Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности влияния экстремальных условий окружающей среды в провинции Тхайнгуен Вьетнама на вырождение сортов золотистой фасоли "Vigna radiata L. (R) Wilczek"
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Особенности влияния экстремальных условий окружающей среды в провинции Тхайнгуен Вьетнама на вырождение сортов золотистой фасоли "Vigna radiata L. (R) Wilczek""
На правах рукописи
До Ньы Тпен оо34Ьиэи
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПРОВИНЦИИ ТХАЙНГУЕН ВЬЕТНАМА НА ВЫРОЖДЕНИЕ СОРТОВ ЗОЛОТИСТОЙ ФАСОЛИ гасШИа Ь. (В) \Vilczek"
03.00.16 - экология 03.00.15 - генетика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
я 0 0.47
Воронеж - 2008
003451390
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» (ГОУ ВПО ВГУ)
Ведущая организация: Воронежский государственный аграрный университет.
Защита состоится «//>> ноября 2008 года в -/ ¿> часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.05 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, д. 1, ауд. 5~Э
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского ■ государственного университета.
Автореферат разослан О 2008 года
Ученый секретарь
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор
Буторина Анастасия Константиновна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник Исаков Юрий Николаевич
кандидат биологических наук, Солодовникова Ольга Григорьевна
диссертационного совета к.б.н., доцент
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью изучения влияния генотипа растений и условий выращивания на продуктивность и качество семян золотистой фасоли, возделываемой во Вьетнаме, в связи с вырождением ее местных сортов (Чан Динь Лонг, Ле Ха Тыонг, 1998). Золотистая фасоль, или вигна (Vigna radiata (L.) R. Wilczek, одна из основных сельскохозяйственных культур Вьетнама, которая используется для изготовления различных продуктов питания населения, а также как кормовая и сидеральная культура.
Причинами этого, по мнению вьетнамских ученых, является низкая агротехника, частые засухи и сильная инсоляция. Кроме того, спустя 30 лет после окончания военных действий во Вьетнаме в конце 1990-х канадские исследователи взяли пробы почвы, воды, и обитающих в ней рыб и уток, а также образцы человеческих тканей. Они обнаружили, что в зараженных областях концентрация диоксинов в почве превышала норму в 13 раз, а в жировых тканях человеческого организма - в 20 раз (Young et al., 2004; Stone, 2007). Причина - использование Америкой химического оружия, вещества Agent Orange. Вьетнамцы полагают, что этот сильнодействующий дефолиант - официально он применялся для того, чтобы уничтожить густые заросли джунглей, где скрывались вьетконговцы - повинен в том, что в районах, где распылялся этот ядовитый химикат, у людей наблюдается повышенный уровень врожденных дефектов. Во время войны США распылили над территорией Вьетнама около 80 млн. литров ядовитых химикатов. Agent Orange в объеме 45 млн. литров тайно распыляли над южными частями страны, недалеко от камбоджийской границы. Agent Orange содержит диоксины, которые являются сильным мутагеном, дестабилизирующим геном. Чтобы притормозить негативный процесс вырождения местных сортов вигны, необходимо изучить реакции
ее возделываемых сортов на клеточном и молекулярном уровне на условия их выращивания. Оценка влияния негативных факторов среды на генетический аппарат растений вигны может быть получена на основе изучения особенностей прохождения митоза в клетках меристемы корешков проростков их семян. Степень регулярности митоза отражает уровень стабильности генома растения, связанной с его способностью поддерживать состояние гомеостаза.
Представление о генетической гетерогенности сортов вигны, обеспечивающей усиление их адаптационной способности за счет увеличения числа аллельных вариантов генов, может быть получено на основе данных по полиморфизму запасных белков, как метчиков генов, в семенах исследованных сортов.
С учетом необходимости уточнения причин вырождения местных сортов вигны в провинции Тхайнгуен Вьетнама и выявления особенностей воздействия неблагоприятных факторов среды на генетический аппарат растений, а также механизмов адаптации определенных сортов к таким условиям, целью настоящей работы явилось: выявление особенностей влияния (на клеточном и молекулярном уровне) экстремальных условий окружающей среды в провинции Тхайнгуен Вьетнама на вырождение сортов вигны путем изучения стабильности генома и полиморфизма запасных белков их семян.
Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить цитологию митоза у 10 местных и интродуцированных сортов вигны.
2. Провести сравнение сортов вигны по основным показателям митоза: митотическому индексу; числу и спектру патологий митоза; ядры-шковой активности для оценки стабильности их генома.
3. Определить суточную митотическую активность (СМА) у вигны на примере местного ее сорта.
4. Осуществить паспортизацию и идентификацию сортов вигны по электрофоретическим спектрам запасных белков их семян.
5. На основе полученных экспериментальных данных составить представление о причинах вырождения местных сортов вигны и сформулировать рекомендации по их поддержанию.
Научная новизна диссертационной работы определятся следующим:
1. Впервые изучена цитология митоза у 10 сортов золотистой фасоли, выращиваемых во Вьетнаме, и дана оценка степени стабильности их генома.
2. На примере местного сорта У1§па гас1т1а впервые определена суточная митот'ическая активность в клетках меристемы семян и установлено 5 пиков СМА, что рассматривается как следствие происхождения вида У.гас^а из тропической зоны, где наблюдается ускорение всех биологических ритмов.
3. Впервые у представителей р.У1§па установлен такой цитологический феномен как "остаточное ядрышко ", которое является цитологическим проявлением компенсаторного механизма, обеспечивающего клетку необходимым количеством белка в условиях ингибирования многих уникальных генов воздействием негативных факторов окружающей среды (природных и антропогенных).
4. Впервые проведена идентификация и паспортизация сортов вигны, выращиваемых во Вьетнаме, по электрофоретическим спектрам запасных белков семян.
Практическая значимость работы:
1. Показано, что экстремальные условия земледелия (низкая агротехника, частые засухи и сильная инсоляция, загрязненность почв
диоксинами) увеличивают генетическую нестабильность проростков вигны, приводящую .к вырождению местных сортов данного растения.
2. На основании результатов выполненных цитогенетических исследований показано, что такое вырождение связано с эпигенетической изменчивостью. Проведение цитогенетического мониторинга, кроме того, может быть полезно для идентификации почв с максимальной зараженностью диоксинами.
3. Поскольку все сорта фасоли золотистой характеризуются достаточно высоким цитогенетическим гомеостазом при действии на них комплекса негативных факторов, из которых только один может управляться человеком (это качество агротехники), для поддержания сортов можно рекомендовать внесение необходимых удобрений с учетом данных выполненного почвенного анализа.
4. Для ранней диагностики скороспелости сорта, сокращающей срок действия на растения негативных факторов, может быть использовано максимальное значение митотического индекса, который следует определять в один из 5-и пиков суточной митотической активности, установленных для вигны.
5. По электрофоретическим спектрам запасных белков у семян сортов вигны как наиболее перспективные по качеству зерна и устойчивости к стрессовым условиям для целей селекции и семеноводства можно рекомендовать следующие сорта: № 4, 5 и 7 характеризующиеся наибольшим полиморфизмом запасных белков семян.
Положения, выносимые на защиту:
1. Митоз у исследованных сортов золотистой фасоли, выращиваемых во Вьетнаме (местных и интродуцированных), проходит в целом регулярно, (число патологических митозов не превышает 5%), это является следствием широкой нормы реакции вида, позволяющей его сортам поддержи-
вать цитологический гомеостаз в варьирующих и негативных условиях среды.
2. Установление у местного сорта вигны 5-и пиков суточной митотической активности (СМА) клеток меристемы корешков проростков, в отличие от 1-2 пиков СМА, наблюдающихся у видов растений, произрастающих в средних широтах, можно объяснить происхождением вигны из тропической зоны, где все биологические ритмы протекают ускоренно.
3. Повышенная ядрышковая активность у отдельных сортов вигны (3-7 ядрышек вместо типичных 1-2х) служит свидетельством большей чувствительности многоядрышковых.сортов к неблагоприятным условиям окружающей среды.
4. Обнаружение остаточных ядрышек на всех стадиях митоза в меристематических клетках у всех сортов вигны, выращиваемых в провинции Тхайнгуен, может рассматриваться как проявление комплексного эффекта неблагоприятных природных факторов окружающей среды и отдаленного эффекта действия диоксинов, обладающих пролонгированным действием. Диоксины присутствовали в "оранжевом реактиве ", сбрасываемом американцами во время войны во Вьетнаме.
5. С учетом достаточно высокой цитологической стабильности у исследованных сортов вигны, претерпевающих воздействие многих негативных факторов среды, можно полагать, что вырождение местных сортов обусловлено главными образом эпигенетической изменчивостью.
6. Идентификация и паспортизация сортов вигны по электрофорети-ческим спектром запасных белков их семян иллюстрирует генетически обусловленные различия между сортами в реакциях на сходные условия произрастания и позволяет выделить наиболее перспективные сорта для целей селекции и семеноводства.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на совещании "Современные проблемы интродукции и сохранения биоразнообразия" (2007), а также на научных конференциях ВГУ (2005, 2006, 2007) и на научных семинарах кафедры генетики, селекции и теории эволюции ВГУ (2005, 2006,2007).
Публикации. Результаты диссертационной работы представлены в Зх публикациях, в том числе в ж. Цитология статья: Буторина А.К., До Ньы Тиен. "Ритмы суточной митотической активности у золотистой фасоли VignaRadiata (L.) R. Wilc:ek". Подготовлена и находится в печати в журнале "Сельскохозяйственная биология" статья: Корниенко H.H., Буторина А.К., До Ньы Тиен "Использование метода электрофореза запасных белков семян для идентификации паспортизации сортов Vigna radiata (L.) R. Wilczek".
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6и глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего 190 наименований. Объем диссертация 142 стр., 7 таблиц, 11 рисунков.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1: Золотистая фасоль (вигна) (Vigna пиГиПа (Ь.) (Я.) УУИ-сгек) как одна из основных сельскохозяйственных культур Вьетнама
Вигна относится к семейству 1^иттоБае (РаЬасеа) - Бобовые.
В гл.1 подробно рассмотрены вопросы систематики видов рода У1§па. Отмечено, что все виды этого рода, и в том числе Vigna гаШа1а, получили широкое распространение в тропических и субтропических областях. Мировая площадь под культурой вигны составляет около 5 млн.
га (Вулъф, Малеева, 1969). Основные посевы сосредоточены на Африканском континенте, но вигну выращивают также в странах Северной и Южной Америки, Азии, в том числе и в Среднеазиатских республиках бывшего СССР, в Европе - во Франции и в Молдове. Вигна теплолюбивая и влаголюбивая культура. Она характеризуется большой пластичностью при проявлении количественных и качественных признаков в зависимости от условий выращивания.
Вигна (маш, фасоль золотистая, коровий горох) - зерновая бобовая культура, которая находит широкое и разностороннее применение в тех странах, где ее выращивают, в том числе и во Вьетнаме. Во Вьетнаме вигна является основным источником белка в питании населения, особенно беднейших его слоев. Вигну выращивают как продовольственную культуру, кормовую и сидеральную. Ее посевы способствуют повышению плодородия почвы, т.к. после вигны в почве остается до 300 кг/га азота.
Одним из наиболее эффективных способов повышения урожайности и улучшения качества семян вигны, произрастающей в условиях, близких к экстремальным, является селекция, направленная на создание сортов, максимально отвечающих требованиям производства.
С помощью методов массового и индивидуального отбора из материала местных сортов и интродуцированных из Таиланда во Вьетнаме были созданы сорта вигны, характеризующиеся рядом хозяйственноцен-ных признаков. Однако, как отмечают вьетнамские селекционеры, в настоящее время прослеживается тенденция к вырождению местных сортов вигны.
В связи с этим особое внимание при селекции сельскохозяйственных растений в целом и сортов вигны, в частности, следует уделять селекции на гомеостаз, т.е. способность организмов сводить к минимуму воздействие неблагоприятных факторов среды.
Глава 2: Проблема вырождения местных сортов золотистой фасоли во Вьетнаме и ее связь с экологическими условиями мест произрастания сортов
Проблему вырождения местных сортов вигны вьетнамские ученые связывают в основном с природными факторами.
В работе приводится краткая характеристика разнообразных почвенно - климатических условий Вьетнама и, в частности, провинции Тхайнгуен, где выращивают исследованные нами сорта вигны.
Провинция Тхайнгуен находится на северо-западе Вьетнама, в 75 км от Ханоя. Общая площадь провинции 3541 км2. Горный и холмистый рельеф составляют 4/5 площади, большая часть которой покрыта лесами. Провинция находится под влиянием муссонов (северо-восточный - с континента, юго-восточный - с моря). Поэтому здесь четко выражены 2 времени года (с мая по октябрь - сезон дождей, с октября по май - сухой сезон). Средняя температура года 22°С, относительная влажность 84%.
В долинах находятся сельскохозяйственные угодья, где выращивают в основном рис и вигну.
Анализы минерального состава и гумуса почвы с полей выращивания вигны в провинции Тхайнгуен, выполненные в 2007г. в Воронежском центре агрохимического обслуживания сельского хозяйства, показали, что исследованная почва низко обеспечена фосфором и калием, с нейтральной реакцией среды, тяжелосуглинистая, низкогумусная. Возможно, это связано с интенсивным использованием земли под посевы.
Кроме того, не исключается возможность загрязнения почвы диоксидами, которые входят в состав "оранжевого реактива" - 2,4 дихлорфенилуксусной кислоты. Он был сброшен над джунглями в провинции Тхайнгуен американцами во время войны. Диоксины относятся к категории суперэкотоксикантов, обладающих широким спектром действия на растения, животных и человека.
Глава 3: Описание сортов вигны, выращиваемых в провинции Тхайнгуен Вьетнама, отобранных в качестве объектов исследований
Объектами диссертационных исследований являлись 10 сортов вигны (местных и полученных из Таиланда). Все сорта созданы путем массовой селекции или индивидуального отбора. Их подробное описание приводится в работе.
При создании новых сортов важно знать, насколько сорт способен передавать свои признаки потомству. Это определяется в значительной степени стабильностью его генома, т.е. регулярным прохождением у растений митоза и мейоза в конкретных условиях окружающей среды. Если условия являются близкими к" экстремальным, по регулярности клеточных делений у растений можно судить о способности сорта поддерживать гомеостаз развития.
Глава 4: Материал и методика
Для решения поставленных в диссертации задач были использованы цитологический метод (основанный на технике светового микроскопиро-вания) и биохимический, включающий электрофорез запасных белков семян.
Для оценки стабильности генома выращиваемых сортов вигны, определяющей регулярность прохождения ими ростовых и репродуктивных процессов, были выполнены исследования цитологии митоза в корешках проростков семян у 10 сортов вигны, полученных из Вьетнама (урожая 2005-2006г.).
Начальным этапом таких исследований было определение суточной митотической активности (МА) у \^па гаШа!а на примере местного сорта № 1176. Семена данного сорта проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при температуре 26°С.
Проростки с корешками, достигшими длины 0.5-1 см, фиксировали темпорально с интервалом в 2 часа (в 2 часа, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22
и 24) в спиртово-уксусной смеси (3 части 96% спирта + 1 часть ледяной уксусной кислоты) в течение суток, для определения митотического индекса (МИ), который рассчитывали как отношение числа делящихся клеток к общему числу учтенных, выраженное в процентах.
Просмотр микропрепаратов осуществляли на микроскопе Laboval 4 (Karl Zeiss Jena) при увеличении 40x10x2.5. Микрофотосъемку проводили при увеличении 100x10x2.5 на микроскопе Orthoplan Leitz при использовании цифровой камеры DFC-280. Полученные результаты обрабатывали статистически по компьютерной программе Windows/ Microsoft EXCEL/Office, 2003. По каждому сроку фиксаций анализировали от 2500 до 5000 клеток.
Для изучения цитологии митоза у сортов вигны использовали тот же метод изготовление микропрепаратов, однако, фиксацию проводили в 12 часов в один из пиков СМА.
Материалом для проведения биохимических исследований служили семена 10 сортов вигны урожая 2005г.
Исследования проводили в лаборатории биохимии в ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (г.Орел) по методике, разработанной во Всероссийском НИИ растениеводства (ВИРе) под руководством к.б.н., с.н.с. Корниенко H.H..
Для идентификации и регистрации сортов вигны был использован метод электрофореза запасных белков семян, принятый для всех сортов бобовых международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA). Этот метод включен в международные правила анализа семян (Конарев и др., 2000).
Учитывалось то, что в водно-солевом экстракте семян бобовых, включающем небольшое количество альбуминов, преобладают запасные глобулины: вицилин и легумин и то, что полипептидный состав семян генетически детерминирован и видоспецифичен, его оценивали электрофо-
резом в полиакриламидном геле (12,5% рН 8,8) в присутствии редуцирующего агента с использованием додецилсульфата натрия (ОЗ-Ыа), который позволяет разделить полипептиды по молекулярным массам.
Идентификация сорта и определение степени внутрисортового полиморфизма включали анализ, отдельных семян, взятых -из случайной выборки. Объем исследованной выборки по каждому сорту составил 20 -50 семян. У всех сортов определяли показатели частоты встречаемости выявленных типов спектра, выраженные в процентах, и частоты встречаемости вариантов изменчивости полипептидных зон. Запись электрофоре-тических спектров каждого сорта в виде белковых формул проводил'й при сравнении изучаемого спектра с исключительно стабильным спектром семян культурной сои, взятым как эталон. При составлении формул белковых спектров выписывали номера всех встретившихся в спектре компонентов.
Глава 5: Установление характера взаимосвязи между условиями произрастания сортов вигны и состоянием их генетического аппарата
Митоз - фундаментальный процесс в онтогенезе организмов.
Митотическая активность у всех организмов проявляется в виде периодических подъемов и спадов клеточных делений, т.е. обладает определенной ритмичностью, которую необходимо учитывать при работе с объектом. Все сорта вигны диплоиды (2п = 22).
О митотическом цикле у видов рода \^па, известно мало, но, согласно данным Вги^еП, (1985) и Сегташ е1 а1. (1987), продолжительность клеточного цикла у \4§па гасЦа1а в клетках проростков семян при оптимальной температуре их проращивания (+26 С) составляет порядка 10 часов, а сам митоз занимает около 1 часа.
Для построения кривой суточной митотической активности рассчитывали МИ для каждого проростка в каждый срок фиксации, а затем определяли среднее значение МИ по всем точкам фиксации, и составляли
и
график (рис 1), где можно видеть, что распределение пиков митотической активности имеегг многовершинный характер. Максимум делений приходится на 16 часов (МИ=5,93%), минимум - 4 часа (делений нет).
Рис 1: Кривая суточной митотической активности, полученной при полиномиальном сглаживании
По значениям доверительных интервалов, рассчитанных с вероятностью 5% (р<0,05), можно судить о достоверности различий МИ между соседними точками фиксации. Таким образом, 5 пиков МА у вигны соответствуют 2, 8,12,16 и 22 часам.
Наблюдающаяся пятивершинная кривая распределения пиков митотической активности у Л^па гай'Ма связана, на наш взгляд, с биологическими особенностями вида и условиями его произрастания (в теплом и влажном климате). С учетом того, что продолжительность клеточного цикла у вигны составляет порядка 10 часов, можно предположить, что в пределах каждого цикла имеется 2 максимума (или пика) митотической активности, а в пределах суток их будет 5. Два максимума в пределах каждого цикла связаны, по-видимому, с присутствием в меристеме корешков проростков у вигны 2-х
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
-1
часы суток
субпопуляций клеток, различающихся по времени вступления в митоз, и с примерно равной продолжительностью клеточного цикла. Известно, что все биологические ритмы, и в том числе ритмы МА, проявляются как непрерывный колебательный процесс. Быстрая смена циклов МА у вигны, на наш взгляд, может быть связана с тем, что у тропических растений, произрастающих в условиях теплого и влажного климата, все физиолого-биохимические процессы происходят ускоренно, поскольку с увеличением температуры скорости ферментативных реакций возрастают (Алехина и др., 2005). Соответственно, в этих условиях ускоряются все биологические ритмы, в том числе и ритмы МА. Тесная связь ритмов МА с физиологическими ритмами отмечалась еще Благовещенским (1966).
Данные по цитология митоза у исследованных сортов вигны представлены в таблице 1. На рис 2 можно видеть типичные картины нормального митоза и патологии (на рис. 3).
Таблица 1: Показатели цитологии митоза у сортов \^па гасПа1а (Ь.) Я. \Vilczek
Сорт Общее число учтенных клеток МИ% ПМ% Число ядрышек в ядре клетки
1 12800 4.6 ±01 4.3 ± 0.3 1-2
2 15150 5.3 ±03 0.5 ±0.1 1-2
3 11650 5.0 + 0.1 0.9 + 0.7 1-2-3-5-7-10
4 23000 6.5 ± 0.4 2.4 ± 0.3 1-2
5 19450 7.1 ±0.4 0.7 ±0.3 1-2
6 11680 6.5 ±2.1 4.7 ±0.2 2-3-4-6
7 10950 5.9 ±0.7 3.3 ±0.6 1-2-3
8 14700 5.7 + 0.2 0.1 ±0.1 1-2
9 15598 4.6 ±0.1 0.5 ± 0.4 1-2-3
10 14150 4.3 + 0.8 1.4 ±0.8 1-2
Как видно из таблицы, показатели митотического индекса у исследованных сортов вигны колеблются от 4,3% до 7,1%. Максимальные значения МИ у сортов №5, №6 и №4.
Рис 2: Картины нормального митоза у вигны
. т*
Г д
Увеличение 100x10x2,5.
Частота патологий митоза, некоторые из которых можно видеть на рис 3, у всех сортов не превышает 5%, поэтому можно говорить, что митоз у них протекает регулярно, что свидетельствует о стабильности их генома/ Наиболее существенные различия между сортами наблюдаются по ядрышковой активности. Для большинства сортов характерно присутствие 1-2х ядрышек в ядре, реже Зх (рис 4а-б). У сорта №3, однако, ядрышки встречаются в количестве до 10 на ядро и наряду с этим наблюдались клетки с микроядрышками, представляющими собой амплифицированные копии рРНК. (Рис. 46 - клетка снизу)
Усиление ядрышковой активности у отдельных сортов вигны следует рассматривать как реакцию на стрессовые условия окружающей среды наименее устойчивых сортов. Учитывая то, что ядрышко функциональный домен ядра, место синтеза рРНК; ее процессинга и сборки прерибосом, различия по ядрышковой активности можно считать проявлением эпигенетической изменчивости, связанной с различиями в регуляции действия генов у сортов, произрастающих в сходных условиях.
Рис 3: Патологии митоза у вигны
в г
Увеличение 100x10x2,5.
Рис 4: Вариабельность ядрышковой активности у вигны
Увеличение 100x10x2,5.
Подтверждением тому, что именно с эпигенетической изменчивостью связано вырождение местных сортов вигны могут служить также факты присутствия на всех стадиях митоза остаточных ядрышек (Рис. За, 4в). Их образование, как правило, бывает вызвано действием на организмы различных негативных факторов: ионизирующей радиации, химических мутагенов, вирусов и т.д. (ВШоппа е! а!., 1997). Сорта вигны во Вьетнаме испытывают негативные воздействия не только отдельных природно-климатических факторов (частых засух, сильной инсоляции, недостатка элементов минерального питания), но и загрязнения окружающей среды диоксидами.
Глава 6: Выявление генетически обусловленных различий в реакциях сортов вигны на сходные условия произрастания по электрофоретическим спектрам запасных белков семян
Степень стабильности генома служит показателем устойчивости сорта к условиям окружающей среды; качество же зерна определяется, прежде всего, количеством и составом запасных белков, аллельные варианты которых могут иметь также адаптивное значение.
По степени полиморфизма белков, в частности запасных белков' семян, можно судить о степени генетической гетерогенности сорта. . . . Электрофореграммы запасных белков семян 10 сортов вигны представлены на рис 5.
Интенсивность окраски каждого полипептида оценивалась в баллах: слабая-1 балл, сильная-2 балла, очень сильная-3 балла. Полученные данные даются в таблице 2. Они записаны в виде белковых формул, которые представляют паспорт каждого сорта.
Можно видеть, что все исследованные образцы не идентичны по уровню и характеру изменчивости полипептидных спектров. Это отражает уровень и характер как межсортового," так и внутрисортового полиморфизма. Различия в белковых спектрах семян фасоли золотистой проявились как по наличию-отсутствию, так и по интенсивности окрашивания одинаковых по подвижности компонентов, а также по количеству спектров, характерных для отдельно взятого образца, и диапазону распределения спектров по электрофоретической подвижности.
В числе всех зарегистрированных позиций спектров наиболее стабильными являются 10, 13, 23 и 34. Частота их встречаемости составляет 80%. К редким компонентам белковых спектров относятся 11, 17, 25, 26, 31, 36, 38, 41, 61, 65, 66, 67, 88, 90 и 94 с частотой встречаемости от 10 до 20%, а также позиции 21, 24, 27, 28, 30 32, 33, 35, 37, 39, 43, 44, 48, 49, 51, 56, 57, 58, 59, 60, 64, 68, 70, 72, 73, 74 и 85, которые встречаются не
чаще 30...40%. Таким образом, для изученных образцов зарегистрирована всего 71 позиция полипептидных спектров. Наибольшие различия между компонентами белковых спектров семян фасоли наблюдалось преимущественно в трех зонах: 11- 41; 61- 67 и 88-94, как это можно видеть на рис 5.
Результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что полипептидный состав запасных белков семян всех исследованных сортов фасоли однороден по своему составу и охарактеризован каждый одним индивидуальным типом спектра. Единообразие образцов по изучаемому признаку определяет их как монотипные по белковому спектру. Следовательно, все они представляют собой гомозиготные линии.
При сравнении сортов между собой, можно видеть, что максимальное число позиций в спектре полипептидов у сорта №5 (39), затем у сорта №4 (33) и №7 (31), а минимальное у сорта №2 (20), сорта №3 (21) и №10 (22).
Учитывая- то, что число позиций в полипептидном спектре белков семян вигны коррелирует со степенью полиморфизма их запасных белков, а следовательно, и со степенью их генетической гетерогенности, обеспечивающей лучшую адаптивность, можно говорить о лучшей способности поддерживать гомеостаз развития у сортов №4, 5 и 7, и напротив, о менее выраженной такой способности у сортов №2, 3 и 10.
Об этом же свидетельствует и более широкий диапазон распределения позиций полипептидных спектров по электрофоретической. подвижности у сортов №5 (10-88) и №4 (9-94) и более узкий - у сортов 2 (6-75) и 3 (8-77). Поэтому сорта №4 и №5 можно считать наиболее перспективными и с точки зрения их устойчивости к неблагоприятным факторам среды и с точки зрения качества производимого ими зерна.
Их можно также рекомендовать для дальнейшего использования в целях селекции и семеноводства, эти же сорта характеризуются и максимальными значениями митотического индекса (6,5% и 7,1%).
Рис 5:Электрофореграммы запасных белков семян вигны
№1
№2
": т
мм**»»«*»««
......' V: * ::! . ^ * Й ,. :
» г-г- * >
№3
№4
„ .. . .... . ■ . ,йа1111ввааазиШ1ай1
. .. ,, :
-......Л ... .. 4 ■■ , , т »
............. • - - , • * ■ *
№5
I;.....
■ т - -
№6
№7
№8
PO 1 j ] fS Os г*
PO m rs (S
PO 1Л PS PS PS
г-гч PO 1/) PO - V) 00 -
- PO -
1Г, ГЦ n - -
M PS - 00 TT - -
PO - Г) ро ri ГЧ СЯ PO PO r- PS -
M гч PO r* m - PS - гч - - -
- PO 1Г> ТГ PO fO - - 14 - -
rí (4 fS PS PO r- m
PS ТГ - - гч
СС гя m PS T PS © r-
00 VÖ - PO
40 - <s - r-ve
»л - ГП -
00 ро !
n Ps!4^ fS - - - T}- VO - -
ГЦ PO ri PS -
1 V) PO Tl- -j
PS 1 ГЦ n рч; i - о о -
о\ PN PN <N po PO 1 On 1Г) - i H ! ■
00 1 i í ; 4 pojpoj ! 00 in гч 1 i ! i i i i
so ¡ PO ! M M Mill г— »л - j M i I
Обр азец ГД t/1 00
ВЫВОДЫ
1. Впервые у вида У^па гасПа1а (Ь.) (Я.) \Vilezek - одной из основных сельскохозяйственных культур Вьетнама изучены ритмы суточной митотической активности (СМА) в клетках меристемы корешков проростков семян. Показано, что СМА имеет 5 пиков, что связано, по-видимому, с присутствием в меристеме корешков проростков вигны двух субпопуляций клеток, различающихся по времени вступления в митоз, и с примерно равной продолжительностью клеточного цикла. Быстрая смена циклов митотической активности у вигны может быть следствием ее происхождения из тропической зоны, где все биологические ритмы протекают ускоренно.
2. Изучение цитологии митоза в клетках корешков проростков семян у 10 сортов вигны показало, что у всех исследованных сортов митоз проходит регулярно. Число патологических митозов у них не превышает 5%, т.е. их репаративные системы способны исправлять возникающие повреждения генетического аппарата. Регулярность митоза у исследованных сортов вигны свидетельствует о стабильности их генома и широкой норме реакции вида по признаку устойчивости к неблагоприятным факторам среды.
3. Наблюдающееся вырождение местных сортов вигны при отсутствии у них серьезных генетических нарушений может быть связано с эпигенетической изменчивостью, обусловленной изменением регуляции действия генов под влиянием неблагоприятных факторов среды. Цитологическим проявлением такой изменчивости, в частности, является многоядрышковость у сортов вигны, наиболее чувствительных к стрессовым воздействиям. Для большинства сортов характерно присутствие 1-2, реже Зх ядрышек и только у отдельных сортов их число достигало 10. Впервые у вигны установлен цитологический феномен -
"остаточные ядрышки", что может быть следствием комбинированного воздействия на сорта вигны неблагоприятных почвенно - климатических факторов и загрязняющих среду суперэкотоксикантов - диоксидов, имеющих продолжительный срок действия.
4. С помощью метода электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) в присутствии DS-Na для каждого сорта вигны получены белковые формулы, -используемые для регистрации и паспортизации сортов и установлено, что исследованные сорта не идентичны по уровню и характеру изменчивости полипептидных спектров.
5. Максимальное число позиций в полипептидном спектре наблюдается у сорта №5 (39), №4 (33) и №7 (31). Минимальное число позиций отмечено у сорта №2 (20), №3 (21) и №10 (22). Сорта №5 и №4 характеризуются и наиболее широким диапазоном распределения позиций в спектре полипептидов по их электрофоретической подвижности (№5 1088, №4 9-94), в то время как сорта №2 и №3 - наименьшим (№2 6-75, №3 877). На основании полученных данных можно сделать вывод о преимуществе в способности поддерживать клеточный гомеосгаз и гомеостаз развития растений в целом у местных сортов №5 и 7, и сорта из Таиланда №4, которые следует рассматривать как ценный исходный материал для дальнейшей " селекции. Наименьшей способностью к адаптации в неблагоприятных условиях окружающей среды обладают сорта №2, 3 и 10.
6. Данные по электрофоретическим спектрам запасных белков семян у сортов вигны хорошо коррелируют с полученными цитогенетическими данными, что особенно четко проявляется у сорта №3, у которого отмечена наименьшая генетическая гетерогенность и наибольшее число ядрышек (до 10 в ядре). Это свидетельствует о более низкой устойчивости этого сорта и переживаемом им сильном стрессовом состоянии.
7. Под влиянием экстремальных условий окружающей среды более подвержены вырождению менее генетически гетерогенные сорта, о чем можно судить.по степени белкового полиморфизма их семян.
По теме диссертации опубликованы следующие работы: '
1. Буторина А.К., До Ньы Тиен Цитогенетические особенности \П£па ЯасПа1а (Ь.) Я. \Vilczek. /А.К. Буторина, До Ньы Тиен//Современные проблемы интродукции и сохранения 'биоразнообразия: Материалы Междунар. Научн. Конференции, посвященной 70- летию Ботанического сада - Воронеж, -2007. -С.245-248
2. Буторина А.К., До Ньы Тиен. Ритмы суточной митотической активности у золотистой фасоли У^па 11асПа1а (Ь.) Я. \Vilczek. /А.К. Буторина, До Ньы Тиен //ж. Цитология. -2008, -Т.50, №8. -С.729-733.
• Подписано в печать 08.10.2008. Формат 60x84/16. Усл.п.л. 1,5.. Тираж 100. Заказ 254.
Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 394000, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ком. 43, тел. 208 - 853. Отпечатано в лаборатории оперативной печати ИПЦ ВГУ.
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, До Ньы Тиен
Общая характеристика работы.
Глава 1. Золотистая фасоль (вигна) (Vigna radiata (L.) (R.) Wilczek) как одна из основных сельскохозяйственных культур Вьетнама.
1.1. Систематика.
1.2. Ареал и происхождение.
1.3. Биология.
1.4. Цитология и генетика.
1.5. Биохимия и физиология.
1.6. Хозяйственное значение.
1.7. Селекция (в частности, селекция на гомеостаз, как способность организмов сводить к минимуму воздействие неблагоприятных факторов среды).
Глава 2. Проблема вырождения местных сортов золотистой фасоли во Вьетнаме и ее связь с экологическими условиями мест произрастания сортов.
2.1. Географическое положение, рельеф и климат Вьетнама.
2.2. Почвенно-климатические условия провинции Тхайнгуен.
2.3. Загрязнение почвы в провинции Тхайнгуен диоксидами после войны с США и возможные отдаленные последствия воздействия диоксинов на растения.
2.4. Тип и состав почвы на полях выращивания вигны.
Глава 3. Описание сортов вигны, выращиваемых в провинции Тхайнгуен Вьетнама, отобранных в качестве объектов исследований
Глава 4. Материал и методика.
Глава 5. Установление характера взаимосвязи между условиями произрастания сортов вигны и состоянием их генетического аппарата.
5.1. Митоз как фундаментальный процесс в онтогенезе организмов. Митоз у вигны в норме и типы патологий митоза.
5.2. Суточная митотическая активность у вигны.
5.3. Сравнительная характеристика митоза у сортов вигны и оценка стабильности их генома по цитологическим показателям митоза.
5.4. Дцрышковая активность у вигны.
5.5. Феномен остаточного ядрышка как специфический тип цитологических нарушений, отражающий изменения в регуляции действия генов в ответ на воздействие неблагоприятных факторов среды.
Глава 6. Выявление генетически обусловленных различий в реакциях сортов вигны на сходные условия произрастания по электрофоретичсским спектрами запасных белков семян.
6.1. Полиморфизм белков как отражение полиморфизма белок -кодирующих последовательностей у экспрессирующихся генов в конкретных условиях окружающей среды.
6.2. Белки как метчики генов и их использование для оценки селекционного материала.
6.3. Идентификация и паспортизация сортов Vigna radiata, выращиваемых во Вьетнаме, методом электрофореза запасных белков семян.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности влияния экстремальных условий окружающей среды в провинции Тхайнгуен Вьетнама на вырождение сортов золотистой фасоли "Vigna radiata L. (R) Wilczek""
Причинами этого, по мнению вьетнамских ученых, является низкая агротехника, частые засухи и сильная инсоляция. Кроме того, спустя 30 лет после окончания военных действий во Вьетнаме в конце 1990-х канадские исследователи взяли пробы почвы, воды, и обитающих в ней рыб и уток, а также образцы человеческих тканей. Они обнаружили, что в зараженных областях концентрация диоксинов в почве превышала норму в 13 раз, а в жировых тканях человеческого организма - в 20 раз (Young et al, 2004; Stone, 2007). Причина - использование США химического оружия, вещества Agent Orange. Вьетнамцы полагают, что этот сильнодействующий дефолиант - официально он применялся для того, чтобы уничтожить густые заросли джунглей, где скрывались вьетконговцы - повинен в том, что в районах, где распылялся этот ядовитый химикат, у людей наблюдается повышенный уровень врожденных дефектов. Во время войны США распылили над территорией Вьетнама около 80 млн. литров ядовитых химикатов. Agent Orange в объеме 45 млн. литров тайно распыляли над южными частями страны, недалеко от камбоджийской границы. Agent Orange содержит диоксины, которые являются сильным мутагеном, дестабилизирующим геном. Чтобы притормозить негативный процесс вырождения местных сортов вигны, необходимо изучить реакции ее возделываемых сортов на клеточном и молекулярном уровне на условия их выращивания. Оценка влияния негативных факторов среды на генетический аппарат растений вигны может быть получена на основе изучения особенностей прохождения митоза в клетках меристемы корешков проростков их семян. Степень регулярности митоза отражает уровень стабильности генома растения, связанной с его способностью поддерживать состояние гомеостаза.
Представление о генетической гетерогенности сортов вигны, обеспечивающей усиление их адаптационной способности за счет увеличения числа аллельных вариантов генов, может быть получено на основе данных по полиморфизму запасных белков, как метчиков генов, в семенах исследованных сортов.
С учетом необходимости уточнения причин вырождения местных сортов вигны в провинции Тхайнгуен Вьетнама и выявления особенностей воздействия неблагоприятных факторов среды на генетический аппарат растений, а также механизмов адаптации определенных сортов к таким условиям, целью настоящей работы явилось: выявление особенностей влияния (на клеточном и молекулярном уровне) экстремальных условий окружающей среды в провинции Тхайнгуен Вьетнама на вырождение сортов вигны путем изучения стабильности генома и полиморфизма запасных белков их семян.
Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить цитологию митоза у 10 местных и интродуцированных сортов вигны.
2. Провести сравнение сортов вигны по основным показателям митоза: митотическому индексу; числу и спектру патологий митоза; ядрышковой активности для оценки стабильности их генома.
3. Определить суточную митотическую активность (СМА) у вигны на примере местного ее сорта.
4. Осуществить паспортизацию и идентификацию сортов вигны по электрофоретическим сцектрам запасных белков их семян.
5. На основе полученных экспериментальных данных составить представление о причинах вырождения местных сортов вигны и сформулировать рекомендации по их поддержанию.
Научная новизна диссертационной работы определяется следующим:
1. Впервые изучена цитология митоза у 10 сортов золотистой фасоли, выращиваемых во Вьетнаме, и дана оценка степени стабильности их генома.
2. На примере местного сорта Vigna radiata определена суточная митотическая активность в клетках меристемы семян и установлено 5 пиков СМА, что рассматривается как следствие происхождения вида Vigna radiata из тропической зоны, где наблюдается ускорение всех биологических ритмов.
3. Впервые у представителей p. Vigna установлен такой цитологический феномен как "остаточное ядрышко ", которое является цитологическим проявлением компенсаторного механизма, обеспечивающего клетку необходимым количеством белка в условиях ингибирования многих уникальных генов воздействием негативных факторов окружающей среды (природных и антропогенных).
4. Впервые проведена идентификация и паспортизация сортов вигны по электрофоретическим спектрам запасных белков семян.
Практическая значимость работы:
1. Показано, что экстремальные условия земледелия (низкая агротехника, частые засухи и сильная инсоляция, загрязненность почв диоксинами) увеличивают генетическую нестабильность проростков вигны, приводящую к вырождению местных сортов даного растения.
2. На основании результатов выполненных цитогенетических исследований показано, что такое вырождение связано с эпигенетической изменчивостью. Проведение цитогенетического мониторинга, кроме того, может быть полезно для идентификации почв с максимальной зараженностью диоксинами.
3. Поскольку все сорта фасоли золотистой характеризуются достаточно высоким цитогенетическим гомеостазом при действии на них комплекса негативных факторов, из которых только один может управляться человеком (это качество агротехники), для поддержания сортов можно рекомендовать внесение необходимых удобрений с учетом данных почвенного анализа.
4. Для ранней диагностики скороспелости сорта, сокращающей срок действия на растения негативных факторов, может быть использовано максимальное значение митотического индекса, который следует определять в один из -5-и пиков суточной митотической активности, установленных для вигны.
5. По электрофоретическим спектрам запасных белков у семян сортов вигны как наиболее перспективные по качеству зерна и устойчивости к стрессовым условиям для целей селекции и семеноводства можно рекомендовать следующие сорта: № 4, 5 и 7, характеризующиеся наибольшим полиморфизмом запасных белков семян.
Положения, выносимые на защиту:
1. Митоз у исследованных сортов золотистой фасоли, выращиваемых во Вьетнаме (местных и интродуцированных), проходит в целом регулярно (число патологических митозов не превышает 5%), это является следствием широкой нормы реакции вида, позволяющей его сортам поддерживать цитологический гомеостаз в варьирующих и негативных условиях среды.
2. Установление у местного сорта вигны 5-и пиков суточной митотической активности (СМА) клеток меристемы корешков проростков, в отличие от 1-2 пиков СМА, наблюдающихся у видов растений, произрастающих в средних широтах, молено объяснить происхождением вигны из тропической зоны, где все биологические ритмы протекают ускоренно.
3. Повышенная ядрышковая активность у отдельных сортов вигны (3-7 ядрышек вместо типичных 1-2х) служит свидетельством большей чувствительности многоядрышковых сортов к неблагоприятным условиям окружающей среды.
4. Обнаружение остаточных ядрышек на всех стадиях митоза в меристематических клетках у всех сортов вигны, выращиваемых в провинции Тхайнгуен, может рассматриваться как проявление комплексного эффекта неблагоприятных природных факторов окружающей среды и отдаленного эффекта действия диоксинов, обладающих продолжительным действием, присутствовавших в "оранжевом реактиве", сбрасываемом американцами во время войны во Вьетнаме.
5. С учетом достаточно высокой цитологической стабильности у исследованных сортов вигны, претерпевающих воздействие многих негативных факторов среды, можно полагать, что вырождение местных сортов обусловлено главными образом эпигенетической изменчивостью.
6. Идентификация и паспортизация сортов вигны по электрофоретическим спектром запасных белков их семян иллюстрирует генетически обусловленные различия между сортами в реакциях на сходные условия произрастания и позволяет выделить наиболее перспективные сорта для целей селекции и семеноводства.
Заключение Диссертация по теме "Экология", До Ньы Тиен
ВЫВОДЫ
1. Впервые у вида Vigna radiata (L.) (R.) Wilczek - одной из основных сельскохозяйственных культур Вьетнама изучены ритмы суточной митотической активности (СМА) в клетках меристемы корешков проростков семян. Показано, что СМА имеет 5 пиков, что связано, по-видимому, с присутствием в меристеме корешков проростков вигны двух субпопуляций клеток, различающихся по времени вступления в митоз, и с примерно равной продолжительностью клеточного цикла. Быстрая смена циклов митотической активности у вигны может быть следствием ее происхождения из тропической зоны, где все биологические ритмы протекают ускоренно.
2. Изучение цитологии митоза в клетках корешков проростков семян у 10 сортов вигны показало, что у всех исследованных сортов митоз проходит регулярно. Число патологических митозов у них не превышает 5%, т.е. их репаративные системы способны исправлять возникающие повреждения генетического аппарата. Регулярность митоза у исследованных сортов вигны свидетельствует о стабильности их генома и широкой норме реакции вида по признаку устойчивости к неблагоприятным факторам среды.
3. Наблюдающееся вырождение местных сортов вигны при отсутствии у них серьезных генетических нарушений может быть связано с эпигенетической изменчивостью, обусловленной изменением регуляции действия генов под влиянием неблагоприятных факторов среды. Цитологическим проявлением такой изменчивости, в частности, является многоядрышковость у сортов вигны, наиболее чувствительных к стрессовым воздействиям. Для большинства сортов характерно присутствие 1-2, реже Зх ядрышек и только у отдельных сортов их число достигало 10. Впервые у вигны установлен цитологический феномен -"остаточные ядрышки", что может быть следствием комбинированного воздействия на сорта вигны неблагоприятных почвенно - климатических факторов и загрязняющих среду суперэкотоксикантов - диоксидов, имеющих продолжительный срок действия.
4. С помощью метода электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) в присутствии DS-Na для каждого сорта вигны получены белковые формулы, используемые для регистрации и паспортизации сортов и установлено, что исследованные сорта не идентичны по уровню и характеру изменчивости полипептидных спектров.
5. Максимальное число позиций в полипептидном спектре наблюдается у сорта №5 (39), №4 (33) и №7 (31). Минимальное число позиций отмечено у сорта №2 (20), №3 (21) и №10 (22). Сорта №5 и №4 характеризуются и наиболее широким диапазоном распределения позиций в спектре полипептидов по их электрофоретической подвижности (№5 10
88, №4 9-94), в то время как сорта №2 и №3 - наименьшим (№2 6-75, №3 877). На основании полученных данных можно сделать вывод о преимуществе в способности поддерживать клеточный гомеостаз и гомеостаз развития растений в целом у местных сортов №5 и 7, и сорта из Таиланда №4, которые следует рассматривать как ценный исходный материал для дальнейшей селекции. Наименьшей способностью к адаптации в неблагоприятных условиях окружающей среды обладают сорта №2, 3 и 10.
6. Данные по электрофоретическим спектрам запасных белков семян у сортов вигны хорошо коррелируют с полученными цитогенетическими данными, что особенно четко проявляется у сорта №3, у которого отмечена наименьшая генетическая гетерогенность и наибольшее число ядрышек (до 10 в ядре). Это свидетельствует о более низкой устойчивости этого сорта и переживаемом им сильном стрессовом состоянии.
7. Под влиянием экстремальных условий окружающей среды более подвержены вырождению менее генетически гетерогенные сорта, о чем можно судить по степени белкового полиморфизма их семян.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Причинами вырождения местных сортов вигны во Вьетнаме, как можно судить по результатам выполненных нами исследований стабильности генома у некоторых из таких сортов, являются не генетические (мутационные) изменения, а эпигенетические, т.е. не связанные с изменением генетического материала, его структуры и состава, а с изменением регуляции действия генов.
В последнее десятилетие вопросам эпигенетики как разделу генетики, который изучает формирование и наследственную передачу специфического функционального состояния уделяется большое внимание в России и других странах (Fanish, Bird, 2003; Корочкин, 2006; Ванюшин, 2006 и др.) К эпигенетическим процессам, посредством которых реализуется эпигенетическая наследственность, относятся метилирование, ацетилирование, фосфорилирование, аллельное исключение, дифференциальный сплайсинг и др.
Особое место среди них занимает метилирование. Б.Ф. Ванюшиным, открывшим явление метилирования генетического материала, было установлено, что если зона ДНК, содержащая определенной ген, метилирована, то соответствующий ген не работает, а для его активации необходим процесс деметилирования. Метилирование хотя и является стабильной и наследуемой модификацией, в принципе обратимо под воздействием деметилирующих агентов и ферментов и потому принципиально отличается от мутаций ДНК (Ванюшин и др., 1990, 2002). Уровень метилирования закономерно меняется на разных стадиях онтогенеза (Сулимова и др., 1978; Хвойка и др., 1978) и может также измениться в результате негативных воздействий, например, в случае инфекции (Guseinov et al., 1975 а, б).
У растений метилирование ДНК контролируется разными гормонами (фитогормонами разных классов, специфическими регуляторами роста и развития растений). Таким образом, гормональный сигнал модулирует метилирование генома. Стрессорные внешние воздействия способны изменить гормональный статус клеток организмов и, соответственно, исказить характер метилирования.
Такое, вероятно, имеет место у вигны, сорта которой подвергаются воздействию комплекса природных стрессорных факторов, таких, как недостаток влаги, сильная инсоляция, недостаточное почвенное питание. Их эффект усилен также последействием диоксинов как компонентов "оранжевого реактива ", сброшенного на провинцию Тхайнгуен во время войны американцами.
Повторяющиеся год от года близкие к экстремальным условия выращивания сортов вигны, особенно при ее монокультуре, когда требования всех растений в этой искусственной популяции для их жизнеобеспечения одинаковые, способствуют наследованию нового искаженного типа метилирования. Искаженный тип метилирования у животных может привести к злокачественному перерождению клеток тканей, а у растений - к развитию патологических процессов, обусловливающих, в частности, вырождение сортов, что можно видеть на примере вигны.
Опытами на пшенице было показано, что обработка растений ингибитором метилирования ДНК-5-азацитидином приводит к наследуемому в нескольких поколениях (иногда до 30%) увеличению белковости зерна (Ванюшин и др., 1990, 2002). Обычно гены запасных белков сильно зарепрессированы. Для прорастания и начального развития растения вполне достаточно запасного белка, который был в зерне, и избыток его не нужен. В присутствии 5-азацитидина в растении ДНК сильно деметилируется, и экспрессия генов запасных белков в зерновке увеличивается. Растению в принципе это не нужно, т.к. вызванное 5-азацитидином деметилирование ДНК сильно активирует апоптоз
Ванюшин и др., 2002). Поэтому клетка всегда стремится вернуться к исходному правильному портрету "модификации ее генома" (Ванюшин, 2006).
Совершенствованием условий минерального питания можно добиться нормализации уровня метилирования у сортов вигны и улучшить их качество.
О проявлении другого эпигенетического события у вигны можно судить по присутствию у всех исследованных сортов остаточных ядрышек. Они наблюдаются на всех стадиях митоза, хотя в норме на стадиях метафазыранней телофазы ядрышки отсутствуют. Образование остаточных ядрышек возможно только на тех участках хромосом, где нарушена связь ДНК-белок. Это происходит в результате ацетилирования связанных с ДНК гистонов. В этом случае ацетилированные зоны хромосом "разрыхляются " и становятся доступными РНК-полимеразе, а неацетилированные зоны компактизированы и функционально инертны (Корочкин, 2006).
При этом происходит синтез белков, подобных белкам теплового шока, что спасает клетку от гибели. Биохимическая сущность 2х описанных эпигенетических событий следующая.
Метилирование - добавление метальной группы (-СН3) к нуклеотиду. Сателлитная ДНК обычно метилирована в большей степени, чем ДНК структурных генов, у которых метилированая ДНК ассоциирована с неактивным состоянием, а деметилированная - с активацией генов.
Ацетилирование - посттрансляционная модификация белков посредством ковалентного присоединения к ним ацетильных групп. Например, локальное ацетилирование N-концевых участков гистонов связано с активацией хроматина.
Таким образом, на примере вигны мы могли проследить цитогенетические механизмы адаптации ее сортов к экстремальными у почвенно-климатическим условиям произрастания и обосновать их возможную биохимическую природу, основанную на эпигенетической изменчивости.
Опираясь на полученные результаты, можно говорить о возможности торможения процесса вырождения сортов за счет улучшения агротехники их выращивания, в частности путем внесения необходимых удобрений, особенно К. и Р. Однако при этом следует учитывать высокую стоимость удобрений, поэтому важно полнее использовать адаптивный потенциал растений, включающий реакции сортов на обеспеченность элементами минерального питания, т.е. окупаемость удобрений величиной и качеством урожая. У каждого сорта степень полиморфизма белков, о которой можно судить по количеству полипептидных фракций запасных белков семян, определяет адаптивные возможности сорта.
Сорта №5 и №4 характеризовались также и наиболее широким распределением позиций в спектре полипептидов по их электрофоретической подвижности (10-88 и 9-94, соответственно), в то время как сорта №2 и №3 - наименьшим (6-75 и 8-77, соответственно).
Остальные сорта занимают промежуточное положение по этим показателям.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, До Ньы Тиен, Воронеж
1. Акулиничев В.Ф. Статистический метод количественной оценки засухоустойчивости генотипа / В.Ф. Акулиничев // Селекция и семеноводство. -1995. -Т.2. С. 20-21.
2. Албертс Б. Клеточное ядро / Б. Албертс и др. // Молекулярная биология клетки-М.: Мир, 1994. -Т.2. -С. 164-169.
3. Алехина Н.Д. Физиология растений / Н.Д. Алехина и др.; под ред. И.П. Ермакова. -М.: Издательский центр «Академия». -640с.
4. Алов И.А. Патология митоза (формы патология, классификация, количественная характеристика) / И.А. Алов // Вестник АМН СССР. -1965. -№11. -С.58-66.
5. Алов И.А. Механизмы патологии митоза / И.А. Алов // Вестник АМН СССР. -1966. -№11. -С. 3-13.
6. Алов И.А. Очерки физиологии митотического деления клеток / И.А. Алов. -М.: Медицина. -1967. -301с.
7. Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза / И.А. Алов. — М.: Медицина, —1972. —264с.
8. Архипчук В.В. Влияние малых доз радиации на ядрышковую активность эмбрионов карповых рыб/В.В. Архипчук/ЛРадиобиология,-1990. -Т.30, вып.Ч. -С.496-501.
9. Архипчук В.В. Цитогенетический метод определения пороговых величин антропогенных факторов на геном растений и животных / В.В. Архипчук и др. // Докл. АН. -1992. Т.326, №5. -С.908-910.
10. Архипчук В.В. Наследуемость количественных характеристик ядрышек у карповых рыб / В.В. Архипчук // Гидробиологический журнал. -1993. -Т.29, №3. -С.110-112.
11. Архипчук В.В. Закономерности изменений ядрышкообразующей функции в онтогенезе карповых рыб / В.В. Архипчук и др. // Успехи совр.биол. -1993. -Т.113; вып.5. -С.626-636.
12. Архипчук В.В. Использование ядрышковых характеристик в биотестировании / В.В. Архипчук // Цитология и генетика. -1995. -Т.29, №3. -С.6-12.
13. Баранов В.Д. Мир культурных растении. Справочник / В.Д. Баранов, Г.В. Устименко. -М.: Мысль. -1994. -381с.
14. Бивол И.В. Результаты оценки коллекционных образцов Vigna angularis (Willd.) Ohwi et Ohashi / И.В. Бивол // "Нетрадиционное растениеводство. Этиология. Экология и здоровые". Тез. докл XI Международн симпоз. -Таврия. Симферополь. -2002. -С. 175-176.
15. Благовещенский А.В. Биохимическая эволюция цветковых растений / А.В. Благовещенский. —М.: Наука. —1966. -327с.
16. Болгова JI.C. Ядрышковые организаторы в клетках различных патологических типов рака легкого / JI.C. Болгова // Цитолог, и генет. — 1998. —Т.32, №5. -С.3-9.
17. Болгова JI.C. Ядрышковые организаторы в процессе малигниза-ции бронхиального эпителия / JI.C. Болгова, В.И. Лобода, Т.Н. Туганова // Цитология и генетика. -1998. -Т.32, №1. -С.79-82.
18. Бондарь Л.М. Популяционный анализ активности ядрышкового организатора у растений Vicia cracca L. / Л.М. Бондарь и др. // Генетика. -1987, -Т.23, №2. -С.317-324.
19. Бочков Н.П. Классификация и методы учета хромосомных аберраций в соматических клетках / Н.П. Бочков и др. // Генетика. —1972. —Т.8, №5. -С. 133-141.
20. Будников Г.К. Диоксины и родственные соединения как экотоксиканты / Г.К. Будников. Соросовский образовательный журнал. -1997. -№8. -С.38-44.
21. Буторина А.К. Анализ чувствительности различных критериев цитогенетического мониторинга / А.К. Буторина, В.Н. Калаев // Экология. -2000. -№3. -С. 206-209.
22. Буторина А.К.; Калаев В.Н., Миронов А.Н., Смородинова В.А., Мазурова И.Э., Дорошев С.А., Сенькевич Е.В. Цитогенетическая изменчивость в популяциях сосны обыкновенной / А.К. Буторина и др. // Экология. -2001. -Т.32, №3. -С. 198-202.
23. Буторина А.К., Мозгалина И.Г. Особенности цитогенетических показателей сосны меловой и сосны обыкновенной / А.К. Буторина, И.Г. Мозгалина// Экология. -2004, №3. -С.185-189.
24. Буторина А.К., Епринцев А.Т., Машкина О.С., Богданова Е.В. Общая биология. Учебное пособие для студентов вузов / А.К. Буторина и др. //-Воронеж: ВГУ, -2007. -140С.
25. Буторина А.К., Черкашина О.Н., Ермолаева О.В., Чернодубов А.И., Авдеева И.А. Цитогенетический мониторинг аутохтонных лесов Усманского и Хреновского боров / А.К. Буторина и др. // Изв. РАН -2007. -№4.-С.508- 512.
26. Вавилов Н.И. Происхождение и география культурных растений / Н.И. Вавилов // Л.: Наука, -1987. -440с.
27. Вайнтрауб И.А., Шварц B.C. Об аминокислотном составе глобулиновых компонентов семян бобовых / И.А. Вайнтрауб, B.C. Шварц // Труды Кишиневского университета по химии природных соединений. Кишинев, -1969. -№.8. -С.52-57.
28. Ванюшин Б.Ф., Севостьянова С.С., Кирнос М.Д., Саидова Н.С. Увеличение белковости'зерновок пшениц под влиянием 5-азацитидина -ингибитора метилирования ДНК / Б.Ф. Ванюшин и др. // Изв.АН СССР. Сер. биол. -1990, №1. -С.75-83.
29. Ванюшин Б.Ф., Шорнинг Б.Ю., Середина А.В., Александрушкина Н.И. Влияние фитогормонов и 5-азацитидина на апоптоз у этиолированных проростков пшеницы / Б.Ф. Ванюшин и др. // Физиолог, растен. 2002, -Т.49. -С.558-564.
30. Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК и эпигенетика / Б.Ф. Ванюшин // Генетика. -2006, -Т.42, №9. -С. 1186-1199.
31. Володин В.И. Гетерогенность альбуминовых и глобулиновых фракций белков зернобобовых культур/В .И. Володин, О.И. Гуринович// Растительные белки и их биосинтез. -М.: Наука, -1975. -С.122-126.
32. Вульф Е.В., Малеева О.Ф. Мировые ресурсы полезных растений (пищевые, кормовые, технические, лекарственные и др). Справочник / Е.В. Вульф, Малеева О.Ф. -Л.: Наука. -1969. -С.238-239.
33. Гаврилюк И.П. Белки семян бобовых, их состав и специфичность (по данным иммуноферментного анализа) / И.П. Гаврилюк, С.Т. Сатабалдина // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. -Л. — 1973, вып.52. -С. 107-134.
34. Гагарина И.Н. Использование белковых маркеров в сортовой идентификации бобовых / И.Н. Гагарина, Н.Н. Корниенко // Научные основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства: сб. матер, н.-практ. конф. -Орел: Орел ГАУ. -2005: -С.113-116.
35. Гоник Е.Д. Влияние этиленимина на иммунохимические свойства семян гороха/Е.Д. Гоник, С.Н. Агаркова, В.И. Володин // Научные труды ВНИИЗБК. —Т.4. -Орел, -1976. -С39-48.
36. Гриф В.Г., Иванов В.Б. Временные параметры митотического цикла у цветковых растений / В.Г. Гриф, В.Б. Иванов // Цитология. -1975. -Т.17, №6. -С.694-717.
37. Гриф В.Г., Мачс Э.М, Ритмы митотической активности и клеточные циклы в меристемах растений / В.Г. Гриф, Э.М. Мачс // Цитология. -1994. -Т.36, №11. -С.1069-1085.
38. Гриф В.Г., Мачс Э.М. Влияние ритма освещенности на митотический цикл в корневой меристеме растений / В.Г. Гриф, Э.М. Мачс // Цитология. -1996. -Т.38, №7. -С718-725.
39. Гуляев Г.В. Селекция и семеноводство полевых культур с основами генетики / Г.В. Гуляев, А.П. Дубинин. -М.: Колос. -1980. -С.375.
40. Драгавцев В.А. Эколого-генетическая модель организации количественных признаков растений / В.А. Драгавцев //Сельскохоз. биология. -1995, №5. -С.20-30.
41. Дуброва Н.А. Роль рибосомных локусов хромосом в системе адаптации растений / Н.А. Дуброва // Генетические механизмы устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды: тез.докл. Всесоюзн. конф. -Иркутск, -1991. -С.17.
42. Жеребцов Н.А. Биохимия: Учебник / Н.А. Жеребцов, Т.Н. Попова, Артюхов В.Г. -Воронеж. Изд. ВГУ. -2002. -696с.
43. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика / И.Ф. Жимулев. -Новосибирск.: Сиб. унив. Изд-во, -2006. -479с.
44. Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы) / А.А. Жученко. Кишинев, ШТИИНЦА. -1988.-767с.
45. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация рекомбиногенез, агробиоценоз) / А.А. Жученко. -Кишинев: ШТИИНЦА, -1985. -536с.
46. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (теория и практика) / А.А. Жученко // Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология растений. -1995. -№3. -С.4-31.
47. Захаров В.М. Здоровье среды: практика оценки / В.М. Захаров и др.. -М, 2000. -31с.
48. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции / С.Г. Инге-Вечтомов. -М: Высш. Шк., 1989. -592с.
49. Казанцева И.А. Патологии митоза в опухолях человека/И.А. Казанцева. -Новосибирск: Наука, 1981. -144с.
50. Карпеченко Г.Д. О хромосомах видов фасоли / Г.Д. Карпеченко // Тр. по прикл. бот., генет. и селекц. -1925. -Т. 14, №2, -С. 143-148.
51. Кикнадзе И.И. Функциональная морфология хромосом / И.И. Кикнадзе. -М.: Наука, 1972. -209с.
52. Клименко В.Г. Белки семян бобовых растений/В.Г. Клименко // Растительные белки и их биосинтез. -М.: Наука, 1975. -С.97-115.
53. Козак М.Ф. Ритмы митоза у представителей рода Glicine L. / М.Ф. Козак // Цитология и генетика. -2004. -№6. -С.7-12.
54. Конарев В.Г. О видовой специфичности белков фасоли / В.Г. Конарев, С.Т. Сатбалдина, И.П. Гаврилюк, Иванов Н.Р. // Доклады ВАСХ-НИЛ-1970. -Т. 190, №4. -С.975-976.
55. Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры / В.Г. Конарев. -М.: Колос, 1983. -320с.
56. Конарев В.Г. Сортовая идентификация по белкам зерна / В.Г. Конарев // Сельскохозяйственная биология, 1989, №1. -С.51-59.
57. Конарев А.В. Белки семян как маркеры в решении проблем генетических ресурсов растений, селекции и семеноводства / А.В. Конарев и др. // Цитология и генетика. -2000, -Т.34, №2. -С.91-103.
58. Корниенко Н.Н. Идентификация сортообразцов гороха морфотипа хамелеон и определение степени внутрисортового полиморфизма по запасным белкам семян. —Автореф. дисс. на соискан. учен. степ. канд. биологич. наук. -Воронеж. —2006. —23с.
59. Корочкин Л.И. Что такое эпигенетика / Л.И. Корочкин // Генетика, 2006, Т.42, №9. -С.11556-1164.
60. Ленинджер А. Биохимия / А. Ленинджер. -М.: Мир, 1976. -957с.
61. Лобашев М.Е. Генетика / М.Е. Лобашев. —Л.: Изд. Ленинградск. ун-та, 1967.—751с.
62. Май Ли Куанг. Вьетнам. Панорама / Май Ли Куанг. Изд.-Тхезьой, Ханой, 2004. -195с.
63. Мосолов А.Н. Генетический аппарат эукариотов как единая динамическая структура / А.Н. Мосолов // Успехи современ. генетики. М: Наука, 1980; №9.-С. 183-202.
64. Муратова Е.Н. Кариологическое исследование болотных и суходольных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) / Е.Н. Муратова, Т.С. Седельникова // Экология. -1993, №6. -С.41-50.
65. Одум Ю. Основы экология / Ю. Одум. -М.: Мир, 1975. -739с.
66. Пономарев А.Г. Характеристика фрагмента альдегиддегидро-геназы маша Vigna radiata с помощью метода полимеразной цепной реакции / А.Г. Пономарев и др. // Цитология. -1998. -Т.40, №6. -С.579-584.
67. Пухальский В.А. Введение в генетику / В.А. Пухальский. -М.: Колос, 2007. -224с.
68. Пухальский В.А. Практикум по цитологии и цитогенетике растений / В.А. Пухальский и др.. -М.: Колос, 2007. -198с.
69. Саянова В.В. Выделение и исследование свойств гомогенных глобулинов из семян фасоли / В.В. Саянова // Растительные белки и их биосинтез. —М.: Наука, 1975. -С.116-121.
70. Смирнов В.Г. Цитогенетика / В.Г. Смирнов. -М.: Высш. шк., 1991.-240с.
71. Созинов А.А. Ускорение селекционного процесса растений на основе современной генетики / А.А. Созинов // Сельскохозяйственная биология. -1987, №1. -С.26-32.
72. Созинов А.А. Генетические маркеры у растений / А.А. Созинов // Цитология и генетика. -1993. -Т.27, №5. -С.3-14.
73. Сулимова Г.Е. Изменение метилируемых последовательностей и молекулярной популяции ДНК пшеницы при прорастании / Г.Е. Сулимова и др. // -Мол.биология. -1978. -Т.12. -С.496-504.
74. Старикова Г.В., Машкина О.В. Характеристика качества продуктов питания/Г.В. .Старикова, О.В. Машкина//-Тюмень, 2001. -С.9-10.
75. Таршис М.А., Уманский С.Р. Радиация и живая клетка / М.А. Таршис, С.Р. Уманский. -М.: Атомиздат. -1971. -97с.
76. Троян В.М. Естественная синхронизация начальных периодов митотического цикла при прорастании семян гороха / В.М. Троян и др. // Физиология и биохимия культурных растений. 1975. -Т7, №4. -С.372-376.
77. Фурсов В.Н. Зависимость митотической активности меристемы конуса нарастания корешков проростков хлопчатника от времени суток / В.Н. Фурсов и др. // Цитология. -1975. -Т.17, №4. -С. 414-419.
78. Флора СССР. Семейство бобовые- Leguminosal; под ред. В.К. Шишкина, Е.Г. Борнова.-ТЛЗ. -М. -Л., 1948. -С.534-538.
79. Хвойка Л. Изменение содержания 5-метилцитозина в ДНК растений по мере градиента цветения / Л. Хвойка и др. // Биохимия. -1978. -Т.43. -С.996-1000.
80. Хангильдин В.В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях / В.В. Хангильдин, С.В. Бирюков // Генетико-цитологические аспекты селекции сельскохозяйственных растений. Одесса. 1984. -С.67-76.
81. Цитленок С.И. Зависимость высоты растений от митотической активности и динамики некоторых веществ / С.И. Цитленок и др. Цитология и генетика. 1978. -Т. 12, №3. -С.221-224.
82. Челидзе П.В. Морфофункциональная классификация ядрышек / П.В. Челидзе, О.В. Зацепина // Успехи совр. биол. -1988. -Т. 105, вып.2. -С. 252-267.
83. Чан Динь Лонг. Маш / Чан Динь Лонг, Ле Ха Тыонг И Ханойское. Сел-хоз. Изд. -1998. -128С.
84. Ченцов Ю.С. Общая цитология / Ю.С. Ченцов. -М. Изд.-во МГУ, 1995.-384с.
85. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную, биологию / Ю.С. Ченцов. -М.: ИКЦ. Академкнига, 2004. -494с.
86. Шафикова Л.М. Цитогенетические особенности сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнение: Автореф. дисс. канд. биол. наук / Л.М. Шафикова. -Красноярск, 1999. -20с.
87. Шелудило А.И. Факторы, определяющие изменение числа ядрышек в ядре / А.И. Шелудило, В.Ф. Семешин // Цитология. -1971. -Т. 13, №6. -С.752-759.
88. Awanzi S. Cytological locali-zation of ribosomal cistrons in polytene chromosomes of phaseolus coccineus / S. Awanzi et al. // Chromosoma. -1972. -V.39. -P.191-203.
89. Ahmad S. Comparative morphological and physilogical responses of green gram genotypes to salinity applied at different growth stages / S. Ahmad // Bot. Bull. Acad. Sci. -2005. -V.46. -P. 135-142.
90. Bayuelo Jimenez F.S., Craig R., Lynch F.P. Salinity tolerance of Phaseolus species during germination and early seedling growth / F.S. Bayuelo - Jimenez. Crop Sci. -2002. -V. 42. -C. 15 84-1594.
91. Brown W., Emery W. Persistent nucleoli and grass systematics / W. Brown, W. Emery. -Am. J. Botany. -1957. -V.44. -P.585-590.
92. Brown J. W. S. Linbage Relatioships Between Genes Controlling Seed Protein in French Bean / J. W. S. Brown, Bliss F.A., Hall T.C. // Theor. Appl. Genet. -1981.-60. -P.251-259.
93. Brown J. W. S. Genetic variation in the subunits of globulin 2 and albumin protein of french bean. // J. W. S. Brown, Osborn T.S., Bliss F.A., Hall T.C. // Theor. Appl. Genet. -1981.-60. -P.245-250.
94. Brulfert A. Le meristeme racinaire, model pours le etude du cycle cellulaire et de ses controles / A. Brulfert // Bull. Soc. Bot. Fr. Actual. Bot. -1985. —V.132. -P.35-47.
95. Butorina A.K. The effects of irradiation from the Chernobyl nuclear power plant accident on the cytogenetic behaviour and anatomy of trees / A.K.
96. Butorina et al. // Cytogenetic studies of forest trees and shrub species. -1997. — Zagreb: Croatian forests, INC; -P.211-239.
97. Casnineirfs L. The origin of Phaseolus vulgares L. in Cuba. Phaseolin patterns and their relationship with morphoagronomical traits / L. Casnineirfs, Nasser N Peres, D. Pinero // Plant Genet. Resources News letter Rome. -1969. -V.99. -P.25-28.
98. Chrispeels V.F. Lectin genes and their role in plant defence / V.F. Chrispeels, N.V Raikhel // Plant Cell. -1991. -V.3. -P.l-9.
99. Ching-Yu Lin'. Rapid isolation of differentially expressed cDNAs from near isogenic lines of mungbean / Ching-Yu Lin et al. // Bot. Bull. Acad. Sin. -1998. -V.39. -P. 87-91.
100. Czapaski Janust. Electrophoretic patters of reseve seed proteins with reference to the taxonomic comparison of bean cultivars / Janust Czapaski, Ruszard Kossan // Acta Agrobot. -1986. -39, №2. -P.201-206.
101. Dey P.M. Occurence of glucoprotein glucosidases in mature seeds of mungbean (Vigana radiata) / P.M. Dey // Phytochemistry. -1984. -V.23. -P.257-260.
102. Dubey R.S. Protein synthesis by plants under stressful condition / R.S. Dubey // Handbook of Plant and crop Stress. NewYork. Marcel Dekker Pres.lnc. -1998. -P.365-397.
103. Forino L.M. Different structure of polytene chromosomes of Phaseolus coccineus suspensors during early embriogenesis / L.M. Forino, A.M. Tagliasachi, S. Avanzi // Protoplasma. -1979. -V. 101. -P.231-246.
104. Frediani M. Functional heterogeneity, during embriogenesis, of Phaseolus coccineus ribosomal cistrons in polytene chromosomes of embryo suspensor / M. Frediani et al. // Protoplasma. -1986. -V.132. -P.51-57.
105. Galasso I. Cytotaxonomic studies in Vigna. 1. General technique and Vigna unguiculata C-banding / I. Galasso, D. Pignone, Perrino P. // Caryologia. -1992.-V.45.-P. 155-161.
106. Galasso I. Cytotaxonomic studies in Vigna. 3. Chromosomal distribution and reacting properties of the heterochro-matin in five wild species of the section Vigna / I. Galasso, L.S. Saponetti, D. Pignone // Cariologia. — 1996. —V.49. —P.311-319.
107. Galasso I. The distribution and organization of TY1 copia - like retrotran-sposable elements in the genome of Vigna unguiculata (L.) Walpcowpeta) and its relatives / I. Galasso et al. // Annals of Botany. -1997. — V.80. -P.327-333.
108. Germani E. Cycle cellulaire dans le, meristeme de la racine seminale de Vigna radiata / E. Germani et al. // Bull. Soc. Bot. Franc. -1987. -V.134. -P.133-144.
109. Graham D. Response of plants to low, non-freesing temperatures: proteins, metabolism and acclimation / D. Graham, B.D. Patterson // Ann. Rev. Plant Physiol. -1982. -V.33. -P.347-372.
110. Grif V.G. Cell, cycle and its parameters in flowering plants / V.G. Grif, V.B. Ivanov, E.M. Machs // Цитология. -2002. -T.44, № 10. -C.936-979.
111. Guerra M. rDNA sites in mitotic and polytene chromosomes of Vigna unguiculata (L.) Walp and phaseolus coccineus L. revealed by in situ hybridization / M. Guerra, A. Kenton, M.D. Bennett // Annals of Botany. -1996. —V.78. —P.157-161.
112. Guseinov V.A. Content and localization of 5-methylcytosine in DNA of healthy and wilt-infected cotton plants / V.A. Guseinov, B.F. Vanyushin // Biochem. Biophys. Acta. -1975. -V.395. -P.229-238.
113. Guseinov V.A. Intragenome distribution of 5-methylcytosine in DNA of healthy and wilt-infected cotton plants Gossypium hirsutum L. / V.A. Guseinov, G.E. Kiryanov, B.F. Vanyushin // Mol. Biol. Reports. -1975. -V.2. -P.59-63.
114. Hall T.C. Equal Expression of the Maternal and Paternal Alleles for Polipeptide Subunits of the Major Storage Protein of the Bean Phaseolus vulgaris L. / T.C. Hall, Mc Lester R.C., Bliss F.A. // Physiol. Plant, -1977. -V.59, №2. -P.l 122-1124.
115. Heath F.C. The effect of cobalt on mitosis in tissue culture / F.C. Heath // Exp. Cell. Res. -1954. -V.6. -P.311-320.
116. Henen W.K. Persistence of nucleoli in short term and long term cell cultures and in direct bore marrow preparations in mammalian materials / W.K. Henen, W.W. Nichols // J. Cell Biol. -1966. -V.31. -P. 534-561.
117. Ho M.F. Purification and partial Characterization of white kidneybean (Phaseolus vulgaris) alpha-amylase inhibitors from two experimental cultivars / M.F. Ho, F.R. Whitaker // J. Food Biochem. -1993. -V. 17. -P. 15-33.
118. Hughes M.A. The molecular biology of plant acclima-tion to low temperature / M.A. Hughes, M.A. Dunn // J.Exp. Biol. -1996. -V.47. -P.291-305.
119. Hsu T.C. Persistent nucleoli in animal cells flowing treatments with fluorodeoxyuridine and thymidine / T.C. Hsu, R.M. Humphrey, C.E. Somers // Exp. Cell. Research. -1964. -V.33. -P. 74-77.
120. Hussain A. Electrophoretic analysis of field pea cultivars / A. Hussain, S.T. Ali-Kham, W. Bushuk // Pisum Newsletter Geruva. -1998. -V.20. -№1. -P.16-19.
121. Iguti A.M. Occurence and purification of alpha-amylase isoinhibitor in mungbean (Phaseolus vulgaris L.) varieties / A.M. Iguti, F.M. Lajolo // J.Agric. Food Chem. -1991. -V.39. -P.2131-2136.
122. Ishibashi N. Stored mRNA in coty-lendons of Vigna unguiculata seeds: nucleotide sequences of cloned cDNA for a stored mRNA and induction of its synthesis by precocious germination / N. Ishibashi et al. // Plant Mol. Biol.-1990.-V.15.-P.59-64.
123. Ishimoto M. Growth inhibitory effects of alpha amylase inhibitor from the kidney bean, Phaseolus vulgaris (1.) on three species of Bruchids (Coleoptera: Bruchidae) / M. Ishimoto, K. Kitamura // Appl. Ent. Zool. -1989. -V.24.-P.281-284.
124. Ishimoto M. Effect of absence of seed alpha amylase inhibitor on the growth inhibitory activity to adzuki bean (Phaseolus vulgaris L.) / M. Ishimoto, K. Kitamura // Jap. J. Breed. -1991. -V.41. -P.231-240.
125. Ishimoto M. Variation of seed alpha amylase inhibitors in the comon dean / M. Ishimoto et al. // Theor. Appl. Genet. -1995. -V.90. -P.425-429.
126. James D. Salinity tolerance of blackgram and mungbean: II Mineral ion accumulation in different plant parts / D. James // Soil Sci. -1988. -V.145. — P. 53-58.
127. Joseph L.S. Karyomorphology of several species of Phaseolus and Vigna / L.S. Joseph, J.C. Bouwramp // Cytologia. -1978. -V.43. -P.595-600.
128. Kasamo K. E-ssential arginyl residues in the plasma membrane H1"-ATP ase from Vigna radiata (L.) (mungbean) roots / K. Kasamo // Plant Physiol. -1988. -V.87. -P.126-129.
129. Kent N.J. Structural and nutritional properties of cereal proteins / N.J. Kent // Proteins as Human Food. ed. Laurie. -1970, -Avi. Pull. Cjmp.,Inc., Westport. Connec. -P.280-297.
130. Key L.F. Heat shock protein of higher plants / L.F. Key, C.Y. Lin, Y.M. Chen // —Proc. Nat. acad. Sci. USA. -1981. -V.78.-P.3526-3530.
131. Kloz J. The protein euphaseolin in Phaseolinae -a chemotaxonomical study / J. Kloz, E. Klozova // Biol. Plant. -1974. -V.16. -P.290-300.
132. Klozova E. Comparison of Storage Protein of Phaseolus caracalla L. With the Proteins of some Other Representatives of the Genus Phaseolus / E. Kolozova, V. Turkova, I. Platilova // Biol. Plant. -1977. -V.l9, 4. -P.273-278.
133. Kokiladevi E. Characterization of alpha amylase inhibitor in Vigna sublobata / E. Kokiladevi, A. Manickam, B. Thayumanavan // Bot. Bull. Acad. Sin. -2005. -V.46. -P. 189-196.
134. Kuo S.Y., Pan R.L. An essential arginin reside in the tonoplast pyrophosphatase from etiolated mungbean seedlings / S.Y. Kuo, R.L. Pan // Plant. Physiol. -1990. -V.93. -P.l 128-1133,
135. Lawn R.F. Indigenous Vigna spp. as a source of germplasm for mungbean imporovement / R.F. Lawn, G.F. Rebetzke // Mungbean: the Austraulian Experience: Proc. of the First Australian mungbean Workshop. Brisbane. -1991. -P.21-29.
136. Levitt J. Responses of plants to environmetal stresses / J. Levitt // Chilling, Freezing and High temperature Stresses. -1980. —Vol 1. Academic Press, NewYork. -P.237-239.
137. Linthorst H.F.M. Pathogenesis related proteins of plants / H.F.M. Linthorst// Crit. Rev. Plant Sci. -1991. -V. 10. -P. 123-150.
138. Lioi. L. Electrophoretic variation and geographical distribution of the seed protein phytohemagglytinin in cutivated Phaseolus vulgaries / L. Lioi. // J. Genet Breed, -1991, -V.45, №2. -P.97-102.
139. Lioi. L. Note the variation of phaseolin amona common bean landrasses collected in Eastern Asia / L. Lioi. // Genet. Resources Grop Evolut. -1993. -V.40, №1. —P.55-57.
140. Lyons F.M., Raison F.K. Oxidative activity of mitochondria isolated from plant tissues sensitive and resistant to chilling infiiry / F.M. Lyons, F.K. Raison // Plant Physiol. -1970. -V.45. -P.368-389.
141. Marmiroli N. Protein synthesis during cold shock in barley tissues. Comparision of two genotypes with winter and spring growth habit / N. Marmiroli et al. // Theor. Apple. Genet. -1986. -V.73. -P. 190-196.
142. Marshall J J. Purification and properties of phaseo-lamin, an inhibitor of alpha amylase from the kidney bean, Phaseolus vulgaris / J.J. Marshall, C.M. Lauda // J. Biol. Chem. -1975. -V.250. -P. 8030-8037.
143. Mercadoruaro P. Karyotype studies on species of phaseolus (Fabaceae, Phaseolinae) / JP. Mercadoruaro, A. Delgado-Salinas // Am. J. Bot. -1998.-V.85.-P.1-9.
144. Mirkov Т.Е. Evolutionary relationship among proteins in the phyto-hemagglutinin arcelin - alpha - amylase inhibitor family of the common bean and its relatives / Т.Е. Mirkov et al. // Plant Mol. Biol. -1994. -V.26. -P.l 1031113.
145. MisraN., Dwivedi U.N. Genotypic differences in salinity tolerance of green gram cultivars / N. Misra, U.N. Dwivedi // Plant. Sci. -2004. -V.166. -P.l 135-1142.
146. Mon-Yaw Chang. Cold-acclimation and root temperature protection from chilling injury in chilling sensitive mungbean (Vigna radiata L.) seedlings / Mon-Yaw Chang et al."// Bot. Bull. Acad Sin, -2001. -V.42. -P.53-60.
147. Moreno F. Characterization of alpha amylase inhibitor, a lectin-like protein in the seeds of Phaseolus vulgaris / F. Moreno, T. Altablla, M.T. Chrispeels // Plant Physiol. -1989. -V.92. -P.703-709.
148. Morton R.L. Bean alpha amylase inhibitor 1 in transgenic peas (Pisum sativum) provides complete protection from pea weevil (Bruchus pisorum) under field conditions / R.L. Morton et al. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. -2000. -V.97. -P. 3820-3825.
149. Nagl W. Banded polytene chromosomes in the legume Phaseolus vulgaris / W. Nagl // Nature. -1969. -V.221. -P.70-71.
150. Nagl W. The Phaseolus suspensor and its polytene chromosomes / W. Nagl //Z. Pflanzenphysiol. -1974. -V.73. -P.l-44.
151. Nenno M. Mapping phaseolin genes on polytene chromosomes by fluorescence in situ hybridization (FISH) / M. Nenno, K. Schumann, W. Nagl // Annu. Rep. Bean Improv. Coop. (BIC). -1993. -V.36, -P.3-4.
152. Nenno M. Detection of rRNA and phaseolin genes on polytene chromosomes of Phaseolus coccineus by fluorescence in situ hybridization after pepsin treatment / M. Nenno, K. Schumann, W. Nagl // Genome. -1994. -Y.37. -P.1018-1021.
153. Nenno M. Localization of diffrent microsatellites and a minisatellite like sequence on polytene chromosomes of Phaseolus coccineus / M. Nenno, D. Zink, W. Nagl // Annu. Rep. Bean Improv. Coop (BIC). -1996. -V.39. -P. 245-246.
154. Nichols W.W. Virus-induced chromosome abnormalities / W.W. Nichols //Ann. Rev. Microbiol. -1970. -V.24. -P.479-498.
155. Osborn T.B. Hydrolysis of phaseolin / T.B. Osborn, Clapp^S.N. // Amer. J. Phisiol. -1907. -V.18. -P.295-308.
156. Prasad D.T. Genotypic variation in cowpea (Vigna unguiculata) cultivars in relation to insect resistance / D.T. Prasad, N.S. Umapathy, R. Veeranna // J. Plant Biochem. Biotech. -1996. -V.5. -P.47-49.
157. Raptan P.K. Salinity tolerance of beackgram and mungbean: II Mineral ion accumulation in different plant parts / P.K. Raptan et al. // Kor. J. Crop. Sci. -2001. -V.46. -P.387-394.
158. Y.G. Bhowal // Cytologic -1960. -V.25. -P. 195-207.
159. Schinkel Christane Gepts. Phaseolin diversely in the tepalg bean Phaseolus acutifolins / A. Gray, P. Schinkel Christane Gepts // Plant Breed. — 1988. -V.101, №4. -P.292-301.
160. Schweizer D., Ambros P. Analysis of nucleolus organizer regions (NORS) in mitotic and polytene chromosomes of Phaseolus coccineus by silver staining and gimsa C-banding / D. Schweizer, P. Ambros // Plant Syst. Evol. -1979. -V.132. -P.27-51.
161. Sheldon S.W. Nucleolar persistence in embrional carcioma cells / S.W. Sheldon, W.C. Speers, J. Lehman // Exp. Cell. Res. -1981. -V.132. -P.185-192.
162. Shi L. Ribosomal genes in soybean and common bean: chromosomal organization, expression, and evolution / L. Shi, T. Zhy, P. Keim // Theor. Appl. Genet. -1996. -V.93. -P. 136-141.
163. Srinives P. Mungbean breeding and genetic resources in Thailand / P. Srinives // Report at the mungbean meeting 90 Kamphaeng Saen Campus in Nakhon Pathom, Thailand: Department agronomy, Kasetsart University. -1984, Юр.
164. Sutton N.D.W., Murray M.G. Phaseolin gene from bean is expressed after transfer to sunflower via tumor inducing plasmid vectos / N.D.W. Sutton, M.G. Murray // Science. -1983. -V.222. -№4623. -P.467-482.
165. Tateishi Y. Systematics of the species of Vigna subgenus Cera-totropis / Y. Tateishi Mungbean Germplasm: Collection, Evaluation and Utivization for Breeding Program. JIRCAS Working Report. -1996. -P.9-24.
166. Tomooka N Geographical distribution of growth types in Mungbean, Vigna radiata (L.) Wilczek / N. Tomooka et al. // Japanese Journal of Tropical Agriculture. -1991. -V.35, №3. -P.213-218.
167. Tomooka N. Center of genetic diversity and dissemination pathways in mungbean deduced from seed protein electrophoresis / N. Tomooka et al. // Teoret. Appl. Genet. -1992. -V.83. -P.289-293.
168. Verona G. Retrospects and perspec-tives of cytogenetical studies in Vigna / G. Verona, I. Galasso, D. Pignone // Biologisches. Zentralbeatt. -1995. -V.l 14.-P.231-241.
169. Volkmar K.M. Physiological responses of plants salinity: a review / K.M. Volkmar, Y. Ни, H. Steppuhn II Can.J. Plant. Sci. -1998. -V.78. -P. 19-27.
170. Wahid A.M. S'ail-induced injury symptoms, changes in nutrient and pigment composition and yield characteristics of mungbean / A.M. Wahid, M. Hameed, E. Rasul // Lnt J. Agri. Biol. -2004. -V.6. -P. 1143-1152.
171. Wang C.Y. Physiological and biochemical response of plants to chilling stress / C.Y. Wang // Hort. Science. -1982. -V.17. -P.173-186.
172. Wolfraim L.A. cDNA sequence, expression, and transcript stability of a cold acclimation-specific gene, casl8, of alfalfa (Medicago falcata) cells / L.A. Wolfraim et al. // Plant Physiol. -1993. -V.l01. -P.l275-1282.
173. Wolfraim L.A. Cloning and sequencing of the cDNA for cas 17, a cold acclimation-specific gene of alfalfa / L.A. Wolfraim, R.S. Dhindsa // Plant Physiol. -1993. -V.l07. -P.667-668.
174. Yachang Chen. The nucleotide sequence of a mungbean (Vigna radiata) mitochondrial lysyn-tRNA gene / Yachang Chen. // Bot. Bull. Acad. Sin. -1997. -V.38. -P.237-240.
175. Yachang Chen. Sequence and transcript analysis of the orf 140 -nad3 rpsl2 - atpl gene cluster in the mitochondrial DNA of mungbean (Vigna radiata L. Wilczek) cv. Taiwan №5 / Yachang Chen // Bot. Bull. Acad. Sci. -2000. -V.41. —P.183-190.
176. Yaw-Huei Lin. Mungbean (Vigna radiata L. Wilczek) contains some high proteolytic activities already before germination / Yaw-Huei Lin, Wen-Hsiang Yao // Bot. Bull. Acad. Sci. -1996. -V.37. -P. 1-7.
177. Young N.D. RFLP mapping a major Bruchid Resistance Gene Mungbean (Vigna radiata L. Wilczek) / N.D. Young et al. // Theor. Appl. Genet. -1992. -V.84. -P.839-844.
178. Zheng J.Y. Giemsa C-banding patterns in several species in Phaseolus L. and Vigna savi, Fabaceae / J.Y. Zheng et al. // Cytologia. —1991. -V.56. -P.459-466.
179. Zheng J.Y. Fluorescent banding pattern analysis of 8 Taxa of Phaseolus and Vigna in relation to their phylogenetic relationship / J.Y. Zheng et al. // Theor. Appl. Genet. -1993. -V.87. -P.38-43.
180. Zheng J.Y. In situ hybridization to metaphase chromosomes in six species of Phaseolus and Vigna using ribosomal DNA as the probe / J.Y. Zheng et al. // J.Pl.Res. -1994. -V.107. -P.365-369.
181. Zirkle C. Nucleolus in root tip mitosis in Zea mays / C. Zirkle // Bot. Gaz. -1928. №86. -P.402-418.
- До Ньы Тиен
- кандидата биологических наук
- Воронеж, 2008
- ВАК 03.00.16
- Морфобиологические и биохимические особенности сортообразцов фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях Орловской области
- Оценка зерновой фасоли и создание исходного материала для селекции в условиях южной лесостепи Западной Сибири
- Разработка элементов технологии возделывания фасоли обыкновенной в условиях Среднего Приамурья
- Биологические особенности и приемы агротехники овощной фасоли в условиях Ленинградской области
- Особенности возделывания фасоли на семена в условиях орошения Ростовской области