Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности формо- и видообразования у цветковых при гаметофитном апомиксисе как неустойчивой системе семенного размножения

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Особенности формо- и видообразования у цветковых при гаметофитном апомиксисе как неустойчивой системе семенного размножения"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ах рукописи

Х&О /

КАШИН Александр Степанович

ОСОБЕННОСТИ ФОРМО- И ВИДООБРАЗОВАНИЯ У ЦВЕТКОВЫХ ПРИ ГАМЕТОФИТНОМ АПОМИКСИСЕ КАК НЕУСТОЙЧИВОЙ СИСТЕМЕ СЕМЕННОГО РАЗМНОЖЕНИЯ

03.00.05-ботаника

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург 2000

На прав;

\

Работа выполнена в Ботаническом саду Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского и в [Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор К.В. Квитко

доктор биологических наук, профессор Э.С. Герёхин

.доктор биологических наук, профессор Л. И. Орёл

Оппонирующая организация: Главный ботанический сад РАН

Защита состоится « £ /» 2000 г. в /Л~~*^г7час на

Заседании диссертационного совета Д 063.57.20 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора биологических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034 г. Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9, биолого-почвенный факультет, кафедра ботаники, аудитория № 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им . A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан « ¿¿oj^SJ^J 2000 i

Учёный секретарь диссертационного

Совета Д 063.57.20, к.б.н. В.Н. Никитина

ВЯЗ. О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В последнее десятилетие интерес к роблеме гаметофитного апомиксиса возрос в связи с наметившимся прогрессом исследовании природы этого уникального явления. Основанием для этого потужили результаты генетического анализа характера наследования апоспории, оказывающие относительно простую генетическую природу гаметофитного юмиксиса, в частности апомейоза (Savidan, 1982; Nogler, 1984, 1995). Гипотеза контроле апомейоза одним или немногим числом тесно сцепленных генов олучила подтверждение ещё в ряде работ (Mogie, 1988; Dujardin, Hanna, 1989; zias-Akins е. а., 1993; Asker, Jerling, 1992). Проводимые интенсивные иссле-ования по локализации гена(ов) апомиксиса с целью их передачи методами :нной инженерии культурным растениям (Peacock, 1992; Ozias-Akins е.а., 1994; icknell, Borst, 1994, Koltunow е.а., 1995; Rindiger е.а., 1996; и др.) порождают адежду на возможность широкого использования этого явления в селекции и гменоводстве в недалёком будущем. Это важно для решения таких задач, как охранение гетерозисного эффекта в ряду поколений, стабилизация отдалённых 1брндов и уникальных генных комбинаций и т.п.. Использование апомиксиса эещает настоящую революцию в растениеводстве (Savidan, Dujardin, 1992; avidan, 1995; Vielle Calzada et al., 1996; Grossninlaus et al., 1998).

Но остаётся без ответа ряд основополагающих вопросов о последствиях и еханизмах перехода видов на гаметофитный апомиксис. Увлечение активным оиском генов, инициированное возросшими возможностями и достижениями в эласти молекулярной генетики и генной инженерии, невольно ведёт к упрощенна самой проблемы гаметофитного апомиксиса, как системного явления, полого динамизма путей реализации. А между тем нет ясности в вопросе о степе-и устойчивости этой системы семенного воспроизводства, Настораживает, что в рироде облигатный гаметофитный апомиксис не обнаружен и на базе хромо-)мно сбалансированных геномов фактически не реализуется. По-прежнему не

ясно, что собой представляет гаметофитный апомиксис в эволюционном плане к каким популяционно-генетическим последствиям ведёт. А понимание этогс немаловажно и для осознания потенциальных возможностей использования га метофитного апомиксиса в селекции как экспериментальной эволюции, и дш развития общих представлений о факторах и механизмах эволюции цветковых.

До последнего времени роль гаметофитного апомиксиса в эволюции апа лизируется преимущественно лишь в отношении эволюционной нластичностс дпомиктов (Heslop-Harrison, 1959; Battaglia, 1963; Хохлов, 1970; Мэйнард Смит 1981; Грант, 1984; Петров, 1988; Рубцова, 1989 и др.). Доминирует при это» представление о том, что они могут иметь лишь временное адаптационное пре имущество. Однако, на наш взгляд, гаметофитный апомиксис может являтьс: фактором, существенно ускоряющим сами темпы формо- и видообразования да лее в том случае, если переход на него оказывается временным. Рассмотрен» такой роли гаметофитного апомиксиса в эволюции особенно важно в связи тем, что в настоящее время всё больше становится сторонников пунктуалист ских воззрений на видообразование (Оно, 1973; Stanley, 1979; Carson, 1982 Тахтаджян, 1983; Lalewski, 1987; Pollard, 1987; Татаринов, 1988; Алтухов, 1989 Стегний, 1991). В соответствии с ними утверждается, что видообразование осу ществляется сальтационно через преобразования в системе генов, заграгива ющих видоспецифичные признаки и существенно сказывающихся на жизнеспо собности и размножении особей. Очевидно, что реализации изменчивости, за трагивающей видоспецифичные признаки, при половом размножении мешаю барьеры хромосомной несовместимости при рекомбиногенезе и неизбежна, единичность трансформированных особей. Воспроизводство таких особей боле успешно может быть реализовано при гаметофитном апомиксисе. Поэтому даж временный переход на этот способ размножения должен способствовать про цессу формо- и видообразования. Но роль гаметофитного апомиксиса в видооГ разовании не признаётся, так как не допускается возможность возврата апомш

)в к облигатному половому воспроизводству (Darlington, 1932; Stebbins, 1950; ret de, Harlan, 1970; Грант, 1984) с трансформацией в биологические виды.

Мнение исследователей сводится к тому, что апомиксис в принципе не моет вести к образованию новых видов и тем более таксонов надвидового ранга, амое большее, что допускается в отношении апомиктичных форм, - это их спорность сохранять статус вида (Вага et al., 1999).

Одной из причин, не позволяющей видеть существенную роль апомиксиса видообразовании у покрытосеменных, на наш взгляд, является то, что до стоящего времени остаются неизвестными механизмы переключения с амфи-1 апомиксис и в обратном направлении.

Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что в ней редпринята попытка обоснования роли гаметофитного апомиксиса в эволюции чтений и ответа на вышеперечисленные вопросы.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Диссерта-аонная работа выполнялась в рамках Комплексной НТП стран-членов СЭВ 'азработать и внедрить биотехнологические методы повышения эффективно-ги растениеводства и животноводства" (шифр О.СХ.01.01.01.Н6.), темы РАСХН ia основе использования методов культуры тканей, искусственного оштодо-юрения ш vitro и химической индукции партеногенеза получить отдалённые 1бриды проса с его дикими сородичами" (шифр 0.25.05.25), ГНТП "Приоритет-ые направления генетики" (грант 5.32) и "Фундаментальные исследования высей школы в области естественных и гуманитарных наук. Университеты Рос-ш" (грант 015.07.01.14), проектов Российского фонда фундаментальных иссле-эваний № 97-04-49032 и № 00-04-49376.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлось исследова-ле особенностей формообразовательного процесса при гаметофитном апомик-ice, механизмов и возможных эволюционных последствий его реализации у зетковых.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Выявить потенциал и основные особенности сальтационного формоо£ разования при гаметофитном апомиксисе.

2. Исследовать механизмы реализации формообразовательного процесс при гаметофитном апомиксисе.

3". Исследовать возможные эволюционные последствия формообразов: тельного процесса при гаметофитном апомиксисе.

4. Исследовать in vivo и in vitro механизмы переключения пути семенног воспроизводства у цветковых (амфи-апомиксис), отдельные факторы, определ? ющие этот процесс, и возможные причины неустойчивости апомиктичной систс мы семенного воспроизводства.

Научная новизна полученных результатов. Впервые показано, что агамном комплексе кариотипическая изменчивость охватывает все формы и з* частую имеет место в потомстве большинства отдельных растений. Это говс рит о том, что всем формам агамокомплекса, включая и виды, обычно считан щиеся облигатно половыми, свойственна чрезвычайная динамичность процессо определения пути семенной репродукции (эуспория, апомейоз, зиготия, апозг готия), позволяющая отнести их к формам с нестабильной системой семенног размножения.

Впервые показано, что кариотипическая изменчивость в апомиктичнь популяциях имеет место не только за счёт реализации различных путе семенной репродукции, но зачастую и за счет некратной редукции числ хромосом. В основе этого явления лежит, вероятно, асимметричный мейоз п причине хромосомной несбалансированности генома.

Показано, что в агамном комплексе в постоянно идущий процес гибридогенеза втянуты все виды, но его интенсивность между апомиктичным формами значительно выше, чем при участии условно половых форл Обосновано, что многие клоны и популяции в пределах ареала гибридног агамовида имеют независимое происхождение.

Впервые изучена динамика структуры одних и тех же популяций гамокомплекса по годам по параметрам частоты апомиксиса, семенной родуктивности, кариотипической изменчивости, гибридогенеза.

Обосновано, что оптимальные условия для сальтационного формо- и ви-ообразования складываются не при облигатно половом размножении, а при становлении в системе семенного размножения динамического равновесия 1ежду ano- и амфимиксисом.

Обосновано, что факультативно апомиктичная форма в состоянии верну-ься к облигатно половому процессу и интегрироваться в биологический вид. Ъказано, что в переходе на гаметофитный апомиксис и в возврате к половому •азмножению существенная роль принадлежит факторам внешней среды и 1еханизмам физиологической регуляции.

Впервые показано, что лимитирующим фактором переключения на путь 1позиготии из фитогормонов являются цитокинины. В культуре неоплодотво->ённых завязей in vitro показано, что для успешной активации мегагамет необходимо превышение цитокининов в среде над ауксинами в 3-5 раз. Это указы-»ает.на то, что неустойчивость системы семенного размножения при апомиксисе южет быть опосредована динамикой ауксин-цитокининового баланса в завязях ta критических этапах репродуктивного развития.

Впервые установлено, что для дальнейшего развития активированных ггруктур уже через 1-3 суток после эксплантации завязей необходимо смещение уксин-цитокининового балланса в пользу повышенного содержания ауксинов [римерно на порядок. Это может отражать естественную динамику [штогормонов в завязи на этапах активации мегагамет и раннего эмбриогенеза у юкрытосеменных как при зиготии, так и при апозиготии.

Разработаны составы новых сред и техника двухэтапного культивирова-шя неоплодотворённых завязей для стабильной активации мегагагамет.

Показана универсальность выявленных закономерностей активации мега-

гамет in vitro, - на примере Taraxacum, Hieracium и Pilosella, - и in vivo, - h¡ примере Panicum miliaceum и Zea mays.

Впервые получены межвидовые гибриды Panicum miliaceum в комбина циях с P. coloratum, Р. miliare и P. dichotomiflorum.

Практическая значимость полученных результатов. Практическую i теоретическую ценность имеет разработанная техника культивирования in vitr< неоплодотворённых завязей проса. Она может быть использована для изучени: механизмов переключения пути семенной репродукции, в частности активацш мегагамет к партеногенетическому развитию, а также регуляции эмбриогенеза получения эмбриогенного каллуса и растений материнского типа.

Апробированная на представителях родов Taraxacum, Hieracium и PiloselL методика определения частоты автономного апомиксиса по частоте завязыва емости семян при изоляции цветков без предварительной кастрации может быт использована для выявления частоты апомиксиса у других автономно апомик тичных аллогамов, что качественно упрощает и облегчает этот процесс.

Разработанная техника получения межвидовых гибридов проса с доращи ванием незрелых гибридных зародышей in vitro, а также амфидиплоидов, може быть использована для получения отдалённых гибридов в роде Panicum.

Результаты и выводы работы могут использоваться в курсах по апомикси су, экспериментальной эмбриологии растений, клеточной биотехнологии читаемых студентам и аспирантам университетов и аграрных ВУЗов.

Основные положения, выносимые на защиту.

- высокий уровень гибридогенеза и кариотипической изменчивости даж в локальных популяциях всех без исключения форм агамокомплекса, свидете льствующий о постоянно идущем в нём интенсивном формообразовательно процессе сальтационного характера. Это ведёт к независимому происхождени] многих клонов и популяций в границах ареала отдельных гибридогенны агамовидов и является одной из причин присущего им полиморфизма;

- наличие в потомстве большей части растений всех видов агамного

сомплекса значительной и варьирующей по годам кариотипической изменчиво-;ти. Это указывает на то, что гаметофитный апомиксис - нестабильная система :еменного воспроизводства, стабилизация которой возможна только с возвратом с облигатно половому воспроизводству;

-' реализация у апомиктов с высокой частотой не только различных вари-штов комбинации элементов ano- и амфимиксиса, но и некратной редукции чис-ia хромосом, - вероятно, из-за хромосомной несбалансированности генома.

- возможность постепенного достижения хромосомной сбалансирован-юсти геномов и возврата факультативно апомиктичных форм к облигатно юловому воспроизводству;

- возможность сальтационного возникновения новых форм до видового, юдового и более высокого ранга у цветковых растений с участием гаметофит-гого апомиксиса;

- гипотеза о том, что у отдельных групп покрытосеменных в системе селенного воспроизводства в масштабах эволюционно значимого времени под воз-;ействием условий внешней среды и с участием генетических и физиологи-1еских регуляторных механизмов имеют место циклические преобразования, при адторых период облигатного полового воспроизводства растительной формы вменяется периодом динамического равновесия ano- и амфимиксиса с последу-ощим возвратом к облигатно половому воспроизводству. При этом в период об-гагатного полового воспроизводства происходит стабилизация формы на уровне эиологического вида, в период динамического равновесия апо-амфимиксиса -1нтенсивный процесс сальтационного формообразования и возникновения ми-фовидов. При стабилизации системы семенного размножения на базе полового троцесса эти микровиды трансформируются в биологические виды.

- существенная зависимость определения пути семенного воспроизводства эуспория - апомейоз, зиготия - апозиготия) от динамики ауксин-цитокинино-юго баланса в женских генеративных органах на критических этапах генера-

тивного развития (спорогенез, гаметогенез), что и может являться причино нестабильности этой системы семенного воспроизводства.

Личный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные диссертации, получены под руководством и при непосредственном участи диссертанта в Ботаническом саду Саратовского государственного университет им. Н.Г. Чернышевского и в Научно-исследовательском институте сельског хозяйства Юго-Востока РАСХН.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертг ционной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном симпозиум "Морфо-функциональные аспекты развития женских генеративных структур се менных растений" (Телави, 1984), IX Всесоюзном совещании по эмбриологи растений "Гаметогенез, оплодотворение и эмбриогенез семенных растений, па поротников и мхов" (Кишинев, 1986), VII - X Московских совещаниях по филе гении растений (Москва, 1986, 1991, 1996, 2000), совещании по цветению, опы лению и семенной продуктивности растений "Проблемы размножения цветке вых (прикладные аспекты)" (Пермь, 1987), V, VI и II (VIII) съездах ВОГиС (Мс сква, 1987; 1992; Ст-Петербург, 2000), Всесоюзной научной конференции "Онтс генетика высших растений"(Кишинёв, 1989), XI Международном симпозиуме п эмбриологии у растений "Embryology and Seed Reproduction" (Ленинград, 1990; Всесоюзной научной конференции по сельскохозяйственной биотехнологии (Це линоград, 1991), Чтениях памяти Р.Е. Левиной (Ульяновск, 1992), Международ ном симпозиуме по апомиксису у растений "Апомиксис у растений: состояни проблемы и перспективы исследований" (Саратов, 1994), I и III симпозиумах п биотехнологии у растений и молекулярной биологии (Пущино, 1991, 1995), сим позиуме "Проблемы репродуктивной биологии растений" (Пермь, 1996), Ежегод ном заседании общества экспериментальной биологии (Кент, 1997), Междуна родной конференции "Биология клеток растений in vitro, биотехнология и со хранение генофонда" (Москва, 1997), Международных Вавиловских чтения (Саратов, 1997), XVIII Мичуринских чтениях "Использование биотехнологичес

их методов для решения генетико-селекционных проблем" (Мичуринск, 1997), [(X) Делегатском съезде РБО (Санкт-Петербург, 1998), Международной конфе-енции "Молекулярная генетика и биотехнология" (Минск, 1998), конференции, освящённой 100-летию со дня рождения проф. А.Д. Фурсаева "Флористи-еские и геоботанические исследования в Европейской России"(Саратов, 2000).

Опубликование результатов. Результаты диссертационной работы опуб-икованы в виде 1 монографии, 49 научных статей в международных и ентральных журналах и сборниках и 20 тезисов в материалах конференций и импозиумов. По её результатам получено 4 патента на изобретение. По [атериалам диссертации издано учебное пособие.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 308 границах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, разделённых на одглавы и содержащих 36 таблиц и 50 рисунков, заключения, выводов и списка итированной литературы (508 источников, включая 278 иностранных).

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

СИНТЕЗОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ВИДООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ГАМЕТОФИТНОМ АПОМИКСИСЕ

Воспроизводство является фундаментальным свойством всего живого и оэтому способ воспроизводства не может не сказываться на многих сторонах изнедеятельности организмов на всех уровнях их существования - от молеку-ярно-генетнческого до популяционно-видового. Способ воспроизводства сказы-ается, безусловно, и на скорости формообразовательного процесса. Тесная связь шетофитного апомиксиса с полиплоидией и гибридогенезом, наблюдающаяся ак у растений (Грант, 1984), так и у животных (Астауров, 1969; Cole, 1980; Lok-i, Saura, 1980) указывает иа то, что он имеет самое непосредственное отношение о крайней мере к синтезогенетическому видообразованию, т.е. к видообра-эванию, происходящему путём скачкообразного изменения количества ДНК в

геноме за счёт гибридогенеза, полиплоидии и других макровключений гене тического материала. Не менее 50% (Averett, 1980; Стеббинс, Айала, 1985; Гот шлак, 1989) видов цветковых относятся к полиплоидным, причём в большинстг своём к. аллополиплоидным, поэтому роль гаметофитного апомиксиса видообразовании должна быть существенной.

Однако сложилась парадоксальная ситуация. Общепризнано, что у живот ных (рыб, амфибий, рептилий) нередуцированный партеногенез, по сути (агк мейоз + апозиготия) близкий гаметофитному апомиксису, является обязател] ным условием на пути гибридогенного видообразования (Боркин, Даревскш 1980; Боркин, 1984). Но при несравнимо большей распространённости синтез< генетического видообразования и при той же скоррелированности явлени гаметофитного апомиксиса, полиплоидии и гибридогенеза, роль гаметофитног апомиксиса в синтезогенетическом видообразовании у цветковых до сих пс не признаётся. Нет ясности и в отношении интенсивности процессс синтезогенетического формообразования в агамных комплексах.

ЧАСТОТА АПОМИКСИСА В ПОПУЛЯЦИЯХ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ TARAXACUM, HIERACIUM И PILOSELLA (ASTERACEAE)

Исследования структуры агамного комплекса с точки зрения потенциа синтезогенетического формообразования были начаты с поиска наиболее ад кватных критериев оценки некоторых параметров популяций. В качестве осно ного параметра была выбрана частота апомиксиса. Она может определяться ли! по частоте завязываемости апомиктичных семян, либо по частоте встречаемое зрелых зародышевых мешков с признаками развития без оплодотворения. Выя ление данного параметра для одних и тех же популяций на протяжении неск льких лет даёт представление не только о степени облигатности или факульт тивности апомиктичных и половых форм, но и о характере динамическо равновесия апо-амфимиксиса.

Параметр этот на популяционном уровне слабо изучен, а в одних и тех же опуляциях в ряду поколений вообще не исследовался, отчасти из-за отсутствия ростом и надёжной методики его выявления. Для его изучения мы выбрали юпуляции видов Asteraceae. В пределах этого семейства гаметофитный апомик-ис широко представлен в виде автономных форм (Грант, 1984), что позволяет ;спользовать с целью выявления частоты апомиксиса метод беспыльцевого ре-<има, облегчающий этот процесс.

Выявили, что популяции апомиктичных форм (Taraxacum officinale, Pilo-ella officinarum, P. vaillantii, P. praealta, P. x officinarun-vaillantii) характеризуют-я высокой частотой зародышевых мешков с признаками развития без оплодо-ворения (35.9-70.0 %) и завязываемости семян в условиях беспыльцевого режи-ia (57.9-100.0%). Во всех популяциях половых видов (Hieracium umbellatum, P. chioides, Т. serotinum) число зародышевых мешков с признаками развития без плодотворения не превышало 0.91%, а образования апомиктичных семян не тмечено (рис. 1). Это свидетельствует о надёжности выявления частоты помиксиса по данным показателям при большей точности его определения по астоте образования апомиктичных семян.

Показано, что в апомиктичных популяциях частота завязываемости семян условиях беспыльцевого режима и при изоляции соцветий с некастрированны-:и цветками достоверно не различаются (рис. 2), т.е. что исследованные популя-ии относятся к облигатно аллогамным (Кашин, Чернышева, 1997). Это позво-яет определять частоту апомиксиса у данных форм по завязываемости семян условиях изоляции соцветий без предварительной кастрации цветков, что аксимально облегчает и упрощает выявление параметра в популяциях.

ФОРМООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ АГАМНОГО КОМПЛЕКСА НА ПРИМЕРЕ СИНТЕЗОГЕНЕЗА

Фрагмент агамного комплекса Pilosella Tausch. заказника"Алексеевские ачи" (Саратовская обл.) исследован с целью выявления потенциала синтезоге-

В

1

Д

Е

Ж

32

Рис. 1. Частота зародышевых мешков с признаками развития Е оплодотворения (1) и завязываемости семян при беспыльцевом режиме (2) популяциях: А - P. officinarum, Б-Р. praealta, В - P. х officinarum-vaillantii, Г -vaillantii, Д - Н. umbellatum, Е - P. echioides, Ж - Т. officinale. По оси ордина частота апомиксиса, %

нетического формообразования при гаметофитном апомиксисе.

Базовые виды: Основу фрагмента агамокомплекса формируют по крайи мере четыре вида: Р. есЬ^ев; Р. оШсшагиш; Р. ргаеаНа; Р. уаШапШ. Приводи их цитотаксономическая и ботанико-географическая характеристика, а так сведения по репродуктивной биологии. Они принадлежат к различным секци рода, отчётливо различаются морфологически. Половой комплексный вид а^. есЬМеБ в пределах обширнейшего ареала Восточной Европы явно обед] формами; их всего - 5, в то время как для апомиктичного Р. а^. оЯсшаг например, описано 624 подвида или микровида (Шляков, 1989). Уже это ука вает на менее интенсивный формообразовательный процесс у него, чем у <

помиктичных сородичей.

Фрагмент агамокомплекса описывается на примере двух ценозов, между

Рис. 2.Число семян в соцветиях, завязавшихся в условиях беспыльцевого жима (1), при самоопылении (2) и при свободном цветении (3) у растений из пуляций некоторых видов РПозеПа. У Р. есНгоНлея при самоопылении и спыльцевом режиме семянки партенокарпические: А - Р. ойютагшп (22а); Б -оШстатт (33а); В - Р. оШстагит (22а+33а); Г - Р. есЬЫЬеБ; Д - Р. х оЙПсь гит-уаШшйи; Е - Р. ргаеака. По оси ординат - среднее число семян в соцветии,

которыми нет потока генов: популяций растений всех четырёх видов на заливном лугу (в т.ч. Р. оШстагит 33а и Р. есЫо1с1е5 ЗЗф), а также популяций Р. оШсташт (33а) и Р. есЫоМеБ (ЗЗф) по опушкам остепнённого соснового бора. Показано, что апомиктичным формам свойственна апоспория. Выявлено, что в одних и тех же популяциях базовых видов завязываемость семян по годам широко варьирует (0-100%) (рис. 3). В популяциях Р. есЫо!с!ез в 0.9 % завязей выявлено партеногенетическое развитие зародышей, что указывают на то, что в агамокомплексе даже формы, считающиеся облигатно половыми, имеют определённую склонность к апомиксису и должны быть отнесены к условно половым видам.

Естественная межвидовая гибридизация. Показано, что в исследуемом фрагменте агамокомплекса с различной частотой встречаются гибриды всех возможных комбинаций базовых видов. Даны их морфологическое описание (табл.

100

г

«к г

и

Л Ь и о

г

е> гс о

2 п к

в) го И

£ А ^

МГ*' Л "Ч

---г '

ЕГ ч

П

„О

«лцХИТ» ) ' 4

-Г"

о" А /

/

—

-1

-о-З

—А— 4 -0 -5 —о -6

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Рис. 3. Частота образования семянок в условиях самоопыления в популяциях базовых видов: 1 -Р. есЬкискэ (ЗЗф); 2 -Р. есЫо1с1ез (22ф); 3 -Р. оШсшашш (33а); 4 -Р. оШстагит (22а); 5 -Р. уаШапГм; 6 -Р. ргасака. У Р. есЬЫсЬэ семянки партенокарпические.

) и общая картина естественной межсекционной гибридизации (рис.4). Уста-ювлено, что все родительские виды и гибриды в обоих исследуемых ценозах [меют перекрывающиеся сроки цветения и границы популяций. Поэтому разную

Таблица 1

Степень морфологической близости гибридов РПоБеИа к

Гибридная комбинация Ближе к первой (I), ко второй (II) фо рме

Стебель Побеги Листья Опушение Соцветия Корзинка

х есЫо1ёеБ>оШс!пагит I I I 1-Н I II

х ойктагшп>есЬкй(1е8 I II I I I II

?. х уаШапШ>оП1стагит I I I I I II

>. х есЫо!(1ез-уаШапи1 II 1 I 1-Н 1-И 1-Н

х ргаеака>уа111ап1п 1-Й I I II I II

х уа511ап1н>ргаеаИа 1-И I I II I 1

5. х ргаеа11а>оШстагит I I I II I I

х praealta-echioides I I I I I I

Р. отсапагит

1 _

Р. уаШагМ

1

I. _

1 _

1 _

Р. ргаеаНа

J

I _

Р. есИсабеБ

-1

-«-- 2

-- 3

- - 4

Рис. 4. Схема естественной гибридизации в агамокомплексе: 1 - частота зтречаемости растений на уровне частоты встречаемости родительских форм с стойчивым морфотипом; 2 - то же при неустойчивом морфотипс; 3 -икропопуляция с устойчивым морфотипом; 4 - встречаются отдельные астения с неустойчивым морфотипом.

частоту встречаемости гибридов различных комбинаций нельзя объяснить несовпадением сроков цветения или границ популяций родительских видов. Растения всех гибридных форм факультативно апомиктичны и в условиях изоляции имеют более высокую продуктивность апомиктичных семян, чем их родительские формы (табл. 2). Исключением является Р. х оЯ1сшагит-есЫо]ёез, у которого семенная продуктивность в режиме самопыления отмечена на уровне 47.9+11.2%. Гибридные формы характеризовались довольно высокой всхожестью апомиктичных семян (около 50%). Исключением является Р. х уаШапШ-оШстагиш (не выше 36%) и Р. х оШстагит-есЬЫскв (ниже 10%) (табл.3).

Приведенный в разделе анализ убеждает в том, что обнаруженные в ценозах гибридогенные формы имеют внутриценозное происхождение, более того и в самих популяциях возникают многократно. Это говорит о том, что и каждый из описанных в литературе агамовидов гибридогенной природы состоит из популяций независимого происхождения и представляет собой комплексное образование. Именно многократность возникновения гибридных популяций одной и

Таблица 2

Частота апомиксиса у естественных гибридов РНо5е11а

Гибридная комбинация Год анализа Завязываемость семян*, %

Самоопыление Беспыльцевой режим

Р. х оШстагиш-ргаеака 1995 82.49+3.56

1996 89.44+4.16

Р. х оЕГгстагит-уаШапШ 1993 78.13+3.43

1994 72.08+3.02

1995 63.41+9.27

1996 72.42+4.61

1997 66.16+5.74

1998 63.81+3.19

1999 92.12+4.11 85.62+4.64

Р. х ргаеака-уаШапШ 1997 75.52+7.23

1999 88.28+3.50 85.76+2.64

Р. х оШсшагит-есЫо¡скБ 1997 47.92+11.16

Р. х есЫо1с1ез-ргаеаиа 1997 69.59+5.36

1998 49.86+7.83

* по незаполненным строкам данных нет

Таблица 3

Всхожесть семян у естественных гибридов РЛоаеПа_

Зиды Год анализа Всхожесть семян, %

х оАГютагшп-ргаеаНа 1996 46.81+5.24

?. х оЖс'тагит-уаШапШ 1996 20.04+3.16

1997 35.82+3.28

Р. х ргаеаНа-уаШапШ 1997 54.19+6.21

Р. х оЯстагит-есЫо1с1е8 1997 6.12+3.61

Р. х есЬкнёез-ргаеака 1997 57.55+4.15

гой же комбинации, по нашему мнению, и является одной из главных причин полиморфизма, наблюдающегося у агамных видов.

Ситуация в проанализированном фрагменте агамокомплекса, говорит о эолынем потенциале синтезогенеза у апомиктичных форм, чем у условно толовых. Гибриды между апомиктичными видами встречаются на уровне частоты встречаемости самих родительских форм. В то же время гибриды между апомиктичным и условно половым видом встречаются редко. Гибриды эдних комбинаций (Р. х ргаеаКа-уаШапШ) относительно свободно возникают и, вероятно, часто возвратно скрещиваются с растениями родительских форм, в го время как других (Р. х ргаеа11а-оШстагшп и Р. х уаШапШ-ойюшагит) -возвратно не скрещиваются и поддерживают внутреннюю морфологическую однородность за счёт этого. Третьи (Р. х о/Пстагит-есЬЫскз и Р. х есЫо!с1е8-уаШапШ) - возникают с очень низкой частотой. Эта картина на микроуровне отражает те процессы, которые идут в агамокомплексах вообще.

Процесс гибридогенного формообразования в агамокомплексе идёт постоянно, но далеко не с одинаковой интенсивностью при гибридизации разных форм. Одни гибридные формы уже закрепились на уровне локальных микровидов (Р. х оШстагит-ргаеака, Р. х оШстагит-уаШапШ), другие - находятся на пути к этому (Р. х ргаеака-есИЫёез), третьи - создают фон своим временным существованием без оставления жизнеспособного потомства (Р. х оЯПстагит-есЫо1с!ез). Растения условно полового вида участвуют в гибридогенезе несравнимо реже, чем апомиктичные.

Изменчивость уровня плоидности в популяциях и в потомстве отдельных особей. Результаты исследований свидетельствуют в пользу того, что популяции всех видов агамокомплекса характеризуются существенной кариотипической изменчивостью (2х-6х) (рис. 5). Она значительно варьирует по

Р. ж рпеа1и~ оГПиаагшп

Р. х

уаШааН1-оШсЫагиш

Р.оГПсшагиш 22а

Р.оГПс1аагшп 33»

Р.ргаеа1и

РлаШапШ

Р.х ргаеаКа-есЫоШеэ

—I—

20

—х—

40

—I—

60

—1—

80

Р. есЫоЫез ЗЗф

Р. \aillaiilii

Р. оСПсшагит 33а

Р. оГПсшагит 22а

ЙЕ

Н-

0 20 40

-1—

60

I

80

—I

100

Р.х «аНШн ргаеаКа

Р. оШстагит 33а

Р. оПкшагит 22а

Р. ргаеаКа

Р. \аШап1П

Р. есЬннйез ЗЗф

-1

100

Р.есМснйез 22ф

б

Г

за

¡ЯГ

Ь-

I

20

Р. х уаШапШ-оШс1пагит

Р. ргаеаКа

Р. уаШаоШ

Р. ссЫоМез ЗЗф

И~

В7х

Эбх

Ш5х

Ш4х

,[ПЗх

Ш2х

—г—

40

I

60

—I—

НО

—

100

—I—

20

■ ■ 40

—I—

60

—I—

80

100

Рис. 5. Диаграммы распределения растений разного уровня плоидност (2х-7х) в популяциях видов и гибридов РНозеИа в 1996(а), 1997 (б) и 1998 (в свободное цветение, г - в условиях изоляции) гг.: ~ - миксоплоиды. По ос абсцисс - частота встречаемости, %.

о

о

о

одам (рис. 6), причём в большей мере в семенном потомстве, чем у вегетиру-

ощих в популяциях растений (рис.7). Она значительна у апомиктов не только

га межпопуляционном, но и на внутрипопуляционном уровне. Более того,

(ысока даже в потомстве 60-80% особей (табл. 4, 5).

РНовеПа оШстагит (22а)

о

о

2

Щ

и «

е

Й с*

100 -1 80 • 60 -40 -20 -0

I

1996

1997

1998

о 2

£ (г о

ю

е

о н и са ЕГ

100 80 • 60 • 40 -20 -0

РНоэеНа о№сшагит (33а)

т

ш.

А

1996

1997

1998

Ш2х □ Зх Ш4х 05х Вбх Н7х 0~

V»

РНозеНа уаШапШ

1996 1997 1998

Рис. 6. Динамика изменчивости уровня плоидности в популяциях íeкoтopыx видов РИоэеНа по годам

ш

22а

В1998 □ 2000

6х

7х

г? 70

?60

и

§50

о

? 40 а>

£зо

о а

¡2 20 о

&Ю

кз

з- П

33а

2х

Зх

4х

Рис. 7. Кариотипическая изменчивость среди растений, вегетирующих в популяциях Р11о8е11а ойктагит

Сходная картина кариотипической изменчивости выявлена и в популяци апомиктичных видов ChoпdriИa (рис. 8; табл. 6).

Выявленная картина кариотипической изменчивости указывает на т насколько динамичными оказываются процессы выбора пути семенного воспр изводства у апомиктичных форм. Кроме реализации различных путей семенн репродукции (апомейоз, эуспория; апозиготия, зиготия) её обуславливает, вер

Таблица 4

Кариотипическая изменчивость в потомстве отдельных растений РПоБеНа оШстагиш популяции 33а при свободном цветении (1997) и при изоляции соцветий (1996)

№ родите-льск. расте ния Проанализировано потомков

всего, шт в том числе растений плоидности

растений клеток 2х Зх 4х 5х 6х

шт | % шт | % шт | % шт | % шт | %

1 9 9 6 год (изолированный мате риал)

1 4 13 1 25.0 3 75.0

2 4 11 1 25.0 3 75.0

3 16* 53 1 6.7 6 37.5 8 50.0

4 1 1 1 100.0

5 7 19 7 100.0

6 3 5 1 33.3 2 66.7

7 13* 67 7 53.8 4 30.8

Итого 48 169 1 2.1 17 35.43 27 56.2

1 9 9 7 год (свободное цветение)

1 22 163 20 91.0 1 4.5 1 4.5

2 21 103 18 85.7 3 14.3

3 22 102 18 81.8 3 13.6 1 4.6

4 24 120 20 83.3 4 16.7

5 38 180 34 89.5 4 10.5

Итого 127 668 110 86.6 15 11.8 2 1.6

*часть растений —миксоплоиды

ятно, ещё и некратная редукция числа хромосом, происходящая при реализации мейоза из-за хромосомной несбалансированности геномов. При этом число хромосом уменьшается не вдвое, а - на lx, 2х или Зх. Это видно из сравнения уровня плоидности родительских растений и их потомства (табл. 5).

Кариотипическая изменчивость в той или иной мере обнаруживалась в агамных комплексах покрытосеменных и ранее (Wet de, 1968; Richards, 1970; Asker, 1970, 1971, 1977; Savidan, 1982; Nijs den, Sterk, 1984; Akther e.a., 1993; Morita, 1994; Berthaud e.a., 1995; Masci e.a., 1995), но на популяционном уровне обширных исследований не проводилось. Поэтому вопрос о реальных масшта-

Таблица 5

Кариотипическая изменчивость у исходных растений РИоБеНа оПкшагшп популяции 33а и в их потомстве при свободном цветении в 2000 году

№ рас тения Плоид-ность Проанализировано потомков

всего, шт в том числе растений плоидности, %

2х Зх 4х 5х 6х 7х

1 2х 6 83.3 16.7

2 4х 15 20.0 53.3 26.7

3 ? 10 10.0 90.0

4 Зх

5 Зх 14 50.0 35.7 14.3

6 Зх 1 100.0

7 ? 2 50.0 50.0

9 4х 15 6.7 46.6 20.0 13.3 6.7 6.7

10 4х

12 4х

13 4х 6 16.7 50.0 33.3

14 Зх 4 25.0 75.0

15 Зх 10 80.0 10.0 10.0

16 Зх

17 Зх

18 Зх 5 100.0

19 4х 2 50.0 50.0

20 4х 12 25.0 16.7 16.7 33.3 8.3

21 Зх 11 36.4 45.4 18.2

22 4х 7 42.9 57.1

23 ? 4 50.0 50.0

24 4х 4 25.0 25.0 25.0 25.0

25 Зх 4 50.0 50.0

26 ? 7 71.4 14.3 14.3

27 ? 4 75.0 25.0

28 2х

2.9 9 4 50.0 25.0 25.0

30 4х

ИТОГО 147

бах синтезогенетического формообразования при гаметофитном апомиксисе не ставился. И тем более не предпринимались попытки выяснить динамику реализации кариотипической изменчивости в различные годы в границах одних и тех же локальных апомиктичных популяций. Внимание на этом не акцентировалось. А такой акцент в рассмотрении проблемы позволяет, на наш взгляд, несколько

Chondrilla graminae (Саратов)

Chondrilla

juncea (Саратов)

Chondrilla

juncea (Дьяковка)

xmii»Hiiiiin»T;H»i

SSSK5555S55S

tlliiiiiimiimirimiiitHin

УЧУЧ1

□ ~9x - 15x H~4x-8x И ~3x - 9x 0~(3x-1) -

H6x

□ 4x НЗх+1 S3x

Ш

—--I-1—--1-1

0 20 40 60 80

Частота встречаемости, %

Рис. 8. Изменчивость уровня плоидности в популяциях некоторых видов С1юп(1гШа при анализе потомства в условиях свободного цветения: ~ -миксоплоиды

по-иному взглянуть на формообразовательный потенциал и возможную роль га-метофитного апомиксиса в эволюции.

Переходы по уровням плоидности и "гибридогенная воронка". Вышеизложенное указывает на то, что сингезогенетическое формообразование - не просто скоррелированное с гаметофитным апомиксисом явление, а обязатель-

Таблица 6

Кариотипическая изменчивость у родительских растений в популяции

Chondrilla juncea из Б.-Карабулакского р-на Саратовской области

Проанализировано растений

всего, в том числе растений плоидности

2х Зх 4х 5х

шт шт % шт 1 % шт % шт 1 %

28 1 3.57 15 53.57 10 35.72 2 [ 7.14

ная черта этой системы семенного размножения, приводящая ко всё большем} усложнению таксономической структуры. Непременным следствием гаметофит ного апомиксиса и являются постоянные переходы в обоих направлениях пс нескольким уровням плоидности, кратным или некратным основному числ} хромосом (рис. 9), и "гибридогенная воронка" (рис. 10), в которую втягивают« всё новые и новые таксоны разной степени родства с исходными формами ara мокомплекса. Переходы по уровням плоидности и "гибридогенная воронка' не реализуются независимо друг от друга, а находятся в сложной взаимосвязи Таким образом, реальная картина кариотипической изменчивости и синтезоге неза в целом в агамном комплексе много сложнее выявленных ранее некоторым!-авторами циклов (Harlan, Wet de, 1970; и др).

О том, что подобный характер кариотипической изменчивости в популя' циях в той или иной мере свойственен большинству или всем видал покрытосеменных растений, у которых встречается гаметофигный апомиксис говорят многочисленные факты:

5х

апомейозис

? 4 9 ¿ ?

х—1 t

5х iOx*

R!

-х-

-х—

и

6х 7х 8х* Эх*

х? 2х Зх 4х ■•» спория s q ¿ ? ?

'-х-1 t Зх 4х 5х бх 7х

x«*

2х Зх 4х

Рис. 9. Теоретические возможности реализации переходов но уровня» плоидности и реальная картина их воплощения у исходно пентаплоидны: апомикггичных форм фрагмента агамного комплекса РНовеИа: * - Н1 обнаруженные в популяциях уровни плоидности, возможно, в силу того, чт< исследовали изолированный материал у аллогамных форм; ** - обнаружено хог; бы у миксоплоидов; ? - не явствует из анализа исследованного материала

а) обнаружения у таксономически удалённых групп различного рода циклов перехода по уровням плоидности типа "2х-4х-2х" (Harlan, Wet de, 1970; Savidan, 1982; ), "2x-3x-2x" (Richards, 1970; Nijs den, Sterk, 1984; Morita e.a., 1990; Morita, 1994) и т.п.;

б) присутствия в популяциях апомиктичных растений 2-3 уровней плоидности (Akther e.a., 1993; Morita, 1994; Masci е. a., 1995) или длинных анеуплоидных рядов (Gustafsson, 1946; Nygren, 1951; Freter, Brown, 1955);

в) наличия рас или цитотипов разного уровня плоидности у одного и того же таксономического вида (Gadella, 1988, 1991).

Наши результаты и анализ литературных данных о структуре агамных комплексов указывают на то, что в пределах агамных комплексов формообразо-зание зачастую носит очень сложный сетчатый характер. Во-первых, апомик-гичные популяции одной и той же гибридной комбинации в пределах ареала )дного гибридогенного вида и даже в локальных ценозах возникают независимо. Зо-вторых, много примеров того, как большое число апомиктичных видов одного рода в прошлом возникали при гибридизации различных видов этого же рода; 1апример, - уже упомянутые виды секции Crépis с основным числом хромосом, >авным 11. В этой секции сконцентрированы все агамоспермные виды рода, при-1ём возникали они при гибридизации различных 8-хромосомных и 14-хромо-:омных половых видов этого же рода (Babcock, Stebbins, 1938). В-третьих, раз-шчные виды одного рода с участием апомиксиса могут возникать и при гибри-[изации различных видов двух самостоятельных родов. Так, например, проис-.ождение различных видов Calamagrostis предполагается в результате гибридо-енеза между различными видами рода Agrostis, - с одной стороны, и Trisetum, -другой (Камелин, 1997).

Таким образом, с участием видов агамокоплексов гибридогенез шёл и идёт о крайней мере на трёх уровнях: внутривидовом, межвидовом и межродовом. Гри этом при участии агамоспермии возникновение множества гибридогенных

Рис. 10. "Гибридогенная воронка" во фрагменте агамокомплекса РПоэеН 1)11 - полностью поглощён, в чистом виде не встречается, небольшая час признаков обязательно присутствует у Р.уаШапШ; +++ - легко гибридизирус обильно встречающиеся гибриды с неустойчивым морфотипом свидетельств ют о многочисленных возвратных скрещиваниях как с обоими родительски), видами; ++ - образует многочисленные гибриды с устойчивым морфотипо видимо, без возвратных скрещиваний; + - возникают редкие гибриды неустойчивым морфотипом, вероятно, элиминирующие, или существуют виде одной микропопуляции явно клонового происхождения.

форм происходит не в результате одного акта гибридизации и последующе) расщепления форм, а как следствие независимых актов гибридогенеза. Ра образующихся форм при этом, вероятно, во многом определяется степеш родства гибридизирующих форм, то есть межвидовая гибридизация приводит образованию форм видового ранга, межродовая - к образованию форм родовс ранга. Вероятно, это делает возможным сальтационное возникновение с участ ем гаметофитного апомиксиса и форм ещё более высокого ранга (семейства, г рядка, подкласса или класса). Однако вероятность возникновения таких фо прогрессивно снижается, в порядке возрастания ранга форм становясь ничто» малой. Половое же размножение таких гибридных форм вообще представляв в принципе невозможным из-за крайней хромосомной несбалансированности генома, единичности гибридных особей и их несовместимости с особями ро

ельских форм. Единственный шанс воспроизводства их в ряду поколений даёт нипаренталыюе размножение.

ВОЗМОЖНЫЕ ЭВОЛЮЦИОШ1ЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ФОРМООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ, ИДУЩИХ В АГАМНЫХ КОМПЛЕКСАХ

Гаметофитный апомиксис как неустой'гнпан система семенного разм-южения. Итак, у апомиетов на двух узловых стадиях воспроизводства (спо-огенез и зиготогенез) с высокой частотой реализуются все возможные варианты [утей семенной репродукции. На основе различных сочетаний эуспории (в т.ч. и некратной редукцией числа хромосом), апомейоза, зиготии и азиготии и фор-шруется сложная структура агамного комплекса. Всё это сопровождается ин-енсивной гибридизацией между далеко отстоящими филогенетическими ветвя-[и и иного рода сальтационными преобразованиями. Такой динамизм в реали-ации различных путей семенной репродукции говорит о том, что гаметофитный помиксис - нестабильная система семенного размножения, как всякая система с еустойчивыми параметрами стремящаяся к состоянию устойчивости. Одним из лавных препятствий на пути к устойчивому состоянию системы семенного азмножения является, вероятно, хромосомная несбалансированность генома. В ользу этого говорит то, что:

а) исследованные апомиктичные формы в природе имеют хромосомно есбалансированные геномы (гибридной природы, нечётного, высокого или екратного основному числу уровня плоидности) (Рубцова, 1989;Nassar, 1994;, azy, 1998);

б) вторично половые виды в агамных комплексах — чётные полиплоиды ли дигаплоиды;

в) обнаружена корреляция между способом семенного размножения и гепеныо хромосомной сбалансированности геномов в природных популяциях елого ряда объектов, таких как виды Taraxacum (Richards, 1970; Nijs den, Sterk,

1984; Morita e.a., 1990; Menken et al., 1995), Pilosella (Gadella, 1988, 1991 Calamagrostis (Nygren, 1981). Картина, выявленная при этом, по сути одна и i же: у форм чётных уровней плоидности обнаружена склонность к облигатно m ловому воспроизводству, у форм нечётных уровней плоидности - к факуш тативно апомиктичному;

г) очевиден сам факт непременной факультативности апомиксиса у форм хромосомной несбалансированностью генома, да ещё с различной частотой npi явления по годам. Если у апомиктов даже при хромосомной несбалансирова! ности генома хотя бы в части случаев, а при хромосомной сбалансированности почти всегда, полноценный мейоз реализуется, значит он и для них являет» канализированным путём, в то время как апомейоз - вынужденным отклонение от этого канализированного пути, реализующимся при невозможности и: аномальности течения мейоза. То же самое, вероятно, справедливо и отношении реализации у покрытосеменных оплодотворения или партеногенеза.

Апомикты с хромосомно несбалансированным геномом (нечётной плои ности, анеуплоиды, с неродственными геномами) за счёт переходов по уровня плоидности, гибридогенеза, некратной редукции числа хромосом, в состоят постепенно хромосомно сбалансировать геном. Кроме того, -так как мейоз у ап миктов не всегда и не полностью исключён из цикла воспроизводства, - остают функционирующими механизмы репарации и рекомбинации, способствующ восстановлению хромосомной сбалансированности геномов. Иными словам при гаметофитном апомиксисе оказывается возможным любого рода констру рование хромосомно сбалансированного генома синтезогенетическим путём.

Трансформация агамоспермного вида в биологический вид. Синт зогенетическое видообразование с участием апомиксиса считается невозмо ным из-за недопустимости возврата апомиктичных форм к облигатно полово1 воспроизводству и превращение их в биологические виды. Поэтому максимал ным результатом синтезогенеза в пределах агамных комплексов видится лии агамоспермный микровид (Darlington, 1932; Stebbins, 1950; Wet de, Harlan, 197

Грант, 1984). Данному заключению, на наш взгляд, противоречит то, что: - у цветковых абсолютное большинство апомиктичных видов псевдогамны, т.е. процесс опыления и одинарного оплодотворения у них реализуется, т.е. сохраняется возможность возврата и к полноценному двойному оплодотворению; - в силу факультативности апомиксиса у цветковых с определённой частотой половой процесс реализуется; - переключение на тот или иной путь семенной репродукции - физиологически регулируемый процесс; - в агамных комплексах нередки полиплоидные половые виды, которые могли возникнуть из агамоспермных видов; - у животных превращение партеногенетических видов в настоящие биологические виды доказано. При достижении хромосомной сбалансированности геномов, например, у таких форм нет непреодолимых препятствий для возврата к облигатному амфимиксису. В пользу этого говорит и тот факт, что абсолютное большинство апомиктичных форм имеют хромосомно несбалансированные геномы.

Вндообразовательный потенциал агамоспермни у цветковых. Необоснованность традиционных представлений об абсолютной роли полового размножения в видообразовании подтверждает ряд фактов, среди которых:

1) данные молекулярной и популяционной генетики, говорящие об ограниченности спектра изменчивости и об устойчивости параметров изменчивости в половых популяциях во времени и пространстве (Carson, 1982; Алтухов, 1989; Ушаков, 1982, 1984) и свидетельствующие о том, что половой процесс является барьером на пути выхода за пределы внутривидового полиморфизма;

2) генетическая неоднородность в ряду поколений у партеногенетических клонов животных (Шапошников, 1965, 1978; Linch, 1985) и у апомиктичных растений (Бадалов, 1989; Батурин, 1997), свидетельствующая о высоком потенциале их изменчивости, вплоть до способности сальтационно эволюционировать при смене условий обитания (вида растения-хозяина у тлей, например) (Шапошников, 1978; Shaposhnikov, 1984);

3) слишком малые известные скорости потока генов (Endler, 1977; Stanle> 1979; EhrJich, White, 1980; Levin, 1993; и др.), не позволяющие считать их фак тором, обеспечивающим единство структуры вида при половом размножении, i вынуждающие признать в качестве такого фактора селективную природу самог полового процесса и мейотического рекомбиногенеза;

4) жёсткая корреляция между числом видов в роде, - с одной стороны, -1 характером распространения апомиксиса у растений (Кашин, Куприянов, 1993 и нередуцированного партеногенеза у животных (Кашин, 1998), - с другой,-гс ворящая в пользу причастности этих форм размножения к видообразовательном процессу.

Показано, что источников изменчивости при апомиксисе оказывается н меньше, чем при амфимиксисе, а в силу снятия барьеров несовместимости во: можности сальтационного выхода за пределы "допустимой" изменчивост существенно расширяются.

Для концепции сальтационного видообразования, становящейся всё боле популярной и убедительной, камнем преткновения является половое воспрс изводство возникающих форм. Апомиксис является идеальным условием ренк ния проблемы воспроизводства особей-основателей в ряду поколений. При это: процесс видообразования ускоряет не облигатный апомиксис сам по себе, динамическое равновесие между амфи- и апомиксисом.

По результатам исследования предложена гипотеза о том, что у отдельны групп покрытосеменных в системе семенного воспроизводства в масштабах эвс люционно значимого времени под воздействием меняющихся внешних услови и с участием генетических и физиологических регуляторных механизмов имею место циклические преобразования, при которых период облигатного половог воспроизводства растительной формы сменяется периодом динамического ра новесия ano- и амфимиксиса с последующим возвратом к облигатно половом воспроизводству. При этом на период облигатного полового воспроизведете выпадает стабилизация формы на уровне биологического вида, на период дин

ического равновесия апо-амфимиксиса - интенсивный процесс формообразо-шия и возникновения микровидов, которые при стабилизации системы семен-эго размножения на базе полового процесса трансформируются в биологичес-1е виды (рис. 11).

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ЭВОЛЮЦИИ

СПОСОБОВ СЕМЕННОГО РАЗМНОЖЕНИЯ У ЦВЕТКОВЫХ

Таким образом, при гаметофитном апомиксисе имеет место нестабиль-эсть в выборе пути семенного воспроизводства. Так как кариотилическая из-енчивость наблюдалась даже в пределах одного соцветия, а в потомстве одного 1стения в условиях беспыльцевого режима обнаружены растения до 4-х уров-зй плоидности, эту изменчивость нельзя объяснить одним разнообразием гено-

/

/

/

/

/

/

/

/ I г

/ Ап+Ам \

/ М \ / I I \ //II * * Ь *

Рис. 11. Циклические преобразования в системах семенного размножения и ( возможная связь с процессами видообразования у цветковых растений: Ам -штатный амфимиксис; Ап - облигатный апомиксис; Ап + Ам - равновесная 1фи-апомиктичная система размножения; сплошная стрелка - пути преобразо-ший в системах размножения; пунктирная - образование новых видов

I I \ \ I I \ \

/ I I I * * * *

типов. Причины явления, вероятно, нужно искать в особенностях эпигенетн ческой реализации пути семенной репродукции в критические моменты развита растения (спорогенез и зиготогенез). Так как в различные годы характер измен чивости менялся и подчас кардинальным образом, безусловно, есть все оснс вания говорить о зависимости проявления апоспории и партеногенеза от факте ров внешней среды и от физиологических регулягорных механихмов. Об этом ж говорят и литературные данные.

Поэтому прогресс в понимании действительного значения гаметофитног апомиксиса в эволюции и его роли в видообразовании, на наш взгляд, находите в прямой зависимости от установления регуляторных механизмов и степей лёгкости переключения с амфимиксиса на апомиксис и в обратном направленш В этой связи в работе приведены результаты экспериментов по выявлешп физиологических механизмов переключения на апомиктичный способ семеннс го размножения у покрытосеменных, т.е. по индукции апомиксиса, - проблем чрезвычайно слабо разработанной.

Результаты экспериментов предваряются изложением данных, говорящи в пользу того, что для апомиксиса важным оказывается не только наличие ил отсутствие у формы генетических детерминант этого явления, но и фенотип! ческое проявление их в условиях конкретного генетического фона и в конкре-ных условиях внешней среды (Nogler,1984; Knox, 1967; Saran, de Wet, 197 Me William et al, 1978; Hussey et al, 1991; Gounaris et al., 1991; Frost, Soost, et a! 1968; Cox, Ford, 1987; Кашин и др., 1999).

Экспериментальная индукция дипло- и апоспории. У Nicotiai tabacum показано, что высокая температура увеличивает вероятность развита археспориальных клеток по пути формирования нередуцированных мегаспс (Лобанова, 1991). Воздействие колхицином на незрелые завязи Cucumis sal vus in vivo приводило к формированию апоспорических и диплоспорическ* зародышевых мешков (Дзевалтовский, 1971, 1973. В наших исследованиях пр обработке зрелых соцветий Zea mays in vivo растворами ИУК и её синтетиче

ими аналогами, а также грамицидином С и Д, кумарином, глутатионом, диме-илсульфоксидом (ДМСО) и некоторыми солями кальция наблюдали формиро-:ание из клеток нуцеллуса и антипод структур, подобных зародышевым мешкам i их инициалям (Kashin, 1992; Кашин, 1993). На примере сорго показана зависи-юсть частоты апоспории от фитогормонального баланса в семяпочке на момент гегаспорогенеза (Эльконин, 1998). Эти данные подтверждают, что переключение эуспории на апомейоз находится под контролем регуляторных физиологичес-их механизмов.

Экспериментальная индукция партеногенеза in vivo. У форм, не имею-х генетической склонности к апомиксису, образование партеногенетических се-[ян вызывали: 2.4-Д (Iwanada, 1983); ДМСО, колхицин и гидрализат малеино-ой кислоты в парных сочетаниях (Zhao, Gu, 1984); колхицин в сочетании с 1.МСО (Zhou Shi-Qi е.а., 1991); ДМСО (Вермель, Соловова, 1973; Попов, 1978); рассинолид (Kitany, 1994). В наших исследованиях у Z. mays кинетин активи-овал мегагаметы к партеногенетическому развитию в 8.49+ 0.16% (табл. 7; рис. 2), а у Panicum miliaceum - в 25.3+ 0.7% случаев. Активация мегагамет у Z. lays достигнута и при действии грамицидина С и Д, хлорида и нитрата кальция, утина, НАД, твина-80, рибофлавина, холекальциферола, папаина, кумарина,

Таблица 7

Зависимость активации мегагамет Z. mays к партеногенетическому

Вариант Объект Исследовано зародышевых мешков

»бработки обработки всего,шт индуцировано к развитию,%

ез обработки ЮВ-24ТС 681 . 0.00

бработано КН ЮВ-24ТС 856 9.91+0.39

ез обработки ВИР-42 437 0.00

бработано КН ВИР-42 764 7.85+0.36

ез обработки Колл.147ТВ 180 0.00

бработано КН Колл.147ТВ 122 2.46+0.78

того: без обработки 1298 0.00

с обработкой КН 1742 8.49+0.15

глутатиона,6-БАП, этанола. Эффекта активации не наблюдали при действи: амида НУК, ИУК, 2.4-Д, гиббереллина, абсцизовой кислоты, эргокальциферолг

аце

-тилхолина (Кашин, 1993). Из фитогормонов эффект вызывали только

цитоки-нины.

Активация мегагамет и регуляция эмбриогенеза в культуре т У.1г неоплодотворённых завязей Р. тШасеит. Специальные эксперименты по изу нению физиологии активации мегагамет в культуре иеоплодотворённых завязе! ранее не ставились. В наших исследованиях показано, что активация мегагаме к партеногенетическому развитию у Р. тШасеит достигается при таком соотно шении фитогоромонов в среде, когда концентрация цитокининов в 2-5 раз выше концентрация ауксинов (рис. 13). Установлено, что для дальнейшего разви активированных структур в эмбриоиды через 1-3 суток необходима транс-

чем тия

Рис. 12. и этанола (2)

Активация мегагамет Z. mays in vivo под действием кинетина (1

ИУК 1.0 0.5 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0.5

НУК 0.5 1.0 0.5 0.1 0.1

2.4-Д 0.5 1.0 0.1 0.5

кн 0.2 1.0 1.0 1.0 0.2 0.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

БАП 1.0 0.5 0.1 1.0 0.5 1.0 1.0

Рис. 13. Зависимость активации мегагамет от соотношения фитогор-монов среде при контроле через 7 суток культивирования in vitro неоплодотворснных тязей проса посевного.

фодышевые мешки с активироваными к развитию на МС-среде яйцеклеткой ), яйцеклеткой и центральной клеткой совместно (2), центральной клеткой >); зародышевые мешки с активированными к развитию на Ы6/2-среде яйце-теткой (4), яйцеклеткой и центральной клеткой совместно (5), центральной 1еткой (6)

пантация завязей на среду с таким соотношением фитогормонов, когда кон-гнтрация ауксинов превышает концентрацию цитокининов в 5-10 раз (рис. 14). ти результаты указывают на то, что лимитирующим фактором для активации егагамет из фитогормонов выступают цитокинины, для раннего эмбриогенеза -^ксины (Kashin, 1992; Кашин, Куприянов, 1993). В пользу этого свидетельству-г и приведённый в работе анализ литературных данных по культивированию еоплодотворённых завязей других видов растений, а также результаты ммуноферментного анализа завязей пшеницы (Блинцов и др., 1998).

Потенциал развития мегагамет апомиктичных и половых форм Aste raceae в культуре неоплодотворённых завязей in vitro. При двухэтапном куш. тивировании на средах с фитогормонами, с высоким уровнем цитокинина в сред на первом этапе, наблюдали развитие мегагамет у большинства форм (рис. 15. У диплоспорической формы (Taraxacum officinale) преимущественно наблюдал прямое развитие растений (21.5±5.7%), у апоспорических форм Pilosella - пре имущественно каллусогенез (до 23.7+4.2%). У условно половых сородичей ди плоспорических форм (Т. serotinum, Hieracium umbellatum) наблюдали лишь ела бую выраженность индукции партеногенеза (каллусо генез до1.4 +0.6%). В то ж время у условно полового сородича апоспорических форм (P. echioides), на блюдали каллусогенез с частотой 7.5+2.1%. При исключении первого этапа куль

тивирования на среде с относительно высоким содержанием цитокининов случа-

0.0

пук 0.05 0.1 0.2 0.2 0.4 0.2 0.35 0.7 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5

2.4-д 0.05 0.2 0.1 0.4 0.2 0.2 0.35 0.5 0.5 0.5 0.5 0.1

ьап 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.05 0.07 0.07 0.03 0.05 0.02 0.05 0.1 0.1 0.05 0.02 1.0 0.01

кн 0.01

Рис. 14. Зависимость характера развития активированных на Ьазе мегаг; метофита проса посевного структур от состава фитогормонов в пересадочно среде.

1-частота раннего эмбриогенеза; 2-частота совместного развития ранни зародыша и эндосперма; 3-частота развития только эндосперма; 4- частот "позднего" эмбриогенеза (формирование эмбриоидов)

ев каллусогенеза или прямого развития растений не отмечено ни у условно половых, ни у апомиктичных форм. Это говорит том, что мегагаметы апомиктич-

Т. serotinum (sex, 2п=16) r- officinale (аро, 2п = 24)

г ю

я

oi— Среда:

2 10

I, ВД . HS 1 2 3 4 с фиюгормопамп

I . .1_I , I

1 2

без фитогормоиов

1 2 3 4 с фнтогормонамн

без фитогормоиов

II. uinbellatuni (sex, 2»=1Н)

ol-

Срела:

12 3 4 с фиюгормонамн

J_L

- 12 3 4

без фитогормоиов

Р. х officinarum-cjmosa

(аро, 2п = 45)

12 3 4 с фнтогормонамн

12 3 4 без фитогормоиов

МО 2

P. ccliioitles (sex, 2n = 36)

[ii-

Среди:

1 2 3 4 : фи 1 с

гогормошши

Т 2 3 4 без фитогормоиов

P. officinarum (аро, 2л =54)

1 2 3 4 с фнтогормонамн

1 2 3 4 без фпто! ормонов

Рис. 15. Частота прямого развития растений (1, 3) и каллусогенеза (2, 4) в культуре in vitro неоплодотворённых завязей некоторых Asteraceae при двухэтапном культивировании: 1,2- среды, содержащие пролин (300 мг/л); 3, 4 • среды без пролина

а 6

ных форм имеют значительно больший потенциал развития в культуре in vitro, чем условно половые, равно как и то, что условно половые формы, ближайши сородичи которых характеризуются апоспорией, более пластичны в отношени] индукции партеногенеза, чем условно половые формы, сородичам которых свой ственна диплоспория. Отсутствие прямого развития растений или каллусогенез при исключении этапа культивирования завязей на активирующей среде с высс ким уровнем цитокининов подтверждает заключение о том, что лимитирующш фактором для активации мегагамет и индукции партеногенеза у покрытосемен ных являются цитокинины.

Таким образом, одним из вероятных эндогенных факторов переключени пути семенной репродукции с амфи- на апомиксис является изменение ауксин цитокининового баланса в завязях на момент спорогенеза и достижения стади зрелого зародышевого мешка. С этим и может быть связана зависимость прояЕ ления апомейоза и партеногенеза от факторов внешней среды, которые легк могут смещать баланс фитогормонов в ту или другую сторону. При генетичес кой детерминации апоспории, например, смещение эндогенного баланса эти фитогормонов в сторону ауксинов на момент спорогенеза под воздействием фа! торов внешней среды может вести к проявлению апоспории, а обратное изм< нение баланса - к подавлению её. При смещении баланса этих фитогормонов к стадии зрелого зародышевого мешка в сторону цитокининов, инициирование факторами внешней среды, будет возрастать частота партеногенеза, при обра-ном изменении баланса на этой стадии - он может подавляться полностью.

Факт зависимости проявления апоспории и партеногенеза от баланса ф> тогормонов в семяпочке на критические моменты определения пути семеннс репродукции указывает на то, что механизм эпигенетической реализации ал мейоза и партеногенеза может заключаться прежде всего в создании на эти м менты определённых градиентов основных групп фитогормонов с переопр делением за счёт этого пути развития соответствующих клеток и их компете! ции. Это приводит нас к заключению о том, что: 1) проблема гаметофитно

помиксиса является не только проблемой формальной генетики, но и, - а, может ыть, и в большей мере - проблемой биологии развития и межклеточного заимодействия; 2) эволюция систем семенного размножения в отдельных руппах и у покрытосеменных в целом может быть обусловлена эволюцией егуляторных систем.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что при гаметофитном апомиксисе уже в пределах отдельных енозов неизбежно реализуется сальтационное, в частности синтезогенетичес-ое, формообразование. В процесс гибридогенеза при этом вовлечены все конта-тирующие между собой виды агамокомплекса. Но условно половой вид вносит аименылий вклад в производство гибридогенных форм. Многократное неза-исимое возникновение клонов и популяций одной гибридной комбинации и яв-яется одной из причин чрезвычайного полиморфизма даже внутри отдельных нбридогенных агамовидов.

2. Показано, что уже локальные популяции видов агамокомплекса арактеризуюгся высокой изменчивостью уровня плоидности за счёт реализации азличных путей семенного воспроизводства (апомейоза - эуспории, зиготии -позиготии), а также некратной редукции числа хромосом, происходящей из-за ромосомной несбалансированности геномов.

3. Показано, что гаметофитный апомиксис является нестабильной истемой семенного воспроизводства. Частота проявления апомейоза и артеногенеза в популяциях и потомстве отдельных растений широко арьирует по годам (в интервале от 0 до 100 %). Их проявление относительно езависимо друг от друга. Даже у видов агамокомплекса, традиционно читающихся облигатно половыми, в отдельные годы элементы апомиксиса огут реализовываться с высокой частотой.

4. Обосновано, что гаметофитный апомиксис как нестабильная систем семенного размножения имеет тенденцию к стабилизированному состоянию возвратом к облигатно половому воспроизводству. Это может вести преобразованию агамных видов в полноценные биологические виды.

5. Обосновано, что факультативный апомиксис обладает способность восстанавливать хромосомную сбалансированность геномов. Механизмами с восстановления выступают переходы по уровням плоидности в обои направлениях, некратная редукция числа хромосом, гибридизация, репарация кроссинговер.

6. Обосновано, что сальтационное видообразование у цветковь преимущественно реализуется с участием гаметофитного апомиксиса.

7. Обосновано, что у покрытосеменных в системе семенного воспрои водства в масштабах эволюционно значимого времени под воздействием пн шних условий и с участием эндогенных ре[уляторных механизмов имен место циклические преобразования, при которых период облигатного полово1 воспроизводства сменяется периодом динамического равновесия апо-амфимиксиса с последующим возвратом к облигатному амфимиксису. При это на период облигатного полового воспроизводства выпадает стабилизация форм на уровне биологического вида, на период динамического равновесия ап амфимиксиса - интенсивный процесс формообразования и возникновеш микровидов, которые при стабилизации системы семенного размножения i базе полового процесса трансформируются в биологические виды.

8. Показано, что причиной нестабильности системы семенного размнож ния при гаметофитном апомиксисе может являться зависимость реализации ра личных путей семенного воспроизводства от физиологических регуляторш механизмов, в частности от динамики ауксин-цитокининового баланса в проце се формирования и развития женских генеративных структур. При индукщ партеногенеза in vivo и in vitro продемонстрировано, что одним из путей пер ключения на апозиготию является смещение фитогормонального баланса

авязи в сторону повышения концентрации цитокининов относительно онцентрации ауксинов.

9. Показано, что автономные апомиктичные формы имеют высокую еменную продуктивность (на уровне 50-100%). Но она подвержена начительному варьированию по годам. При этом даже потомство отдельных астений в большинстве случаев неоднородно по способу возникновения и енетической природе зародышей.

ЛШСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ПРОФИЛЮ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кашин A.C., Зайцева М.И., Ожегова М.Б. О возможности псевдогамии бузульника почковидного И Морфо-функциональные аспекты развития

венских генеративных структур семенных растений: Матер. Всесоюзн. сими, елави, 1984. С. 26.

2. Кашин A.C. О градиенте развития структур мегагаметофита покрыто-гменных и функциональной роли миксии // Гаметогенез, оплодотворение и мбриогенез семенных растений, папоротников и мхов: Тез. докл. IX Всесо->зн. совещ. по эмбриол. раст., Кишинев, 1-2 дек. 1986. Кишинев, 1986. С. 93-94.

3. Кашин A.C. . К формообразующей роли апомиксиса // Современные роблемы филогении растений. М: Наука, 1986. С. 48-49.

4. Кашин A.C. Об изменчивости в связи с характером заложения оперативных структур растительного организма // Источники информации в илогенетической систематике растений. М: Наука, 1986. С. 31-32.

5. Кашин A.C. Химическая индукция к развитию неоплодотворенных цементов мегагаметофита кукурузы в системе in vivo // Проблемы размно-ения цветковых (прикладные аспекты): Тез. докл. совещ. по цветению, пылению и семенной продуктивности растений, Пермь, 22-24 июня 1987. ермь, 1987. С. 17.

6. Кашин A.C., Давоян Н.И. Химическая индукция партеногенеза у укурузы как путь получения гаплоидов // V съезд ВОГиС: Тез. докл. Генетика и глекция растений, Т. 4, Ч. 1. М:, 1987. С. 119-120.

7. Кашин A.C., Давоян Н.И., Ишин А.Г. Способ получения апомикгичных орм однодольных растений // A.c. N 1601794 от 19.02.1988.

8. Кашин A.C., Давоян Н.И., Ишин А.Г. Способ химической индукции зртеногенеза у растений // A.c. N 1697641 от 14.02.1989.

9. Кашин A.C., Зайцева М.И., Ожегова М.Б. Оценка возможности апомик-*са у бузульника почковидного и крестовника амбрового - видов со 1абодефектной пыльцой // Апомиксис и цитоэмбриология растений. Изд-во арат, ун-та, 1989. С. 47-64.

10. Кашин А.С. Химическая индукция партеногенеза у проса посевного Онтогенетика высших растений: Тез. докл. Всес. науч. конф., Кишинёв, 17-1 окт. 1989. Кишинёв, 1989. С. 321-322.

11. Кашин А.С. Механизм индукции партеногенеза у покрытосеменных точки зрения теории митотических циклов и гормональной регуляции Депонир. в ВИНИТИ N 7356-В89. М., 1989. 18 с.

12. Kashin A.S. Mechanism of megagamete activation // Embryology and Sei Reproduction: Proc. 11th Int. Simp. Leningrad, 3-7 Juli 1990. L., 1990. P. 71.

13. Kashin A.S., Davojan N.I. Gynogenesis in millet-like cereales Embryology and Seed Reproduction: Proc. 11th Int. Simp. Leningrad, 3-7 Juli 199 L., 1990. P.36.

14. Кашин A.C. Химическая индукция партеногенеза у кукурузы и про посевного. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - С-Пб, 1991. 19 с.

15. Кашин А.С., Давоян Н.И., Мосолыгина М.К. Изолирован! жизнеспособных зародышевых мешков у растений // Материалы Всес. на; конф. по сельскохозяйственной биотехнологии / Тез. выступл. Целиногр; 1991. С. 69-70.

16. Kashin A.S., Davojan N.I., Mosoligina М.К. Cultivation of soi angiosperms embryo sacs after withoutmaceration mode of their exision // Pla biotechnology and molecular biology. First Symp. "Trends in Plant Biotechnology Nov., 20-22, 1991. Pushino, 1991. P. 162-163.

17. Куприянов П.Г., Кашин А.С. Циклические преобразования в систем семенного размножения у покрытосеменных // Общебиологические аспек: филогении растений. М: Наука, 1991. С.68-70.

18. Кашин А.С. Структурно-функциональные аспекты эволюции способ семенного размножения у покрытосеменных // Общебиологические аспект филогении растений. М: Наука, 1991. С.57-59.

19. Кашин А.С., Мосолыгина М.К. Химическая индукция партеногенеза кукурузы и проса посевного // Биологические основы селекции: науч. ipyj НИИСХ Юго-Востока. Саратов, 1991. С. 23-29.

20. Кашин А.С., Просвирнин В.И., Давоян Н.И. Экспериментальное по/ чение отдалённых гибридов проса II Вопросы генетики и селекции зернов] культур на Юго-Востоке: сборник научных работ. Саратов, 1991. С. 82-86.

21. Кашин А.С., Давоян Н.И., Мосолыгина М.К. Способ индукц партеногенеза у растений//Патент N 1822681 от 12.10.93.

22. Кашин А.С., Мосолыгина М.К. Способ изолирования жизнеспособн зародышевых мешков // Патент N 1822665 от 12.10.93.

23. Kashin A.S. Physiological aspects of apomixis in Angiosperms. Chemical activation of Zea mays L. and Panicum miliaceum L. megagametes partenogenetic development in vivo // Apomixis Newsletter. 1992. N 4. P. 19-20.

24. Kashin A.S. Physiological aspects of apomixis in Angiosperms. Possible role of cytokinins and auxins in mechanism of megagamete activation Apomixis Newsletter. 1992. N 4. P.20-22.

25. Kashin A.S. Physiological aspects of apomixis in Angiosperms. 3. issible participation of Ca-ions in the mechanism of megagamete activation // jomixis Newsletter. 1992. N 4. P.22-23.

26. Kashin A.S. Physiological aspects of apomixis in Angiosperms. 4. >omixis and pecularities of secondary metabolism in Angiosperms // Apomixis iwsletter. 1992. N 4. P. 23-25.

27. Kashin A.S. Mechanism of megagamete activation // Proceedings of the XI :. symp. "Embryology and seed reproduction, Leningrad, July, 3-7, 1990". S-Pb: luka, 1992. P. 250-251.

28. Kashin A.S., Davoyan N.I. Gynogenesis in hog millet // Proceedings of the Int.symp."Embiyology and seed reproduction, Leningrad, July, 3-7, 1990". S-Pb:

luka, 1992. P. 252-253.

29. Кашин A.C., Куприянов П.Г. Апомиксис в эволюции цветковых стений: онто- и филогенетические аспекты проблемы. Саратов: Изд-во СГУ,

93. С. 1-196.

30. Кашин А.С. О механизме индукции партеногенеза у покрытосеменных Теоретические и прикладные аспекты улучшения и возделывания

иьскохозяйственных растений: Тр. конф. молодых ученых НИИСХ Юго-ютока, Саратов, 4-5 апр. 1989. Саратов: Изд-во СГУ, 1993. С. 56-60.

31. Kashin A.S. Discussing the role of callose wall in determination of omixis monogenic heredity//Apomixis Newsletter. 1993. N 6. C. 27-29.

32. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evolutionary aspects of apomixis in giosperms. 1. Similarity and difference with amphimixis // Apomixis Newsletter.

94. N7. C.13-15.

33. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evolutionary aspects of apomixis in giosperms. 2. Some evolutionary paradoxes // Apomixis Newsletter. 1994. N 7. C. -18.

34. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evoiutionaiy aspects of apomixis in giosperms. 3. Probably sources of variability, alternative to meiotic recombination // tomixis Newsletter. 1994. N 7. C. 18-22.

35. Кашин A.C., Куприянов П.Г. Апомиксис в эволюции цветковых лений // Апомиксис у растений: состояние проблемы и перспективы следований. Саратов, 1994. С. 71-75.

36. Блюднева Е.А., Чернышева М.П., Кашин А.С. Эмбриологическое угчение популяции Taraxacum officinale L. // Апомиксис у растений: состояние облемы и перспективы исследований. Саратов, 1994. С. 19-21.

37. Кашин А.С., Силкин М.А., Давоян Н.И. Гиногенез in vitro как моде-*ая система для изучения механизма активации мегагамет // Апомиксис у рас-шй: состояние проблемы и перспективы исследований. Саратов, 1994. С. 7638. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evolutionary aspects of apomixis in

»iosperms. 4.Saltatory or quantum speciation and apomixis // Apomixis Newsletter. 35. N 8. C.23-24.

39. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evolutionary aspects of apomixis angiosperms. 5. Synthesogenetic speciation and apomixis // Apomixis Newslettc

1995. N 8. С.24-26.

40. Kashin A.S., Kupriyanov P.G. Evolutionary aspects of apomixis angiosperms. 6. Cyclical reorganizations in the systems of seed reproductu (hipothesis) // Apomixis Newsletter. 1995. N 8. C.26-28.

41. Kashin A.S., Silkin M.A., Davoyan N.I. Gynogenesis in vitro in Panici miliaceum L. // Plant biotechnology and molecular biology. Tree Symp."Trends Plant Biotechnology". Pushino, 1995. P. 136.

42. Давоян Н.И., Кашин A.C., Костючкова M.K., Чернышова М. Получение межвидовых гибридов Fi проса посевного // Селекция, семеноводсп и технология возделываемых полевых культур: Сборник научных трудо Саратов, 1996. С. 74-78.

43. Кашин А.С., Давоян Н.И. Партеногенез в культуре in vit неоплодотворённых завязей проса посевного // Проблемы репродуктивнс биологии растений: Тез. Докл. симпозиума (Пермь, 4-6 июля 1996). Перм

1996. С. 101-103.

44. Кашин А.С., Костючкова М.К., Давоян Н.И. Получение межвидовь гибридов проса посевного // Проблемы репродуктивной биологии растений: Те докл. симпозиума (Пермь, 4-6 июля 1996). Пермь, 1996. С. 103-105.

45. Кашин А.С., Чернышова М.П. Сравнительное исследование популящ некоторых видов Taraxacum Wigg. и Hieracium L. // Проблемы репродуктивш биологии растений: Тез. докл. симпозиума (Пермь, 4-6 июля 1996). Пермь, 199 С. 105-107.

46. Кашин А.С. Половое размножение, агамоснермия и эволюция видов цветковых // Материалы IX Московского совещания по филогении растений. Л МОИП, 1996. С. 64-66.

47. Кашин А.С. Сальтационное видообразование и апомиксис покрытосеменных // Материалы IX Московского совещания по филоген растений. М.: МОИП, 1996. С. 66-69.

48. Kashin A.S., Blyudneva Е.А., Davoyan N.I. Megagamete activation a regulation of embryogenesis in in vitro cultured Panicum miliaceum unfertiliz ovaries // Abstracts animal and cell biology: Annual meeting of the society f experimental biology, Kent, 1997, 7-11 April. Kent, 1997. P. 7

49. Кашин A.C., Чернышова М.П. Частота апомиксиса в популяци некоторых видов Taraxacum и Hieracium (Asteraceae) // Ботан. журн. 1997. 82, N9. С. 14-24.

50. Кашин А.С., Костючкова М.К., Блюднева Е.А., Давоян Н.И. Отдапё ная гибридизация у проса посевного // Тез. Международной научной конф. "Рг витие научного наследия академика Н.И. Вавилова", Саратов, 1997. С. 53- 55.

51. Кашин А,С., Блюднева Е.А., Седлецкая О.В. Потенциал развит мегагамет некоторых апомиктичных и половых форм Hieracium и Taraxacum культуре завязей in vitro // "Биология клеток растений in vitro, биотехнология

охранение генофонда", Тез. докл. VII Международной конф., 25-28 ноября 997, Москва. Москва, 1997. С. 107-108.

52. Кашин A.C., Блюднева Е.А., Силкин М.А. О роли цитокининов в роцессе активации мегагамет в культуре in vitro неоплодотворённых завязей anicum miliaceum // "Биология клеток растений in vitro, биотехнология и эхранение генофонда", Тез. докл. VII Международной конф., 25-28 ноября ?97, Москва. Москва, 1997. С. 109-110.

53. Kashin A.S., Kostutchkova М.К., Blyudneva Е.А., Davoyan N.I. iterspecific Crosses of Panicum miliaceum L. with a Distant Millet Species // iternational sorghum & millet newsletter. 1997. P. 150-151.

54. Кашин A.C. Половое размножение, агамоспермия и видообразование у зетковых // Журн. общ. биол. 1998. Т. 59. N 2. С. 171-191.

55. Кашин A.C., Чернышова М.П., Титовец В.В. Репродуктивная биология ^которых видов агамокомплекса Pilosella // Проблемы ботаники на рубеже XXXI веков: Тез. докл. П(Х) Делегатского съезда РБО, С.-Пб., 26-30 мая 1998. Сб, 1998. С. 121-122.

56. Кашин A.C., Блюднева Е.А., Григорьева В.В. Поведение некоторых )ловых и апомиктичных видов Asteraceae в культуре завязей in vitro // Молекулярная генетика и биотехнология" Тр. Международной конф., 6-8 греля 1998, Минск. Минск, 1998. С. 57-59.

57. Кашин A.C., Костючкова М.К., Иванова Е.В., Блюднева Е.А. спользование метода embryo rescue при межвидовой гибридизации проса )севного // Использование биотехнологических методов для решения генетико-лекционных проблем: Сб. докл. и сообщ. XVIII Мичуринских чтений, 27-30 тября 1997. Мичуринск, 1998. С. 52-55.

58. Кашин A.C. Структура агамокомплексов и проблема сальтационного [дообразования у покрытосеменных // Ботан. журн. 1999. Т. 84, N 1. С. 15-29.

59. Кашин A.C., Костючкова М.К., Чернышова М.П., Давоян Н.И. элучение межвидовых гибридов проса (Panicum miliaceum х P. coloratum) // зльскохозяйств. биология. 1999. N 1. С. 63-67.

60. Кашин A.C., Костючкова М.К., Калинина И. В., Блюднева Е.А. дбриологическое изучение межвидовых гибридов проса (Panicum miliaceum х

coloratum, Poaceae) // Ботан. жури., 1999. Т. 84, N 3. С. 67-73, 168-169.

61. Кашин A.C., Сенников А.Н., Чернышова М.П., Титовец В.В., Отькало В. Потенциал формообразования агамного комплекса Pilosella. 1. Базовые ды // Ботан. журн. 1999. Т. 84, N 4. С. 25-38.

62. Кашин A.C. Генетический контроль гаметофитного апомиксиса и •облема хромосомной нестабильности геномов у покрытосеменных // негика. 1999. Т. 35, N 8. С. 1041-1053.

63. Кашин A.C., Шишкинская H.A. Апомиксис. Саратов: Изд-во Сарат. -та, 1999. 102 с.

64. Кашин A.C. Апомиксис как неустойчивая система размножения и облема видообразования у покрытосеменных // Материалы X Московского

4g

совещания по филогении растений, Москва, 26-28 января 2000. М.: МОИ! 1999. С. 86-88.

65. Кашин A.C., Блюднева Е.А., Силкин М.А. Активация мегагамет регуляция эмбриогенеза в культуре in vitro неоплодотворённых завязей прос посевного // Физиол. раст. 2000. Т. 47, N 2. С.291-301.

66. Кашин A.C., Залесная С.А., Титовец В.В., Киреев Е.А. Потенциа формообразования агамного комплекса Pilosella: 2. Естественные межвидовы гибриды //Ботан. журн. 2000. Т. 85, № 3. С. 1-13.

67. Кашин A.C., Блюднева Е.А., Седлецкая О.В., Григорьева В.Е Потенциал развития мегагамет некоторых апомиктичных и половых фор] Asteraceae в культуре неоплодотворённых завязей in vitro // Физиол. раст. 200( Т. 47, N 4. С. 548-554.

68. Кашин A.C., Анфалов В.Э., Иванова Е.В., Демочко Ю.А. Полиморфиз1 по пероксидазе, супероксиддисмумутазе, тирозиназе и эстеразе в половых апомиктичных популяциях Taraxacum и Pilosella (Asteraceae) // Материалы 2-г съезда ВОГиС, 1-5 февраля 2000. Т. 2. СпБ., 2000. С. 119.

69. Кашин A.C., Залесная С.А., Титовец В.В. Потенциал формообразс вания агамного комплекса Pilosella. 3. Геномная изменчивость в популяциях потомстве отдельных растений // Ботан. журн. 2000. Т. 85, № 12. С. 13-28.

70. Кашин A.C. Гаметофитный апомиксис и проблема видообразования покрытосеменных // Флористические и геоботанические исследования Европейской России. Материалы научн. конф., посвящ. 100-летию со дн рождения проф. А.Д. Фурсаева. Саратов: Изд-во Сарат. пед ин-та СГУ, 2000. С 411-412.

71. Кашин A.C. Геномная изменчивость, гибридогенез и возможное!; хромосомного видообразования при гаметофитном апомиксисе // Успех; соврем, биол. 2000. Т. 120, № 5. С. 501-511.

72. Кашин A.C. Экспериментальная индукция апомиксиса in situ, in vivo и i; vitro // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции" в 3-х т. 1 3. Системы репродукции. СПБ: Мир и семья, 2000. С. 201-203.

73. Кашин A.C. Семенная продуктивность апомиктов // Эмбриологи цветковых растений. Терминология и концепции" в 3-х т. Т. 3. Систем! репродукции. СПБ: Мир и семья, 2000. С. 266-272.