Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменчивость изоферментов хвои и семян сосны обыкновенной

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изменчивость изоферментов хвои и семян сосны обыкновенной"

«« ол

«

ВОРОНЕЖСКИЙ ОРДЕНА ЛЕБЙ1Л ГОСУДАРСТБЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КМЕШ1 ЛгШЧСКОГО КОМСОМОЛА.

На правах рукописи.

КАМА103А Ирина Ивановна

ИЗЛЕНЧИВОСТЬ ИЗОФЕРЫЕНТОВ ХВОИ'И СЕМЯН СОСНЫ ОБШОВЕННОЙ

03.00.12 - физиология растений 03.00.15 - генетика

Автореферат.

диссертации на соискание ученой степени-кандидата биол трестах яаук

Воронеж - 1993

Работа ■вщшиоиа а огде^ гснетигл; и биоэкологиц Центрального яаучкэ-лсслсдовательского ийстлхута доской генетики И селекцяи (ЦНШЛГеС).

Научный руководитель: доктор блологЁческза'иаук

С.А.ПЕТРОВ

Официальные оппоненты:' доктор биологических Иауи, профессор А.А.ЗШЛЯНУШ1,-' кандидат биологических наук Е»В,ПОЛЯКОВА

Ведущая организация: Институт леса АН Беларуси, г.Гомель, Беларусь

Защита диссертации состоится " ^ " ¡.¿¡¿¿¿О 1993 г. в час кг. заседании специализированного совета К 063.48.05 при Воронеиском государственном университете по адресу: 394693, г.Ьэронея, Университетская пл., I, госуниверситет, биолого-потвенный факультет.

С диссертацией монно ознакомиться в библиотеке унш-ерситета (394593, г.Воронеж, Университетская пл., I).

Автореферат разослан " ^ " 19д3 г>

Ученый секретарь специализированного «-гТ"" О

совета, кандидат биологических наук Г.И.БАРАМИ

- 3 -

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теин. Рациональное использование .тесных ресурсен, повышение продуктивности лесов и улучшение их качественного состава невозможно без глубокого знания биология и спецг-ийческпх особенностей составляющих их видов. Немаловажное' значение для лосн'ой соло кции имеет изучение внутривидовой днфйереицйацм вакнеймих лесообразующих пород и среди них - сосны обыкновенной ( рлшп с.-Дупсь-г Аз ь. ). занимающей обширный ареат на территории Россия. В последнее время все более дирокое распространение получают метода изучения внутривидовой изменчивости, основанные на электрофорети-часком анализе.рзофориелгов. Чрезвычайно высокая чувствительность этого метода* позволяющая выявить тончайшие генетические и онтогенетические' изменения в количественном а качественном составе пзо-' ферментов* и сравнительная простота процедуры уедает изофермейтный анализ всо более распространенным среда генетиков и фззйологоэ растеши! (Хавкин, 1977). Генетическая детерминированность изофор;,тентов, наследуемая по менделевским законам, является предпосылкой их использования в качестве генетических маркеров при р'ешегаш разнообразных задач прикладной ботаники, систематика-, гепэттш и св -лекции. В генетико-селеигонпоЯ практике лесного хоэяйс.за изофер-ментн используются пока недостаточно широко»

Цель исследования: изучить изоферкентный состав хвоя.п семян сосны обыкновенной в Центрально-черноземной области, охарактеризовать его зависимость от факторов генетической и экологической природы; выявить связь уровня полиморфизма ферментов с хозяйственно-ценншн признака;®, в частности, янтексивносгьн рэста й степень» самофертильности.

Исходя из целя исследования были поставлена следующие задачи: •

1. Изучить формы изменчивости' спектров перонсадазы и зстеразы хвои: андогеннуга, внутрмклоновув, ¡сезонную, по годичную, индивидуальную, внутрисемейную и географическую"(последняя - только для-эстеразы).

2. Выявить полиморфизм ряла ферментных-спстетл а изучать механизм их генетического контроля на основе аэоХзр'.:сптного аналяза сеиян.

3. Изу-шть изофермбнтный состав семян, и хвоя в. зависимости от интенсивности и характера ростовых процессов-.

4. Проанализировать связь степенл самофертильности деревьев о

уровнем их биохимического паш;юр£азт.

Нэп?!знч п Практическая значпмасть работы. Впервые определена .специфика разных форг.; ЕнутриввдовЛ изменчивости элоктро'форетичес-. кях спектров-эстерази хвои у сосни обыкновенной: эвдогеннод, сезо) ной, ногрдичной, индивидуальной, виутрисоьнйнои, географической. Выявлено влияний на изоферызитпиэ спе1:гры эстераз хвои генетпческ; и. &кологичзсг.их- факторов. С помощьэ иерархического зализа на осш ве астеразннх спектров определен вклад разных уровней, измзнчивост] в общую изменчивость.

. Установлена достоверная полояштельная связь мазду средней гет рогшностьэ'носпецифпческих эстераз и средной высотой у Контраст не высота сеыей полусибсов на отрезке онтогенеза 0-12 лег. . ' .

На основе II полиморфны* локусов фэр/.кнтншс систем эсторазы, глуташтдегвдрогеназы и малагдегвдрогенази выявлена большая гетер( зигогкость группы {.сдельных деревьев Со стабильным осевым годичны) приростом в с высоким уровней сашфертплыюсти* Более гегеросигот-нио деревья» н'мэли а большие приросты в благоприятные по погодным условиям гоцк.

Выявлен полулегальный аллель глутамаэдвгадрогегшзы сэ;,'ЗД1 сосн; В качества неходкого материала дпл селекции форм с комплексом геи; - высокой глзкеспососЗности и получения в дальнейшем готерозисюго э: фонта предлагается использовать при -различны:: типах скрещиваний рзвья, гомозиготный по этому аллели.

Среди саг/офертильша деревьев обнаружено дерево с низкой готе-розкготностью, которое шжно использовать для Лзлучэния чистой ли-н;ш. ....

Основные положения диссертации вклвченн в иаучныо отчеты по > . плановым научно-исследовательским те ¡.-дм: 4.1.1. Я Гос.регистрации . 81049763 19.7; 2 Л й Гос.регистрации 0186.0 110511,

Дпосбалия работы. Материалы диссертации'доложены на цаучш-то; ц^чеЬпой поц^йройотй аспирантов и молодых ученых Западного отделения ВАСХШй (Саласпнлс, 1983), 5 Всесоюзном симпозиума "¿¡олекуляр-1Ше шхшшзШ:генетических пр_оцеосоВ"(Г'Ойква, 1933), Ъ съезде ВЭВ нм.НЛ!.Вавилова (Москва, 1287), научно-производственной копферешц ЦНИИШ:С (Воронеж, 1985), Всесоюзном иаучно^ехничеоком совещании "Развитие генетики и селекции в лесохозяйственном производство" (Воронеж^ 1983), ЫзздународИоп симпозиуме "Лесная т-енотика, селекция а физиология древе сши растений".(Воронеж, 1989), Воронежском отделении ВОФР (1990) .

- ь -

Ртрувтрт g обт.ем ддассрртгп'ш. Дпссвргэдял состоят из виедош!я, глпп, заг.тггеипл, гшош* л пр"логекял, я?лс*.'пс на 328 сграял-ак, гктеч^л 19 тзблпд и l'Ai расупка в тексте я Т! таблиц я

3 рксунпол я прялггон:;«. Си'то:: лктчратурч оодсргг? ЯЭ2 nnwr.9-гшя, из них И2 m пнослраш'г;

сььшп к : кгоды псся&сгшп

обгс'ггтя иссяодошшй олу.лх'лд лосос'.«<)шкл югичггкяа соопп

егспиого-я зогетатшюго проясзкшеная, геогра1,!Ч?иК1;сз куль?урк п х семошшо потомства (сибси'М нолусибсн), распохот.е'.ишэ з 'Сомове-, да, Еороне.тсг.ом '.-.зхлосхозах, Скталуксксд лсснсп иатомиако Воропог-коЗ обл. н С'£ормирова;пш'Г"!) разивз годы пол р7Дсгсзстпо»л U.:.5.£ops-ииа, Ю.П.З?га:ола, Ы.Н.Исакова, а такго £>зронз"ско.'1 зональной хосо-;с(танноЛ станцией. Возраст обгзкгов С-20 лот. •

Матеряалеа исследования яилялясЬ ссз'лл и хесл. 3 ;шоо азучгш .зо^эрглентные спектры носпецилическия эстэраз ( !:зт .К.Ф.ЗЛД.) я 1брсксилаэи ( ,К.3.1.1Г.1.7.), в ссмэнах - песпгигДтпесгах ос-■ороз, глута-латдегидрогенази ( соя » K.S.I.-1*1.3.). я кглггедзгУЗ»-чт-азп ( коя , К.0.1.1.1.37.). В качество Субстрата прд опрэдгтз-гаи iîqспсвд'рпчеcltax остерпз аспсмгьзовалй 1;:гхокс:игадетгт» пгрокепд!-III - бензшшн, глутаматдеппрогзпази - глут1^ нагрел, ^алатлегал-югеназн - малат патрпя. Е:бор ^орштгоэс сясгс» обусломет! Kpnvo-зпе.лч, предъявляем!,? ш к генстичоским «аркорач (Конареп* I£сЗ).

Иоучотш форм бн} :р:шпд.овоГ; из?лэнчдьостз пзо$ер:.'.зпгШл: сглктроп фогодилось поэтапно, в соответствия с католачостями разработкгг-Д • З.Л.малаева (1973). При анализа эндогенной Езпоичивоста хвои разного возраста (одно-» двух-, трехлетней) брала'о чотирех экспозкдаЬ в тазних частых крони. Двухлетию» хесп отбпраля о вэгзей разной сок-зуалазации - женской, мунской ц ростовой» При изучотжп язэднчгоостп !зояерментных спектров в годичном цйкло роста а развития дерева пе-зазкловаваую хвою отбирали в наиболее га-пиэ сроит годичного цлпл.ч: 1арто ( апреле, мае, июле-августе л ноябре в точешз 2-х ло-i и ïù-юпие одного годичного цикла.- елг^оелчко. Во всох остальчг.: слут-IX для анализа попользовали хлоп текуезго года, от'обрп -^уп в кроя глубокого покоя.

Электре,' ротилескоо $ракцпонлровшшэ с послод7г:цпм гпстохпмл':«с-шм о;:рад -ишем проводила л полишфШйкядйоз голо _согласно :дз-фннятка комдив (Сафонов, Сафонова, 1971{,Kopô'iram л др., 1971; 1олозова, Духарев, 1984). '

- б -

При обработке экаперл.тентадышх данных использовали методы вариационной статистики (Сероброзсю-Ш,-1970; -Л шел к, 1973; Доспехов, 1935) и показателя генетический из юнчнвости (зака1 еъ а1. ,1970; вегвтаеп ■ * 1971; ' щкап1 . ,1976; Глбот-овский, 1980,1982).Расчеты проводились на ПЗШ "Искра" по составленным нащ программам.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУДДЕЕШ

I. Изменчивость изофермантных спзктров хвои сосны обыкновенной

Эндогенная изменчивость обусловлена дифференциацией признаков в пределах организма растения, Учитывая такие особенности сосны обыкновенной как значительная протяненноегь кроны, наличие у одной особи побегов разной сексуадизации и хвои разных возрастов, исследовали эндогенную изменчивость спектров перокевдаз и эстераз в связи с местоположением побега в кроне, сексуатазацией побега и возраг стом хаои. Значительная эндогенная изможтавость выявлена только в связи с возрастом хвои. Качественные п количественные характеристики различи" 'изэфермэнтнш: спектров хгэц> разногсь возраста у отдельных деревьев не однозначны м меияатея в разные фазы годичного циклг роста к развития. Наибольшие разлитая наблюдались-Б весенне-летний период, минимальные - в период глубокого и вынужденного покоя. В это время различия мекду спектрами изос|вртлеитов хвои разного возрас та часто отсутствовали. Специфика проявления эадогенйой изменчивости 'изоэнземшй. спектров указанных ферментов, характерная в целом да "сосны обыкновенной, в ряде случаев может нарушаться под влиянием присущих тем или а ним морфофорлам индивидуальных особенностей. Тазе, обнаруженная эндогенная изменчивость спектров у одновозрастной, но резко различающейся по длине хвои, с одного и того же побега, визв( на, вероятно,.генетическими аномалиями.

Сезонная дийамлка гетерогенности спектров йероксидаз и эстераз хвои сходна у всех исследованных деревьев и повторяется по годам. При этом дина-,гака гетерогенности этих ферментных систем в целом аналогична (рпс-.Х). Наибольшая гетерогенность спектров наблюдалась в конце ацредя-мае (период макро- и макроспорогенеза, цветения и начала ростовых процессов), а такке в октябре-ноябре (период глубокого покоя). В июле-начале августа (в период скрытого роста происходит уменьшение гетерогенности обоих ферментов. Максимумы гетерогенности спектров в весенний период разных лет могзт ге совпадать. В условиях более теплой, без резких понижений температуры ^есны маг

Число

полос

- а -

сямумн гетерогенности исслекованных ферментов сдвигаются на более ранний срок, л хотя дилзмика активности пероксидазы не зависит от температуры (Кожевникова и др.,1934), в критические моменты годич ного вдкла температура является лимитирующим и запускающим опреде ленные физиологические процессы фактором. Динамика гетерогенности мзоферлентных спектров хвои, основанная на более частом (ежемесяч ном) отборе проб, выявляет небольшой дополнительный летний максим При этой имепт место большие различия между отдельными особями по характеру изменчивости числа полос в эстеразных и особенно перокс. дазных спектрах. Очевидно, что физполого-биохимпческие характерно1 ка у разных деревьев б особо вакякэ фазы годичного цикла близки и находится под жестким генетическим контролем, в то время как в др; гие сроки идет перестройка направленности метаболических пропессо: в ходе которой особенности деревьев проявляются наиболее резко.

Сезонная динамика гетерогенности участков изоферментних спектров с разной электрофоретнчеекой подвижностью различается (рис.2) Для ве.сенноглетних месяцев характерно увеличение легкоподвияннх ф] кций, в перл од вынузщвнного покоя эта фрак^га присутствуют в мены количестве, и ночтя полностью исчезают в спектрах хвои в период г, бокого покоя. Среднеподвшккие &раыда пероксидазы присутствуют в спектрах однолетней хвои на протяжении всего годичного цикла, с,н« которыгл увеличением гетерогенности в период глубокого покоя. Для среднейодвижкнх изоформ эстеразы характерны максимумы в те ке сро! • годичного цигча. Грудаоподвиясше фракции ферментов игоат пик в пех од глубокого покоя, несколько снижающийся при его переходе к вшуж денному, второй (менытй) пик имеется в'марте-апреле, то есть в пе риод весенней дов^еренцировки структур. Уменьшение подвижных фра2с-ций язоферментов в осенне-зимний период при одновременном увеличен средних и тяжелых (фракций обеспечивает большую устойчивость клеток в период зимнего покоя. Увеличение числа средних и особенно легких ' фракций приходится ка период наиболее интенсивных ростовых процессов.

Изменения, происходящие в иэо$ерменпшх спектрах хвои в течени сезона, в одни сроки выратанн более, в другие - менее. Ход кривых сезонной ди.:шики показателей сходства ( 8ака1 ot а1. ,1970), уср( дненных по исследовании:.! деревьям, в целой совпадает по годам (рис.3). В наибольией степени от других сроков отличаются эстераз-ные спектры осеннего срока отбора хвои (конец октября - начало нож ря), в марте наблюдается втброЯ, менее выраженный минимум на граг7ш

ОЭП 0.00-0.16

ОЭН 0.00-0.27

I II 1ГИ' 1 'Н V М И X XГ XI

ОЭП 0.17-0.33

i 'ii 'III' i» Г Ц vi |!11 i* x xi и

ОЭП /\0.28-0;48(

I М'Ш'ИГ'У 'П'ю'Уй'Н'Х !< и

I и ш 1С VI № а XI «

Рис.2 динамика средней гетерогенности разных участков спектра перск-евдаз (А) и эстзраз (Б) хвои сосны. На оси абсцис - месяцы.

■ А 1

0.65

0.65 1984 0.55

0.55 045-

^ " 1983

0.45" т

| н и1 / 'П'пгмк' х'гГ Рис.3 Динамика показателей сходства ( 3) разных сроков годичного

никла по электрой'-оретичеекпм спектрам перокеидаз (А) и эстераэ (Б) хвои.сосан, йа оси абсцас - месяцы.

3

- ш -

Показателей сходства. Для перокеидазних спектров различия внрат.еш не столь резко, для них характерно повторяющееся по годам большое отличие спектров майского и ноябрьского сроков. Сезонная дпншика показателен сходства метдау сроками в годичном цикле демонстрирует Полную синхронность у отдельная Деревьев по эстераэлкм спектрам, з йероксйдаяных спектров синхронность имеет место толн;о в периоду. Глубокого и вннудяеиного покоя, а также на этапе выгода из него. Синхронность, характерная дчя определенных периодов, свидетельствует, что на соответствующих этапах годичного цикла роста и развития исследованные ферментные системы обусловливают реализацию глубинных, связанных с вшиванием организма процессов. Для пероксвда-зы это - участие в окислении ростовых гормонов ранней весной перед началом ростовых процессов (Гамбург и др.,1977) и расщепление пер« КМСИ Еояороча в период осенне-зимнего ПОКОЯ ( ЕеЬи-Ъ^иег еЬ а1., 1970) бг11.1;еЪ а!,, 1979-1880), возможно, что в этот период функцг обезвреящваиия пероксида водорода переходит от каталазной системы на перокся,яазнуга ( ¿и'Зе! , 1972; РгаЬэг * 1980). Что касается «стеразнсй сястемн, то функции ее еае недостаточно изучены, но одной из них является участие в жировом обмене, который имеет первостепенное значение как дач реачпзации .энергоемких процессов, так г для адаптации к низким температурам. У хвои разного возраста при г. личин четко!! эндогенной изменчивости сезонная динамика спектров ис следоЕаннкх ферментов в целом сходна.

При изучении эстеразных и пероксидазных спектров хвои на клоне ёых плантациях I и П генераций внутриклоновач изменчивость этих признаков не выявлена. Электрофоретическпе сне! три исследуемых Фер ментов хвоя рамет, полученных прививкой черенков с побегов женского, мужского й ростового типа, на плантации второй генерации били идентичны, что согласуется с отсутствием энпегенной изменчивости спектров, связанной с полов».! типом побега. При условии опновремен г юга отбора хвои различия меяду спектрами Ферментов хвоя рачет одноименных клонов I и П генераций не обнаруживается. Очевидно, эффект омела.двания, пмете'ий место при прививке, не связан с перокси дазной й эстёразной системами хвои, которне фунщдамшррзт сходным образом у десяти- и двздца шлет них особей сосич. На спектры указан них ферментов на оказала влияния и то, что клонояне плантации располагается на разных экологических фонах (пески и чернозем). оказанное ^зднегельсг?уег о сохранении генетического стетуеа особи при повторных прививках и обусловливает возможность использования

иероксидазннх я зстеразннх спектров хвои гтря определенен клочоло.Ч принадлежности разновозрастных особен.

Изучение тутччдуадмю!! изменчивости эстеразянх спектров показало, что основная наоса Деревьев имеет спектры, различающиеся тем Пли никл числом полос. Причем от выборки к выборка частота деревьев, различающихся числом полос, варьпровала. 1J средней G7% спектров бн-лп индивидуально специфичны. ПндивпдуапьнИе различий Mgsyty дере-вшш по спектрам эстераз и пероксидаз изменяются в годичном цикле» Для обоих ферментов наибольшие различия мезду спектрами Деревьев характерны для конца феврачл я апреля, т.е. в cpcral, Предшествующее Наиболее напряденным периода в годичном цикла, когда Происходит1 перестройка фязтлого-бнохимических процессов, связанных с выходом из вынужденного покоя и переходом к ростовнм и генеративнил процессам. В осенне-энмйий период различия t"e.?Jiy астеразныы'й спектрам», максимальны в сентябре, что также предшествует критическому периоду Годичного цикла - глубокому покою.

Выявленная начя йогодпчиая изменчивость элёктрофоретяческяя спектров и основанных на пх анализе показателей сходства подмерз-дается п работами других авторов (Семкпнп,10В5| Ларионова,1902)» Это делает необходимым при анализа'изменчивости, основанной на показателях сходства| сравнивать только те внборкЯ, у потери* полностью совпадают сроки отбора образцов хвоя.

Сравнение выборок разного географического происхокяегшя по сие» ктрал Н"опецифяческях встераз выявило, что наибольшее разнообразие присуще соснам чебаркульокого происхождения. Показатель- разнообразия (Еивотовский,1°СОу* =ö.40jh0.094. Наименее гетерогенная по етоку признаку выборка сося и влтско-полянского Происхождения (yU =0.(34+. 0.072). Сосны ворснечского происхождения Занимает Jto этому показателю среднее полстате {J* =0.54i,ü.02G).

Результаты сравнения вкборпк по гежазателч сходства Р (Япво-товски;!,1980) ркяпляпт чалбольипе сходство чедпу гнборками впронея-еггого п гятско-полянского nponcxoTviPHnil, при папбо. .'1-ием различия выборок ясронелского и чебаркулт-сксго пропсхотпеняИ (таОлД). Прап-яенпе величин крвторпя плеитйчностп У , вычисленного на основе по-каз-->т»лч сходства I* л X* » показывает, что ме.»ду потомсгвпмя разного гесгра^яческого шчтюхотдрппя имеется оугдествениие различия по эстрр.^зиЧ'.? спектрам хвеп.

Зиачптедт-ная генетическая ли1>Геренода1ИЯ и высокое paniK н'разче лнборск исснн по исследуемому признаку свидетельствует о ценноотп

электрофорегяческлх спектров эстераз хвои как хешсястематическо: показателя.

Проведенная с помошью иерархического анализа сравнительная ш ка изменчивости эстеразг'ых спектров на разных уровнях иерорхичес] система.выборок (внутрисемейном, межсемейном, внутри географячес; происхождений и между ними) по качественному составу изоэстераз : на основе показателей подобия й ( Бака1 et а*. ,1970) показала следующее. Наибольший вклад в общую изменчивость (62!?) вносят ра: литая между ироцехолдегашдя (табл.2), что обусловлено наличием о цифических для каждого происхождения полос в спектрах. Различия

Таблица I

Показатель сходства (Г) и критерий идентичности (#) внборо: разного географического происхождения.

Показатели Сравниваемые выборки

воронежская-вят - I воронепская- | чебаркульская

скополянскай : чебаркульская :вятско-полянска

0.477+0.112 0.231^0.103 0.312+0.120

я 49.60** 76.03** 67.28**

х* 48.28 55.00 00.89

Примечание: зек - различия достоверны на 99^-ном уровне безошиб ного суждения.

Таблица 2

Вклад разных уровней изменчивости в общую изменчивость {%)

■ : число

: деревь- Р Я 3 л и ч и я

1 ев внутри ; между : внутри про- : меддупроис-

семей : семьями : исхоядений : хождениями

1983 27 . 22.9 13.9 36.8 53.2

1984 80 14.3 9.5 23.8 76.2

1986 44 42.0 14.0 50.0 44.0

Среднее 26.0 12.0 .38,0 62.0

внутри происхождений складываются из внутри- и мехсемейных различий. Внутрисемейные различия оказались в среднем в два раза больше мег.семейных л в наибольшая степени варьировали по годом. Их доля менялась до 14 до 427^ но всегда была больше различий меясемеГлых. Различия мезду происхождениями в среднем р 1,5 раза превышают различия внутри происхождений, причем на соотношение величин оказывают глияние условия года. Таким образом, соотношение уровней изменчивости, заключенной. внутри происхоядетп! и между происхождениями, зависит не только от вида, экотипа ( Weber, ßtettier , I9CI; Aiden, Loopstra ,1987; Ларионова,1988), но и от условий года, вызывающих кодификационные^изменения в спектрах хвоя..

2. Генетический контроль генферпентных систем

Анализ сегрегации неспецифических эстераз в мегагаметофитах исследованных деревьев позволил выявить восемь полиморфных локусов, кодиртагдх эстеразы. Дня локусов Est-i - 3st-5 и ^nt-s определено по два аллельных варианта, один из которых является нуль-алле-лем, встречающимся в генотипах как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состояниях. У локусов Est-6 п But-? .выявлено по три аллельных варианта, причем у локуса Est-6 обнаружен нуль-аллель.

При исследовании малатдегг.дрогеназы семян сосны обыкновенной выявлено три локуса, контролирующих электрофоретглеские фенотипы этого фермента. Локусы маъ-2 и Mdh-з полиморфны с тремы аллеля-г.ти каждый, локус Hdh-1 - кономорфен.

1'хутаматдегидрогеназа сосны контролируется одним локусом с двумя аллелями. У гетерозиготных зародыпй наблюдалась одна габрадная полоса, имеющая промежуточную по сравнению с двумя аллоферментамп подвижность.

3. Изменчивость изофсрпентов сосны п связи с ростовыми процессами.

Апатиз спектров пероксидазы л эстеразы хвои у сибсовнх и полу-сибсогого потомстз показал, что на пежсемейном уровне имеется достоверная пололштельная связь меяду средней высотой семьи и присущая ей сречпей гетерогенностью эстеразных спектров хвои, при т-'где;'.зди отрицательной связи мегду средней высотой cei.au и средней гетерогенность:: пероксидазных спектров (табл.3). На внутрисемейном уровне такой связи не прослеживалось. Следовательно, полоаительна.1 корреляция ме;щу гетерогенностью эстераз и быстротой роста, установлен-.

нал для сосни на ранних этапах онтогенеза (Духарев, Зйвотовскцй, 1207), в более стартом возрасте в естественных условиях произрасти пця пр прослатлеавтся на внутрисемейном уровне, сохраняясь на иек-семеЯнок. Поэтому представляется целесообразным вести отбор на интенсивность ростових процессов на уровне семей уже на ранних отагс онтогенеза (у оя.шдэв).

Таблица 3

Средняя гетерогенность пзоферментных спектров у низко- и высокорослых семей по происхождениям

Средняя гетерогенность семей: с1 для а .для

Происхождение по перок- ; по эстера- : перок- осте-

епдазе : зе • сидазы разы

н : В : н | в ':

Воронежское 12.8 10.0 13.7 16.0 2.8 -2.3

Вятскб-полянское 10.5 9.8 11.6 13.0 0.7 -1.4 ■

Чебаркульское 10.3 8.7 11.7 13.5 1.6 -1.8

Среднее 11.2 9.5 12.3 14.1 1.7 -1.8

Примечание: Н - низкорослая семья, В - высокорослая семья; с1 -разность средних гетерогенностей спектров семей. £ факт по пеР0К" сидазе = 2;В, ^ ф^ по эстеразе = 7.0, 1 д5 = 4.3.

В природных популяциях сосны наблюдается полиморфизм по мьоп;: морфологическим признакам, в том числе и по интенсивности роста. Высота осоои, по-которой часто судят об интенсивности ростових щи цессов (Карманова,1Э76), смалывается из годовых осевых приростов У хвойных годичные приросты по длине ствола в связи с отсутствием интеркаляриых меристем с годами не изменяются. Отдельные деревья сосны отливаются по абсолютны«! величинам линейных годичных приростов л по характеру варьирования этого показателя в разные годы (Рыжкова, Исаков, 1284), что свидетельствует -о неодинаковой норме реакции на погодные условия отдельных лот и на различие типов роста в онтогенезе. Выявление связи мекду характером линейного природ та и гетерозигогностью мокет быть использовано при разработке кет! дов ранней диагностики наиболее продуктивных оссбей. Исследовании!

ами модельные деревья, характеризующиеся сгабильчш осевым.годич-гл тфиросюм, оказались более'гетерозиготными по II полиморфным окусам трех тарментнцх систем (эстеразы, малатдегилрогеназы, глу-аматдегпдрогеназы), чем мояельнко деревья с лабильным осевш 1гои-остом. ¡3 первой группе индивидуальная гетерозпготнссть.варьировала г 42 до 50$, во второй - от 8 до 25%.

Установлено, что реальные приросты имеют- гснетическро структу-у, соответствуют^ гипотезе базисных и специфических генов (Дра- . авцев, Утемикеза,1975; Драгавцев, Яковлева, 1975; Яковлева,1935)• еревья с различной изменчивостью осевых приростов будут отличаться пеци^пческимп генами (нли^их аллельнымп вариантами), которые в раз-ых условиях действуют по-разному. Изучение размеров линейных прп-остов деревьев разного уроьня гетерозиготности в благоприятные й удшие по экологическим условиям годы показало, что з худшие годы, реднио величины приростов у двух групп модельных.деревьев разлучатся значительно меньше (42 и 35 см), чем в годы благоприятные (/о 49 ш соответственно). Очевидно, у более гетерозиготных деревьев благоприятные годы в большей степени используется' их потенциал в езультате большей сбалансированнос!» их. генома, слаженности обменах процессов (Филатов, 19Б8; АдгуховДШЭ).

В целом, результаты катах зсследова'шй подтверждают. мнение' о ом,' что рост, яатяясь интегральным процессом, зависит от совмест-ого действия комплекса генов, четкие корреляции можно установить ишь на отдельных отрезках'онтогенеза, и в случае, когда полимор|>-ые ло.кусы плеСотропно связаны с даШшм физиологичзекдм процессом О:ирнов,1974).

4. Биохимический полиморфизм деревьев.сосни разного уровня самофертильности

В сеязи с выявлением у сосны обыкновенной особей, различащнх-я по уровню самофертильности-самостерильности (Свинцова,1985; Иса-ов и др.,1989), представляло интерес опрвделение уровня их гетеро-иготнссти с использованием изоферментного анализа семян.

В результате анализа модельных деревьев различной степени еамо-ертилъности было выявлено, что средняя индивидуальная гетерозн^ог-ость в группе самостерильных деревьев ниже, чем в грушах самсфэр-ильных и частично самофертильных деревьев (22, 42 и 44^, 1,Ь^:тзет-твенно). На данном этапе эволюции соотношение инбридинга и кросс-

брадипга -с популяциях сосни обыкновенной сдвинуто и сторону кросс-брпдзшгг,. и потомства основной массы доровьен в случаз екюошшпкя сара^агг от пибрэдноц дспргссиа. Одновременно с этим сосна обыкно-езшюя является одним кз наиболее виоокэгеторозлготнкх видов (Гон-чо'реш» и др. ,1933). Такш образ огл, болышпетво деревьев в популяциях сооиы обшшовспноЯ сочетает в себе одновременно два свсйства-гиоог.'.й уровэнь шцишздуачъкой гетерозкптюсти и высокую степень само стерильно сти. Б то же время частично сомофсртплнше и сано&ор-тилыща особи имеют более высо1:ун, ном в среднем для вида, индивидуальную гс'тероэиготность, с их иыбредныз потомства характеризуются покшегангя! показателями роста, па сравнению с кроссбревнымн (Псаг.оп и др.ДЗои), Все бто позволяет сделать предположение, что 'уровень гсхорззиготностц в популяциях сосны обыкновенной находится па грели! "крлтпчэсюто", поело его Достпшгая соотношение кроссбридинга и шбрэдинга сдвешрся в сторону пн<Эрадакга<

У част деревьев, в силу разни;: обстоятельств, "критический" уровень• гстирозпгогноста молит достигаться ранькэ, чем у болылинст-«с оробей, состазляосйх пэпу&щц», и процесс смени кроссбридинга не шбр,данг качпнавтея у ¡ых ршьас * В виду аеинхронности этого процесса у отдельных особой группа ей,;офсрг ильных деревьев деляна быть достаточно разнообразна по степени гстероз»и юности. На данном ьтапе особый пахорзс для' селзкщш могут представлять деревья, у которых высогай уровень самофертильности совпадает со сравнительно •шзпеИ геиерозпготкостьн. Эти особи когут слугдть исходным материал;.? дал Быввдзняя частых линий, В группе сьмофертмлышх деревьев пеня было обнаружено отвзчйкщее -тпм условия,1.! дерево с индивиду-ачыюй гетерозигатносгао равной 25%*

Гснотич^сгсШ- анализ расщепления аллолеИ. локуса глутаматдегадро-геказы у сешш'от с&лоопылешя сеуофертильных деревьев, гетерозиготных по &тог,:у логу су, выявил недостаток быстрого аллеля у зндо-скерлов « зародшей у всех исследованных деревьев; Анализ сиитвет-ошш паблэдашого расселяемая озядаеысяду (1:2:1) подтвердил достоверность отличил иа 155-иом уровне значимости ( К2фгкт>==10.24| ПрУ 3.21)/Недостаток гомозиготных по этому, показателю за-

родькзй ш интерпретировали как наличие эмбрионального полулеталя. По твори;) В.А.Стрдпнйкова (1983, 1987) особи, имеющие в.генотипе имулзталышй ген, долглы обладать компенсаторными генами- повышенной Еизнеспособяостп. Исходя из этого предлагается в качестве ис-

лдиого матзриача для с(¡лекции (Торм сосни с хорошо скоорцшшрован-:нм ко::длш:сом гонов ноепуэшгой ;;а!зноспособпостл и достижения готоро ясного эффекта использовать при различных типах скрсднзаний гошзи-otiiiíq по этому алле/п деревья.

выводы п прдажшш'я

I. Значительная изменчивость изофсрментннх спектров дероксода-н п эстеразы хвои сосны обыкновенной связана с-генетическими и кологнчесяякп фактораш. сакономэрпостй, присудив отдельным ¿opvaM зменчивосгя, специфичны. ' ' '

I.I, Эндогенная изменчивость йзофэрмейгяйх спектров пвронсИдази эстеразы хвои зависит от "Возраста хвои. Половой тип побега п по-ояение в кроне но оказывает влияний на элеггрофоретичеекяе сяектрн.

I-.2. На кзоферментные спектры рамзТ лососе»,Ыших плантаций на казнвает влияния экологический фон,■возраст ратат, сексуализация otíerat с которого взят черенок для прививки. Раштн л^сосошшгсй лактации II вегетативной генерация полчэстьо оохраняят дрлсрию лону изофермэнтннэ спектры. . ■..

•Í.3. Кзбфаркэптчш спектры дероксцдазн и эстэразн подвсфяени QTKOii созонной динагаке как по количественному) таге и но качсст-енному составу лзоформ. Сезоннал динамика гетерогенности фермонга-ггоных спектров связана со сменой фаз роста и развития сосны, схода у отдельных деревьев ti повторяется Но годам. Шкст.эдъныэ пики оторогонностя пзофер:,гонгов приходятся на о?ал начала нктенсишшх зетовте процессов и лп период глубокого покоя.*Воличина яцдлвиду-.тьной изменчивости изофаргеигньх спектров зависит от фази годнчно-о пню;а роста п развития сосни. [ЛаксИмлл^низ различая хор&сторан пя трех периодов: периода глубокого покоя, выхода га вунудденного экоя н начала интенсивных ростовых процессов.

1.-1. Значительная гоографичеейол измончлвоогь эсторазных спек-ров хвои проявляогся в различии частот отдельных изоформ и наличии зоцяфичних для потомсгв разного гоох;р01й?еода~э ¿po.nc^oisjcmm nnr:-громорф фермзпта. Потомства разного географического нроасхо^денкя ■ зстоверно различается ло показателям генетического разнообразия/ ¿численным на основе йзофзрг.ецтккх спектров.

2. Иерархический анализ разных уровней индивидуальной нзмончн-5сти эстеразных спектров хвои доказал, что. наибольший вклаг * рбяую шенчпвость вносят различия мезду географический! праисхаздонняш 52$); 38:? различий заключается внутри лроисхозденай, эти различия"

окладпвавтся из внутрисемейных, сосгавлягощпх 26/1, и мзясешПинх, i долю которых приходится 12.% от всей изменчивости.

3. Высокое разнообразие изученных изофорюнтиых спектров хвои сосны позволяет использовать этот показатель для оценки генеткчес: кой изменчивости при условии учета эндогенной, сезонной и погодцч-ноН изшотлеости.

4. Ш отрезке онтогенеза д~Ш лет обнаружена достоверная положительная связь из;зду средней гетерогенностью эстеразннх спектров хвои и средней высотой у контрастна по ото^у признаку се).хзй. Для гетерогенности. перокездазкнх спектров такой связи не выявлено.

5. Но II поясмЗрфанм докуевм трех ферьгантных систем (est,оси, MDH ) усгановлзка больная гетзроэпгогность у деревьев сосны обыкновенной со стаблльнш,: осевш годичным приростом по сравнении о ш дивццамй, имеица.1® лабильный годичций осевой прирост. Более гзтерс зсГотнко деревья ямзвт в благоприятна годы значительно большие щ ростц oceaiix побегов, чем особи с низкой гетерозиготностыо. D Неб: гоприктнш 'годи величина этих различий мойыло.

г. Группы дерольов разной степени самофертильности рчзлиЧаот« уровней готерозиготйостй. Сашстерильнш деревья характеризуются (.'.зньшеа гегорозиготностьп по сравяеннч с самэфертилышш и частот!. • самофортмлькигД! особями.Среди сагафертильных деревьев отобрано дерево с ОТНОситеЛЬНО низкой ГеТерОЗИГОТНОСТЬЯ, которое гокно испол1 зовать в качестве родоначальника для выведения чистой линии.

7. Обнаружен полулетальнш аллель локуса глутаматдегицрогеназ! са МВД сосны. Предлагается в качество исходного материала для селе? ция форм с хошлэхеом генов вксокой кизнеспособности и достижения готороздекого эффекта использовать при различных типах скресщваниь гомозиготные по эгоцу аллал® деревья.

Ооновнцэ uafeриалы диссертации опубликованы в следующих работ

1. Использование биохимических к-лркеров при изучении некоторь форм сосны обшиюьонной/Л'длекулярн'ыо механизму генетических процессов: Таз.докл.'5 Всэс.сиш. 26-29 дек. 1983 г.- .'Наука.- С. ИЗ ( в соавторстве ).

2. Изменчивость пзоферментного состава перокевдазы и эстеразы хвои сосян обыкновенной// Деп. в ЦБНГИлесхоз В 475 лх.- С.96-98,-Библ.укаэ. ji 9-вВ Деп.

3. Изменчивость лзоэстераз и изопороксндаз хвон сосны обиккован-эй// У Всос.съезд БОГиС им.H.H.Вавилова: Тоэ.докл.- М.» 1037.. Т.Т.-.162-184 (в соавторство).

4. Изменчивость биохш.-лческик показателей з онтогенезе сосйн бцккошшой// Тез.докл.Всес. н.-т*-со reit?.. Развитие геизтики к сс-окцйи в лссохозяйстввцног.'. производстве! 22-23 сонт. 1988 г.-С»49-I {в соавторстве). . .

5. Iritraepecific differentiation and -variability of rirnis sylrectris (Ii.) needle isbeoiimes end monotsrpens in оппмзХ and long-tero cycle // ProceedinG of ths International Simposium "Forest Gormfcica, Breeding^and Physiology plant3n.- Voronezh, 1989. - P.

6. Изучейю изменчивости биохимических показателей в' популяци-dc -сосны обикновенной//Загш)чйтелы11Ш отчет по теме 4.I.I. "Изучить 'ейстическуй структуру популяций аутохтоннкх насатдагаЛ основных юсообразуигдх.пород по признакам продуктивности и качества" (I9U-:SS5 TT* ß гос.реГистрацяй 81049763, 19.5), с .141-219. (в ссавторст-59). " •

7. Биохимическая характеристика деревьев соснн обыкновенной, отобранных по. категории роста// ЗакточдтелыиШ отчет г? Tstto 2.1.1. 'Разработать генетические методы отбора хозяйственных :v-.p:.i в полумилях главных лесообразуювшх пород" (I9GG-ISSQ гг. .'.' г: у.ро пострадай 0186.0 IIÖSII), с.22-25. Деп.21.01.91 .'*-2 910035929 (в соавторст-зе),

8. Биохимическая характеристика деревьев сосны обыкновенной, собранных по уровни фертильносгн// Заключительный отчет до теме 3.1*1» "Разработать генетические методы отбора хозяйственных форм о популяциях главных-лесообразущих пород" (I986-IS90 гг. Л гос. регистрации-0166.0 ЛОВИ), с.34-33. Дсп. 21.01.91 J.'2 910035929 (в соавторстве).

9. Методичаскио указания по гонетическоЛ оценко доревьев сосны обыкновенной, отобранных но категориям роста й уровню фертплъкостп// Заклвч!1тельниЙ отчет, по тема 2.1 Л» "Разработать генеглчеекло мото-дн'отбора хозяйственных форм в популяциях главных ле сообразующих пород" (I9B6-I990 гг. И гос.регистрации CI86.0 II06II), с.112-7,19. Цеп. 21.01.91 HZ 910035929 (с соавторстве).

10. Генетическая структура популяций соснн обыкновенной ( Pinus sylvestris L. '") и сосны меловой ( . Pimm cretacea Kslen )

и их таксономические взаимоотношения// ДАН CCCP.-I99I.~T.3I9.-$ 5,- С.1230-1234 (в соавторстве).

. II, Фпзлолого^яозашчсскйе подходы в генетико-селекщюнншс I следованиях// Сб . трудов ЦНИНЛГпС "Генетика и селекция в лесовод! ре". Воронеж, 1991, с.72-80 (в соавторстве).

Заказ 129 от 5.04.М Г. Тир 100 экз. Формат 60x90 1/16. Объем 1п.л. Сфовтйая лаборатория ВГУ,