» а•в I в ц и

0ЯМ5-екм ■ИТ

1 ей,5

2 8f>.0

3 Ы,0

4 ГС.& 6 О в en,о т TS.5 в fs,0 в 69.0 № 61,0 и fifj.3 U ьв.а

13 »,»

И Ъ7,ь

15 67.0 13 66,6 Vf. 66,3

16 66,5 19 47,6 го 46,э 21 4Г..5

23 <4,0 ¡il 4C.S

24 33,0 "" £8,9

»4.0 50,3

ie.3

— 17.0

so ц;о

Ииро-aoi»e« «»я \âi.

ТВ

шла-- i НйКШ

тшаа- «и-

Я 1 tuai га/ 117

1 ва.б ♦

а «>,о -

1 «.о ♦

< M,« +

б 60,0 -

« Tí,5 -

» 78,0 -

• 73,0 -

• 70.0 -

10 68,0 -

И W.0 »

a w.o

13 ».» ♦

14 М.О ♦

1S 33.0 ♦

17 B.Í ♦

вертя П ■ • S В Q M

kÜK- Cg, ir iв*

« ю».

та

Таб.2. Наличие вариабельных компонентов альбуминов (а), глиада-вов (б), с пиргго растворимых полипегггидов, экстрагированных в присутствии мочовипы (с) и буфером Лэммли (д).

При 1 ггановлении индекса близости г между образцами различных двух вариантов (?{ , Г, > определяли суммы всех событий при

/ г

сравни?.шии всех компонентов образцов по формуле:

■иво-■оЬе-

♦

Fi - E W ♦ E - "E W <8).

1,2 Jmi Ci Jmi °t Jmi Hi

Для каждого компонента сравниваемой пары возножно только одно из трех отмеченных событий:

п г» п

Е yi -присутствие; Е W„ - отсутствие; £ Wu - несовпадение

Jmi Ci Jmi °i Jmi Ht

Индекс отражает близость качественного состава полипе гладов двух образцов с учетом их экспрессии во всей совокупности исследуемых вариантов. Численное значение F определяется набором вариантов и числом детектируемых компонентов.'Константные компоненты не вносят вклад в значение F, поскольку наличие компонента во всех вариантах не дает "предпочтение" в близости любой сравниваемой пары. Вот почему на рис.8 отмечены только вариабельные компоненты белковых спектров и присутствие или отсутствие каждого такого компонента в исследуемых сортах. Данные (таб.2)были использо ваны для вычисления состава полйгоптвдов в исслодуемых сортах. Результаты суммированы в таблицах из (стр.22)» Индексы близости, приведенные в таблицах па стр.¿а варьируют между нулем и максимальным значением, получаемом при сравнении образца с самим собой (в последнем случае все события указывают на близость). Колебания веса реальных событий обусловливает не совпадение максимальных значений F у разных сортов.

Вариабельность F, вычисленных на основании состава глиади-нов(табл.36), оказалась ваш, чем на основании альбуминов (табл.» 3?). Одесь мы наблюдаем близкое родство всех египетских сортов (Гиза 155, Гиза 156,'Гиза 157 и Саха 69). В то же время не наблюдается родства можду Ризой 155 и Мироновская 61 (F = 38). Как и в случав с анализом состава альбуминов, в полном одиночестве оказался сорт Сухаг 1, индекс близости которого с любым из сортов не превышал 38 (при максимальном значении к самому себе f= 285). Украинские сорта, очевидно, содержат много "чужеродной крови", поэтому индексы близости между ними значительно уступают таковым между египетскими сортами.

При Фракциош^ вании глиздинов растворенных в буфере с мочевиной при низком pli (табл. зо уз далом отмечены тага© н© закономерности, какие выявлены при обсуждении данных тао'лТзб; близость египетских сортов; особое положений сорта Сухаг I; относительно не

Я? НЯ|да- ЯО»- спал в! аг еялл ИЦ crju- cg. "В ча g

Олвсскг* ш и M 26 о s es 0

ИМССПКШ вГ 139 аз ta а >1 <1 104

киготеаекм кв 122 аа к та »1 ее

Сп«т 1 и» го >1 21 <гт

сш es 13 1CS 1Ю 34

г*м m , 120 120 " 41

гю ite 120 41

1Ш 1Бв 13«

(Л)

Oaw-«н н? *оа- ища-■ов- •i сап « ч» 19в та

«I W

отсекая 117 »1 103 ев » 3» 81 U sa

вщитшяая 294 м 0 за 3 37 »

Мя^июаопя \ ав 31 и 3« 1« 1

СЩГ 1 \ я» • 1 зв а

сох* ав \ su 1Я 129 147

ГК» 187 п> ш 14«

Гт» 1&Я етз

гяи гее

СЯМ U7 Ивовое, еш в) »сепия все Сум* Cua Бв •w Гам 1М ЧИ

ÇJÇCCJtM 117 2SB те 1S7 M 104 123 Ш 135

иирововскам зов 126 0 78 84 130 на

HgoaoecxM га» 22 89 ЕВ ИТ 1S7

CfXU- 1 327 38 55 вв 4в

С«а 69 ¿88 131 138 iai

ГШ 157 2П 1№ 17«

ГШ» |5в же 2&а

Гх» JSS

1С)

0*в-спя i:? Ммрэ-воя-мая <1 ЕГ СЯМ «W WJ«r Oau « Гам 157j Г® ЧИ

Олкеюя 11? 1Ю 137 »1 ее 70 31 23 1СЗ

КтфОПМКИ «1 lis 1« то R а за аз

jgjgomKM, i а я аа п 40 на

Ciw 1 21« 42 0 M 31

сю аа 1«0 154 137 as

Пв» 19? гот 141 sa

Пв» 1Ы 2П »1

Гва 15« 180

<S) <9>

Табл.Э ИндеЙ-ы близости у различных сортов пшениш по спектральному анализу альбуминов (а), глиади-нов (б), спирторастворимых толишптвдов, экстрагированных в при-сутствии мочевины (с) и буфером Лэммли (д).

*

высокая близость украинских сортов (хотя несколько выше, чем по данным табл.Зб).

Анализ родства сортов на основании оирнтси состава далишггги-дов семян вццелзных и фракционированы* по Леммли (табл.Зд) Дают основание для более глубоких размышлений. Как и во всех других случаях совершенно особняком стоит сорт Сухэг 1. Егиштски© сорта сохранили высокую близость, но как и в случае знализа близости основании состава альбуминов сорт Гизз 155 оказался ближе к украинским сортам, чем к египетским. Очевидно, в этом случае сказалось влияние на спектральный состав полигогггидов альбуминов изв-

леченных в буфере-Лэ мыли.

Приведенный анализ индексов близости позволяет нам сделать

определенные предположения. По видимому, разные группы белков наследуются с той или иной степенью зависимости, поскольку« очевидно, они могут кодироваться ДНК различных хромосомами. Поэтому в процессе селекции они могут отбираться блоками, в связи о чем наблюдается специфичность белковых спектров близких генотипов.

Из приведенного выше следует, что интегральная оценка б._лзо~ сти сортов на основании величины индекса близости позволяет выявить характерные отличия среди близких генотипов. Особенно интересная информация получается при сравнении индексов близости полученных на основании анализа качественно различных белков. В нашем случае это относится к альбуминам и глиадинам. Благодаря этому, выявлено особое положение сорта Гиза 155 среди египетских генотипов пшеницы и сорта Мироновская 81 среда украинских. Учкга-вая функциональные различил между бе.лками , следует выявить влияние тех или иных особенностей белкового спектра на биологические свойства сорта. Выявление указанных закономерностей при помогая показателя F позволяет нам ставить задачу поиска коррелляционных и Функциональных связей между теми или иными характеристиками F с физиологическими различиями между генотипами. Особенно перспективными представляются исследования с хорошо изучвкпыми гибридами, с параллельной оценкой их биохимических и физиологических свойств.

Сравнение значений индексов близости исследованы* сортов, вычисленных па основании анализа спектрального состава отдельных групп белков и теплоустойчивости проростков этих же сортов пшеницы. определенных по ростовой роакции проростков пшеницу на тепловой шок, в обидам удовлетворительно объясняет физиологические особенности сортов пшениш. Египетский сорта пшеницы оказались более устойчивыми чем украинские. Среди них сорт Гиза 155 имел среднюю первичную теплоустойчивость и относительно не высокие показатели восстановления, тогда как проростки сорта Саха 69 относительно высокую порвичну» устойчивость и не высокую восстановительную и адаптационную способности. Если ц и этом анализировать величины F, вычисленные по составу отдельна групп белков, не трудно заметить сравлительне ^-зкие значение F с другими египетскими сортами, вычисленными на основ- тии состава альбуминов семян соргга Гиза 155 и высокие значения этого показателя, определенные на основа-

нии состава глиадьшов. Сопоставляя эти данные можна полагать, что восстановительные и адаптационные способности проросткаов каким то образом связаны с составом альбуминов. Именно различия в составе этой группы белков приводят к снижению индекса близости сорта Гиза 155 с другими егиштскими сортами, что, по видимому, связано с более низкой восстановительной способностью проростков этого .сорта паеницы. Сорт Мироновская 808 проявляет относительно высокую способность проростков к восстановлению, при относительно высоком F с альбуминами египетских сортов, которые характеризуются высокой восстановительной способностью.

По аналогии можно предположить, что первичная устойчивость проростков каким то образом определяется составом глиадинов. Еги-пзтскш сорта по этим двум показателям оказались очень близкими. В то же время индексы близости, вычисленные на основании альбуминов украинских и египетских сортов оказались низкими, а теплоустойчивость проростков была понижена, ПодЗирая широкий набор генотипов с различными физиологическими показателями и одновременно оценивая индексы близости с определением белковых компонентов, влияющих максимально на значения F, возможен поиск белковых компонентов, влияющих на тот или иной физиологический признак проростков. Цэленаправлснпый поиск в этом направлении представляет несомненный интерес и определяет перспективы практического изучения молекулярных механизмов, вовлекаемых в определенные физиологические реОсции растений.

ВЫВОДЫ

1. Экстрагируемые спиртом запасные белки /глиадины/, водой -альбумины, а такжз растворимые., в буффере Лэммли белки семян различных сортов пшеницы характеризуются межсортовой вариабельностью, что и обусловливает возможность их применения в качестве маркеров генотипов.

2. Выяалэны специфические для каждого из исследованных сортов спектры запасных белков. По составу альбуминов и глиадинов египетские сорта пшеницы отличаются более высокой вариабельностью компонентов. Для них характерно присутствие компонентов с ММ 8C¿,0 и 79,5 кТ которые не обнаруживаются у украинских сортов.

3. Преобладающие полипетнда проростков различных сортов пшеницы константны, поэтому не применимы для биохимического тестирования генотипов.

4. После 24 ч теплового шока в проростках всех генотипов окраской Кумасси детектируется полидаптид с МИ 70 kD, соответствующий данному компоненту белков тешювого шока.

5. Семена различных генотипов пшеницу характеризуются количественными различиями в активности отдельных компонентов кзозим-ных спектров пероксидазы и полифенолоксидэзы. Качественных различий в изозимных спектрах указэных ферментов не обнаружено.

6. Прорастание семян и тепловой шок приводит к усложнении изозимного спектра пероксидазы и полифенолоксидазы, что может быть использовано для оценки стрессового состояния растений.

7.Проростки исследованных сортов пшеницы различается могду собой как по первичной устойчивости к тепловому шоку, так и по их способности к восстановлению полученных повреждений. Выявлены сорта пшеницы, которые характеризуются:

-повышенной первично3 устойчивостью к тепловому шоку и высокой способностью к восстановлению тепловых повреждений, -повышенной устойчивостью к тепловому шоку, но относительно слабой способностью к восстановлении повреждений, - слабой первичной устойчивостью и высокой способностью к восстановлению.

8. Предложена математическая модель - интегральный показатель близости генотипов в виде индекса, вычисленного на основании системного анализа вариабельных компонентов полипептидов. С его помощью возможна оценка родства <близости) сортов культурных растений и выявление влияния тех или иных компонентов на генетически детерминиропанпые физиологические свойства растения.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. М.М.Гаг ель Д1н, Харламов О.В. Використэння р1зноканГпхих електрофоретичних метод!в для ьизчешш та пор1вняльно1 характеристики запзених 61лк1в рослин (гаюшщя) // В1сник Ки1в-ського ун1верситету.- 1991,- 3.- С. 41-44.

2. MyclcHKO М.М., M.M.Таг ель Д1н, Харламов О.В.Використаиня рззномакП'них еликтрофоротичниг магод1о для вквчення тэ нор1шшыю1 характеристики .¡...¿аших 61лс1в рослин // В1СПИ1С Ки1вськ О' упЦюрсиюту. - 1991.- .3.- С. 30-41 .

3. Тагель Дни M Ли Мпссзлям Сравнительное исследование белковых фракций семян сортов сшюнииы египетской и украинской селокши //Физиол.и биохимия культ.раст.- 1092.- 24. N 5.- С. 488-492,

4. М.М.Тагель Дин, Харламов A.B. Особенности аминокислотного состава белков семян конских бобов и пшеницы // Тез.докл.конф. молодых учени "Актуальные проблемы физиологии растений и генетики". - Киэв: Изд-во АН Украины, 1992.- С. 55-56.

б. Погор1ла Н.Ф., М.М.Тагель Д1н, Харламов О.В., Макаренко B.I. Лекгинопод1бна активн1сть пророста1в р1зного еколог1чного походвення // Тези допов1двй 71 Укра1нського 61ох1м1чного

• В"1зду.- Ки1в: Видавницгоо УСТА, 1992.- С. 52-53.

в. Харламов О.В., М.М.Тагель Д1н SDS-електрофорез загальвых б1лк1в швниЩ як метод coprroBol 1денгиф1кац11 // Тези догов1де* tl Укра1нського б1ох1м1чного з"1зду.-Ки1в: Ввд-во УСТА. 1992.- 0. 63-64.

Зак. №364. тир. 100. Выдавяычо - полиграф, поятр, КУ. Каев. 17. Бульвар Шевчеика, 14.