Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение биологической активности тРНК и аминоацил-тРНК-синтетаз в связи с гетерозисом у кукурузы

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Изучение биологической активности тРНК и аминоацил-тРНК-синтетаз в связи с гетерозисом у кукурузы"

Ь Р

АКАДЕМИЯ НАУК ЮСР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БОТАНИКИ им. В.Ф. КУПРЕВИЧА

На правах рукописи УДК (577.217.324-577.217.33) -.575.222.78

ГРИГОРЬЕВА Надежда Филипповна

ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ тРНК И АМИНОАЦШЬТРНК-СИНТЕТАЗ В СВЯЗИ С ГЕТЕРОЗИСОМ У КУКУРУЗЫ

03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск - 1988

Работа выполнена на кафедре биохимии Черновицкого ордена Трудового Красного Знамени государственного университета

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессо С.С. Костышин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Ведущее учреждение - Отдел цитохимии и биохимии Башкирского филиала АН СССР

Защита диссертации состоится — 1988 г.

часов на заседании специализированного совета К 006.04.0 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата био логических наук при ордена Трудового Красного Знамени Институте экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича АН БССР /220733, Минск, ул. Академическая, 27/.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной би лиотеке им. Я. Кодаса АН БССР.

А.Н. Палилова

кандидат биологических наук 0 .П. Булко

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Реуцкая

су - r-п:-:

v Т; я 0БГ1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

^ссе-1^к'?'уальность темы. Главной задачей современной селекции является выведение новых, высокоурожайных, устойчивых к полеганию и различного рода заболеваниям сортов растений. Особое место в этом плане отводится использованию гетерозиса, являющегося крупным резервом в повышении урожайности и качества зерна основных сельскохозяйственных культур. Однако широкое использование этого явления затруднено вследствие недостаточного развития теоретических исследований природы гибридной "силы", а также отсутствия эффективных методов определения комбинационной способности родительских форм и получения гибридных семян для высева на больших площадях.

Экспериментальные исследования в области генетики, биохимии и физиологии позволили установить, что предпосылки гетерозиса за-, локены в структуре генома и генетических систем цитоплазмы, тогда как реализация его в онтогенезе сопряжена с регуляторннми функциями генетических и других систем клетки.

Исследованиями ряда авторов /Вркеев, Кудоярова, 1981; Mino и др., 1980/ установлено повышение интенсивности протекания процессов транскрипции и трансляции у гетерозисних гибридов кукурузы по сравнению с родительскими компонентами. Показано, что гибридное поколение растений характеризуется увеличением количества полисом в общем рибосомном препарате и эффективностью их функционирования /Оплачко и др., 1985/. Однако, до настоящего времени остается неизученным вопрос о роли предрибосомного этапа синтеза белка в .повышении интенсивности этого процесса у гетерозисних гибридов. Не установлено, изменяется ли функциональная значимость компонентов аппарата трансляции при гетерозисе и какие из них в наибольшей степени ответственны за наблюдаемые изменения. Кроме того, показано, что у гетерозисных.гибридов и их исходных форм наблюдаются определенные различия в интенсивности синтеза тРНК /Али-Заде, 1982/. В связи с этим изучение активности транспортных РНК и ами-ноацил-тРНК-синтетаз /АРСаз/ при гибридизации кукурузы является необходимым в качестве одного из экспериментальных подтверждений молекулярно-биохимической концепции гетерозиса.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы было изучение взаимосвязи между повышением интенсивности синтеза белка при гетерозисе и возможным изменением функциональной активности компонентов предрибосомального этапа белкового синтеза - тРНК и АРСаз у гибридов по сравнению с их родительскими формами, в связи с

этим были поставлены следующие задачи:

1. Изучить некоторые физико-химические характеристики, биологическую активность тРНК и содержание эндогенных аминоацил-тй!К в проростках различных форм кукурузы.

2. Исследовать характер проявления активности суммарных АРСаэ и ферментов, находящихся в составе высокомолекулярных комплексов, в проростках гибридных и инбредных форм кукурузы.

3. Провести сравнение величины акцепторной активности тГНК у чистых линий кукурузы с высокой, и низкой комбинационной способностью и их гибридов с целью возможного использования этого параметра в практической селекции.

для решения этих вопросов были исследованы различные по своему происхождению и контрастные по уровню проявления гетерозиса гибриды кукурузы и их исходные формы.

Цаучная ноеизнэ и практическая значимость работы. Впервые проведено комплексное исследование функционирования компонентов предрибосомного этапа белкового синтеза, выполняющих ключевую роль в процессе трансляции, в связи о гетерозисом кукурузы.

Установлена взаимосвязь проявления гетерозисного эффекта с биохимическими процессами, протекающими в гибридных организмах. В частности, показано, что повышение биологической активности тЩК и содержания гш до генных аминоацил-THffi в проростках гибридных форм коррелирует с гетерозисом по продуктивности. Суммарные препараты тШК из проростков линейных компонентов содержат как активные, так и неактивные конформеры. Обнаружено также, что у гибридов, полученных при скрещивании инбредных линий, повышается стабильность высокомолекулярных комплексов, что сопровождается увеличением каталитической активности отдельных АРСаз in vivo.

Предложенная в диссертации модификафия методики выделения суммарных препаратов тРНК и аминоацил-тЕНК-синтетаз из растительных объектов опубликована в методических указаниях и успешно используется на лабораторно-практических занятиях по биохимическому практикуму для студентов кафедры биохимии Черновицкого госуниверситета.

Выявлена положительная корреляция между акцепторной активностью изученных ТРНК родительских форм кукурузы и продуктивностью гибридного поколения растений. Рекомендуется использовать определение биологической активности тРНК на ранних этапах онтогенеза в качестве метода ускоренной диагностики комбинационной

способности самоопыленных линий кукурузы.

Координация исследований. Выполненная работа является частью научно-исследовательской теш: "Исследование особенностей проявления гетерозиса у сельскохозяйственных растений на молекулярном уровне", утвержденной постановлением Президиума АН УССР №04 от 25.12.1980, постановлением ГКНТ СССР, Госплана СССР, Президиума АН СССР 16 24/25/В от I3.I2.I98I /шифр проблем« 2.28.2.1,госрегистрация Л 81095546/.

Дп£оба1!Ия_£аботы. Основные положения диссертационной работы доложены на следующих конференциях и съездах: I/ республиканских симпозиумах "Ядерные белки и экспрессия генома" /Канев, 1983/ и "Биохимические механизмы регуляции генетической активности" /Канев, 1984/, 2/ конференции молодых ученых ЛЛинск, 1986/, 3/ У Всесоюзном биохимическом съезде /Киев, 1986/, 4/ У съезде УОГиС /Умань, 1986/, 5/ У сьезде Украинского биохимического общества /Ивано-Франковск, IS87/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы, включающего 141 отечественный и 99 зарубежных источников, и приложения. Диссертация изложена на Ю7 страницах машинописи," содержит ц таблиц и 13 рисунков.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты выполнены на четырехдневных этиолированных проростках гибридов кукурузы с различной продуктивностью и их исходных формах. Были использованы простой межлинейный высокогетеро-зисный гибрид Пионер 3978 /р линия П 346 х а'линия П 502/, двойной межлинейный гибрид Молдавский 102 МВ /у гибрид Изумруд М х х о*-гибрид Искра МВ/, сортолинейный гибрид Буковинский II Т /р сорт Кремнистая 880 ТС х с^гибрид Садгорец ТВ/, а также чистые линии кукурузы с различной комбинационной способностью /101,102, 103, 105, 107/ и полученные на их основе гибриды /Гт. Г2, Гз,Г5,

V.

Суммарные препараты тРНК из проростков кукурузы выделяли методом фенольной депротеинизации гомогената ткали с последующей хроматографией РНК на ДЭАЭ-целлюлозе. тРНК дополнительно очищали

на сефадексе G - 100. Плавление суммарных препаратов тРПК проводили в стандартном солевом растворе. Препараты суммарных АРСаз /КФ 6.1.1./ получали хроматографией сунернатанта после центрифугирования гомогената ткани при 105 ООО g на ДЭАЭ-целлю-лозе.

Биологическую активность тРНК определяли по максимальному уровню вмпнозцилирования при оптимальных концентрациях субстратов, фермента и времени инкубации, соответствующему плато кинетической кривой. Реакцию аминоацилирования TFííK проводили в 100 мкл инкубационной среды, содержащей 100 мГЛ трис-HCI буфер pH 7,8, 20 m MgCX?I 30 M,I KCl, 0,3-0,6 m I4C аминокислоту, 6-12 Ш AT«, 20 мкг тРНК л 150 мкг препарата АРСаз. Оптимальные концентрации AT<¿ и аминокислоты отличаются для тРНК различной аминокислотной специфичности. Пробы инкубировали 20 мин при 37°С. Реакцию останавливали добавлением равного объема 10$ раствора т'рихлоруксусной кислоты, осаждали на фильтры ivefchman GF/C. Радиоактивность проб измеряли на сцинтилляционном счетчике "Delta - 300".

Активирование препаратов тРНК проводили по Lindahl и др. /1966/.

Содержание эндогенных аминоацил-тРПК в проростках кукурузы определяли по Allen и соагт. /1969/.

Высокомолекулярные комплексы АРСаз из проростков кукурузы получали хроматографией постмикросомальной фракции на сефадексе G - 200 по методу Deutscher /1971/ Липиды в составе кодосом определяли по методу Folch /1957/.

Активность свободных АРСаз и ферментов, находящихся в составе высокомолекулярных комплексов, определяли по начальной скорости реакции аминоацилирования тРНК при насыщающих концентрациях субстратов в условиях прямолинейной зависимости выхода продукта от концентрации белка и времени инкубации. Реакционная смесь в объеме 250 мкл содержала: 20 мкг белка, 150 мкг тРНК, 0,3-0,9 un 14С аминокислоту и 6-12 мМ АТФ в 100 Ш трис-HCI буфере pH 7,8, содержащем 20 мМ МеС12 и 30 Ш KCl. Время инкубации 5 мин при 37 °С.

Результат« исследований обработаны методом вариационной статистики /Маслов, 1978/. Статистически достоверными считали различия при р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Физико-химические свойства и биологическая активность тРНК из проростков различных форм кукурузы

Существенное значение в проявлении эффекта гетерозиса может иметь функционирование транспортных РНК и аминоадил-тРНК-синте-таз в случае изменения этих биополимеров рои гибридизации. В связи с этим нами изучались некоторые физико-химические свойства суммарных препаратов ТРНК, выделенных из проростков гетерозисных гибридов кукурузы и их исходных форм, установлено, что температура плавления /Тол./ препаратов тРНК из проростков всех изученных форм кукурузы составляет 61°С, а гиперхрошшй эффект - 285?. Характер кривой термической денатурации, величина Тпл. и гштер-хромного эффекта идентичны с таковыми для тРНК, выделенных из других источников, и свидетельствует об однородности, нативности и чистоте полученных нами препаратов.

Характерно, что между гибридами, отличающимися по уровни проявления гетерозисного эффекта, и их родительскими формами не обнаружено достоверных различий по температуре плавления. Это, возможно, объясняется консервативностью строения, универсальностью вторичной структуры и однотипностью пространственной организации молекул тРНК.

Анализ дифференциальных кривых плавления позволяет предположить, что при гибридизации в молекулах тРНК происходят конфор-мационные изменения. В связи с этим изучали способность суммарных препаратов тРНК к акцептировании глицина, лизина, лейцина н фенилаланина, а также активность соответствующих агшюацил-тРНН-синтетаз в проростках гибридных и инбредных форм кукурузы. Выбор данных аминокислот обусловлен их различным содержанием в белках проростков кукурузы.

Изучение уровня аминоацшшрования тРНК из проростков гибридов и их родительских форм при оптимальных условиях реакции п гомосистеме позволило установить, что на ранних этапах онтогенеза наблюдаются различия между гибридами и их исходными формами, связанные с начальным этапом белкового синтеза /табл. I/. При этом степень различий зависит от уровня гибридной "силы". Так, простой высокогетерозисный гибрид Пионер 3978 превосходит свои исходные линии по максимальному уровню аминоацилирования всех изученных аминокислот на 20-41$. Двойной и сортолинейный гибриды по данному показателю приближаются к лучшей из родительских форм

Таблица I

Уровень аминоацилирования тРНК гибридных и- инбредных форм кукурузы /нмоль аминокислоты на I мг тРНК, м ± т,п =-5/

форма

Амтаоацилирсвание тРНК

Глицин : Лизин : Лейцин : Фенилаланин

Линия П 346 /{>/ 1,75 0,10 1.23 ± 0,06 2.25 ± 0,10 3.75 ± 0,11

Пионер 3978 2,34 0Д2к,кк 1,81 ± 0^083£,«К 2,83 ± о,пх,жк 5,21 ± 0.10К,Х5С

Линия П 502 /оУ 1,37 0,11 1,31 ± 0,12 2,27 ± 0,08 3,67 ± 0,09

Изумруд М /о/ 1.41 ± 0,06 1,35 ± 0,07 1,45 ± 0,09 4,05 ± 0,08

Молдавский 102 МВ 1,57 + 0,10 1,61 ± О.Об*'55* 1,87 ± 0,09х 4,39 ± 0,09х

Искра МВ /а'/ 1,40' + 0,12 1.27 ± 0,04 1.63 ± 0,08 4,25 ± 0,07

Сорт Кремнистая 880 ТС /р/ Еуковинский П Т 1.03 1.15 + 0,07 0,05 0,82 0,70 ± ± 0,05 0,08 1,34 1,05 ± + 0,07 о.оэ*»** 3,97 ± 0,11 3,59 ± 0,09*'**

Садгорец ТВ /¿7 1,21 + 0,08 0,91 + 0,07 1,35 + 0,04 4,17 + 0,08

Примечание: различия между акцепторной активностью тРНК гибрида и материнской* , гибрида и отцовской формами достоверны

или избирательно превосходят их. Вместе с тем показано, что уровень аминоадилирования ТРНК из проростков гибридов и их родительских компонентов в системе in vitro коррелирует с содержанием соответствующих эндогенных аминоацил-тРНК в проростках изученных форм кукурузы /рио,/.

Установленное in vitro повышение аминоадилирования тРНК при гетерозисе может быть связано о: I/ изменением каталитической активности АРСаз при гибридизации, 2/ присутствием в препаратах тРНК молекул с недостроенным акцепторным концом, з/ наличием активных й неактивных конформеров в препаратах тРНК гибридных и ин~ бредних форм кукурузы.

О том, как влияют выделенные из различных источников АРСазы на уровень аминоадилирования тРНК in vitro, судили по результатам определения акцепторной активности тРНК в присутствии ферментов, полученных из трехдневных этиолированных проростков пшеницы. Достоверных различий между аминоацилированием тРНК в гомо- и ге-теросистеме не обнаружено. На основании,полученных данных можно заключить, что обнаруженные различия в акцепторной активности

Рис. Акцепторная активность /□/ тРНКГли /а/, тРНКЛиз /б/,

тРНКЛей| /в/ тРНК?ен /г/ и содержание соответствующих эндогенных аминоацил-тРНК in vivo /Ш/ в проростках кукурузы. I - Пионер 3978, 2 - линия П 346 /р/, 3 - линия П 502 /о"/.

Таблица 2

Активирование суммарных препаратов тР1ГК из проростков кукурузы гибрида Пионер и его исходных форм /нмоль аминокислоты на 1 мг тРНК, М ± е,п = 4/

14]

нокислота: активность

С ами- -.Акцепторная : ЛинияJ\^ : Пионер Зд?8 |Лини^^ 502

Глицин

Лизин

Лейцин

фенил-аланйн

до прогревания 1.67^0,12 2.14±0,18** 1,21±0,17

После прогре- 2,10±0,10 2 ,20±0 ,14 1,70x0,12

ва}! ия р<0,05 р >0,05 р<0,05

До прогревания 1,07+0,08 1,63+0,04х' 1 rtrt I,16*0,06

После прогре- 1,36*0,10 1,70*0.06*' , пл 1,39±0,05

вания, Р<0,05 р>0,05 р<0,05

До прогревания 2,17^0,04 2,67+0,12*' 2,05±0,09

После прогре- 2,41±0,04 2 >73±0,10й' ,5« 2,35±0,07

вания р<0,05 р>0,05 р<0,05

До прогревания 3,69±0,09 5,I6j;0,I3X| 3,53*0,07

После прогре- 4,05+0,13 5,11+0,15х 3,94±0,09

вания р<0,05 р >0,05 р<0,05

Примечания: различия между акцепторной активностью TPfiK гибрида и материнской", гибрида и отцовской**1 формами достоверны; р - достоверность различий между акцепторной активностью тРНК до и после прогревания в присутствии Mg*+

тРНК гибридных и инбредных форм кукурузы не связаны с изменением каталитической активности аминоацил-трНК-синтетаз.

Считают /Недовесова, 1970; Bester et al., 1973; Hubert et al., J974/, что путем достраивания или отщепления акцепторного конца молекул тРНК при различных функциональных состояниях организма может происходить регуляция биологической активности тРНК. При изучении акцепторной активности тРНК из проростков кукурузы в присутствии ЦТй в составе инкубационной смеси нами установлена полная и одинаковая сохранность в процессе выделения акцепторю-го конца молекул тРНК всех изученных форм кукурузы.

Известно, что изменение пространственной организации молекул тРНК в некоторых случаях приводит к появлению биологически неактивных конформеров, которые не способны акцептировать аминокислоты /№ацука, 1973; Овчаренко и др., 1977; Denchin et al., 1970/.

Кратковременное прогревание /5 мин/ при 60°С препаратов ТРНК, выделенных из проростков гибридных и линейных форм кукурузы, в присутствии 20 nM MgCIg способствовало увеличению акцепторной активности тРНК из проростков инбредных линий по все изученным аминокислотам /табл. 2/. При этом различия г.е:кду гибридом и его родительскими компонентами по данному показателю сохраняются. Для всех гибридных форм не наблюдается повышения уровня аминоацилирования тРНК в процессе активирования препарата. Повышение аминоацилиружщей способности тРКК проростков линейных форм при прогревании их в присутствии ионов Mg2+ свидетельствует о том, что сравнительно низкое аминоацилирование препаратов тРНК из проростков линий П 346 и П 502 на уровне гибрида связано с наличием в их препаратах неактивных конформеров тРКК.

2. Активность аминоацо-тРНК-сиятетаз в суммарных препаратах и в составе высокомолекулярных комплексов из проростков кукурузы

Наличие неактивных конформеров тРНК у линейных форм кукурузы - не единственная причина более низкого аминоацилирования тРНК из проростков линий по сравнению с гибридами, поскольку активирование препаратов в присутствии ионов Mg^* не стирает различий в акцепторной активности тРНК гибридных и кнбредных форм. Представляло интерес изучить каталитическую активность второго необходимого компонента предрибосомного этапа белкового синтеза - аминоацил-тРНК-синтетаз.

Установлено, что по активности всех изученных АРСаз двойной межлинейный /Молдавский Г02 МВ/ и сортолинейный /Буковинский II Т/ гибриды кукурузы находятся на уровне родительских форм, в то время, как простой высокогетерозисный гибрид Пионер 3978 по активности отдельных оминоацил-тРНК-синтетаз несколько уступает своим родительским компонентам /табл. 3/. Следовательно, на фоне увеличения акцепторной активности тРНК в проростках простого гибрида по сравнению с его родительскими формами наблюдается сравнительно низкая активность суммарных еминоацал-тРНК-синтетаз. Наблюдаемое снижение лейцил- и глицшг-тРНК-синтетаэных активностей в суммарных препаратах из проростков гибрида по сравнении с исходными линиями не свидетельствует однозначно об уменьшении их функциональной активности in vivo, так как известно, что амино-ацил-тРНК-синтетаэы у высших организмов функционируют в составе

Таблица 3

Активность аминоацил-тРНК-синтетаз в суммарных препаратах и в составе высокомолекулярных комплексов из проростков гибрида Пионер 3978 и его исходных форм /пмоль аминоацил-тРНК на 100 мкг белка за I мин, М + п>, п е 4/

Активность :_______ £ормы кукурузы__i_______

фермента :Линия П 346/j)/: Пионер 3978 :Линия П 502/оУ

В суммарных препаратах В составе комплексов

В суммарных препаратах В составе комплексов

В суммарных препаратах В составе комплексов

В суммарных препаратах В ооставе комплексов

Глицил-тРНК-синтетаза

3I,I6_i. 2,85 30,80± 3,03кх 43,26± 3,17

109',80+11,51 115,30+ 9,13 99,20* 6,88 Лизил-тРНК-синтетаза

53,78+ 4,51 48.20+ 3,20 41,86+ 7,60

49,90± 9 ,54 74 ,69±13,12 63,75±П, 75

Лейцил-тРНК-синтетаза

91,90*3,90 64,69± 6,50*,зэг 87,29*4,00

36,83^10,70 116,02^13,50*'®® 54,бб* 9,81

фенилаланил-тРНК-синтетаза

78,45* 7,50 64,15* 6,31 71,21*4,89

106,79+ 9,40 144 ,27+11,09*'** 95,99*11,17

у гибрида и его досто-

Примечание: различия между активностью фермента у гибрид материнской*, гибрида и отцовской** формами верны

высокомолекулярных комплексов /Яремчук и др. 1984; Dang, 1984/.

Изучение активности соответствующих АРСаз в составе высокомолекулярных комплексов показало, что у двойного и сортолинейно-го гибридов закономерность проявления активности суммарных АРСаз и ферментов, находящихся в составе высокомолекулярных комплексов, одинакова. В тоже время, наблюдается повышение лейцил- и фенил-алалил-тРНК-синтетазных активностей в составе высокомолекулярных комплексов из проростков гибрида Пионер 3978 по сравнению с его родительскими формами /табл. 3/.

Таким образом, на ранних этапах онтогенеза простой высокоге-терозисный гибрид Пионер 3978 характеризуется повышенной активно-

стью предрибосомного этапа белкового синтеза: наряду с более высоким содержанием эндогенных аминоацил-тРНК в проростках простой межлинейный гибрид превосходит свои линейные компоненты по активности некоторых аминоацил-тРНК-синтетаз в составе высокомолекулярных комплексов. Повышение каталитической активности ферментов в связанном состоянии в проростках гибридов может быть обусловлено изменением содержания и/или молекулярной активности этих энзимов в составе комплексов.

Установлено, что на стабильность молекулярной организации кодосом существенное влияние оказывают липидн, входящие в состав комплексов /Яремчук и др. 1983; ВапдуорайПуау, 1973/. Проведенное нами изучение содержания липидов и фосфолипидов в составе высокомолекулярных комплексов показало, что кодосомы, выделенные из проростков высокогетерозисного гибрида, содержат на 26-32$ больше фосфолипидов, чем таковые его исходных линий.

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что в проростках межлинейных гибридов повышается активность некоторых АРСаз, а также увеличивается содержание фосфолипидов в составе высокомолекулярных комплексов по сравнению с этими показателями у их исходных компонентов.

3. Акцепторная активность тРНК проростков кукурузы как один из возможных показателей ранней диагностики селекционного материала

Важное место в деле прогнозирования гетерозиса занимает анализ исходного материала и созданных на его основе гибридов по важнейшим биохимическим показателям.

Проведенное hqi.ui изучение функционирования компонентов вне-рибосомного этапа биосинтеза белка при гетерозисе позволило установить, что наиболее существенные различия между гибридными и линейными формами проявляются по акцепторной активности тРНК. Поэтому данный показатель использовали в дальнейшем в качестве теста при анализе чистых линий кукурузы и их гибридов, полученных сотрудниками проблемной научно-исследовательской лаборатории Черновицкого госуниверситета.

Результаты по изучению способности тРНК из проростков чистых линий кукурузы и полученных на их основе гибридов к акцептированию некоторых аминокислот /табл. 4/ сравнивали с показателем комбинационной способности линий. Исследованные линии кукурузы 101 и 102 являются высококомбинационноспособными. Нами установ-

Таблица 4

Акцепторная активность ТРНК чистых линий кукурузы и полученных на их основе гибридов /нмоль аминокислоты на I мг тРНК, М 1 м, п = 4/

форма

Уровень аминоацилирования тРНК линий : гибридов

йорма

14с лизил-тРНК

Линия 101 А>/ 1,42 ± 0,12 1,37 ± 0,10 Гибрид Г1

Линия 102 ¥ 1,10 £ 0,09 1,29 ± 0,08 Гибрид Г2

Линия 103 V 0,65 ± 0,05 1,08 ± 0,08х Гибрид Г3

Линия 105 ¥ 0,87 X 0,09 1,13 х °-1о5£ Гибрид г5

Линия 107 /?/ 1.17 ± 0,11 0,71 ± 0,06*'** Гибрид г7

1,37 ± 0,11 Гибрид го

■ 14с лейцил-тРНК

Линия 101 /?/ 1,24 ± 0,13 1,93 ± 0,17* Гибрид Г1

Линия 102 V 2,96 ± 0,15 3,49 ± 0,19ю5 Гибрид Г2

Линия 103 /9/ 2,17 ± 0,17 3,03 ± 0,20*'** Гибрид Г3

Линия 105 /9/ 2,07 ± 0,13 2,35 ± 0,14** Гибрид Г5

Линия 107 /?/ 1,85 ± 0,07 1,98 ± 0,09 Гибрид Г7

1,91 ± 0,11 Гибрид г0

14С фенил ал анил-тРНК

Линия .101 /<?/ 2,59 ± 0,13 2,17 ± 0,13*'** Гибрид Г1

Линия 102 V 2,01 ± 0,19 2,42 ± 0,17** Гибрид Г2

Линия 103 V 1,35 ± 0,11 2,04 ± 0,15* Гибрид Г3

Линия 105 V 1,65 ± 0,14 1,83 * 0,11 Гибрид Г5

Линия 107 V 1,48 ± 0,09 1,58 ±0,09 Гибрид Г7

1,61 ± 0,10 Гибрид г0

Примечание: различия между акцепторной активностью тРНК из проростков гибрида и материнской*, гибрида и отцовской3"5 формами достоверны

лено, что показатель акцепторной активности тРНК коррелирует с урожайностью как исходных линий, так и полученных на их основе гибридов. Так, на основании двухлетних исследований работами кафедры установлено, что линии 101 и 102 дают прибавку к урожаю по сравнению со стандартом, линией ВИР 44, +0,8 и +2,9 ц/га соответственно. В тоже время, отклонение от стандарта по урожайности у линий 103, 105 и 107 составляет -4,0 -14,3 ц/га. Такая же закономерность наблюдается и по абсолютному значению биологической активности некоторых тРНК в проростках исследованных линий: наиболее низкой активностью тРНКЛиз и тРИК^ен характеризуют ются линии 103, 105 и 107. Более того, высокая акцепторная активность изученных тРНК в проростках чистых линий кукурузы 101 и 102 коррелирует с высокой урожайностью полученных на их основе гибридов Г^/линия Ю1хгибрид Г0/ и Tg/линия Ю2хгибрид Г0/. Прибавка к урожаю по сравнению со стандартом, гибридом Буковинский II Т, у гибридов Tj и Г2 составляет 14,5 ц/га и 11,5 ц/га соответственно.

результаты проведенных исследований позволили установить, что тРНК четырехдневных проростков линий кукурузы, характеризующихся высокой комбинационной способностью, сильнее акцептирует некоторые аминокислоты по сравнению с тРНК, выделенной из проростков низкокомбинационноспособных линий. В связи с этим мы рекомендуем использовать определение акцепторной активности тРНК на ранних этапах онтогенеза в качестве одного из тестов ранней диагностики комбинационной способности линий.

выводи

1. Установлено, что уровень аминоацилирования in vitro тРНКГлн, тРЯН-Я"3, тРНКЛег} и трщ&еи из проростков простого межлинейного гибрида на 20-40Í, двойного межлинейного - на 10-23^ выше по сравнению с родительскими формами. Сортолинейннй гибрид по данному показателю находится на уровне родительской формы с относительно более низкими значениями акцепторной активности тРЖ

2. Показано, что часть молекул тРНК линейных компонентов находится в неактивной форме. Кратковременное прогревание таких препаратов в присутствии ионов магния приводит к повышению акцепторной активности трнк проростков инбредных линий на 10-20$.

3. Суммарные препараты тРНК, выделенные из проростков гибридных и линейных форм кукурузы, обладают одинаковой сохранностью акцепторного конца и плавятся в стандартном солевом раст-

воре при температуре 61°С.

4. Установлено снижение лейцил- и фенилаланил-трнк-синте-тазных активностей в суммарных препаратах и повышение активности этих ферментов в составе высокомолекулярных комплексов, полученных из проростков высокогетероэисного гибрида по сравнению с линейными компонентами.

5. Показано увеличение содержания эндогенных глицил-, лизилт лейцил- и фенилаланил-тРНК в проростках гибридов in vivo по сравнению с родительскими формами, что коррелирует с увеличением акцепторной активности тРНК в проростках данных форм кукурузы.

6. Предлагается в качестве теста для ранней диагностики комбинационной способности линий определение на ранних этапах онтогенеза акцепторной активности тРНК, как биохимического пока-* зателя, коррелирующего с продуктивностью гибридов.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

I. Оплачко Л.Т., Ткачук И.Ф., Григорьева Н.Ф. Особенности процессов транскрипции и трансляции в связи с гетерозисом // Ядерные белки и экспрессия генома. Тез. докл. республ. симп. -Киев, 1983. - С. 107-108.

Z. Оплачко Л.Т., Григорьева Н.Ф., Марченко М.М. Изучение активности белоксинтезирующей системы при гибридизации растений // Биохимические механизмы регуляции генетической активности. Тез. докл. республ. симп. - Киев, 1984. - С. CI.

3. Марченко М.М., Костышин С.С., Оплачко Л.Т., Борис Л.К., Григорьева Н.Ф. Биохимические механизмы регуляции генетической активности при гибридизаций растений // у Всесоюзн. биохим., сьезд. Тез. стендов, сообщ. -М.:Наука, 1986. >- С. 382-383.

4. Григорьева Н.Ф., Копыльчук Г.П. Экспрессия генома при гетерозисе // Методы управления наследственностью и перспективы их внедрения в практику. - Минск¡Наука и техника, 1986. - С. 61.

5. Григорьева Н.Ф., Костышин С.С., Толстюк С.М., Еевзо В.В., Марченко М.М. Регуляция генетической активности продуктами трансляции при гибридизации растений // у сьезд генетиков и селекционеров Украины. Тез. докл. - Киев, 1986. - Ч. I. - С. 67-68.

6. Костышин С.С., Марченко М.М., Григорьева Н.Ф. Биологическая активность ТРНК при гибридизации растений // Докл. АН УССР. Сер. Б. Геол., хим. и биол. науки,-1987. - Jí 4. - С.70-72.

7. Костышин С.С., Марченко М.М., Оплачко Л.Т., Григорьева н.ф. Некоторые особенности аппарата трансляции гетерозисных

гибридов кукурузы // Биополимеры и клетка. - 1987. - Т. 3. -С. 142-144.

8. Коотышин С.С., Марченко М.М., Григорьева Н.Ф., Активность аминоацил-тРНК-синтетаз гибридных и инбредных форм кукурузы // С.-х. биология. - 1987. - Л 8. - С. 19-21.

9. Кривошея Л.К., Оплачко Л.Т., Хлус Л.Н., Гончарук М.И., Григорьева Н.Ф. Полифункциональность проявления признаков гетерозиса у кукурузы // Проблемы генетики, селекции и интенсивной технологии сельскохозяйственных культур. Тез. научн. сообщ. -Душанбе, 1987. - С. 27-28.

10. Григор'ева Н.П., Кривошея.л.К., Кондурацька Н.Л., Толстяк С.М., Томюк Б.П., Герман А.Д. Акцепторна активн!сть ТРНК г!б-ридних та 1нбредних форм кукурудзи // У УкраЪ'нський б{ох1м!чний э'Тзд. Тез. допов. - КиУв, 1987. - Ч. I. - С. 280-281.

11. Марченко М.М., Хлус Л.Н., Оплачко Л.Т., Григорьева Н.Ф. Раннее проявление эффекта гетерозиса кукурузы в параметрах синтеза РНК и белка // У съезд Всесоюзного общества генетиков и селекционеров имени Н.И. Вавилова. Тез. докл. - Москва, 1987. -

Т. 4, ч. 2. - С. 12-13.

12. Григорьева Н.<5., Марченко М.М., Герман А.Д» Акцепторная активность ТРНК чистых линий кукурузы и полученных на их основе гибридов // Тез. У Всесоюзн. научно-технич. конференции молодых ученых и специалистов по проблемам кукурузы. - Днепропетровск, 1987. - С. 249.