Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КЛЕТОЧНАЯ СТРУКТУРА И ХАРАКТЕР НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ И УГЛЕВОДОВ В ЭНДОСПЕРМЕ КУКУРУЗЫ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬ!) ЗЕРНА

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "КЛЕТОЧНАЯ СТРУКТУРА И ХАРАКТЕР НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ И УГЛЕВОДОВ В ЭНДОСПЕРМЕ КУКУРУЗЫ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬ!) ЗЕРНА"

Работе чыподнена.в отделе растительного Селка Краснодарского НИИ сельского ховяиства имениГКПЛукъяненко

Научный: руководите чь I докторСиолсптегих неук

. В»1\Рядчикоя Официальна« оппоненты I доктор биологических наук \ М»П*Красноок ,

кандидат смьскохоэяйствевных наук - П.Н.Пыльнее«

• • - 4

Бедутая организация : ВсесованыЯ НИИ кукуруза

Защита диссертации состоится 1984 г.

д час. кия» на заседании специализированного со-в0та ОбЭ,»«О.ОЗ при Краснодарской политехническом институте по адресу * 350042 г.Краснодар,ул.Московская 2,учебно-дабореторный кортуо КИИ

С диссертацией >гокно ознакомиться в библиотеке Краснодарского политехнического института»

Автореферат реасзлан *

— 1900 г.

Учений секретарь специализированного совета доцент

0£ЩАЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛЕОХН : Актуальность темы. Директивен* ХЩсъазда КПСС и Постановление»« ЦК КПСС К Совет» Министров оПродоводютевнной программе СССР перед наукой постаияена задача создания новых сортов о высоким качеством зерна и попвакнояустовчивоотьр «неблагоприятным условиям среды»В Краснодарском КИИСХ под руководством еклдекика ВЛСЮШ М*И,)Свджкно»в о (и да ни И райо-нировани вис ©код* зи н о е ги брн »и опак-2 кукурузы,в серне ко» Т0рык содержание дкзнна повь)(вво на 50.,»60$+ 0днако »ироков использованиевысохолизиновой кукурузы еатруА,(вН0 в овлви во снижением пдотноот» зерне,вивввнныи рогеитивн иуЧкиотого ен-дооперма в противоположность роговидноиууобичник форм, В результате зйрпо ста)--2 кукуруви имеет мв|.ьоув неханическув прочность, легче травмируете л при уборке »с хуке кранится/Ива-ков,1979, НаукенкоДирпа Д978/, Следствие и пядениц плотности верна является техжч сни*еииауро»лйнооти/Точов,1961/,

В костоикел рреи* селекция выеоходивирсвой кукурузы направлена на получение форм о плотным верном при оохран«*щц питв*»а}-во)1цейност« бедка/ липаритов,1977,

»1И975, «« 1979» 1980 В шюдеднив годы

появились сообщения о создании линий опа«~2 кукурузы в чао^ тмчно (юговхдцнмСстекдоаиднин) в нд оспе рн см/Ха вне нм в * Хв

«08,1979, ПадиЯ о сотр.,1980, оЛЪу а1(1974,&1Ъв1г«й «Г Д., 1976 /ф однако ло биологической ценности бедка диниио ноди-фкцкровапнн* ондоспермом, как п ра ви до, у ету п а »т опа к-2 онало-Г&м/аир«* вС А1,1979 И9£Ю, Сеа*1ми.»«г,' 1973 /»

Недостаточна* »(аучвннооть. структурны» »1 ^охнмкчасдих

- - ' Ц- V' ' '-.V

ПАУЧ :/■; I р СЛ- .О'! ¡£КА .. . ' -у'.--

Мое д. сол -с ;.' . .>:. ". ' .V -"мии "."-■ " ■ ■ ■■' . ! ■' ■ ■

механизмов формирования стегловидного ондоспериз о высокой плотность» одерживает яе«яейтее развитие целенаправленной селекции высоколйэииовой кукурузы.

Цель п задачи исследования, Цель навьй работа -ивучятъ отруктурвнв и биохимические особенности формирования зерна о хвсохой плотностьв г связи с проблемок улучпвния Физических

йвоаотв вняоопврма к/куруви опак-2. Перед наци стояли оледус-

" * •

айв аоаочн!

- установить связь плотности серне о клеточное я субклеточной оргввийацивй омаосперма( ииивип струхтуртге к биохк-

- мические и эме ве пая,приводятиа к екиженио плотнооти аерна рйсоколияиновой яугуруаы}

>. - изучить влияние виоквкиЧеского состава основных эапесв»-пи* о<5ра вора tren йвдоопернв на их собственную плотность и плотность верна 9 целом} выявить факторы »лимитирувии» по-выовиие плотно«* septot

- risjwn кокгтоввнтвып состав про-санинов и зыяоккть во о voz» аость карг*ро»ан*я паотноварких <|ори лысоколкзкяовоа ку-е/руза по изозттрвчсоки*» спектра к вввна» 1 .

- опрвделять виохимвчеоквв крктеркн повызвпий пясткоотя вер- , пл <mt-2 tf!ttpjnu*

■■:. :мбот«Л оказано; что плотновть üoptia ку~

курум ввдйвтм оаеяввм кодшчвотмвнад прианвквм^имсйвим от характер« гм**м*.|м*м андоепермв бедмвычп телами w крах-мвлиит грви/мми+ГАетелиивви ввлкн игрвет мвеначйтвлЬйув poai » форимрб^ят njioráftro вндоопврка.Евлковкателе крахка-л»|(5в«^говйао0)1врма;*укуруввмлв»тоярве11«рвни*м)1 вндоплае-

'■.":' . • V э О-. ■■

маткчееков ..ет*,окрукен»шми одинарной иаибрвной,* цитоплэ»- -магическое оторонв которой прикреплены помрибоеом». Зскя балкових тел рв5вив»гаегося эндосперма содержитиэоолектрчческгв компоненты, идвкткчныэ компонентам,виделетим ЯЗ ПрОД&МНКО» зрелого аррна^Лииитирувшим фактором приэтака плотности ««рка является ткоплем*е граяуд крахмала,имеет максимальну» среди запасевзих образований плотность, величина нэтороГ ne міч-. 1 eut ст.'ооотновеиші » крахмала амидом жамНлопехтика» Кучкиста* часті ote ос перка нормальної кукур7їі» отличается от poro* амдиоя п» клеточкой структуре, став рмк*о ir язовлоктрмчеоким '/. спектрам проламкноа,*оличевтву дмзммв к крв киимЛрячктгії їки-«et«* плотности septia swcoko**3»!ho»o8 (опак-2> хукуруэ» является торможение не к on ле да я крахмалышх -Таку* белховжх тел в ', клетках оубежвронового слоя* Л маоалектрмчеехои лпектрв вам» мо виеокодиэииовоя кукурузине обнаружено бехколмх коипеиаято», «посредственно маркярувямх плотиозерп» ф»рюі* Яомнмтю '■ плмиостм аеряэ .опвк-2 кукуруа» может вит» достигнуто путем отбора форм a f ведичеяшім содержанием крапала » видослорме»

Практическая иеннрст>,ІІрадложемспоооб- раВделену* »вша дм иаввмоя оценю» иэкенчиоосткеелекцискного катерка да по. пряэшку плотяоеииПрм селеки«м Ж»С0К0Л*9ЯТГО»0Л кукуруем «а плотиозариост» предложено в»«т» отвар иаувалочекяе еодержеіпиі -крахмала » ондоспарме пр* оохраненч» (ял* увеличен«*) объема зериовкм.учмтмввя оптнмалмю« содержат» валха (6...I0Í) м ли-зипа ».балка (не маме» 4Í)« «

( Апробация роботи. Материала диосеэтатм лоложеиа ив коифе* ранимих молодик учет« KWWCX ( 19вО»Мв1 гг» )» па: Вовсоямки»

зовещани* * Веот»Мкв пройдены увеличения производстве растительного Сена и рае вит и в научны* исследований в отой области в свете ровенкЯ ХХУ1 «»езда КПСС Г С Краснодар,1981 ),на юн-.фервнцив молодвх :учена* Прикубвиолорл района г,Краскодера '* ' <1942 г/). . ■■ '

Структ^ми объем диссертации. Диссертация изложено не ■ 92 зтр*мапикопивного такето и срфтоит и» введения,ойаора лите-ратурл,описания обмЕта к «вводов коеледомнгаг,результатов и ид обсуждения,выведав и предложений,приложения.Содержит 13 ри. сунковДВ таОдин * 21 Приложение,Список дитаратурывклвчает 140 нвточншр», пз »их 106 - наииоотранкых языках, '' ■ МЛТЕШД И ИЩШ ИССШОВДНИЯ Объектом ««следований был ряд хкншгнорыалккоа *у*урувь и «х агадого^рвэдрчавщихеж по признаку плотно о ги гер-

ца (урожаев 19(30,,,1983 гг,)»Четыре опак-Здиннио от«оситвЛ1>-но мвожоя < у^ з? в И в1? ) и киекоя ( * 155 » В 70 ) плот* и оспа верна Сцди ок редану 9 У в йэк озш ы ж коме нна цн я к .П о лу ча н-аоемрво а след; скак году висееали кгибриднма ре с те ни д 1-го псвоинйароаиведадм путам опадание под изоляторани,Гибридное верь» 2-гв по«одан)«ц (в средней на ЗО початко») дололиитедьно раадаляли во привнаку идотиостн н» б,,«в «лассо»,

Йеотнениввтрумурн и удырас?руктурипслвтод опак-2 эн-доепарма изучал» в д «на ми ве р« евшти я зе рнова и (II ,12,1^,16,19, 20,22 » 30-И дня посла «пнденкяУ на инбредноя:линии Вис*он»-скр 641» Для выяоиения механизмов повышения плотности и улучшения структуры олак-гондоспврмв путей введения некотсрих Гв-ЯОВ-МОДифЛМТОрО»,ИСПОЛЬЭОвадН13ДИ8вИв к чэогеншш (не менте

б беккроссс-з) мутант« не линии W 64At оп«к-2,флаури-г,вэкси, аугарн-2 я их жво»мив комбинации о опак-2»Кодифицированный -опак-2 эндосперм 1ил также представлен на лнниях V 70 O^/OjSup 1/8ар1 « СГ2 O^C^

Beers баю научено>5 линия,гибрид op я иутантов кукурузи, рааличаввихея по при8нэку плотности верна«СеменноЯ материал был предоставлен отделом селекции кукуруза рШИСХ.

Для световой микроскопии пластинки на »«¿сперма фиксировали в формальдегиде и заливали в опоксидние си оды .Срезы тод-«кнов ккк изучали а помсщмгфваовоконт рвотного микросхо-

па "Биоляр ПИ" С ПН? )Ледника окраски » морфометричеокик из- ! мерекнй описаю ранее/ $иличкинв19б2 /. -

Для олектронпоник рое к on и че ск* к юоюдочаниЯ куоочкм ткани эндосперма фиксировали » 2,5)5 глптарзльдегида»промывали фосфатнки буфером (рН 7,2), постфиксировали в XX тетрв окиси осмия {в темноте),проммвали тан же буфером,дистидлироланноН водок и переносили,в 0,5? водпуй раствор уречмляиетата т Ю.,.12 часоа.Поодеобеввомиваимя валивали » араддмт,осон 812 или их сивов.Ул»тратоик*е с ре »и «а сетках контрастировали цитратом евиица по РеЛнол^доу/196Э/.Осадки белковых тел it микро-сом .получение квтодом дифферешиалиого оеетрифугяроввш« . /Плотв*ив,$и41ичкин,Рддчико», 1993/ обрабатывали аналогично.

Для определения показатемплавучея плотноети клаточпвх отруктур з ид оспе р на а врио ив початков паЭО>-Ядань посла от:-лени* ммор&жкмля з лол* жидки на вотом к хранили >гря отрицательной ^екперотуре.Непоорвдотванно перед опитой серодин я па-рикарл удалили вручную,ендосгарм измеДкчал1в $арфоровоя отуп-

ье,добавляя жидкий в з от, К растертой массе доливали (в о о от нове ник Ш) трис-буфер (для выделения СеЛХОВЫХ тел буфер готовили tut І5£ растворе ca*apo»w) .Смесь продавливали через 4 слоя-марли я 4»«*5 нл подученной оуспвмзминаслаивалм иа 53..* . 54 чл градиента плотности в центрифужной пробтрке .Центрифугировали ЭО мин.при 15тис.ой. для определения плавучей плотное.« крахмальных гранул (я градиенте хлористого цезия)*и 2,5 чеса ьри 2Ттыс.об. для определения-ПЛОСКОСТИ Селковых тел (в градиенте сахарози) в бахет-роторе удьтрацеитрифуги "Хитачи £5 Р*(Илония),Градивнт"рвскапнвалнв о помодов коллектора 'фракций и спектрофотометра "Увикорд" ЛКЕ (Швеция).Визуальный контроле содержимого фракций производили в ромокьб фавовоконг-рстноВ микроскопии. .

Биде лен» ¿олкомхфракциб Ооборнапроводили по методике, принятой в насей лаборатории/ Рядчиков о сотр.,1577/.Более ■ полное фракционирование осуществляли методом Дандри и Hypo в модификации/ Рядчиков,1976/, "'/',.

; Нвоемктрофокуемроаанме венна. Проланины вшелялн согласно методике,разработанной вВИР /Гаврилок о сотр.,1973/,

Наввоку,содер»«яув10 up белке, ре створяли в I мл 8 молярной мочевлну4добавляла Ii 2-меркептоэтанода.Фокусирование ве-доеь ыа приборе фмрмаЛКБ {"Мультифор") в течениеЦ чеоов.Ге-д*двно*томвтрнровади на денситометре ДНУ-ЗЗО (*ТоЯо",Япония).

Определение крохмелепроводили поляриметрически« методом /£рмм»вДЭТ2/,амилоаа - спектрофотометрическн / Іхулиа-

':■•■ Аминокислотная ооотев определяли после кислотного гмдро-

^■Ул'' . -УУ 'У.'У "У- :.7 ;■' У '"■-*' ° У '■

дм»& мух* /Ридчхко» в сотр»,1977/ ив ашшохиодотном в на 1И затора "ХитаЧ* Ш-5".

Активность рибонукдаазы измеряли по Чвптгогв /19&»/, Гсредве иные за дм года результаты б но Хиыиче ок иг а на ли з оа ч ондовпврна Йили обработаны статистически методом коэффициентов

путая РаЯта на ЭВМ *Иир-1п»

-- ;; РЕЗУЛЬТАТЫ ЮОШОВАНИЯ _ 1« Идентификация белковых юркароа плотнооти эррна Суммарннй изо электрический (ИЗ») спектр эаина оостояд из 32 компонентов,из которых 15 клаооифициромликак основные,ос-ЛаХШЮ^ТНГЗМЫ х минорным, №4 спектр ВИСОКОЮЭННОВОЯ -'.."■

Плоти ооть зерна (г/см3)

970 о^ 1*069

Рно|1 Денсигогратш спектров эеииа, выделенного на за рна гибрида 1-го поколение »70 о2 х ¥а55 о2

раздалевного га кмосы по признаку1 лдотооотк; • *

Вверх/ И БИИ»/

прмдеденадансм-

тограшш епеггров

родитеЛЬОКИХ ЛИНИЙ

кукуру« я« оравнемтс нормальной Сил обедне н белкови нп кон-ntHWHWOUB СПвКТрвХ ИСХОДНЫХ ЛИНИЙ И ГИбрИЛИОГО зерна 1-го ПОХЗД6ИИЧ белковых компонент »водсредственно норки рун««* прмна* Пдотвоети-зерна^нчбшю мнаружено.Спектры зеина.как » H lUVtaow «ерна^яв всех »іучетшх12 вариантах' окрашивания ймевя орожвяуточный характер иоду родительскими формами,'

В Другом опыт« было по*віано,что с увеличением плотности верна у изученных Еыооколаащняшх гибридов в съектре зеина не появлям»к ««ша совцифическ»« ксняоквнтв в на усиливались име-оииесЗ <ї«0.і)* Таки¥ otipcao*, ИОФ спектры проламинов кукурузы хорово «архкровали «mr-З геном на уровне ¿пкии,однако не были пряма емпми а признаком плотности верна .Отсутствие такой связи itû»w «бманптъ «аожнъш количественным характером п~и8нака плотвоМ^И«тв^воторыЯ,как Сило показано » лееледур-аих иовледоааяхях* са тактируете« накоплением вей на, , 2. Мэмв«»йв клеточной структури и ультраструктури омдовпериа под действием гена опак-2 . ДляиэучвниввЛияниягенаояак-ь иа клеточкуо организацип оидоспесма куцуруви шрвде-ляли раамеры клеток,белхсвых те«/ храхмалыюх грорул «процентное содержание последних для трех зон оидоспврмч l аленронового,субалейронового (вклпчая переход-» имо клетки) олова и центральной ч«оти,Наибодьтийинтбрео пред-стввДвлсубалвйроновый слой,в клеткаххоторого оодеріится ос- -Hosttott saoao белка н крахмала » .

Ьа всех иву ченк jx этвлахраэвития (П-й,22-й и 29-й дни поолв опыления) кдеткивубвдеиронового озоя эндосперма опак-2 «WPys* <*ивия йбМ.) ока вались ь I,5ff.2 раза крупнее ( Р » 0.01), чем у нормального а на доге. Увеличение размера клеток

9

.. когло быть результатом снижении интенсивности ** мюки*»как »то обнаружено | некоторых «ыоокодиЬинових мутантов /о1*«п,кг«1а1йвИ$80 /« Однако в пределах группа вых линия контрастно розлнчепямхся по плотности 1»рн» , 7е55 • Г681У к др.),зависимости между плстйооты» И рммрвкк клеток эндосперма и« било обнаружено.Таких обре»ьм»»»Л1Ч*т клеток о<доопорма м коипонокткиа оостав м«к»»вм»т«* ни» дивидувдщщ» пряником конкретной олек-2 дикви.но к* «ммш 6' мотноотк» ирга*

Характерной особенном« мутакткого окжооперма было левкое унениеим раачерв бедковнх тел*» которих докадквован оо-' новноя запаской бедок хукурум венн (0*78 игк в опак-2 против 2*19 нхк в нормальной ой&осперневпер бвахови* те£ положительно коррелировал о лдотнсотьв верна (г ■0,60{Р»0»02) и осдержаккемпроламинов (г «0.711Р»0.01)»В связи о 9ТИМ структура и мехамми образования бедковм* тед бил* «тумаки более детально на уровне просвечиваема мехтронно* м*крос*м*и. На 11-й день поела спилепий я цитоплазме шток .убадей-* ромового ом* «оумадьисгс ондоеперма поквммгь сфвркчмкке пу»кр«и#окрумнвые одинарной мйбрпМгШЙгмфицировекйн» ." как (¡«дкогме тела,В оп»к-г щдовмрК« «тдогичнме образования , появлялись поаже - к 16~му дк* ромт»1*19-аи«»юй еидвсперк ' и обычной ц мутант ной кукуруаы оолархад <5#лхмыа тала я реэ-втгвлсннуи ондоплезматическув сеть.Бадковиа тела представляли собой конце вне расширения гранулярного ондопл&^каткчеокого . ^ретикулума,заполненные гомогенным матрикоом (рис.?).Мембраны энд ¿плазматической сети к йедковнх тея вит покритн подирибо- ^ ■*. 10 ■ ' ■ ■ :

сомвмн^ооотохщхмм из 6«.,8 рт5осон*В процэоов развития списании» утолцаннл ретикухума отлелххиоь от ондоллааиатхчвскоЯ сети псс(йі«воі« о<Ірааовв^я пвр)тя*вк,Пріі етоц поіир»Зосоніі оставались овязаннини в цитоплааиатяческой стороной мембраны* охру-жвюйвИоодервимов балкового тела» . / ^ '

Фрвхши* Йвлковиі твл(іюлучанная ивтвдои дйффвречииа«вого цвнтряфугироіания содвг*а» фрвгмеятн квмбрвм гранулярного с»-допхазматичаского рвтяку1ум»шхрооою,е»ободные к мембраносвя-їйиние лолирайооонн.

Рио.Й Ї»їраструітур» бвікова* тві І9-ді«ввого вихоогормб нор-иалмоЯ щ/|суиг»в* Н - >в1«5рана гранулярной сндоплазматп-ческой сатх» МБТ - »»Трико вехкохого тела, ГРО - поллрн-досок», П?С просвет оидоихазматичесхой сети» : -Молеб рО*3;икй

Изоэлвктряча^ххЯсдактр пролают нов »выделея-ых К« й#лкових тех с^арввмввгй внд^еіпвИал практичвски идвнтіггеп спектру заика Иэ зрелого зерна/Плотников.Ф*лкчкии,Рядчиков я др«,1983/. ПолучватівдаиНввеоглаоуотоявиодедьі) X/ - Вольфа, одне ко егв подтверждав» векуоЛяряую гипотезу 2аккврт,го которой образование ЙелкоВн* тех происходит при непосредственном участии помп-' хвкоа Гояьдки. '■" 4 " .' .

И

- Наряду ^репрессией рв»лития белковых теД,н клетих суО-алейронового олоя- 6йах*<£ эндосперма снижалось не копдвкие , крахмельки* гранул! к 29-му двв поода опилен«« раадмм в во-держанив гранул крахмала не: клетку достигали (Р'0.01). В результате моОодиого распределения в цжтоплааме крахмальные гренуднвыооЕОДванноюйхукурувнвмели оваико-йхруглупформу - противполигокальной у нормального аналоге. : ._„ ' _ ;

Зависниоеть яяотмот» зерна е* характере упаковки вапасагн. * ними образованиями хлатох ондосперма была показана на примере других линий и мутонтоа.Так, в клетках наиболее Изученной К; -плотно за р но я линйи V* 59 (плотность верна около 1.5 г/см®1), . цнтоплаамагичеекин'натрико не балвиден из-за ^ольаого холи- . честм полигональных зерен крахмала изаподнясшкх остами*ся 4 пространства крупных велховых опак-2 аналоге описанная

компактная упаковка клеток игменяласммвждукрохмальныкя гранулами появлялись обаирние участки цитоплазмы опогрухвнныим & »евмелхимибелковыкктелакн.

При модификвции о(1ак-2 окдооперма введением генов еи^ и : »х наблмели частичное посстановление ком1лктной упаковки ,ыв«*:й очет увеличения кодичестввкрахмахъних гранул,тогда У как, <5е,-ков«е тела под совтовым микроскопом не были обнаружены« Крахиалью« гравуя^кухуцув* в гвион »«^ »повивавшим содержание акилозм > крамлле.деформмроваляск й ввгляделн ^аётичио ' рэ врученными, одно ко ааподненмвмвклет было более плотним, : ■ чем . опак-2. ; •

; С пропеосе ооаревання зерна Ылс>?вр»»ады белками цит0-пяа'эиатичоского(глпчелинового) мзтрихоа неплотная упаковка кле»

ТОК «ІДООПврМЙ високодивановой кукурузы крахмальными гранулемі и белковуми телами приводит к образовании пустот и по« лост«* и рав'вктнп »ндосперме о мучнистой консистенцией и низкой плотность»»

Э«Векоплеиие "аминокислот,белков и углеводов я различавшихся по плотности гистологических частях он' досперма * Клетки центральной части нормально» кукуруз« по роз..ерем, содержаний крахмальны* г ре ну л и белковых тех розкоотличадись от субвлейронсвого одоя к имели морфологическое сходство о клетками ендосперме опок-2 хугур?5"«0 процессе соэр«»бн*я и» субелеяронового олоя формировались стекловидные участки в высоко* пдотьаотьс,тогда как ткань центральной части Имела нивку» п«т«ов« ( 1,1 г/см* против 1,5 т/ом* у стекловидной ), сравиимуп о таковоя вкдоспермавасоколиэинового »7тони.Изучение бпохжмхчаокого состава различных типов ткани оядоспер-ме также пока »ало Значительна© различия.В мучнистой части он-дооперма нормальної кукуруви содержалось в 2*5 рева больше лизина чем » роговшие* < па уровне спаг-2; табл.1 В мучнистой части нормального ,км к » опав-2 вндоопермв,бидо снижено во-деркапие гдптаминоэой кислоти, двйции«, что кожно оСыюимть низким уровнем проламинов ( «абд.Г ). В иялом,фракции млков, виделеиние по Осборну .рвепреде дяхиоъ бдкке к олах-2 типу .В» деление бедковпо Іендри и М^ро /1970/ (данные ие приведен« ) также выявило принципиальное сходство в соотношении фракция се дно в в мучниотоц чеоти эндосперма нормальной и в целом он-доопермеопак-З кукурузы, ■ ' , '„.

*'■ із .■'■■■'■

'....■ Тойдица І Некоторие бг-охнмкчаокиа лсказатали мучайоти* и стзкіо-видодхіч&отвй нормального ¿ндоолерм-в оравнении с ендоспермом опак-2 кукурузм , ..■,..,,.',', ' " ''' ' , , , , „„

іЗндоспвря иормаяьной кукурузшЗндоопари Биохииичеокий : і опоя-г іужуруа«

показатеяь :удмц . іная чаотьі в чаоть : (шпаком)

Дмзин « от бвлка) Ї.Т ЬО 2,5 >!, 2*4

Гхитаминовая кмодота .'■■-■'■

(X от балка; \ 17.4 І9.4 Іб,І. І4.І

Крахмал (мг/ом3) 1045.2 1С65.0 946.1 926,9 .

РНКазнаяактиенооть в ■. _ ... ' ■

І ед/г } 7.5 12.4. їЗД

Зеин ^С от гі»яка) 17.9 15.4

йзоолеггричаокнй спектр замка кз мучнистойчасти нормально" го ондосдарма отличался от спектра отвкювидноП к мкад некетороа сходотво о зетом о пак-2 (рио.З).Ц)итрз*ьнвіі чаоть ондослерма нормальної! кукурузи,к«к и целнЯ опа*-<! ендосперм,отличадесь низ*

ким оодаржанквм крадмала в одинице ойьемц ощоспермсі^тМаЛ).

Риє*? Іаисіггогранмц изоолаїстри-чоскихепектров.лролеш-нов цз раздкчішх чисте* . он до сперма (стрздками в . »індексом укаааки разли-чающюея компонент»), І -занн нормального цалого *• окдоопериа,егоотвмовид-йойСИ)имучмистоЯ(Ш) чвствЯ|ІУ-зеиноядо-, оперна опак-2 хукуруан

; _/Одной>из характерных особенностей опак-2 хукурузи явля-•тся «яоощя активность рибонуклеозы - фврментл^розлагоюпего ; матри^адв РЙК/и »пв мнение некоторые иоследовотедейАиаоо,

» Плотников осотр» ,1983/,»грамего хлючевувролкв реп-рессииоивтевазекнб.В иучшц-тоЯ части |»&-диевиого видосперма нормально* «укурувм уровень активности КК»азн текж$ оказал- , оя пдчтв в пчть ре» еиие.чеи в роговидной, и соответствовал одаг-г »ндосперму (тобл,1), ■

Таким обра»ом,помиио морфологического сходства,мучнистой части нормального окдооперма присуща совокупность биохимичео-«х особенностей,характерных дм ондосперма яноокодиэиновой кукурузы и спредвлекких Мврцеи /1976/ как "выоеколизиновый 01М(*рои"»0ав0>И1ИИ Пр*1ва1вш1ПО0Лвдцвго являются дефицит Лромммноа н пов»«ениое содержание свободных аминокислот.

Плотность вапасорцих образований ендооперме «ецоторах нуте нто» кукуртзн • Плевучвв илотность СМко^х тел из совревамего ондоспер-' маолак-2 кукуруж сооте«ляла1»21 г/си* (я непрерывном гради-•итеплотноотисехароеи) м достоверно не отличалась от та ко- . во* у нормального «налога* '■.■'.■■■■■.-'"'Крахмальные гранулы после центрифугирования в градиенте плотности хлористого цевия уондентрироведкоь узкой полосой л ра*оне »о(ш в паотйоотьв 1.65 г/см* (рио»4).Прм этом плавучая плотность крахмальных зорен як одного из изученных простых и двойных мутантов достоверна не отличалась от плотности крахмальных верен нормальной кукуруэн. Гранулы о вноокин содержание не ми дозы (вугарк-2 и опаг-г/вугари-г,мутанты) теряли ц-*-

лоствооть и випядели частично разрушенными (такие- же г^еяуды присутствовала в ендосперме указанныхмутантов),однако их плавучая плотность но изменялась.

У»ош ~ ¿та

■та

лж

'аш:

0ПЯЛ-г/ЫУГДРН-2

Рис.* Плавучая плотность крахмальных гранул некоторых мутантов о измененным ч.оотн'тением омидозы и амидолектнна(яниня ш 64Д )® <5* -плотность раствори (г/см®) в непрерывном градиенте о азі (обозначена т очка мм, ссэд^че иными прямыми линиями); по оси асСцисо отложзіш номера фракция м» градиента плотности хлористого «ЄЗИЯІ Т(ї) - светопропуохаиие(сплошная линия)

Таким обравои,плотность крахмальных гранул не вавмсела от соотношения > кихамилозн и екилопекткна н значительно пре-вшгада плотность белковых тел и других запасавших образовании вкдоспярма»Пяотнооть бедковнх тел тех»« не »ависела от их размера и компонентного оОстава венна,

5» Накопление лизчнз,белков и углеводов в эндосперма .линии,гибридов и мутантов кукурувм с. ' ре »личной плотностью верка В эндосперме »5 линий,гибридов и мутантов определяли содержание крахмала »амилозы.лизина »обвего азота и бедкбвкх фракций по 0 оберну .С одержав* в лизина в белке отрицательно коррелировало с пдотностья верна (г » - 0.62х ),содержанием белка (г • - 0*50* ) м веина ( г » - 0.77х )*

' Вмсокая положительная корреляция отмечалась между содержанием бедка (в иг/см*) о одной стороны и плотность» аеркг ( г • 0.71*),количеством прояаминов (0.92х) м крахмала (0.621Х) С друговЛовниенМ плотностя мрна сопровождалось возрастанием еедерквтм вейка убольвииства линий, мутантов »гибридов.

ПохлрчйМкЗ еоотавдядм двейнме реоеосивнме мутанте «¿ви^ и

в2** *Т комрмх мимо* содержание пролеминов (менее в бехм Ммея«*12 иг/см®) сочеталось с высокой плотность» »ер»и (1»30*..ЬЭ5 г/вм,),Н«вЛ11дадаоь полож*твльввя корреляция между вонржаяиеквеяж»,белка м крахмал я.Количество ельбу-минов,глобулинов м глот« янпов,как правило, повывал ось у генотипов в опак-2 геном .Одна ко достоверной1 связи между, содержанием втих фреквий м плотностья-зерне обнаружено не било.. . х - Р • 0.01, к* - Р • О.Г

Процентное содержание крахмалу в муке нерачительно они« жалосьумутантов о кра хмалмодифицирусними генами и некоторых опак-2 линий,В большинства случаев содержание крахмала в су» хом веществе в эерне высокодкзкновых ц сйачных анадогсв практически не различалось.Однако содержание крахмала в иг/см9 вн-воолерма было значительно выаа у нормальное кукуруза и почти Функционально возрастало с увеличением удельной наосы верна не зависимо от генотипа.Этот показатель выоококоррелирь-аал о рлотноотьо,содержанием белка, мина и амилозн^Гезде^и «х в сочетании с опах-2 снижали процент крахмала в мука,ко лови» шали его содержание в единице обгемазндосоерма* "

Количество амилозы не оказывало влияния на удельнув массу зерна.Тав,й ендоспермесосковидной (вакси) кукурузи оодер-»анив амилоза (Х6 *^/сча,1.7? в мухе) выло снижено в раз по сравнения в вугври-2 мутантом (260мг/смэ, в муке),

■ Однако плотность верна указанных мутантов существенно не различалась СХ.ЭЧ - вехой и 1.37 г/ом* - «угори-?)*

Анализ распределения путевых коэффициентов Райте показал, что наибольшее прямое влияние на прненак плотности верна оказывает' содержание крахмала,ватем - земна п.: незначительно, -гдвтелииов (рнс,5)»Пов»яенна содержания амилозы косвенно обязано о возрастанием плотности верив посредством увеличения своего количества крахмала.С другой отороны^фракция альбумины + глобу лмнмотрмиательно влияет на содержание отого валаоиого полисахариде .Признаки количества веиьа и крахмале ока&ивапт сильное вэак.1ное влияние,а гл оте ли нывиотупа отхах обособленный фахторЛеснуо'связь садержаїмяпроламинов р крахмала мохів

ио оСіїснить присутствием в исходном набере ликийи мутантов 2-х £оль»ихгрупп: лиїтй о нормальним генотипом н их опаХ-Г •налогов,/ «вторых наряд/ о репресон^а синтева эекпа подавлено накопление кратир w.Результаты путевого анализа также под-тверкдаот^что содерканне.амилоаи^в-^кдооперме не оказывает

-он

!

дш шт <рашрд (•/.)

, ІШМЯЛ ІШІШШ

шгонны шлаза _ * ішгоіочодшчшшв

Pwj« 5 Графическая интерпретация результатов статистического авалим методом коэффициентов путеи(яад , стрелками приедена численные аначеяия путевых ■ ., коеффнокемто») . - " / ■ '

прямого влмяичя на плотность, з вносит свой вклад мтосредован-

19 ; ' ■■■:■:

но,являясь лоты) оСааго количества крахиалв,Обшв доля влияния на плотность верна содержащихся в нем крахкзш и прод- . аминов прссишй^т ГС#,тогдй кзк долн влиядаа другій факторов, включая неучтеніше,соотовлаот а суиме м«ноа 1С$»

виводі . ч

I» Плотность верка кукуруаыявдяатся слсхним вошгтесТБои-ным привитом, вависящим от сумм« отложопных в ондосермо 00-3 пасних белков и полисахаридов,В структурном относеним плот* ность верна определяется степень», ааполненив клатох овдоспер-ка крахмвхыммм гранулеми й селховымк «лаки,

2* Плотность ендосперме кукурува еовяоит от ооотноивия в нем секторов роговидной и мучнястой тканн,роа.л чающихся по к до-точной структуре,содержа кия лизина и других чминокиолот,кмх-мела»проламинов и нвоолектричіскиї; опоктрам псслеаких,актиг>-ности ривонуклеван* : .

5. С вовравтвнмеи плотности верна кукуруз»,кок вровмо, увеличивается количество и размер Смховых тел в кдеткех крах-мадкаоснойчастн экдозпгрма.Ейлковые тела является расаираги-mint ошюпяэвматнчеоксй сети, заполненными одейтронкопд^твым ео-держямым м скрученными одинзрнойиемброкой^ивтопдавматичэо«' кой оторви» которой прикреплены пслиря^осокы,$енА Овдковых тел раввимотегооя окдосперма водврЕКт tot мбор.нвоодвктричао-кик *окпо»енто»,чт* « 8ві«и>»ре*ог» ввряі ' - , .*

4, Лкмитируюшвм елементом пркзяаха плотности верка куку» рувы является накопление вагиоиях полхсахарідов в виде крахмальных г^анул.Пойледние. ваооляяит освоїнуь чзсть ххеток эндосперма и имеет наиболее высохуйсредйвапасчжихобрваовамий . плотность ЧГ.б г/см'ї.валмчина котароа-я» аавиоит от соотвове-

tai * кфахиазд «милое»« енилолехтиив»

5» Сиижав(иГ(1дот№0Т!«/»ериа опе*-2 кукурувн пра*аходит в pa-1у*1кТата т9рмоквиия на1.о(Ив(»ч крехмалб( крахмальных гранул) к предач«Пв(бвяковмх тел) в клетках субахеЯроиовой »они андо- _ : СП*рыа»Нучниста« консистенция нтуохлий вндоелерм опак-2 sap-ш ямдвтол сдвдотвиеи оСравоаания ПФлоотв! при вивыханик глв-талхиового мэтрмхов ,Ивоэ*ектрич«сккв спектра продани нов куку-, руач tna«~3 отличаштоя от нормальной, однако нал ооро^отее нна не маркируй? лив охрхнам номе формм о йдотним ааряон.

6« С повыввн!(ви пдогнооти »ври9 и обичнов и високолиаинояоа еукурузи обметая с сдержан на ливриа * белка к попивается содержат* аеимв,Искдсч*><мо ссотавлвот Двоанче мутанты опак~2/ вугари-г щ опав-2/векси,У друГик изучении* а*нмй омодифиш*-рОмвюш о ид ос в ярмом содержится промежуточное между лорма льнов *ву(1|руц|)1холичевт!яа лн1(»на |( лродаминов. : tf О^вемлнии На олотпшврйорп ^«обходимо лести *оитрохь «M*pnintíti в) храккалаедившеоймма ввдосперма(1врно»кк)} . в) » мум и ь бедке о иельв «охранения питатель-

ном U*HH«etV бвЛКв« V. ■ "

."'Ií 1*4 Кассовой виенм иаменчнрости ^елмщиоинвго материала о« прмиек^ |Гхоу но t # рнов тира «Ю нд| ef с я использовать предло-М1мщя'сясврв рвдвлеви« е*унв » ступенчатом градиенте плотности «акаро»«, • ;

г^ СраМ вшкеленногч матврйадч на лоодвдувщик о тепах селах* «и^ннв* i работы необходим« ОТбира?» форм« о увеличенным содержанием *^кма1а » »1«оспе|>мв пр|( условии оо*р5нейя1(или увеличения) Объема еериовкн t; 0 учвто^ оптцмпл^ного содержания бедка : (8-I0JÓ н диаипа в балхеСне ниие Ч^)

Список работ,опубликованных по материалам ~ ДЇЮСерТаЦ»*

Жиличкин С.А. Клеточналоргакизация эндосперма опак-З кукурузы. - В кн. і " Производство и использование рас тительного белке Краснодар» 1981, с .07 Жиличкин С.А. Изменение структуры клеток при форма- • ро->ании вндосперма олвк-2 кукуруэи. - Физио-огия я: % биохимий культурных растения, 1982, т.14, * 2, с.Ц9-122. Г; .... ■ Xі

Плотников В.К.* Жиличкин С.А., Рядчиков В.Г,»Неудачи и В.П.» Долгих . Распределение ітоди(А) '«• содержащей РНКмембраносвяэатдахполириОоСсм в субкдзточ-них препаратах на созревавшего вндооперна кукуруз». — Сельскохозяйственная биология» 1983» ft 10, с.120 -125. . " V.

Фмлнчкин СД., Рядчиков В.Г. Структурные игбиохимические особенности накопления запаопых белков и крахмала у кукуруза с равдтйюй плотность» верна* - 3 км» Селекция кукурузы» Краснодар, 1984.

; ' Подписано к печати 28.03.М г« Формат бумаги 60x5* 1/16. 0бз>ем X п.л. " Закав І 96 НА ОЄЗШ Ткраа 100 eiw*

Печатно-множительный цех КНЙИСХ