Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Молекулярно-биохимические процессы и кариотипическая зволюция растений

ВАК РФ 03.00.26, Молекулярная генетика

Автореферат диссертации по теме "Молекулярно-биохимические процессы и кариотипическая зволюция растений"

Г с п л

I О о , i

О «HR 1996

АКАДЕМlä НАУК УКРЙ1НН ШСТИТУТ Й0ЛЕКУЛЯРН01 БIО ЛОГ 11

На правах рукопису

ВОЛКОВ F'CKAli ЙНАТОЛГЙОВИЧ

МОЛЕКУЛЯРНО-БIOXIMI4HÍ ПР.ОЦЕСИ I КАР I ОТИП1ЧНЙ ЕВОЛЮЦ1Я РОСЛИН

03.00.26 - молекулярна генетика

Автореферат дисертацп на здобуття надковага Ступеня доктора бзолотМчних наук

Кию - 1393

Робота виконана на кафедр! tHoxixii Черн1вецького деряавного ун!верситету in, Ю.Федьковича

0ф1ц!йн! оп^ненти:

доктор б!олог1чних наук, професор В.й.КУНАХ

доктор б!олог1чних наук, професор, Ю.М.СИВОЛАП

доктор б!олог1чних наук, професор, М.Ф.СТЙР0Д9Б

Провiдна установа:

ХаркЛвський дериавний ун!верситет

Захист дисертацП в1дбудеться-"?г?. . 1996 р.

о .Si?.. годин! на. зас!данн1 Спе1пал1зовано1 вчено! ради Л Cl.86.01 1нституту молекулярное б1ологН 1 генетики HAH ükpaihb за адресов (252143, m.Khüb, вул. Зэболотного, 150).

3 дисертац1ею мовна ознайомитиса в б1бл1отец! 1нституту молекулярно! 61ологИ 1 генетики HAH Укра1ни.

Автореферат роз 1 слано Sß. f/j^f.ß'iZf.. 199£~року.

Вчений секретар Спец1ал1зовано1 ради кандидат б!олог1чних наук

R. /¡.Лукав

ЗАШЬНЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

- Яктааль-Исть- проблеми. lia--основ!-досагнень б!ох1м1! 1 моле--------------------

лявно! б'.ологП за останн! два десятил!ття сформ^залися прин-позо нов! ;;явльння про аг?ан1зац1ю i звол»ц1а геному еукар!от. к, були дгталька списан! "стрибавч! гени"' (зокрэха - у куку-ази) [Хееан, 15S4; Оиккеган и др., 1ЭЕЕ], оогрунтован! уявлен-про неканон1чн! Функц!1 ДНК ("скелетна" ДНК [Cavalier-Salth, "eraiCTH'iHa" i "скiттева" ДНК ¡Дуллитл. 19861 ), запропо-2ана т з о р i л нейтральност! iKns«pa, iSfcSJ. Било доведено, що нэа знаходиться у стан! пост!йного спонтанного поновлення на-РИ силадаючи:? йогз п^нукле; т;:дних ппсл1дозностей (зокрема -х, ко пззторпатъся; ГШ) в результат! пер1одичних циклiв де-и!й/аыпл1ф1кац1й [F lave 11. 1984; Флейвелл, 1930]. Насл1дком ого "кругооб!гу" ДНК ! зв'язаного з ним феномену узгодяено! онцертноП аволкщП г 5снуваннч так званого еволаЩЯного "мй-кулярного двнгуна" [Dover et al.. 1908]. Проте, наявн1 ево-uiAHl теорП в основному грунтувться на генетичних уявленнях, склалися це в середин! стол!ття [Четвериков» 1926; Майр, 801. Зокрема, недооц1нюеться значения для еволпцЬ особливос-й оргак!зацП ! м!нливост! геному [Dover et al.. 19861.

Характерной рисов еволюцП покритонас!нних рвслин с зв'язок доутворення з перебудовами кар1отипу (ало- та автопол1пло1«1я, еу- та гаплоШя. (Грант, 1984: Готчлак, 1985]. Але ц! явкда е це не отримали Нднсго пояснения в рамках 1снупчих ево-ц!йних концептя [Воронцов. 1980; Солбриг, 1982].

До початку наио! роботи були наявн1 лише окрем! дан! про обливост1 apraHisaqiï i функц!онування геному у в!ддалених брид!в рослин. Молекулярно-б1ох!м!чн! основи анеуплоШ! 1 пло!дН були такоя практично не вивчен!. Взагал!, ртб1т, в их ц1леспрямовано еивчався б вэаемозв'яэок vis молекулярной i омосомною ¿волюц!ею все те дуяе мало, xo'ia ïx теоретична 1 антична наилив!сть не викликае сумн1в!в.

В зв'язку 3Î сказаним нище метод роботи било ьнвчення моле-лярко-б1ох!м1чних передумов 1 насл1дк!в кар1отнп1чно1 еволюцП рослин (зм!на р!вня плоишост!, к!лькост1 1. морфологИ хромом). В ход! роботи вир!®увалися так! експериментальн! завдання: 1. Вивчити вплив зм!ни р!вня пло!дност! на синтез РНК ! лк1в у кукурудзи:

¿. Досл1дити взаемозв'рзок mi« ев'слмц1ею ПП i перетворенш хромосом (зокрека - в зв'язку з анеуплс1д1ев ! алапол1пло'1д1е1 для труп рослин, ко р!зняться характером еволюдй кар1отипу (р< ди Hicotiana i Prunus):

3. Вивчити орган1зац1ю, р1вень míhjímboctí i характер ycnaj учвання рДНК при м1»видов1й г1бридизацй у Nicotiana t Prunus;

4. Провести визначення нуклеотидних послЦовностей ВМС рД1 ДИПЛ01 дних батьк1всъких вид1в ¡1.sylvestris, i N.to«entosifora¡is сШвставити ix з посл1довн!стю ВМС доч1рнього алатетрапл01ДН01 N.tabacun.

Нацкова новизна i практичне значения роботи, На ochoi пор1вняльного вивчення рослин pisHoro piBHa пло1ДНост1 показаш

00 ÍHTeHtHBHicTb синтезу РНК 1 б1лк!в знииуеться при збьтьыеш пло1дност1. Отриман! результат« п1дтверд«ують г1потезу, зг!д1 яко1 визначальне значения мае сп!вв1дновення об'ему ядра i пло! його поверхн!.

Проведено вивчення ступеня дивергенцП ПП у 'представник: род. Solanaceae i Rosaceae (роди Nicotiana, Prunus i спор1дне1 роди i. Встановлено. «о в еволвцП роду Hicotiana процеси ohoi лення набор1в ПП прот!кали э високоп швидк1стю, а в род] Prunt - з низькою. 1нтенсивн1сть делец!й/ампл1ф1кац1й пов'язана з m ребудовами кар1отипу, а саке - числа i норфологi i хромосом. [Ii казана, що пр.и р1вн1 гомологи ПГ1 75Z i вище мовливе м1ввидо! схре^уванмя на диплоидному рiвнi (рекомб1нац!йне видоутворення При нивчому piBHi под!бностi наборie ПП мокливе одериання т!ли алопло1Днйх г!брид1в. ПП предкових вид}в пЦдаються перебудов< в геном1 алопло!дних г!брид1в.

Вперше эд1йснено детальне рестриктне картування рДНК ! вид1в род 1 в Nicotiana, Petunia, Solanum, Datura, Lycium, Pruiiu! Показано, що у вивчених трупах спостер!гаеться 1стотня р1зни1 за довкиноп ВМС, цо пов'язано з р!зною к!льк1стю субповтор)! АнаЛ1з йовливих причин, цо визначаять характер «1нливост1 ВМС : довяинои, показав, цо його зб1дьшення в процес! еволюцП'не ма. адаптивного значения, але було пов'язано з посиленням процес аипл1ф1кацй при перебудовах кар!отипу, У алопло1дних мбрид виявлен! три вар!анти успадкування рДНК: а) зберевення рДНК об« 0атьк1в (Hicotiana, Prunus); б) збереяення рДНК одного з батьк

1 ел1м!нац1я рДНК 1нвого (Prunus); в) поява нового варианту рД1 внаслЦок перетворення рДНК одного з батьк1всы;их ■ вид (Nicotiana).

Методами геносистематики уточнен! Фíлогенетичн! зв'язки I •зксоном!чний статус для Nicotiana i Prunus, ni дтв-'рляен! г i ri п т e -)и про алпплшдпе походяеннч N.tabacum, P.doisestica, P.cerasus.

önepue проведено розиифроицвання нуклеогидних посл1довное-гей ВМС рДНК N. tonen tos i Гormi s i H.sylvestris ( ц î послЦовност) ?ареестрован! в мтянародних коми'ютерних Оазах даних (EHBL, Senflank and-DDBJ Nucleotide Sequence Databases п1д No X76055 та K7Ö038), КомтГйтерний знал iз разшифрованкх послгдавностей показав . до у ВМС рДНН N.ton^rtaslformis i N.sylvestris с по с1н областей, коянэ з sïkhx une видосмециШ'ш! структур^ особливост! i рйнигься в i д 1 нших швидк1стю молекцлярно i еволюцП. У BSC рДНК Nicotiana знайдено 4 типи субповтортв. запропоновзна схема ix-Hboï еволюцИ. Показано, що м1»8идова гЛзниця за довяиною ВМС в основному ппв'язана Í3 kMökIcto субповтор!в в областях II i VI, Проведений комп'ютерний поицк мояливих вторинних структур у ВМС, який показав, що 1снцвания ипилькових структур найб1льи 1мов!рне в транг.крибован1й ч.зстин! cnertcepa, Встамовлений клмпенсаторний характер нуклеотидних зам!н, що сприяло збереиенкю шпилькових структур в гтроцес i яволюцi i. Пейте ее! с i к областей РМС Hi cot i ana демонстрчють гомолог!» э в1дпор1дними дошками ВМС. i ниих представник1в родини Solanaceae. Це дозволяв гпворити про сп!льн!сть пркнцип(в орган1заий рДНК в uid родин!. Показано, мо TIS (посл1дсвн!сть TftTATflfi&bGGGG) практично 1дентичний у bcíx рищих рослия; у представник1в родини Solanaceae значна под i бн i сть выявлена i для поел!доеностей, що оточують TIS.

Бпсршс детально внвчемо успадкування рДНК у природного алоплс^дного г!Йриду (N.tabacun) з достов!рно 'встановленими ярпдковимггвидеши (H.t.oiientosiforMÍs I N.sylvestris). Показано, щи у Мбрияч зйереглэея рДНК, цепадкована в i д N. tomentos I f fir-mi S, i нов ipHUB причиною чого е великий роэм;р DHC. ß подальяому ця рДНК п!ддалася ряду неретворень, пов'язаних з делец1еп часткни субповтор1в в 30Hi II i'ашпл1ф1кац1'ев - в зон! 01.

0цер*ан1 результат« мояуть бцти викопистан1 в досл!дяеннях пп вивченна орган i з гэ ц i ¡, SKcripecii i еволюцЬ геному, видоутво-ренчя, снетекатики i таксонам!i нищих рослин, а тако* - при чи-тлнн! курс 1 с лики! ñ rj fi i ох I м11 1 молекуларно1 б1ологП. Застосо-BaHi методики упНшно використовуиться при виконанн! кандидаг-ських-дисертац1й, дииломних i курсових роб!т. л тако« при преве-я>?нн1 практичних занять на кафедр! 6iox!»tiï Черн1вецького ун/веоситету.

Ochcehí полокення. «о виносяться на захист: i) молекуляр еволпц!я пов'язана з кар{отигичною; зм!ни хромосомного апара п; иводять до прискорення перебудов гвному на рЬн! ДНК, а саме до 1нтенсиф1кац1i ампл1ф1кац1й-делеЩй послЦовностей, цо поет р«штъся; 2) Молакулярно-й!ох1м!чна еволшия е неиипадковою; tío пг.дкоряеться певнии закрном1рностям, цо випливамть з особливо тей орган1эацп геному рослин. Ц1 особливост! орган1эацП гено сл1д розглядати як важливий внутр1шн1й еволюцШтй фактор.

flnpoftauia роботи. Основн! результати дисертацП були пре ставлен! на XX конгрес! FEBS (Будапешт. 1990); VI Еиролейсько KOHvpeci по 01о79хнолога (Флоренция, 1993): Конгрес! австрШ ких б!ох!м1чного I генетичного товариств Шдень, 1993); робоч нарад! "Сучасн1 перспективи молекуллрно1 61олог i i рослин" (Г терслебен, 1994); Всесоюзних i Укра1нських з'!здах tíioximímho (Москва, 1986; Ки i в.1992) 1 генетичного (Москва, 1987; Полтав 1992) товариств; минародних, всесоюзних 1 укра^ьких hohí ренц1ях, симпоз!умах i наукових мколах (Москва, 1987, 1990; í ib, 1994; Санкт-Петербург, 1992; М1нськ, 1386, 1990; Тб1л!с 1987;' Харк1в. 198?; Черн1вц1. 1983. 1991 , 1993, 1994; ДШпропс ровьск, 1987; Уфа, 1987, 1989, 1991; Чебоксари, 1990; Саратс 1994; Уягород. 1989; Пущ1но-на-0ке, 1991; Кан1в, 1984).

, Пибл1кацН. Основн! результати дисертацП викйаден! в I ■урнальних статтях i 44 тезах конферйнц!й.

Сторнтпра та об'ем роботи-, Дисергац1я складаеться 1э вс: пу, о.г^яду л1тератур.и, методично1 частини, результат^ 1 ix i говорения, заключения, висновк!в, списку л(тератури (45? дяер( та додатку. Робота викладена на 299 стор1нках, м!стить 21 таб. цв та 45 иалинк1в.

МЕТ0ДИЧН1 П1ДХ0ДИ ДО ДОСШДЯЕНЬ

Пол!пло1д!я в природ1, як правило, пов'язана з »иявидо г1бридизаи!ею [Грант,, 198П, so перешкоднае вивченню i i в "ч тому" вигляд1. Зручною моделлю. для оц1нки ефект!в, пов'яза т!льки з пол1пло!д!ев, виявились гапло1Дн1 (Гп-1, Гп-63, Гп-та пох!дн1 в1д них автодипло!дн! (ГПЛ-1, (Д-1), ГРЛ-63, (Д-6 ГШ1-76 (Д-75)), , високогомозиготн! форми кукурудзи. Для оц! впливу. гетероэиготност! на дослЦжцван! параметри були та Йосл!дген1 г iбриди (Гб-1. Гб-63, Гб-76 í, отрикан! в резульг запилення автодипло!д1р.гапло!ндукуючим маркером ЗМС i райоко

ний гетерозисний Нбри" БукивинськиЛ НТВ. Гаплтди виявляли методам генети'шого маркувс шя в сухих зерновках П'ирноз, 1984].

0лч вивчення мояливогп взаемозв'язку Mis хромосомною 1 молекулярного еволкшею об'екти досл!дяень повинн! задов!льняти ряду вимог. Cl) У дослЦяуваних трупах повинна бути поширена ало-

ПЛ01Д!Я, ПрИЧОМ у (10 MOMHIUJCT i ПОВИНН] буТИ В ! ДОМ I Л0ТРЖ(1ЙН1

батьки прирадних г-1брид1в: ( 2 ! i) пднiеi з пор1внюваних труп повинна бути прнсутня анеупло1дЬ| Сбаяано у форм1 ряду з декиькох хромоспмних чисрл), тод! як в дру(И групt апеуплоïдп! форми пи-сшш! бути в!дсутн)ми. *Гру!ими: що эадов1льнявть цим вимогам ви-явились роди Nicotiana 1 Prunus: перший з них е прикладом групи з активною хромосомною еволшиею, тодi як у другого хроиосоми не зазнавали IctothIx перебудов [Федоров, i9691. Буле досл1дяено ел:дуюч! види: N.toDsentosífarmiS Goodsp.. N.otophora Griseb., N.tabacum L.. N.alata Link et Otto, N.langsdorff 11 Héinm'., N. longiflora Cav.. N.plumbaginifolia Uiv., N.sanderae hört., N.sylvestris Speg. et Comes, N.glauca Grah,, N.knigtlana Goodsp., N.paniculata L.. N.solanlfolia Halp.. Мбрид N.tabacun X N.glauca, Petunia hyhrida. Solanum tuberosum L., S.nierum L., Datura innoxia Mil.'., D.stramonium í.,, Lycium h.si imffol ium Н-Ш., Prunus araeniaca L. (сорт Краснощокий I неспртова форма йердель). P.avium L. (сорт Birappo Франц Иосиф i дика форма), P.fruticosa Pall.. Р.tomentosa Thuiib., P. cerasus L. (сорта Гр i -от Остгеймський i Шпанка краснокутська>. P. laurocerasus L. , P.padus L., P.grayana Maxim.. P.pérsica L. (сорт Пам'ят! Шевченко1. P. cerasifer« Ehrli. дяi здичапШ несортов! форми), Р, domestica L. fсорти Угорка звичайна, Анна йпет i Ренклод яоптий) i P.spinosa L.; Malus domestica (сорт Дяонатан).

Оскопи при аетогглтш i структурних перебудов а геном! не в1'д0увлеться. то для вивчення f i л с л I д к i в цього явшца всНиено бу-по зперпутися до оцiнки 3míh у Функц1онуванн1 геному. Зокрема, дослЦаувалися процеси синтезу РНК i Gímikíb. Що я стосуеться алиплоаН i <эиеупло!дП. то в цьому випадчу ми, навпаки, зосе-редили свою уиагу на досл1джснн1 перетворень в геном! на струк-тчп1' >ну pi к и i.

Лфшлия_iH.TeiiciiBHüCTl синтезу б!лка_ оцЬшвали за включениям м1чеи"го 14-С-л0йиину. 1!итозольн1 55лки вид!ляли з другого ли> тка nnpocTKiß за описании методом [Длщанов и'др., 1981] з не-ченчпими модиФ1каЦ1Ячи [Скоупс, 13U5].

í! п ч винчения__но л i м о р ф 1зм у цитозольних б!лк!в f о с танн 1

розд!ляли на 3 Фракц1t шляхом висолввання сульфатом амон1ю, наступним розд!ленням koshoî фракцИ 1оноабм1ннога хроматограф! на м!крокс.яонц1 з ан!онпобм!нником "Servacel 1-DEHE 32" iОсте; ман, 19851.. Б1лки koshoî пЦфракцП розд1ляли метод SDS-диск-елоктрофореза ПААГ! [Laemmli. 13701 ,

Пол1морФ1зм ам1нотрансферази, пероксидази. супероксиддисм тази та неспециф1чно1 естерази вивчали методом диск-електрофор зу в ПААП з подальвоа !дентиф!кац!еи !зоферментних форм за э. гальнов1домими Методами [Маузр 1972, Гааль и др.. 19821.

1нтнсивн1сть синтезу РНК в паростках кукурудзи оц1нювал1 по включению 3-Н-урИдину 3 подальиим вид!ленням РНК 1 визначе нам питомо! рад1оактивност1. Вид!лення яРНК, тРНК та рРНК пров дили зг1дно з методами, описаними в лiтературt tDas et al 1990; Булко. 1986; Борисиж и др., 1989],

ГИдрахунок рад1оактивност1 проводили на сцинтиляц1йно1 л1чильнику ".БЕТЙ— 1 ". Математична обробка експериментальних дан виконувалась за методом вар!ац1йно1 статистики {Маслов, 19781.

Для вивчення дивергенцП ПП вид!ляли адернц АНН. [Нактин; и др.. 1977; Миромниченко и др.. 1988). Для И очистки викори товували хроматографов на колонках з сефарозою 1 на г!дроксиап; титi СГАП) IBritten. Davidson. 1971; Lurquln et al. 19751.

ДНК фрагментували за допомогою ультразвукового дез!нтегр, тора IBritten et al.. 1974; Петров, 19801. Розм1р фрагмент визначали методом електрофорезу у агарозноиу гел1. 3-Н-м1че1 ДНК отримували методом "н1к"-трансляц11 [Маниатис и др., Й84] Peacoulaulu та молекцлярну г1бридизац!ю fHK проводили щ стандартному температурному критерН за описаними методикам! Для розд1лення одно- та двонитчато! ДНК використовували Хром. тограф1И на ГйП IBritten et al.. 1974; Петров, 1980].

На основ! отриманих результата будували дендрограми, 1 в!добракали под!бн1сть м1 к вивченими видами. Для цього викори товували пакет nporpaM/'PHYLIP" Сверс1я 3.2).

Для картцвання рДНК використовували рестриктази Eco RI. Ei Rlf. Bai HI. Xba I, Hind III, Dra 1. Розчеплення ДНК рестриктаз* ми, розд!лення продукте Ндрол!зу електрофорезом в агарозно! гел1, перенесения Фрагмент1в ДНК на капронов! ф!льтр^ та г1бридизац1ю з м1ченими зондами проводили за описаними метода1 1Маниатис и др.. 1984. Дэвис « др.. 1984].

" В якост! молекулярних зонд!в використовувалися 185-рГ НКсз< 25S-pPHK кукурудзи або s клонованГ Eco P.I-фрагменти ген!в рР1

- -

IrabidopSis thaiiana Itíruend 1er et ah ,19911 .-Для вид1лення pe-;ом<пнантних плаям1д викиристпвчвали метод лцжнога Л1зису [Маниатис и др., 19841 .

Клонування посд1довиостей !5МС рДНК Ni cot i ana проводили в И)л1л1нкер1 плазкиди Bluescript SK( + ) по сайтах Eco RI 1 Xba 1. i експериментах використовували л1н!ю кл!тин E.coli Sure. Транс-?ормац1ю E.toli проводили з пикористанням хлористого кчльиЮ ^Мзниатис и др.. 1984J. Скрши'нг колонн! трапсформанпв зд1йсню-зали методом г1бридизаиП на•чамкнх (Маниатис и др., 19841. В JKOCTl зонду виклрис.'говурали м;чепу 32-Р клоновану 3'-к1нцеву иранку рДНК ft.thaliana IЬгивпН 1 ег et а!.. 19911. 3 в!д1браних <олон!й вид1ляли рекомб1нантн! плази:ди i визначали в них розта-аування сайт1в вп!знавання рестрчктаз, використаних ран1ше при зестриктному картуванн!, Для остаточно! ¡дентиф1кац1i клон1в, що <1стять ВМС, проводили пквенування кЬщевих д1ляник встаики.

С1квенування проводили д1дезокси-методом з ДНК-пол1меразою Г7, використавуючи наб!р Ф1рки Pharnacia-LKB, Продукти реакцП зозд1ляли електрофорезом в денатуруючих умовах в ПААГ [Маниатис i др., 1984]. Одержану 1нфоркац1ю анал1зували за допэмогов иомп'втерних програм DN/ISIS i PC-Fold.

РЕЗУЛЬТАТИ ЛОСЛТДНЕНЬ Tí) ÍX ОБГОВОРЕННЯ

СИНТЕЗ РНК ТЙ filЛКIВ У РОСЛИН Р131ШГ0 Р1ВНЯ ПЛОIДНОСТI

Анал1з л:гврагури показав, що в1дм!нност1 за морфо-ф1зio-поНчнйми особливостами послим р!зного р1вня п л о ï д н ü с т 1 мпжуть 5 цт и пояснен! ян насл1док зм1ни роэм!р íb ядра кл!тини та лпввЦноивння площ! його noBepxiii до об'ему. Але в!дносно особ-гсивостяй метабол!змп такого я висновку однозначно эро:ити немпж-пийо. Зокпема, в личратчр! нами но бу.чо знайден^ даних щодо юр i вняльного вивчення синтезу РНК або б1лк1в у рослин р1зного Э1ВНЯ ПЛ01ДН0»Т1.

Пор!вняння автодипло!дних та Мбридних форм з гапл01дними показало значн" перевагу останн!х по !нтенсивност! синтезу вс!х pp-iKiijй РНК (тапл. 1): рiвень включения З-Н-чридину у гаплгидних popм був a l,R-2.fi вищим. н!к у диплопии*. В joft яе час у дип-П01ДШ1Х Фпрм !нтйнсивн1ст!1 синтезу РНК знаходиться приблизио на знаковому р1вн! незалежно Bip, ступеня гетерозиготност!.

т'',',ож встанорлсни с табл. 2 ). яо у гапл<ндних форм р!вень -

- в -

Таблица 1.

Включения З-Н-уридина (1ип/хв/мкг РНК) у РНК парсстк!в кукурудзи.р!зного р1вня пло1днос.г1

Форми КУКУРУДЗИ ЯРНК РРНК ' ТРНХ

Гп-тб 3062+350 362+41 300+23

Д-76 1800+175 153+16 141+13

Г6-76 1546+155 192+17 204+26

ГП-1 2944+201 348+29 284+27

Д-1 1472+125 195+17 163+15 1

■ Гб-1 1178+120 147+12 113+9 .

1472+151 139+11 125+10

1 Таблица 2

1нтенсивн1сть включения 14-С-лейцина в б!лки паростк!в кукурудзи р!зного р!вня Пло}дност1 -СМ+ш, п=4)

Форни 1нп/ХВ

кукгрудзи на мг б1лка

ГП-1 466 + 11

Д-1 405 + 10

Г6-1 344 + 25

ГП-76 411 + 15

Д-76 357 + .11

Гв-76 368 + 13

ГП-63 420 + 16

Д-63 350+11

Г6-63 339 + 18

БУК^И^ЬКИЙ 376 + 37

При*1тка: В табл. 1 та 2 наведен! Гередн1 значения для 5 - ? незалеяних дослЩв. Р1зниця и1а гапло!дами та дипломами. досточ1рна (Р < 0.05).

ькмчення "14-С-лёЛцйну у~ци тозольн! б iлки"на"! 5-20 7. виимй, Hi я у диштдних. Миялинои ..ричиною, що впливае на pieeHb включения 14-С-лейцинц. могла Он бути р!зниця у ампшкислагному склад! бiлкiв. Але рлнiше було остановлено IMeCijiait и др., i97fil, що у досл!джених нами формах кукурчдзн вiдмiнностi у вмiстi окремих аминокислот (апкрена - лейцину) в незначними.

lnwon причиною, гао могла Ои нпливати на 1нтенсивн!сть включения 14-С-лейциии s р1зниця у вмiстi ог.ремих Ылковнх фракцiй цитозолю у рослин з.р1зною пло1ДИ1стга. Тому на насгупному егап! роботи пуло нч"нндчнм йивчнмнч mini морф i змо иитозольних GijiKia у форм кукурудзи pi3Hoto pibHst плшднисп. Одержат' денситограми електрофоретичного розд!лення цитозолышх rtiлкiв листк!в показали, що автодиплощи магать здеб1льиого такий слмий наб!р б 3 лкi в, що 1 гапла!ди, хоча в ряд! иипадК1В при гмнц р!вня пло1днос:г1 була виявлена р!зниця в 1нтесивност1 забарвлення в бкпкових спектрах i нав!ть поява (ado эникнення) окремих смуг.

KpiM того було проведено виэчення нол1Морф!зму деяких фермент^. а саме - ак!натрансферази, суперокснддисмутази. псрокси-дазя 1 нег,певдф1чнсп естерази. й 01льяост! пипадмс !зофопмгнти1 сп?ктри ганло1д1в та виповЦних автинипла'шв були iдинтичн!: ливе для пори Г-70 - Д-70 било зняПдсло нязначнц j»iэнчаю у набор! ¡зоформ естерззи.

Отжэ, р i дм г иное 1 i в ам!накиплотнаму чи фракцйному склад! не моиуть !стотио гшливати на iнтенсивн!сть включения м1ченого пчпередника в цитпзольн! Сiлки у Форм кукурудзи pi3Hnro р!вня пл'5 1 дност), Тлним чином. зб!лмиення р1вня нлогдкост! веде до знижешш ihifiiichbhouti синтезу РНК та цитозольних 61«к1в. Причо-му с туп ink гетерознготност!. суттевого впливу на ui процоси у досл^дяуваних нами форм "кукурудзи не виявляе,

В л!трратцр! ¡coys думка [Cavalier-MnlUi. П82; МсКеу, 1987 1, «и вiдмiнноl" i i в могабол1зи! рослин при переход! на iнший piBGHb пло1Дност1 оОчмовлон! эм1ною ивидкостей транспорту та ди-ФузП речовии як! пов'язан! з! зм!иами ро^м!р1в ! сп!вв!дношен-ня новерхШ та об'ем1в кл1тин (ядер). Основну роль тут повинен гргПи тоанегшрт тгелкомолчкулярних сполук - tРНК аба рргулятор-них fjuinin. OipiiMani нами риуультати уг.годжуються я такими уяв-ленпями i свЦчать, но в!дм!шюсп в 11П8нсивиостях синтезу РНК i tiiJiKiи пнзначавгься самим фактом 3Mimt piBHS пло1дност!.

ЕВОЛОДПЯ КЙРЮТИПУ I ДИВЕРГЕНЦ19 llOCfllflOUHOCTEH. Ю ПОВТОРИТЬ«

В природ! [Грант, 1380], як правило, здстр1чаються алспло-1дн1 форми, що м1стять в одному ядрi предков! геноми р!зни> Сатьк1вських вид!в. Тому на наступному tiani досл!дйрнь булс вивчено осоОлквост! орган!зац11 11П в зв'язку ь алопло!д1ега те 1 ни им и фермам xpomocomhoi еволюци. зокрема - в зв'язку я ане-упло1д1ею. Для вир1шення цього заедании (¡ув використаний mstoji иолекулярно) г1Сридизац1i. Визначались ДЕа параметри: (а) р!вень г!бридизац1. та Crt) температура плавления пбридних дуплекс!в.

Пнал1з отриманих реэультатапв' та сп1кставлення ix з Л1те-рзтурнини даними для 1нашх грцп покритонас!нних рослип [Кашеваров и др., 1982 ; Flavell et al., 191)01 дозволяв ствердкувати, що для роду Nicotiana характерна висока швидккть м!нливост1 на-öopiB ПП - м!н!мальна под10н!сть в меках роду становить лише 45-50Х. Найвища швидклсть оновления набор!в ПП виявлена для вид!в секцй ftlatae роду Nicotiana, видоутворення яких було пов'язане з анеупло1д1ею. Мало м!сце не т!льки зникнення ряду "старих" родин ПП, але i поява "нових". Таким чином, анеуплоШя мала 1стотне значения для молекулярно1 еволюцп ц Nicotiana.

Досл!д»ення под1бност! ПП для вид!в роду Prunus показало, що в б!льшост! реакц!й м1и ДНК представник1в р1зних п1дрод!в к!льк!сть гомолоПчних ПП була 60-80И,'а нег1бридних вид!в одного пiдроду (Cerasus, Prunus та Padus) - 80-95/i. Таким чиндм, р!д Prunus е групою, що мае в1дносно мало м1нлив! ПП.

На величину р!вня НбридизацП ДНК перш за все впливавтъ делецП i ампл1ф1кацП посл!довностей. тод1 як термостаб!льн!сть Пбридних дуплекс1в вЦобракае накопиченням нуклеотидних зам!н (точкових мутац!й) в прочее! молекулярное дивергенци видiв: Сп1вставляючи взаемозв'язок м1и ними двома параметрами, можна судити про характер'еволюц!i ПП в р!зних трупах рослин. Для цьо го ми побудували в!дпов1дн! крив1 perpecii (мал, 1), Найб1лыи достов1рно взаемозв'язок м1» р1внем ' гомолог!-! ! термо-стаб1льн1стю г1бридних дуплекс!в в1добранала логариФм!чна залететь: у--й+В1ц( xHClp tx), де х - йТнл,, а у - pineiib ганп--лчгЬ. Привертае увагу. ио крива для роду Nicotiana проходить noNiTim виае тако1 для роду Prunus.« 1ншими словами, при однако-вем-1 pinni наколичення нуклеотидних зам!н рiд Nicotiana мае мен-икй cTirjiiib мiапидово! гомолог! i ПП пор1вняно з родом Prunus, Це ознгм«-., а о б еволюци 11П в род! Nicotiana гл i м i з;ац i -i i

Мал. I. Крив!,perpeclä. що в!добраяають взаемозв'язок м!в бТпл. СвЦклидена по oni ОХ) та р!внем вЦносно! г!бридизо-ваност! (в!дкладено по oci OY) у досл1дах по молеку-. лярн!й г16ридизац!i; 1 - р1д NIcotiana, 2 - родина Apiaceae [Зальехо-Роиан и др., 1979; Антонов, 19881, 3 - р1д Irls [Беридзв, 19861, 4 - р!д Prunus, 5 - р1д Achillea [Каиеваров. Антонов, 1982].

ампл1ф1кац1я займали значне Miene, Toni як геноми вид!в роду Prunus перевавно не зазнали р!зких делец1й-ампл!ф11:ац1й ПП.

Виходячи з даних, но е у л!тератур1 [Беридзе, 1980; flntonov et al., 198?], нами були також побудован! коив! perpecii для д.зк1лькох 1нших труп рослин, а саме - родгв Iris, Achillea та ix родич!в, та для представник1в род. flpiaceae (мал. 1). При сп1вставлгн! цих кривих з отриманими на основ! наших експери-менг!в, можна зазначити, то !нтенсивн1сть процес1в де-лец!й-ампл!ф1кац!й була висока у Iris i у ftplaceae. Xiц кривих perpecii дль цих двох труп наближоеться до такого для Nicotlana. Навпаки. в молекулярнМ еволпуп Achillea, як у роду Prunus, де-леШ¡-ам1Шф!кац!i не грали тако1 íctothoí рол!.

10 сп!льного у pofliB Nicotlana, Iris i П|1едста"ник1в род. Apíaceae з одного боку, í pojuu Prunus i Achillea, з другого? Сп!вставлення характеру xpomocomhoi еволюцН'в цих трупах пока-зуе. що в ' багатьох з вивчених род1в Aplaceae, а такоя - у Nicotiana 1 Iris е велика pÍ3H0ManÍTHÍCTb хромосомних чисел, пов'язана з анеуплоШею. 3 1ниого боку, у Ach11 lea 1 "Prunus ми знаходимо стаб!льн1сть основних хромосомних чисел [Федоров; 1969]. Таким чином, можна припустити, шо найб1льш в!дчутно онов-лення набор!в родин ПП в1дбувалися в групах рослин,для яких характерна кар1отип1чна р!зноман1тн1сть.

Вважаеться Чуковский, 1971; Goodspeed,-Thompson, 1959], що N.tabanum (2п-4х=48) виник в результат! спонтанно! г!бршмзац!i N.sylvestris (материнська форма - 2n=2x=24) 1 одного з вид1в секцп Tonentosae - N.tooentoslformls або N.otophora (батьк!всь-ка форма - 2п=2х=24). 0триман1 на-и дан! св1дчать, р ПП N.tatiacum б(льи под1бн! до ПП N .tomentos I f ormi s. н!ж N.otophora.,

Сиред вивчених нами вид1в роду Prunus два - Р.domestica i P.cerasus - мають г i бридне походження. Вважаеться [Жуковский, 1971: Рыбин, 196?], ко гексаплошшй геном P.donestlca м1стить чотири набори хромосом терну EL.öpinosa i два набори - алич1 P.ceras'lfera, а культурна вишня P.cerasus виникла в результат! об'еднання двох геном1в P.avium 1 двох - P.frutlcosa. Результати иолр1:улярно1 г 1 бридизац11 ПП п1дтвирджують ni г1потези.

11 експериментах з використанням в яност1 репгру м1чеКих ДНК батьк1нс:ьких вид1в було виявлено- що N.tabacum успадковуе не «(■et, г':!1чтичний матер!ал батьк!в: ел1МП1уеться близько IIX -ПП кожного ьих 1 днйх дипло1д1в (табл. 3). Аналог1чна картина спо-с те р!г.з-:т:<ся i для роду Prunus: в геномах алоплоШв чожуть бути

_________—__________________________ __________Tafijwua 3.------------------------------------- —

nepHwraauia 1111 flHK npejciaBHUKiB pí3hhx cenuíft (I) Ta npeflcToBHMKlB ceiaii fllatae (II) pony Nlcotlana. ft - TepMOCTafiljibHlcTb CC) ipparHeHTiB HaTHBHOi /JiK.

BHKopHCTaHOi pjin MiMems; K - BluHocHa rI6pn№30BaHicTb (X); B - T an. (»O.rlfipHflHHX «ynneKclB nn №.

m

flxepejio > Bxevena HeMiwioi an

MWenoi >m A N. tabacum N. otopfoora N. tomento-sxformls a sylvestris tt glauca

B B B B B B B B B B

N. tabeas» 66i 3 100 74, 7 76 78¡ 6 82 73,4 91 74,1 — —

H. o tortora 87,0 65 73,5 100 74,3 95 74,3 63 71,9 45 71,3

H. tonentoai-formis 87, 1 09 74,4 93 74,4 100 75,4 63 72,4 55 71,7

N. sylvestris 88,2 90 74,9 49 71,8 49 71,7 100 75,0 66 72, 3

N. glauca 08, 5 B3 74, 7 39 71, 7 41 78,0 77 74,'4 100 80,5

in)

atepeno HeHiveHoi mn

MlieHol A N. 10181- N. Plutn- H. san- R lanss- N. sylve- Petuma

ms . ijaBini- N. alata

- flora folia derae dorffli strla híbrida

S B B B B B B B B B B B B B

N. lonalflora 87,7 100 76,6 93 75,5 70 74, 9 — — 70 75,?. 48 71,6 - --

E piuntoagl- 88,0 — — 100 79,6 9", VS. 5 73 79,0 71 78,3 52 75,9 9 70,7

ni folia

N. alata j. 87,9 — — 100 78,9 ICE 79.3 100 79,9 97 79,0 75 76,8 - —

N. langsdor- 88,0 — 89 79,0 94 79,1 73 78,0 100 79,2 68 76,8 - --

ffU

N. srlvestrls 88, 1 57 73,7 57 73,9 TO 74,3 TO 74,1 94 74,4 100 74,8 9 72,0

. . Таблица 4 Пбридизац1я ПП ДНК представник!в р!зких подрод!в (I) та представ».ик1в п!дрод1в Cerasus та Padus (Ш роди Prunus й - термоста!51льн1сть СС) фрагмент1в ^атИвно! ДНК,

використано! для качения; Б - в1дносна г1бридизойан!сть Ш; В - Т пл. СС) Пбридних дуплекс 1в ПП ДНК.

ti)

Джерело нем!чено1 ДНК

Джерело

н1чено! А Р. аше- р. avium Р. lauro- Р. per- Р. SP1- ftdore

дак (фраки Р. padus

гйаса Иосип) cerasos sica поза SllCÍ

Б В Б В В В Б В Б В Б В В 1

Р. ггтешаса 68. г too 64,0 60 79,9 65 61,6 79 61,6 — • — 55 81,4 — -

Р. avium 86,4 тз 73.1 100 60,4 71 71.4 81 73,6 56 70,4 78 72,0 Е5 68,

Р, lauro-сегазиз 66.5 .64 79.6 67 79.6 100 61,7 65 60,5 73 60.9 66 «1 80.7 33 60,

Р. padus 65,1 63 76.6 во 77,3 70 75,-г. 100 60,5 54 73, в 70 76.3 30 77,

Р. pérsica 67.9 74 ео,з 76 78,8 64 79,3 75 79,1 100 65,1 67 79,8 30 вг

Р. нршоза 65.* 56 80.6 77. 76.7 64 75.-9 60 77.7 .66 78.6 100 64,4 34 ,01.

(II)

дкрело

Аарело неи1чево! /ш

м1чено! А Р. avium Р. avium Р. ce- P.fru- Р. tomen- Р. gr

ДНК (Франи (вика Р. PÓdUS

Иосип) Фота) rasus tlcosa tosa van

Б В 5 В В В Б В Б В Б в Б

Р. avlun 86,4 100 60,4 93 60,3 95 во, г 68 79,2 84 75.0 61 73,6 — -

Р. cerasus 66,1 99 62.0 96 61.4 100 83,3 91 62,3 78 80.1 -- — — -

Р. mitlcosa 64,1 96 74.7 93 74.9 99 75. г 100 75.1 70 72.5 63 70,-7 — -

Р. padus 69,1 во 77,9 75 77,2 — — 74 78,1 69 76,9 100 80.5 93 ВС

bíдсутк! до 8'/. ПП батьк1вських Форм (табл. 4). •

Мокна висловити припущенна, цо часткова ел1м1нац1я л:>с.л«/!о;1Ямстей ДНК батыйвських вид i & необхина для yen i шног'о Фирмуиання алопол!пло1Дного г1бридч. оск!льки приводить до зНлыиення под i бност i тшдних геном1в. На нашу думку, це мож-j о ути неосхино для уагод»ено1 роботи йатьк1вських reiionib в ме-мах одного клпинного ядра. Ö такому випадку под15н!сть ЛИК íдни/. вид1в кеше бути одним з факторЦ, «о полегвцить форму-' г?'Ч1я г1брид1в.

В природ! г1бри,".изац!я в1дбуваиться як на дипло!дному piBHi, так i з переходом на &!лыа висоиий р!взнь пло'1дност!, Ыдомо цо, у тйтюн1в для близьких вид!в мовна отримувоти плодюч! г i бриди на дипло!дному píbhí СПонерт, V 3 7 3; Грант, 1984]. Зг1дно з нашими даними, так! види мають в геномах 75-100% гомолог!чних ПП. У Prunus тако» пор1вняно легко вдаютьса схреищвання м1я близькими видами [Жуковский, 19711. За нашими даними, така ситу-.'1Ц1Я cnocTspiraetbcn для форм, Цо маить р1вёнь гомологи ПП приблизно ЙО-ЮОх. При б1льших дистанц1ях - АО-ВОЙ гомолог i i -отримати в результат! схрецування нор^альн! рослини ваико. Скла-даеться вроження, що при píbhí гомологи нижчому, н1ж 75-80Z схремуэання на дипломному píbhí навряд чи мояливе. Пбриди, як правило, нежиттездатн!, стерильн!сть пилку висока, нас1:шя мае кит.ьку схож!сть [Жуковский. 19711. D цьому рчпадку yenix можо бути досягнутий при п1двиц«нн1 р!вня пло!дност! i формуванн! ■члонло i дно i форми, як -це мало м i cue в природ1 стосовно N.tebacum, Р.domestica i P.cerasus. ■

5íka м1н!мальна под1бн1сть геном1в батьк!вських форм не-I1''>;!дна . д/:-/ отримання алопол1пло1Дного riбриду? Наймениа мод1бн1сть, в!дома на сьогодн1,- встановлена нами для "бат'ьк!в" культурного тютюну - 50-80% гомолоПчних посл!довностей. ■ ЗПдно нашим даним, р!вень гимологП ПП у томату L.esculentum 1 кар-Т'31л1 S,tuberosum складае близько 40 '/.. В тзй же час вваяаеться, г,о отримання г1брид1Р м)ж представниками цих двох род 1 р ц!лкои иожливе Í 0 * С о n n о 11. Hanson, 19801.

ОРГАН!ЗЙЦ1Я 1 ПОДIäüP'PíЗМ рДНК РОСЛИН

Наведен! вице експерименти проводились на вЫй фракцИ ПИ, йле для того, иоб зрозцмии молекулйрн! механ1зми, «о лежать в основ! перебудив геному, необх1дно досл1дити еволвцШ окреиих

його RlJis.HOK, Зокрема постае питания: чи буде взаемозв'язок Mis KapíoTHni'íHC.j та молекулярной еволвц1ею, виявлений нами для ос--Н.ВН01 маси ПЛ. спостер!гатись i для НП, ко виконують добре в 1долi ФункцИ 1 знаходятьса niд контролем добору?

Для прояснения цього питания було досл!джено орган1зац1ю р^НК в родах Nicotlana та Prunus, оск1льки рДНК е зручноп «одел-ла для иивчення молекулярно1 еволншП та т'аксоном11 рослин [Rogers, Beniiich. 19Ü7; Hilcox'et al.. 19921. Особлива роль рДНК при в1ддален\й г i (Зридизац! i бул'а продемонстрована ие М.Навашиним lNav*shln, 13271. який в!дкрив явмще ядерцевого дом5лування.

Першим етапом у вивченн! рДНК було рестриктне картування (мал. 2), Встановлено. ио у досл!дкених нами вид!в локал1зац!я в генах 18 S та 26 S рРНК б1льшост1 сайпв вп1знавання викоригла-них нами рестриктаз сп!впадае з такою для б^льшост! покрито-нас!нних [Колоша. 1981; Vakura et ai., 1984; Capesius. 1991; Borlsjuk. Heraleben, 1992]. В той не час у паслъомвих е 1 спе-циф!чн1 сайти Eco R1 на 5'- та на З'-юнцяк гену 25 S рРНК, а у Prun-s - сайт Bau HI у reHi 18 S рРНК в позицй 1,4 тпн. Но сто-суеться гену 5,8 S та нал их м!игенних спейсер!в, то тут в деяких випадках знайдена р!зниця нав!ть для близьких род!в та видгв, що проявляиться в наявност1 .чи в!дсутност1 сайт1в Dra I та Eco RI.

Пор1вняння Mis. собою отриманих рестриктних карт дозволяе вйд!аити в меа"ах великого м!лгенного' спейсера (ВНЕ) Nicotlana цонаймение п'ять основних областей - fi. В, С, Í та Е (мал. 2а). Р1зниц.я. ВМС по дов8ин1 по'в'язана перевакно з! зм1ною розм!р!в областей В та О/

В 1й»их вивчених нами представник1в род. Пасльонових в за-гальних рисах спостер!гаеться под!бн!сть з Nicotlana в «р-ган1зац1"1 ВИС. Так, область Е присутня í мае !дентичн! розм!ри у ВМС всГх вичених пасльонових. Що стосуеться !нших областей ВМС, то найб!льшу под1бн!сть з Hlcotiana демонструе ф1логенетично близький вид Petunia hybrlda. Дальше йдуть предсгавннки друго! п!дродини - Solanoidea [HunzikCr, 19793: Solanum tuberosum та S.nlgrun. . Найменша под!бн1сть виявляеться з рДНК ф1логенетично далекого Lyclun halinifollun. Проте, на основ! результат рестриктного картування мояна аисунути г!потезу про ун!версальн1сть орган1зацП ВМС в р/Ш пасльонових.

Сп1вставлення рестриктних карт для р1зних вид!в родя Prunus дозволяе умовно вид!лити в йенах ВМС щонаймннше чотири облает"! -.fi. В,-С та 0 (мал. 2б).<3м!ни довяини шжтор1в рДНК поо'язан!, в

N.tcmestosi forais

ex evod x

x

pilles и и

N. tabacua

N. sylvestris

N. J angsdor ffji

N. al a ta

N. sander-ae

йал. 2 (початьк). /1окал1зац1я сайт!в вп!знавання рестриктаз Ваш HI (В), Dra I ( D ), Eco RI CEI), Eco RU (EU), Hind III (H) ' Xba I (X) в кодуюч1й чзстин1 (ft) та у великому м!ягенному cneflcepi (Б) рЛИН вид!в родини Solariaceae . С роди Nicotiana та i нш i ) та роду Prunus.

El

m>

CX » D DO M*H B «IX

m M A

El X EV^DB ÍIX

K K B II X DD «x .

El " DD ® EtX

« «Mí

ei • ** do «i ei x

KH H B

El DO «I*

el

>25 S

h k b

t IX_

' IBS

II

25 s

25 3

>1

D

IIX

lis

f« „ , B

flílJOL-

_ 18 s

k*

mr/ny^fimami

B1 • 25S II '

el

_i_

. fe

H D _

2SS}H

^ans

«i

.MSp

h»

T

.V. Joagiflora í

. ¡f.kaigtiana //. eolati fol i¡t

Ai. pan i cal a ta tf.fflauca-1

tf.Slaaca-í

PotaoiB hybrida

Salají am b i grúa

So Jan ira tabarosvb

Datura innoxia

Datura stranoniua

Lye i va baliaifoliua

EU-AEá-nra-c ES - D tu- E

MaJl. 2 CnpoflOBieHHr),

р. Ja uroceresus

К' И К*

SU - А

- В

Р.corasí fora

f. daires t ice (Угоряе звию&яа)

f. tfcjepstjca (Репсяоя *obt*»)

- D

2 (зш'Лнчення).

основном", 3i зм1нами областей В та С.

Особлива СЛ1Д сказати про "коротк!" вар1анти рДНК у Р pérsica 1 у P.cerasifera. íx осовлнв!стю е{ суттева р1зниця (2,1-2,? тпн) в poóMtpax ВМС mí к довгим i коротким вар!аним рДНК при в1Дсутност1 повтор i в npoMiíHoi довшши та в1дсутн1оП, у ВМС коротких повтор1в сайт)в вп1знавання для ьсix шести викоркс-таних рестриктаз. Мокна припустит, що ц! повтори з'явились не в результат! cepii послнювних делец!й вЦносно невеликих сцбпои-TopiB, а як насл!док pianoi втрати значно1 частини ВМС, в тону числ! г дiлянок, що несуть сайти ыпзнавання рес.риктаз. íuic одн!г;и плькн делецгею б1лыио> частини ВМС лояснити зникнвния всiх сайтíb немокливо, оск!лыш в цьому випадкч кор'отк1 Рар1анти повинн! Ьули 0 мати це меню i posMipn. Мокливо, мало nieve понне. метилквання cosí.tíb, u¡o залииилися в ВМС п1сля делецп,

Одержан! нами дан! св1дч'ать про пом!тну м!нлив1сть за дон-винов повтор tfi рДНК у досл!джених родах. Як i фактоои визначаыуь м!нлив1сть рДНК 1 чи пов'язана ця Й1илив!сть з еволюц!еи на 1кцих р!внях орган!зац!1. зонрема - з хромосомною еволкнИею?

'Анал1зувчи причини, но визначають характер м1нлииост! диь-еини молекули ricTOHa Hl в макроеволюц^йному асл,екп, Ьердников [Бердников. 1992) Формулюе так! полоиення. При нейтрал!стському характер! молекулярно1 еволюц!i повинна спостерггатиЕя кореляц!« м!в рiвнем м!кливост1 (дисперс!еш) -по довжин! б!лка i гео-лог1чним в 1 ком таксоном!чно1.групи. При адаптивному характер! молекулярно! • еволюц!i повинна сиостер1гатися кореляц1я мíж м!нлив!стю б1лка Та !нтенсиьн!стю видоутворення в таксоном!ч1пй груп!. Про цю 1нтенсивн!сть автор пропонуе судити по к!лькост! вид!в, цо входять в досл!джуваний таксон.

Наявн! уявлення прр структуру ¡ Функц!i ВМС дозволяють за-стосувати згадану вище концегщ!ю так званого мобШзуючого добору до молекулярно! еволюцП рДНК. Для цього ми розрахували дис-nepciD (В) по. довкнн! повтору рДНК в дек!лькох групач рослин (табл. 5). Для розрахунку були-використан! як отриман! нами дан! (Prunus, Hlcotiana, Juglans-Caria, частково - Solarium), так i наявн1 в Нтератур! (Solarium IBorisjuk et al., 19941, Bota [Santón!, Bervllle, 19921, Aegtlops-ТгШсии [Вахитов. 1989J).

Б1лыаа частина даних, цо е по рДНК роду Solarium, взноситься до вид1е секцП Tuberar iura. Тому розрахунки проводился дв!ч! - як Для всього роду (вар!ант (1), так i окремо длп вказано1 секц!i (вар1ант В) - та/>л. 5. В результат! було истаиивлино, що

Таблиц* 5.

• Середня Дис- АСИ- В1к к1дьк1сть

таксон довжина лерс1Я метя1я Ь'ксцес (млн. D/t-ilO ЗЖ1В У

повтору D As Ек РОК1В) сучасн1й

рДНК, тли t ♦л0р1

Juglans-Carya И. 3 1. 040 -0,554 1, 693 100 10,40 40

Prunus 11, (10, 85) 0, 774 (1. 322) (-8: Ш> (к вЦ) 95 8, 15 (13, 92) 400

Solanum 8, 96 0, 266 0. 066 0, 099 95 2.60 1700

Soianum (сектя Tuberariumf а, 96 0. 273 0, 072 0. 096 75 3,64 вО-ЕОО

Hlcot.ijna (американок! »иди) 10. зэ 0. 658 0, 188 0. 523 во в. гз 45

AeeiloFü Tritxcum 8, 75 0,443 -0,085 0, 749 ТО 6,31 • 30-40

Beta 10, 89 0, 216 -0,014 0, 008 65 . 3,32 15

Прмптка: Для розрахджпв параметр!в дла Nicotiana га Prunus були вк.;аристая1 арипнялып дан!, наведен! в ц!й робот'!: для 3uglans-Carya - Haei неопубл1кован! результату для Solanum - наа! дан1 та результати Borisjufc et al. [ 19S23. fteßllops-ТгШсшз - дан1 Вкхитова 119891, Beta - даш Santoni, Berville [1392]. Для роду Prunus без ддгск изведен! пара-иетри.. отриман1 без врахування "коротких" повтор^ g P.cerasifera i P.pnrsica, в дужках -з врахуванняк цих повтор1в (див. пояснения у текс-i). Ык таксон1в оц!навали, виходячи s в1др*оствй, що м!статься в л1тгратур! Чуковский, 1971; Мейен. 19В7].

взаемоэв'лзок м!й р!внем м1нливост1 рДНН за довкиною (D) i гео-лог!чним ci :ом таксону иоке бути описаний рiьилнням л!н1йно1 • p-rpecii. При цьому у вар!ант! й коеф1ц1ент котляцН буи iстот-но нинчий iгг0.Р44), н!я у BaplaHTi Б (г-0,443). Значения ко-e®iuieH7iE perpecli та кореляцП були достов1рними в ус ix випад-К(х. Р1зниця м1х -вар!антами fi i Б пояснюеться малою м!нлив1стю довяини рДНИ у род 1 Solanum: якщо вар!абельн1сть пДНК в секцп Tuberariun мояна ввавати просто низьков, то для всього роду Solanum ii сл1д розглядати як аномально низьку.

!з припу«енкя про адаптивний характер еволюцИ рДНК випли-ваг 1Бердников, 19921, що Min м1нлив!ств рДНК за одиницп часу (D/t) так!льк1ств вид1в, «о входять до таксону, мае спостер1га-тися позитивна кореляц!я. , Але проведен! нами розрахунки показали, що кореляц!я Mi« к!льк!стю вид1в в труп! та м1нлив!стю рДНК в1дсутня. 1наими словами. анал!з характеру.м1нливост1 ^ рДНК в р1зних трупах рослин показав, що в макроеволюц1й;шх масмтабах к!нлив!сть рДНК по дов«ин1 ВМС не пов'язана з темпом видоутво-реннг, тобто - вона не входить до числа'основних фактор1в. що зизна«|апть пристосован!сть вивчених таксон1в.

Досл!д«ен1 нами роди рослин в!др!знявться по середн1й дов-яин1 повтору рДНК, Наприклад, у род1 Nlcotlana близька до в1дпов1дно1 у Juglandaceae (табл.. 5). В то яе час ця довяина становить 10,36 тпн, що значно б!лыге, н!к середне значения для роду Solanun - 8,96 тЛн. Таким чином. Nicotlatia в1др1зняеться, по-перие. . б1льиими розм1ра*и повтору рДНК 1, по-друге, розиире-ниии меиами вар1ввання цих розм!р1в. I те, ! друге св1дчить про гНдвищену нридк1сть молекулярно! еволюцП рДНК через ампл1ф1-кац!ю у Hlcotlana. Р!эниця м!я Hicotlana 1 Solanuu е особливо ваяливов'та наочнов, оск!льки з ус ix наведених в табл. 5 *;ак-сон1 в Т1льки ц1 два роди належать до одн!е! родини !, кр1м того, под!бн! ,за такими параметрами, як географ1чне походяення, яитте-ва форма (переваяно - травянист! однолики), характер'поширення 1 еволвиП. еколог!чна роль [Руновский, 1971; Денисова, Василь-ченко, 1980]. Однак м!я цими двома родами е 1стотня р1зниця в характер! хромосомно! еволвцН - у Nicot!апа щироко представлена анедплоШя, тод1- як у Solanua анеупло1Дн1 хромосом^ числа -виняток. Напровуеться висновок, що м!нлив1сть по дов«ин1 рДНК.у пасльонових рзаемоэв'язана з м!нлив1ств кар1отипу, .

При формуванн! алопол!пло1Дного геному теоретично м'оялив! три вар!анти нспадкуванмя рДНК: 1) успадкування повтор1в, що ха-

актерн! для обох баты-Лв; 2) успадкування повторiв, но харак-ерн<' для одного з батыпв; 3) появд нових вар1ант1в рДНН, ani iACyTHi у 6атьк1вських вид!в.

Перша )з вказаних мояливостей реал!зуеться для г!бриду пер-ого по кол i ння в i д схрецуваннй N.tabcicun х N.р1 а и с а - набори рагмонт!в рДНИ на радиоавтографах для цiеi форми являвть собою омб!нац1ю в!дпов1дних фрагмент1в обох батьк!в.

lipi« того, даобатьклвсьие цсг.адкуванна рДНК встниовдене для .cerasus: один з' вар 1антiв рДНК у P.cerasus е Центичний з .aviura, год! як дру| ий успадкований Шд Р frutlcosa. Отриман! ами дан! мояна розглядати як молекулярно-генетичне п}дтвердяен-я Мпотези про г!бридне походяення культурно! вимн! P.cerasus.

,0днобатьк1вське успалкцвання рДНК було. встановлено для .donegtica СУгорка звичайна), орган!зац!я рДНН у якого 1дентич-а з орган1зац!ею рДНК P.splnosa.

1ниа картина виявлена для N.tabacim. 3 анал1зу результате гстриктиого картувлпия виплйвае, цо природний алптетрапло!д . tabaciiB мае орган!зац1и рДНК, що i стотно р!зниться в in ана-огiчноX .у батьк1вських вид!в N.sylvestris i N.tomentosiforals. а яэль, дан1 рестриктного картування не дозволяють детально росл1дкувати молекулярну еволшИю рДНК N.tabacun. Для бiльй овного розум!ння перебудов рДНК у г16ридного виду"необх1дно лонування в1дпов!дних д!лянок Г'еному, про во п!де мова нннче.

ОРГЙНIЗИП1Я ВЙС рДНН NICOTIflNft.

Як! Фактори контролювали м!нлив1сть.рДНК, якйи чином в!дбу-

алися пэреб^дови рДНК в родi Нicotiana? Як в!дбувалося станов-ення рДНН N.tabacun? Для того, щоб BiniionicTH на yi питания бу-о проведено розвйфровування первинних нуклеотидних посл1дЬвнос-ей (с1квенування) ВМС рДНК батьк5вських вИД1В Н.sylvestris 1 ,t?onentosif'orn-is. . '

Комп'штррний анал!з отриманих посл!довностей показов, що у NC досл1дяен"х вид}в NIcnttana мояна вид1лити по 7 областей, an 1др1знаються певними струкгурними с ;бливостяии та маять р1зний укле&тидний склад (мал. 3. 4). iv;aHm|l IU та V областей була найдена посл!довн1сть TflTflTAAfcfbGGSS, яка 1дентична я TIS у ycopersicon esculehtuB tPerry, Palukaitis i930]

Др1 облает! - II та UI - складаються з сдбповтор!в i сут-ево В1др1знягаться у N.tocientosiforBi? та N.sylvestris за довяи-

- -

ЯЛояепЬо^Гогиий

1 яаапсасо аЛвиямг 1§Псассса ссатагваг асягуагсгв 50

51 вегиаяасс ггсигеаЕас аяшиа^и гасссгас-и* гл^асг^гз! 100

101 сйсаа1ав1а аисаассга еъаседеш аасси'Л^. гсзсгклп 150

151 Енгсагсвсв сивтвал аавссгыш сгсгаавсга ссвихбс+.е гоо

£01 Ваиа1ггс I »¿асгссюг аая'-саигаг ссяарсиша лсегсгсах 250

£51 ксксссь'ссе гссжшсс вассеведяг гввврссги ¿гсссссадв зю

,^01 вясасвШс кшксгаас гсагсесявс вкаагайсс!: ст№:свс ЗЮ

^51 сикаа^аг ¿аггихагс каь'с^рсльь' га^ааихи 15сдеас';ас -¡00

401 иашасвс касвгвггаг гвгаав-икс аяавгргхсг 450 451 ахссисгеаг. аисаесссЬ иигсисгсс ваПап

ссс тссооггхса 500

501 ТГОСААТСАА ТГГАТЛЛСХС ТПтеААЛАЯ А№ТГТлта СТГО1'ЛБАТ 550

551 ОДЙТА'ГГАТ АЗОХААСДС ПШААЛЛт 1>лСААС;ЛХ ТСААТА'ХАТ (.00

601 ОЗААСЗГАТГ СГАТПСТЯГ АТГАЛЗКПТ АЛАИЗТЙАСТ ГСГСАСЯТАЙ 650

651 ТССГГПТОга ОЗАААОЗСГГ ОССТАтеАСХЗ СТААА0ССЛА ТГШСЯТАТ 'соо 701 АСАЭЛТПТ Н

азлазгскх» тспахзАтас: саа'жасаа «гааслатз 750 751 атсгахала осасоасстс ослаэстз Н

аз вЗАСАтаЭСА ОЗЭЗПгаЗА 800 801 ОЗГОХСАТС ОСАОЗГСТС СЙАОПСОСА тхззжшт, тоззАссзтаз его 851 ТА/ЗЗАСЛТШ ССАТООСАСХЗ АСАТАЗСАСА ТСАТШЗАСА ТСЯСАШЭСТ. 900 901 ТЭХЛТОХА САТСАТОЗЗА ООГСТАТГАС АТЭЗОСЛТСС СЯКАССТАС 950 951 (ЗАСАТСАТОЗ САСАТАвХА аЗХТЗСТЗЗ ТАССТЗХ/Д 6АСАТСАССА 1000 1001 ТОЭСАЭЗАСА ТОХАЖАСХЗ САОКАССЮЗ ССАТОХЛОЗ СТЛШЗАОЗ 1050 1051 ИЗЖКЛ ТЗАОСТЗАТА ТОХАОЗЗСА ТОСЗГОЗГАОЗ ТОЗХАТООС 1100

1ю1 сшюпсаз «злазсаоз ататооосас сззс/уэзасхзс ншжхс цьо

1151 аозсассюз раозасатаз саззззпоз осатоэсатс озлшглзл 1200 1201 'яээсаозас атазхаюз слозаоэсас сасатоосай (засосаоз«: 1250 1251 АЮХЛШС сатозсасса сясаозасат васаязасат озссаоээса »300

1301 ва«госАооА сатш^шз атгавхАтс осяшзостс азАсхпоэст 1350

»351 ооасатоэх лтохасээс шозаогпз охатоэсас ОЖАТОЗЗйС 1400 1401 сгкясатаэс аоозсстшд аожхзслзз асатшхат оэсаозлоо: 1450 1451 ажлсатоэс аазашаэс сашглэза о0саязасат озсаозасас 1500 1501 лззасатзэс ааээостэас саютлсзз сетоозлост ооосатоосг 1550 1551 сооостоэза остэзааоза сатшхатй (гахажа вШЛОООС 1600 1601 атш^шг атоэалаш стаозлтасй охаш-сас ©сшюз\с 1в50 165': атсаоэязлс атээошс сгаэзлслто осааоааггс остлтшхс 1тоо 1701 (злохаэзас епятазаса тоэсаойса тэзосатоэс лсялазатаз ¡750

1751 асатсасаэз юишэслс ОХЮЖО: лоолсаизос МЗМЗвСМЗЗ 1800 1801 асатэжаоз оэзгоэссат ожлшгст ОЭЗАаЗГООС сатоэлшз 1850 1851 аггозоатйг ахслтазл1 сшнгсоза азгозлаоза сатоэхатс 1900 1901 (каооаоэса «эзозгооос а1азсасшс атозжстс тсатоэсасс '950

1951 аажшдо таэсАэз/СА таооал-гоос нянжмзз ешашк 2000 2001 еашшж вхжжзс ювнжзэе нззюзснэз нхшмза 2050 2051 аззгаэхАТ агкхшзг оазаовтаг сатшлхиз ссггсжасст 2100

2101 взааязискг оохаюга о&овошз саизхаож олохслтс 2150

Нал. 3. (початок)

51 ОСШЭЗПЛС GGADGIQ3TA GGATATSSX АТШЗАСАОС GCAQGACA'Ki g£00

ai аоэжасатс gcaggaoqca ggacatqgca сшхчвдх atggcccgac е250

51 gtcggívxtc gcaggacatc tixatgocac аохсаосж atgacaggac 2300 01 атаэосата caggadqcaß gaca'íqgcag qxgjxqxa тозлшга сзьо

si ^rearara; сслтахтсс ^азкхглез togaaqsaca тсосскгоэс гчоо

ol acgactcagg ctosxâîg3 caœacatcg gagïictcat qgcaosctct e450

м cœaœiuj; Агелшиэс cäiqsoagga oxaggacat gacaccacat газо

01 ggxaoqgca ggatccagca catogcaggg олояасяг озхл'п )3ct 2550 51 ойошхха cctxavxa сатшхатс ccaogaoxa gsxatoxa геоо 01 сшхггсюх ATOOCAOQSf ctcgga03to gtaggatats cxxät9xac ¡ж о 51 gaogcaqsag atgacqqgac atggca93at gcaggaca.tg qsag33chtg 2700 Ci GAOTCAGSAC (пшта^ДС лтгзхао^Л атрхс/УТСГ! 2750

»1 САШАШХ'АЗ WCATCACfci (длА'ЛЙОСАС &£M*3AO£ AC^ACA'iGi; йвОО

oí лоосспоас сатшлтоз алшзмхт озосатсяст ссьсстхта esso

51 cctggaaqga catgqxato acaogaoqca озсизоссат ggca03acat £900 ol сажхпхлс atggcacggc ctcqgacgtc qcaqgacatg aocaigxac £950 51 gao3ca03ac atgacaggac стззхюзз caqsaoxag gaca.1g9cag 3000 ol gaoxaggac atgxagggc ctggccatcg стохопол gaccîtcgaag 3050 151 gacatoqoca tgctacgacg caggqcatag саоселсггод ccatg3ca0g 3100 ol gtgtcggaog ЮТГАОЗАТА tqgocatoqc atcacqcagg acatgacggg 3150 51 асатоэсаоз auqcagsaca iggcagggcg toctatox озаохасйа 3200 ;01 cgtgicggac СТЗЗСАОТС atgqocatqg cacgadgca3 gacatgacag 3£50 151 глсатшха otxaggaog саэзасато caqsacgcas gacathxas 3300 101 cctqguxatg ck7tcggcgtc ggacctggcc atqgctxxc atvxsacgikà 3350 ¡51 gm3gacatc gccatcccac gagocagoce &tg3xatgg cacgxaicg 3400 101 gaqhicicat ggcagxott o3gacct0gc aogacaïcga catoxcaca 34 50 151 /tocagwca тжюжа toxcacgx aggacgcag3 agyioxagg 3?00 ;01 «стоэосат qxacgacgt 00са0сасст ogcaccatat СТА

GIGC-AG 35S0

¡51 OWIGITTA acaagatgic aa3cacaatg антггозлзс тюзгсйгск 3600 ю1 tggctotxg tsttggaaaa тшсостз^г тозатсшга gtgatcgccg 3ö50 >51 йткгатш ятйжк (лгогпслт atcsgaatca слтатгсгсб 3700 "01 тгтгсасаат ggaqsroarr сатссотатг (шзпшг с ч

- АТСГАТАТА 3750 г51 ТГПТАТААГ ААТАТГАШГ atïïtadcta ГГГПТАСАТ АТТГПТАТГ 3600 ¡01 ааа'гптатс отпстггсгг атготааат AGTOTTATC стасг1тс1тг 3650 s51 татаааатат 17атгатпт ATGrGITATA ttatwcitg ATSTATIGGA 390Q ал ААТГИСТОС АТГОХТГЛТ (л..ш'1'fat ААТААТШС ТГАТЩТТГ 3950 и1 СТАТИТАТГ АТСГГАТПТГ ТОСТГГГАТА АТАААТАТТГ ATT/SAAAAM 4000 501 АТАТГАТПТ ТГОГААААТА tatcatitac aatstttaaa АОТСАПТСТ 4050 351 gaatatatia ОСТАДЗГЮТ АСПШЛТГ stocatotg йГЛТСГАСА 4100 101 HnCTAÏTAT GA'nClUiœ (XWACATC ICTACTXre ТОСТ1Ш7Г 4150 151 ТПТПТПТ AAGACATATA tna H

GGGGGCT \ ,ч Д AA/i33CACCT 4200 201 сЛолЧилт алшлш: ссдсшзэх • - gaoqctoxa чем

;î1 tt7j5qogtcg xattgtïx сатхасщ; тппссхагос tacx?toccag 4300 501 ат7ггохаа сшлпгсая саастаглтх тогсщлхх. тлстаолсг 4350

351 езтпзегге ^

3. ( продоввення).

«01 «51

4:/01 4555 4W1 4Í51 ^701 4751 1901 4651 4901 4951 5001 5051 5101 5151 5201 5251 5201 5J51 . 5401 ' 5;¿51 5501 5551 0601 5(551 5701 3T51

M01 5851 5901 5951 6001 6031 6101 6151 6201 6e51 6301

6351 6401 w51

ox

oavjx/B"xri' rTAjfA'KJl'i1 CAITXCICU? .tgcaaotacc TOQCWl'rGOT TraATOCTT MfStjVXOíT

'itocaaocí.;'. arA'íax^i; tiotjiuít?; cgkíocio»

CTCACTACCT ACATOQCíyiJ GTGCA/CTAO

Tcocasncc

GCl'SrWXGJ: Ct'S&XWX auoitcdqg TrneucAec vXtigogcACÜ GAOTrcrron; 0ggcgao3x aagctaacta gcqqcatox cirorocaag vcatottgaa tato31g0ct

at033i0jig ccaastaccg axvvaaxA

(/xr;AAGGT atcronrrit

tigocaack;

ACATO?»« ACKíXWXC TjV.WXCAG CA'JXV.-TíXrr

TCOGrrrax

O£QGCAA0G CATOJ/ror TnT33CAAOG

ÍWGOSATOX;

qcaacatccb dGAACrrOCOA ggoctaacct íoqcatogct tcatgcacgt CGflWCGATr 'itsjigqcaqc

GOHÍXKATG 00QCAA83HS TCAGITCnG GGCITITCQ:

cqcstgogca

CfTEAGITOK AAOXWAijr; ctaatcacta GaVCA'kx-C tkxjtgcaag

T/wjraxfiA

QOT37IOAT oscgcaagct atogatiott

Trociría« •rccocmcac

tgtcasitgr gaaq33cgag gctaagctca ga03ügacat qocciotigc aag7a0ctx cntjgoogttt acogcaa qccaiota'ít tgato9ctit agqt3xctg

octitiraca ccataggcat cgggcaaaat AACT3AAOTG urg0ctaaa ictogcatcc cciojkjcaa tctkx3satt 'RITOSJ»';

TAaraOCCA TTCÍXATOT; acOTrrmc

TOJ7ÍI/JGCA

caaccgaacg ATOCiSXTAA gtctoxatc GOCTICTt^A GTAOtmuCJS azafrane msvK-áxr: ogaítoocat GATO>7rnT (&to3cct3c gitogsígca to3caatgga arjAto»;« craroicrsT

'iunustita t

atactxaa

tiotctiotc tttocaátsr tcgcattcgc oxaltitatc CnGItJTSJC fttoccatcic

grcagatgag

gcaücgacct tr«337itct attatcaaoc gtgaaccaaa gatgíictw3g caatgoocat taogaatgac gccatgctca

TSiiUriUüS cctaoxuqc TCQTOiau acaatogott agctocagit tccatcacta

oaatncncA

GfJIUTKCrC TOcmráccG

ctgccagtaa tcatatictt tatgaacaaa ttcaeáctst taítttgiu gatgatatct

gcctitcgoc ct?i(xcacg OTATOCTOGC

Tiaviwr& eicrrosw^r aotjicaatca

•tctcaaaga caaacticsa actactegga

aacaacacat 03cgaggcaa taüunusat asicaissca tgcataccta octdqcgttc ccatoctcgc /ctctoggat 1cioxcaaa TO3OCXJTQ0C g3aatbc

tac

ttaatccatg atBsctcatt taaccgiagt

acq3íaagggc ggjqctaaqc cgasasjcga CGAOTtitXS ctcacttaoot ctoqjyjgogg ctagcg009s gcca'kgait tgatcí3ctit AGGrraociws tistít/avig aa03gaaggg tggg0c7íaag

QCGÁQ'jOJIT. QCTAfV/íacg gctcgtc¡»g agev50gccg atltüocaluj qsciga'igx

pxMamc

CKJITCiHjr ggcaacggaa (3CA79S3XT

AiGGCwrac: TSASTITAtir GXTITIATr

CTQGCGQGGC

gigtadgigc CCCTOCTICT caagcgcaaa atccccaggc GtoGrEDOOS TlUílUílWC 'ITOCJrAA/cg ¿aa1w7icct

cirroocfias

CtggttgatC catBtgtaas aaatcastta aattctaga

4400 4450 4500 4550 4600 4650 4700 4750 4600 4650 4900 4SÓ0 5000 5050 5100 5150 5S00 5250 5300 5350 5400 5450 5500 5550 5600 5650 5700 5750

5600 5850 5900 5950 6000 6050. 6100 6150 6200 6250 6300

6350 6400 *450

Haji. 3, í npflíoBieHHsf).

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500 —i

550

600

650

-

700

750

800

850

900

-

950

N.sylvestris

1 eaattcacca agtgttegat tgttcaccca ccastaggga acgtgagctg 51 gstttaeacc gtcgtgagac atfguagttt taccctacts atgacagtflt 101 cecaattwta at'.caaceta gtacuai-agd aaccetteat tcgcaoaatt 151 sstca'LCgcß cttggttgaa sagccaittM cgcgaaecta ccgtgcsctg £01 gattatRaet gaacRcct.ct aHgtcagaai cc«Bgctaga aecgatecat S51 scecccecca tccecttkvc eücncncäst аяямccttt «ecccjcaas 301 gacacstgtc gttsectaas tcatcRcsuc ggaaga?cc« cggtugccgc 351 cttgaagtac aatttccatc RSKCKiCK'gg tagaatcctt tscagacsac 401 ttaaatacgc eaceeegtat tetaaeteec aeaeteacct tectgccaca 451 atccactgae attcagccct ttgtcgctcc eattcgt

ССГ CCCOCrrOCM

501 ТЕЕААТГГЛАТ ТГСТААПТГ ЧСШАААЛЧА ЖИТАГЖС ТГО7ГШАТО 551 СГАТАТГАТА CTAAGÎCTTC GAAAATCGAA СЛЛСЯХЛСАА GACITTSTM 601 ССТАТО7ГАТ ТИЯВШ-ТЛ AGTAGCCAAT GTCACT1CAC АПТАСТСАТ 651 СГПОСЛЯаКЛА AOTTAAAOC ААЛТГТСЛСТ ACTAGAGSIT ТОТ

СОГППГА

toi тоэспшй вХХХЮЗСС tatgocaacg odgatcbxc aatacaaiœ 751 (xkaactaga qgaitttcgt топлозстг qcgagoxta тхслатозг eoi gatcíigataa tacaaotat caactagagu ттпткдаз cgtcgcqgtig 851 œag3xaag qcacaaqxa agacticts: сааттстато togcaactag 901 а03птпса gggflctcgct tgagaqccm gscctatox

оохзтотхл

951 ТОСЛСШЗХ ЛЖАСЛЯЖС CATOGCACGA CTCAGSACCT GICASSAOW iCOO 10C1 0ХА03ЛЭТС AGGAOCTCnC AOSACGira? АСКАТСКЯВ ATOGCAOGAS 1050 1051 ТЛАЖЧЗЗГге ÎCA03ACATS GCAQGACATC CCAffiACATG GCCA7QQMC 1100 1101 GAGTCÄ3GAC CTUTCAQGAC ATOG0CAT3G CAOGAGICAG GACCTCTCAG 1150 1151 GACATOGCAG GACGK3Q0CA TOGCACAGAT CACKACCTCK CAGGATCICT 1200 1201 GATCCCACGA GTAAGGACCT GTCAGGACAT QGCAQGACAT G3CCAT3XA 1250 1P.51 03AGTCAGGA CCT3TCAGGA CATOGCATGA CATGGOCATC ОСАССТЖА 1300 1301 GGAOCTOXA QSACGTCCTA GGACATGOOC ATOGCAOGAG TCAGGAJCT3 1350 1351 ACAQSACATG GCA03ACAT3 GCAGGACATO GCAQGACAT3 QOCATGQCAC 1400 1401 GACTCAQ3AC GICTCAOSAC АТСОСАОЗАА ATOSCAÖGAC АТШХ'АТОЗ 1450 1451 саозптютз ©юзгсюкз gacaîctcat gatcqxato (kaogigica 1500 1501 ùg/v0ct3ica озасачшх atoqcacgag tcaq3acctg тсаээашз 1530 1551 QCAQGACATG 0ССАТОЭСАС (ÎIGICAGGAC CT30CAQ3AC (ЖСТАСКАС 1600 1601 ATGQOCATOS CAOGftSTCAG GACGIXÎICAG GACATTOCÄG СЛСХЛШХА 1650 1651 togcaogaot gvsgaohtcö ocatoqcaog tsicaggacg toqcaqgaca 1700 1701 т0эосаютс acgagica9g a0gtutcaq3 аостстслзз асиппсаоз 1750 1т51 acatctov03 КЖЮЗСШ «3cacgactc аозасшот: аэзасатшг 1600 №01 лззасаиззс .сатохасст gicaggaoct стслэзасст gïcaggacat 1850 1851 GQCAGGACAT GGCAOGACAA GG0CATS3CA CRIGICASGA ОЙвГСАНЗЛ 1900 1901 ОЗТСТСAGGA CCTETCAGGA (ХЛШХЖт ОЖвЮЮА <ЗЖЗТОХА 1950

1951 азаютага таэсаоиег саозаосш?г слай-^гато qdcatoxac гооо

2001 GTCTCAOGAC СЯЛСЛОУС GICTCAGS'.C ДЛТКТаЗАЛ OÖIGBOCATC 2050 2051 ДОЧХГЮТСЛ GGAOETTCGCA GGACATOCXM ШНШ ЭХЛТШХА 2100 2101 9Э31САСАСС AAGTO3TACC ААGim&tXí АОЗГОССТСС ЮЭООЭЖС 21.50 2151 АКДЮТЛСА АОЛаГАОС ATOCAAAG03 CAATtS«: Ч

• йт бвгйзаозпз 2200 2201 (птойаоооз таоаэоэгте аовшжа a'kltiujiu 01'1тшшз 2250 2251 стэстпсаа ato3gaa1ca сятсистяз т1шзасаас ойлазгпюст 2300

1 сатялтатг элшгюет с ~>

2301

СЬл.

3. (продовяення).

АТСТАТАСА СПТГАТААТ ААТАТГАТГ7Г 2350 2351 АТПТАОСТА 1ТГЛТА1СГ АТПТГАТГА АГЛТГАТОС АТЧИТЮТА 2400 2401 ЛТЛ7АААТА СПТТТГТАТС; ТСАСПТПТ АТАААААТА'Г ТГААТСТГАТ 2450 2451 АТСТОГГАТА TTATTACAAG АТПТАГГССА АТГПТСГОС АИЭТШТГ 2500 £501 СТАТАТПАТ ААТМТЕПС АТАТГПТГА етАТПТАТГ АЛОТГПТГ 6550 2551 ОВПТПТАА ТГЛАААТАТТ ТААААААААА ТА7ТАТШТ ^ЭТААААААТ 2500 ' 2601 АТСА7ТГАСА АТСГГ7ГААТА ОТСАТТГСТО AATATuTAG СГГАТВГГОГА Е650 5651 сгптеггге ТОЛУЛТЛЗС TCTICTACAT CTCTA7TATG АТРОТТСАС 2700 2701 AAAGCA'KTTC ТАСТОСТСАА ААПШЛТГ ТПТГЛТГА AGCATATATA 2750 2751 А Ч

ЭЗОЗЗЯГАЯ АОЖ-ЯТСАА AGGCACCTCA GGTCCTTGCT GXAt.-jAAGG 2800 2601 ggcc; 70~a1g catg35ggac GCJTSGCATCG GffXJUTOCA itogöggcat 2350 2851 CGAKOTTC тссстеаосгг ссхтсатстг ОЗСАААСССТ GOOGOCAACT 2900 8901 мжштоз остолгаста шхтсшзл т . ч

gacaocxtt cx7togcamc Е950 2951 АПШЛТГГ gocaacgaaa ggcggagcat САТОСААСТА озсслшзж 3000

зоогтахзткш; атшзхсаа gcttagtaca тсшатгос сатгкзагог 3050

3001 1СШХСШ АТОООЯАЗЭС GACAiCQCTC GGGGCGACTT САТШЛПТ 3100 3101 ОХААСА^АА АОЭСГАЛХА TCCTGCAAGT АСШХЯСАА GCTGOSCATC 3150 3151 ОЖаДОЛ IVfiTAASITC COGATTOXA ТШ7ПТ?ГГО CQOXAACAT 3200 32П1 ОООШЭЭОЗА САГОЭСТОЗТ GGCGGCTGAT GQOTTTOGC AATAGA'.OQS 3250 ЗГ/ : CAM<TOTCG ТССААСП'АЗС СШЗСААЭ7Г GCCATCOXA TO00GCAAAG 3300

3301 сттастааст талтатгос сатголтсг тствзтпст сятлозаасс 3350 3351 алтстээос; сгсатшпт ttaocaacag aacqgctaag сатшгосаа 3400

3401 CTAOCAOOGC AA9CGTATGC GCATOGG9CG AAGCTTACTA AGITOCOGAT 3450

3451 тахАтсгог тсггсшзз: аасатшзза otogacatog стоететяс 3500

3501 ТОАТХТГГГ GCAATAAGAA CCGGCAAAQC ATCCTOCAAG TACCGCOQCA 3550 3551 AGGTOXATC CGCATWXG AAGCTTACTA AGTTOOCAAT TGOCATOG&T 3500 ,3501 ШЛШ ТСЛТГЛТОС АТГОСЛТГ H

аа оахстАтгс стэслтгаос 3650

3651 GQXCTIUIC ТЗШЛТТОС MTGTTCGCA ТСХЭХААТАА CACATGGCTC 3700

зто1 сшггсшзг апшэзтгс тешш статсшхза оэсаастяга зт5о

3751 ОЗКШЗСАС ATGAGTGCTG ТГСЭТПТСТ СТООСТАОЭТ TGGATOCCTG ЗВОО 3801- CTTGAGCAGC СУОПТХЛТЗ ОООЭСАТОСС АТСЛСААТСА TGICACAAGC ЗР50 3851 'QCAAATTAGG СГГВГЮТЗГ йЮТЛТГГС ЮТЛТЕСАТ AOCTAATQOC 3900 3901-ААОХАГГАТ CAAGCGCAAT ОЭЗТЮТЛТ ТОООООЛОЗ ОЗИШЮСТ 3950 3951 (ШШША OCAAAAGCTC ТАОГГОПЖ: OCAGAGTOST СХЛТОЛТГС 4000 4001 0CTITO3ATC ОЛТЯЗГОСА ТСАСГ«?ГАТ OCTOGGACTC TCQGATTOQG 4050 4051 TAAACQCAAT ОЭХАТОЭЗЗ ТСПСАТПЗЗ СГССТАТТОС; CAAGAÄTOCT 4100 4101 CCTTACGAAT GAOGGIOTTG СЛШПЛтаЗ АСГОООГИГС ССТИШПС 4150 4151 ЭЗОСАТЯЛС ATXGATOCE G0OGTWATA A0GAATQC -J

ta cctggttgat 4200

4201 cctgccagta gtcatatgct tetctcaaag attaagccat gcatgtgtaa 4250 4251 gtateccasa ttcagactet eaaactgcga atggctcatt aaatcaetta 4300 4301 tastttgttt gatggtatct actactcgga taaccgtaet aattctaea 4350

Нал, 3 (зак1нчвннн), Нуклвотидна посл!довн1сть ВМС 1 д!лян чо прилягаить, pflHK il.toeentosiforais 1 N.sylvestris С3 нець гена 26S рРНК 1 5'-к1нець гену 18S рРНК набрай! др1бн л1терами). Римськ! цифри позначають облает! ВМС. -

if. syj vas tria

682 75В 824 897 940 пн

Als/1 Als/2 A2»/1 Als/3 A2s/2SE2»

тшшшшши^''

2931 зато 3208 3344 34B3 3617 3628 пн

ТТ37

ftjti 699 778

If. tóntta tóitiformier BElt TIS

SK2t

A11/1 A2V1 Al 1/2 A2i/2 A11/3 A2V3 Al 1/4 A2I/4 A1t/5 A2I/5 SE2! 4357 4498 4633 4772 4908 5049 8184 S32S 54ÍÍ S№ STHsfíl

-область I - область II ^¡-обнсть III j|j|j - обяасть IV gg-область V " Щ-область VI ggj-область VIÏ Щ-А-субповтори Щ-fl -сувповтори

J- С -субповтори

D -субповторн

Мал, 4..QpraHÍ3a4Ífl ВМС Н.sylvestris i N.tonentoSlforniS.

- jo -

ною. Область И мае ряд коп1й вар!ант1в сцбповтор!в типу (табл. Б), Деяк! з цих субпоатор!в присдтн! в^рДКН обо>: ви Nicotiana, тод! як i ни i. вар!анти видоспецифшн!. Область MíCTKTb два вар!анти субповтору типу А (А. та Р2). На 5'-к1н о_бласп III е три копП сильно дивергузагих субповтор1в (тип' як! з'явились на paKHix- стад!ях еволвцп Solana:eae задовго дивергент i pos,iB Hi cot lana та Solanum. Субпсзтори Q-т (близьк! до C-cyönoEToplB) npsicyTHi т!льки у EMC N.sylvegtr IhuI суттев! структуры! вÍдмIhhocti м!адвома видами Nlcotl пов'..зан! з GT-багатою области III, яьа у N.sylvestris корот Кр!м того, у ВМС cöox вид!в Nicotiane наявн! Еидоспециф!чн! в менти на-З'-kíhui обдаст! 11 та на З'~к!нц! облает! VI.

Анал1з мевливих вторинних структур у ВМС рДНК Nicotiana каэав, ¡цо в областях U, UI та. Uli е дек!лька обернених повтор як1 моауть фориувати ипильков! структури. Щкаво, ио найб! досконаг.а шпилькова структура була • знайдена в 'облает! U Nicotiana, але ця частина ЕМС в!дсутия у ВМС S.tuberosum. Kos .fl-суоловтор таког мове формувати ыпилькову структуру (мал. Встановлено, ио в процес i молекулярно! еволюцй чпилько структур у облает i UI маяи Micqe компенсаторн1 мутацй. Це го рить про !снування стабШзуючого добору, направленосо на збв яення цих вторинних-структур.

^Haoi дан! показувть, що молекулярна еволнщ1я ВМС рДНК Hlcotlana в!дбувалася як шляхом накопичення нуклеотидних зам так 1 -шляхом ампл!ф1кацП i делец!i окремих субповтор 1 в (мал. 7). Молекулярна евалвц1я п-субповтор1в носила концертний, узг яений характер. Ампл1ф!кац1я А-субповтор!в проходила пор1вн: акуратно: вс 1 субповтори представлен1 повними коп1ями. ймп. ф!иац1я С-субповтор1в в!дбувалася част1ше i б!льш хаотично', результат! чого в1дпов!дна зона спейсеру являе собою комб!на! велико! к1лькост1 коротких субповтор!в дек!лькох п!дтип!в cni. кого походвення, як! чергуються м!> собою без пом!тного ¡юряд|

Сп!вставлення поел 1довностей ВМС двох досл1дкених нами i д1в Nicotina та S.tuberosus IBorlsjuk, Hemleben, 19921 показ! цо накопичвння точкових мутац!й в!дбувалося в р1зних областях р1зною 1видк1ств (табл. 7): найб1льш м1нливими ь облает! Г III, причому якцо у S.tuberosun область субповтор1в, й1дпов1дае облает! II Nicotiana присутня, хоча гомолог!я представниками р1зних род1в тут не виявляеться, то область II! ■ картопл! в!дсутня взагал!..

Таблица в

Конценсусн! посл!довност1 для наШль» повйрених apiaHTls субповтор!в типу С в облает! IIb ВМС рДНК Nicotiana.

Об*«KT Наэва Bapianrr конаенсусна Число

субповтйра ПОСЛ1ПОВН1СТ1» КОЩ.Й

N. sylvestris CIA CAUOACATGQ 30

C1B ' CAGGACGTGG 6

C1C CAGGACGXGT 24

ein CAGGACGTCG 10

сгА CCÄTGGCACGTGT 12

сгв CCATGGCACGAGT 13

сз GATGGCACGAGT 3

m GCCATGGCAGGCGT г

C5 CGCACCACGT 7

N. tomentoai- CIA CAGGACATGG 41

formls C1B CAGGACGTGG 5

C1C CAGGACGTGT а

C1E CAGGACArGA 17

C!F AAGGACATGG в

C1G CGGGACATGG 5

C1H CAGGGCGTGG 16

C3 CGCACCACGT г

C6 CCATGGCACGGCGTCGGACGTGG ■ 37

C7 CCACGGCAGGACG 11

[ • ca CAGGACG 11

l ^ C9 CCATGßCÄCäACÖ 30

|рим1тка: В облает! IIb ЬМС присутн! як субповтори, qo сп!впадаить I конценсусними посл1довиостями, так ?' субповтори, цо виникли вiд тведеяих у таблиц! внасл!док точкобйх заи1н, делец1й та вставок 1уклеотид1в.

fig = -66. fl

.....GACATC ТГ GA - -GAG CAT ЛАСТА -

«лш1шдазлсА1шс тгазслюз ас азе .сс алее ас са

СХЭЗСОТПТЛТХСТАШЗ «ГШ1ТСС TG ТОЗ CG OTACG CG CXS ОШЗЭСТАСАА ТГ АА AT AATG GG ----- ТА

\

Нал. 7. Шпилькопа вториниа структура, яку ноже утворювати консенсусна посл1довшсть А-субповтоР1в Nicotiana.

В н1лому д1лянхИ| бХлыи консерватизм! по довжит, е також бтьт гтаб1льними за ступеней накопичення зам1н. а вархабшьи по довжши - М1НЛИВИМИ по nocfliflowiocfi нуклеотид! в.

Для отрицания _ В1ДП0В1Д1 на питания про успадкування рД) при алоплохдн 110сл1довност1 ВМС батыивськик видхв N. sylvestr: 1 Н. tomentosiformis були сшвста'влен!. , з посл^овтетю В1 N. tabacum [BorisJuKi 1995. особисте пов1донлгння).

' проведении нами анал1э показав, шо у вис рднк n. tabaci ножна вид1лити так1 ж с1н областей, як 1 у вмс батыавських в> д1в. При пьону для n. tabacum характеру вс1 т! х структурт ос< бливосп. шо 1 для .N, tomentosiformis. Б1льше того - biamikhoci гонодюг1чних д1лянок у вмс пик двоя вид1в М1н1нальн1. Так. поча ток 1 к1нець облает! II,. noBHicTc .III, IV. . V облает!, початс

Таблипя 7

PlBHl гомолог!! яол1нуклеотидних поел!довностей р1зних областей вне рДНХ .пасльонових

Пор1внюван1 види Область

I па Иб III IV V vr. VII

N. sylvestris+ 83 68 та 71 90 ее 70 92

♦Я. tomeutojifprmls *

N. srlvestrls* 63 о 64 80 41 74

♦S-, tuberosum

Н. tomentoslformis+ 61 0 64 76 42 76

+5, .tuberosum

CiA

CID

C1C

. . GG

CAGGACATGGCAGGACGTGTCAGGACGTGG

CAGGcCATGGCAGGACGTGTCAGGACGTGG

CABGCCATGGCAcGACGJ--C-GGACGTGG

CA

(CX)

GCCATGGC. (Су)

CAGGACG (C8) CGT (C4)

1gg-c

XAcGGCAGGACG (CT)

CCATGGCACGACG (C9)

' 1

-1 I CGCACCACGT (C5)

CCATGGCACGA-G? (C2B)

I SATGGclcGAGT IC3)

CCATGGCACGtGT (C2A)

CCATGGCACGgCGTCGGACGTGG <C6)

Мал, б, Ппотетична схема виникнення основних п1дтип!в С-суб-повтор1в. Нуклеотиди, ¡до зм!нилися в результатi точкових яам!к, набран! маленькими лиерами.

Н. tomentoslformts

АН. A2t П

•1---Н------f

, J5

I

N. sylvestris

^AIs ^AIS tA2s ^AlS ^A23 |

АНПЛ1Ф1КЯЦ1Я

Als Als A2S Л--1--1-H

Alt A2t +-1---+

Дивергеншя п1дрод!в

_ AA —

Als A2S

h--f--+

t Дупл1каи1я f

АО

Мал. 7. Ппотетична схема молекулярно! еволюцИ субповтор!в в зон! UI ВМС рДНК Nicotiana. (10 - предковий суб.ювтор; ft!, А2 -субповтори п!дтип!в ft! i А2; Alt. A2t, Als, A2s - сцбповтори AI 1 П2 п!сля дивергенцП л!н1й "tonentosifornls" (п1др1д Tab.mun) 1 "sylvestris" (п1др1д Petunloides).

облает! UI 1 вся область VII у K.tabacun практично 1д»нтич1 в1дпсв!дним областям H.toaentostforisis - тут значен! ливе not динок! точков! мутацП. I ливе область I у N.tabaci в!др!зняеться в!д N.tomentoslforais делец!ев к1лькох сус!дн1 ьуклеотид1в. 03ласт1 II та UI у N.tabacum м!стять т1 ■ eapiam fl- i C-c«önoBTupiBt цо i у H.toBentosiforuis. Б1льи того, знач! частина точкових мутац1й, то в!др!знявть Й1 та Й2 субповтори в! в1дпов1дн(!х конценсусних посл1довностей, 1дентичйа у N.toaei toslformis та N.tabacüm.

Пргродйо, йо при nopiBHaHHi N.tabacua l N.sylvestris сш стер1гаеться пом1тш! р!зниця. Таким чином, сп1вставлеиня нукле1 тидних посл!довностей дозволяе зробити висновон, ао N.tabaci успадкував рДНК в!д свое! батьк!всько1 форми N.toaentosiformls

Наявн1 дан1 дозволяпть ствердяувати, цо внутр1вньогенош гетерогенн!еть ВМС як у N.sylvestris, так i N.tabacüm пов'яза! саие э! эм1ною к1лькост1 субповтор1в в областях II 1 DI. 3o«pi ма, . у короткого вар1анту рДНК N.tabacuo розм1р облает! I дор!внпе такому у N.tooentosiforols, тод1 як сбласть II зменш лася приблиэно на 1,8 тпн. 1мов1рно, це в!дбулосл за рахун' зменшення к!лькост! С-субповтар1в, У довгого вар!анту рД1 N.tabacua доВЕина облает! II не зк1килася пор!вияно з коротш вар!антон, тод! як область (JI стала дчвша приблиэно на 000—8! пи. Це пов'язано ai зб1львейням к1льност1 А-субповтор1в. Тойто довгого вар!анту рДНК N.tabacua зменаення роэ«1р1в зони Ib час ково конпенсовано зб1льшенням зони VI.

Таким чином, анал!з вс1х наявних даних показуе, цо в npi цес1 формування алопло!дного геному N.tabacua в1дбулося перетв! рення рДНК предкових вид!в, яке проявилося у втрат1 рД] N.sylvestris 1 в перебудов! сруктури рДНК N.toaentoslfornis.

Ран!ие було показано, цо вм1ст рДНК.в розрахунку на ош наб1р хромосом зниауеться при зростанн! р1вня плоиност! в род< Nlcotiana 1 Triticua-flegllops CHard, r 1973; Cullis, Daviei 19741. Зокреиа, вказувалося. цо к1льк!сть'коп!й рДНК и N.tabaci ыен«а суки коп1й рДНК його батьк1в. Одержан! наии рёзульта' п1дтверд1уить ц1 дан1 i дозволяпть ствердяувати, цо зменшен! пктомого вм!сту рДНК в геном! алотетрапло1дного N.tabacua Ыдб| валося за рахунов ел1м1нацП рДНК tfTsylvestrls.

На цитолог!чному р1вн! 1нактивац1я частини рДНК при riäpi дизайн проявляемся як ядерцеве дом1нування. Тобто у г!брид як правило активн! ядерия т!льки одного з батьк!вгьких вид

Havashin, 192?]. 3 исш час доведено, «о ядерця к'стать активно закскрибозан! тандемн! ьшя рДНН (Kaplan, 1993; Skorupska et 2., ¿98PI. На хрзносоягх N.tabacua 1гнце -дек!лька блок!в рДНН v.:ntoä et al., 1993 3, оле актиен! ядирия Формувтьсл пзрзваяно яоками р/ШК, успадкованили в:д батыивс&кт форми, тодi як ма-еринськ! блекл f наактпгники. 1Ш;аво з!дк1тити, чо на бать-1вськкх хромосомах у те трап поiднону геном! приоутн!й тако« до-атковий активний рДКК блок, якого немаг у близькос:юр1диених ¡1ПЛй!дних вид1в. Отне. рДНК-N.sylvestris коже бути представлена окоя 1 в геном! НЛаоасшв, але згЦно накик данин - дане «алое iлькiсти коп!й. Виходячи з наших даних нояна описати мовлив1 олекулярн! подН, пон'язан! з евйлюш'еа рДНК N.tabacut«. 1 -дерцеве дом!нування: п!сля г!бридизацП двох дипло!дгях атьк!вських вид!в рДНК з б1лы» довгим BMC '.ti.toneniosii'ormis) тала дем1нувати над рДНК з б!льп коротким ВКС CN.sylvestris); 2 зменвення числа коп!й рДНК: транскрипц!йно неактивна рДНК N. sylvestris) принайми! частково втрачалась з геному N.tabacua;

- перебудови рДНК: транскрипц!йно активна рДНК (N.ionen-osiformls) п!длягала зм!нам завдяки зменшенна числа ср?игвтор1в облает! II ßAiC та зГНльаешш числа г;бповгор!в у облает! ','1.

Для злак!в було показано, що у гiбридid дом)'нуэчим е ядер-евий орган!затор, во м!стить рЛНН з б)льюим розм!ром ВМС Dvorak, 1993; Gustafson et al.. 1988]. Наш! дан! показують, «о налог!чний механизм контролие ! ядерцева дом!нування у icotiana. Таким чином, складавться враження, що перетворення ДНК в зв'язк:; з ядвриевим дом!нуванням мають ун1версальний ха-актергЧ п!дкорявться о^ним i тим же законам, щонайменше, у вс!х окритонаЫнних рослин.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

0тримаи1 нами експериментальн! дан1 св1дчать, цо видоутво-ення в обр^них для досл1дяення модельних трупах (Nlcotiana та rnnus) було пов'язане э чисельними перебудовами на молекулярно-Ч р1вн1. Сп1р':тавления з!браноi ¡нформацй з данини л!тератури изволяе дiйти висновиу, що перебудови генетичного матер1алу у роцес! еволпцИ е невипадковим: вони п1Дкорярться певним зако-ом!рностям, jjKi виплипають з иехан!зм10 Функц(онування геному, i зашюьйрност!.наготь спою специф1ку для р!зних таксоном!чнчх руп i накяадаюгь neßüi обмеяення на молекулярну еволюц!в.

Мояна вказати на ряд внутр!шн1х особливостей орган!эацИ геному, що иаить йезпосередне значения для еволлцШ

1) Взаемозв'язок Mi» розм!ром ядра (точн!ие - сп1вв!днооен ням Mil його об'емоа та площею поверхнП,. метабол1чниии процеса ми, (зокрема - ¡нтенсишпстп синтезу РНК та б!лк!в) та тр» вал1стю кл!тинного циклу [Bennett, 1972; Кагауап, 1988J: 3Mlf розм!ру ядра внаслШк пол!пло1ДП або зм!ни розм1ру геному П[ збереяенн! незипшою KiJibitocTi хромосом, як1 автоматично привь дить «о зм!н Ф1з1одого-б1ох1м1чних та морфолог!чних параметра.

2) Kpyrooöir ЛНК (в першу чергу - ПП> у геном! [Финнеган др., 1986; Flavell, 1980], молекулярний драйв, чо в насл1дк[ кругооб!гу та пов'азане з ними явиие itomjepTHoi еволягН ' tfioj вер, 1966; Dover, Tautz, 19801. Ва*ли?о, цо г.роцеси Д1 лец!й/ампл1ф1кац1й, як! Лежать в основ! Kpyrooöiry ДНК, пов'! зан! з пребудоваки Хромосомного апаратц, тобто - э видоутворе! ням (Фориування бар'ер1в репродуктивно! !золяцИ, вплив хрош сомно! локал1зацП на активн1сть ген!в, тощо). Суттево, цо Ц| взаемозв'язок охоплюе не т1льки "надлишкову'! ДНЧ, функц1я яю досI не з'ясована, але поширюеться й на д1лянки геному з вiдои; ми функц1ями Сзокрёма - на спейсерн! д1лянки рДНК).

Зв'язок Mi« особливостями орган!зац11 геному та видоутв ренням диве рельефно видно при досл1д«енн! кар1отип!чно! ев лвцП (г1бридизаЦ11, пол!пло1дП, анеупло!д!1), Так, р1ве под 1 бностi геном1в е одним з фактор1в, «о визначавть м<свлив спосIб м!явидово! гЮридизац!i (алопол!пло!д1я або рекомб1нац! не видоутворення). 3 другого боку, перебудови геному у г!бридн Форми в значн!й м!р| детерм!нован!: г1бридизац1я (а «е б!льюе анеупдогд 1я) прискорюють молекулярну еволюц!ю. Це проявляеть як у 1нтенсиф!кац!1 кругооб!гу ДНК (зникнення та поява деяк родин ПП. перебудова 1н»их, так 1 у зростанн1 авидкост1 накоп чення зам1н у структурних генах [Sarcia-Olnedo et al., 1978; Hutchinson et al., 19B31. Останне викликане знияенням тис стабШзувчого добору внасл1док дупл1кацН ген1в у"пол1плохд1в

Найб1льи доклайно перебудови геному при алоплоШ! вивче нами для рДНК (ядерцеве дом!нування). В цьаму випад ФЬ'нкц!ональна супрес!я передув структурним перебуяовам. ЗйЗнач мо, во аналог 1чне явиие добре в1д"*ме на р1вн1 ц1лого орган1з ССевериов, 1945; Северцов, 19901, але для молекулярного piß встановлено вперше. '

На I.стосуеться адаптивного значения перебудов геному.

:стине (скоэ:ие за осе - Сильна) молекулярних под!й в селектив-| нейтральною, год! як ¿¡.ыа частика знаходиться п!д контролем ■ бору. Зокрела було продемостроЬано. тао зм!на розм!ру ВМС у 1НК за ракунпк зростання к1льиост1 сибповтор1в скор!ше за все ! мала адаптивного значения, йзагал!, эначна частина виявлених 1йк перебудпк геному коне Сути пояснена без використання Iде1 15 о р у - 2 Г о II ке час ¡скуе стаби'зукчий д о б 1 р, шо зберггаг !вн! вторинн1 структури у ВМС 1 особливо - первинну 1С.п1довн1сть кодчючих д$лянок_та точки 1к1ц1ацН транскрипцП.

Таким чином, при 'вивчеши молекулярно! еволюцп ми маемо |раву з комб1нац1ега як випадково виникаючих зм1н, гак I перебу-1В, «о детермйюван! самою орган1ззц1еи геному. Складаеться 1аження, цо - ц1 останн! грають дуже важливу, мояливо нав1ть ВИ1-(чальну роль. 1накше кажучи, особливосп орган1зацп геному, 1Г0 спонтанну здатн!сть до самооновлеиня сл!д розглядати як 18ливий внутр!ин1й еволюц!йний Фактор..

ВИСНОВКИ • ,

1. Пктивн1сть синтезу РНК i бiлi:у у рослин понияуе'ься 1асл!док п!даищення piвня пло!диост1. При иьому кпмпонентний ;лад ии.топлазматичних 61 лк1 п зм!нюеться в незначн1й мiрi.

2. Процеси поновлення наборiв Ш1 проходять з високога швид-стю в родi Nicntiana, та з низькою - в родi Prunus. His м!нли-стю геному на хромосомному i молекулярному р!внях орган1эац!г :нуе взаемозв'язок, Перетворення геному е нер1вном1рними у часi: (силення делец!й /амлп1п>1каи1й ПП. в тому числ1 - субпозтор!в в 1С рДНК, пов'язано з пёребудовайи кар!отипу СKiлькост1 та мор-1л0гп хрсмосом).

3. Стцп1нь мiнливостi за довяиною ВМС рДНК не инаковий в зних родах покритонас1нних рослин. Зб1лыаення рслм!р1з ВМС в юцес! еволпцП не мало адаптивного значения, але було, fOBlpup, пов'язане з посиленням ампл!ф•кац!I нуклеотидних сгНдовностей та зм!н кэр!отипу.

А, У ВМС рДНК видiв роду Nicotiana мояна вид!лити 7 облас-й, кокна з яких мае видоспециф!чн1 структурн! особливост!. льиа частина них областей присутня i в рДНК S.tuberosum, цо зволяе говорит« про сП1льн!сть принцип!в opraHisayii рДНК в дин! Solanaceae. Вказан1 облает! ВМС Ictotho р!зняться го идкост! молекулярно! еволкщП.

- ss -

5. В pflHK Hicotiana виявлено 4 типи субповтор1в. ЕволяцЬ ВМС рДНК в цьому род! пов'язана з к!лькома циклами ампл!ф!кац!) цих субповтор!в та ix частковов втратош. Колекулярна еволлц!) субповтор1в мала узгоднений (концертний) характер. Анал1з вто-рчнних структур, то Формугаться субповторами типу А показав, нуклеотидн! замени мали компенсаторний характер, цо було пов'-язано 3i збер°женням ипилькових структур в област1 UI ВМС.

6. 1снуе зв'язок м!к под1бн1сти геному у схрещуваних вид11 та способом МбридизацП. При р!вн! гомолог!! 75Z 1 вице б!ль! 1мов1рне рекомб!нац1йне видоутворення, ?57. 1 нивче - алопло!дне, Вивчення фракцП ПН 1, . зокрема, рДНК п!дтвердвуе г!потези пр( алопло!дне походяення N.tabacura в iд N.sylvestris 1 H.toien-toslformis, P.döaestica - в!д P.cerasifera 1 P.splnosa, P.ce-rasus - в!д P.fruticosa i P,avium.

7. ПП в геном! алопло1дних г!брид!в п!ддапться ряду эм1н Частина "старих" ПП втрачаеться, з'являпться "нов1" посл1дов-ност!. йналоПчна картина cnocTepiraeTbca 1 для рДНК - у алопло-iдiв виявлен1 три вар!анти успадкування цих посл!довностей: a збереяення рДНК обох батьк1в; б) збере«ення рДНК одного : батьк!в 1 ел1м1нац!я рДНК 1ниого; в) поява Нового вар1анту рДН! внасл!док перетворення рДНК одного з батьк1вськйх вид!в,

8. ЯдерЦеве домЫування у Hicotiana визначаеться структуро! рДНК. Дом1куючош е рДНК того виду, який мае б1лыий розм!р ВМС, Функц!онально активна, що знаходиться в дом!нупчо*у ядерцевощ орган1затор! рДНК Суспадкована в1д N.to«entoslfornls) эбер^глас} в еволюцй алотетрапло!дного N.tabacua, тод1 яч неактивна рДШ Суспадкована в 1д N.sylvestris) була втрачена. рДНК N.tonentosl-formls п1ддалася 1стотн!м первбцдовам: мали м1сце делец1я Часп ни субповтор1в ибласт1 II i аипл!Ф1кац1я субповтор!в област1 U1 Сп1вставлення одершаних реэультат!в ! даних л!тератури показуе so колекулярн! ыехан1зми ядерцевого дон1нування е ун1версальним> як для дводольних, так 1 для однодольних рослин.

9. Перебудови геному починаються вие.у г1брид}в первого по-кол1ння 1 лродовшуються в подальшому. Геном алопло!дного г!брид1 не е сумою геномов батьк!вських вид1в, а являе собою як1сно лове утворення. Шмаидова г!бридизац!я е генетичним стреаом, щс активуе перетворення спадкового мате.Яалу на молекулярному р!вн)

СПИСОК СТАТЕЙ, ОПУБЛШВАНИХ ПО TEMI ДИСЕГТАШ

1. Костывйн С,С., Вакантна Н.В., Волков P.A., Славетная Г.П, Исследование изофериентного спектра некоторых оксидоредуктаз при гетерозисе у кукурузы // Черновцы: 1983,- 17 с. Рук. предст. Черновиц, ун-том. Деп. в ВИНИТИ 19 февр. 1933, No 741-83,

2. Волков P.A., Сидоренко H.H. Систематика как компонент теории в биологии // Философские проблемы современного естествознания. - 1984. - Вып. 57, - С. 88-93,

3. Мировниченко Г.П.; Волков P.A. Образование парасексуальных гибридов мекду Arahldopsl? thallena и Brassica caipestrls нояст быть обусловлено сходством их ДНК // Докл. АН СССР. - 1984, -276, No 2. - С. 489-4'93.

4. Мирошниченко Г.П,, Волков P.A., Борисвк Н.В, Структура геномов турнепса, арабидопсиса и их соматического гибрида // Биохимия. - 198В. - 51. Но 1. - С. 84-94.

5. Волков P.A., Костывйн С.С., Мировниченко Г.П, Организация геномов растений рода Nícotjana в связи с меввидовой гибридизацией // Биологические науки. - 198В. - No б, - С. 16-22.

8. Волков P.A., Мировниченко Г.П. Элиминация полинуклеогидных последовательностей при видообразовании в роде Nicotiar.a // Зурн, эволвцион. биохим. физиол. - 1987.- 23, Но 4. - C.487-4S1.

7. Мировниченко Г.П., Волков P.A., Костыяин С.С. Дивергенция полинуклеотидннх последовательностей у мемвидовых гибридов пасленовых // Биохимия. - 1988. - 53, No 4. - С. 565-572,

8. Hirochnltchenko G.P., Borissyuk N.U., Uolkov R.A., Gleba Ju.Ju, Leg saquences repetitives des ADN chez flrabidopsîs thalla/?a, Brassica canpestris et leur hibride sonatique, firabldobrasslca // Arabldopsls Infore. Serv. - 1988. - No 26. -P, 15-28.

9. Иироиниченко Г.П., Борисвк H.B., Волков P.A. Организация повторявшихся единиц в генах рРНК половых и сомагичаских гибридов пасленовых // Биохимия. - 1989. - 54, No 4. - С. 669-675.

10. Волков Р.'А., Костыяин С.С., Мировниченко Г.П. Изменение повторявшихся последовательностей ДНК растений при меввидовой гибридизации// Г7рн. обцэй биол. - 1989,- 50. No 4. - С.446-457,

11. Бориспк Н.В., Костывйн С.С.. Волков P.A.. Мировниченко Г.П. Строение генов рибосомных РНК у высгих растений из рода Nicoti-апа // Молекул, биол. - 1989. - 23, No 4. - С. 1067-1074.

12. Волков P.A., Борисюк,Н.В.. Костывйн С.С.. Мировниченко Г.П. Изменение генов рибосомных РНК при меввидовой гибридиза-

ции// Биологии, науки. - 1989. - No 10. - С. 92-100.

13. Волков Р.Д., Костышин С.С., Панчук И.И, Сравнительное из чение организации генома кукурузы и некоторых других злаков Пути повыпения продуктивности, использования и охраны природн ресурсов Украинских Карпат и Прикарпатья: Сб. науч. трудов, Киев, 1989. - С. 128-132.

14. Волков P.A.', Копыльчук Г,П., Оплачко Л.Т., Костышик С. Биохимические особенности при гетерозисе у растений на различи: этапах реализации генетической информации // Природа, проявлен: и прогнозирование гетерозиса. Сб. научн. трудов. - Киев., Hay¡ думка, - "1992, - С, 84-92.

15. Волков P.A., Борискж Н.В., Костышин С.С., Панчук И.И. И: меичивость генов рРНК при перестройках хромосомного аппарата ! Табаков // Молекул, биол, - 1991, - 25, No 2. - С. 442-430.

16. Волков P.A., Костышин С.С., Рогозинский М.С., Панчук И,1 Изменения в повторявшихся полинуклеотидных последовательное^ при анеуплоидии у Табаков // Вурн. зволвцион. биохим. физиол, 1992. - No 4, - С. 417-425,

17. Панчук И.И., Костышин С.С., Волков P.A. Дивергенция повп ряющихся полинуклеотидных последовательностей в подсемейст! сливовых // Черновиц. ун-т.- Черновцы, 1991. - 15 с. - fien. УкрНИИНТИ 04.09.91, No 1259 - УК 91. , .

18. Волков P.A., Костышин С,С,, Панчук И.И. Строение рДНК представителей подсемейства Сливовых (Prunoldeae) // MoaeKyj биол. - 1993. - 27, No 6. - С. 1356-1307. :

19. Волков P.A., Костижин С,С,, Панчук И,И. Еволиц1я поел! довностей, що повторюються в ДНК вид i в п1дродини Prunoldeae / Укр. ботан. «урн. - 1994. - No 2/3 - С. 110-115.

20. Язловиикая Л.С,, Завалиаина А.Н., Костывин С.С,, Волке P.A. Полиморфизм белков при изменении уровня плоидности у кук!, рузы // Физиол. биохим. культурн. растен. - 1993. - 25, Ко 5 С, 472-478,

21. Волков P.A.. Костышин С.С., Тырнов B.C., Язловицкая Л.С Интенсивность синтеза РНК у форм кукурузы с различным уровне плоиднссти в HoptfK и при воздействии фенола // Физиол. биохим культурн. растен. - 1993. - 25. No 6 - С. 591-595.

22.Unlkov R., Kostlshin S„ Ehrtndorfer F.. Schweizer D OrtaniMtion and aolecular evolution of rDNA externa transcribed spacer region in two diploid relatives of Nicotian tabanir // Plant Syst. Evol. - 1995. - in press.

Uolkov R.A. Molecular and biochenlear """processes and-----------------

karvQloclcal evolution in plants.

Dissertation for scientific degree of Doctor of Sciences (Bioicsv) on the speciality 03.00.28. - aolecular genetic, Chernivtsy.Stata University, Chernivtsy, 1995,

The presumptive interactions between aolecular and karyological evolution in plants has been studied.

It has been deaonstrated that the «olecular evolution in the ger.us NJcotiana was connected with the intensive rearrangements of repeated sequences by deletions and

amplifications. Houever the intensity of t^ese processes in the genus Prunus «as essentially lower. The intensity of RS rearrangements correlates with the karyotype evolution.

rDNA variability has been measured by restriction napping in the genera Hlcotiana, Petunia, Solanuu, Datura, Lyclua and Prunus. It has been found that lengths of the large Intergenlc spacers (IGS) are different for the «ajar species studied. Only closely related species Htth identical karyotypes have bqubI IBS lengths and a very similar localization of restriction sites.

The rDNA organization was also compared In hybrids froi the genera Nicotians and Prunus and in its presumptive diploid progenitors. The following have been found (i) biparental (Fl hybrid N.tabacum x N.glauca and P.cerasus) or tii) uniparental (P.vulgaris) inheritance of ICS organlzatlo , but fiii) the natural alloploid N.tabacua has an IGS organization uhich differs froa that parents (N.sylvestris and N.toaentosifornls).

rDNA ISS regions of N.sylvestris and N.tosentosiforais were cloned, sequenced and coapared with the W.tabacun ISS sequence. This comparison shous that there are 7 regions in the IGS of all Studied Nicotiana species, but that distinct structural features exist in.all IGS regions of N.sylvestris and N.tonentosiforais. Regions i. III, IV, V and VII, 5'- and 3'-portlon of regions II anil VI in N.tabacua are practically identical to-the respective regions in N.toeentosifoais, Thus it Is possible to claia that N.tabacua inherited rONA froa the parental species N.tonentosiforais, but toaentosifornis-llke rDNA underwent reconstruction by subrepeat delet1ons/aspltfitat!ons (regions II arid VI i,-.luring the evolution of the N.tabacuB genoae.

The nechaniSBS and factors of aolecular evolution are discussed.

Волков P.ft. Нолекулзрно-биохимические процесса и кариоти пическая эзолнщия растений.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологиче^ ких наук по cneuHáflbHocTH 03.00,28, - молекулярная генетик Черновицкий государственный университет, Черновцы, I99S.

В диссертационной работе иэучаетсся возмоянач егаииосвя: меяду молекулярной й кариотипической езойвцией и растений.

Выло'показано, что молекулярная эволвциа pota íltcotiai связана с интенсивными перестройками позторяввихсв последов! тельностей. Эти перестройки иогут происходить путем делений акплификаций. Скорость «тих процессов в роде Prunus была знаш гельно нивв. Интенсивность перестроек повторявшихся последов! тельностей коррелирует с зволвцией кариотипа.

Вариабельность рДНК в родах Nlcotlana, Fettmia, Solanui Datura, Lyciua и Prunus оценивалась с пошзжъв рестриктазно! картирования. Било показано, что длины болыгих «е«гсннык cneftci ров (BMCJ отличаются у большинства изученных видов. Только оче! близкие виды с идентичным карнотипом имели одинаковые длины 61 и очень сходные локализации сайтов узнавания рестриктаз.

Сравнивалась такяе организация рДНК у гибридов рад( Nlcctiana и Prunus й их предполагаемых диплондних предков. Shj обнарувенЬ (I) двуродительсное сF1 гибрид N.tabacu« х N.glauca P.ceragus) или (11) однородительское'(Р.vulgaris) наследован! строения ВМС, но Ш1> природный аллоплоид N.tabacim имеет орп низацив БИС. которая отличается от таковой обоих роднтел« (N.sylvestrls and N.tonentöslforHis).

БМС генов рРНК N.sylvestrls и N,t.oanntos'fori!ls были клож рованы, Смквенированыи сравнены с полинуклеотидной последов* тельностьа БИС N.tabacuB, Это сравйение показало, что суцсству< ? областей вБМС всех изученных видов Hicotlana, но во всех о( ластях БИС N.sylvestrls и N.tonentoslforais имеются спвцифичес кие особенности..Области 1, III, III, V и Uli, 5'- и З'-конец oí ласти ' II и VI у N.tabacu« практически идентичны соответствен^ областям у Н.toaentoslfoils. Таким образом, можна считать, 41 N.tabacun . наследует рДНК от родительского вод N.toaentoslforeis. но toÉBntosIforíIs-подобная рДНК подвергалас перестройкам путем делений и ашижфикаций субповторив (обпаст II и Uli втечение яволвции ге'нома N.tafcacua.

В работе обсуждаются механизмы и факторы молекулярной эве лщии.

Клн>чов1 слова: eucnpecis гэн1в: пол1нуклеотидн! посл!до^-ност1, що повториться; гени рРНК; великий м1ягенний епвйсвр; клонування; с!квенування: молекулярна еволлц1я; кар!отип; Nlcotiana; Prunus.