Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Применение цитогенетических критериев в систематике некоторых представителей семейства Cactaceae Juss

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Панкин, Владимир Хашимович

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Соответствие морфологических и кариологических признаков у цветковых растений.

Изменчивость структуры и морфологии хромосом.

Число хромосом как основной кариологический признак у цветковых растений.

Анеуплоидия.

Полиплоидия.

Ядрышковое доминирование.

Характеристика семейства Cactaceae Juss.

Современное состояние систематики сем. Cactaceae.

Морфологическая характеристика сем. Cactaceae.

Особенности некоторых представителей сем. Cactaceae.

Морфология вегетативных органов.

Анатомия вегетативных органов.

Флоэма.

Морфология соцветий и модификации фертильной части стебля.

Морфология и анатомия цветка.

Морфология пыльцы.

Кариология.

Фитохимия.

Плоды и семена.

Биология распространения семян.

Распространение и местообитание видов.

Системы размножения.

Экономическое использование.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Происхождение растений.

Триба Rhipsalideae А.Р. de Candolle.

Триба Hylocereeae (Britton&Rose) F. Buxbaum.

Морфологическая характеристика трибы Rhipsalideae А.Р. de

Candolle.

Род Rhipsalis.

Род Lepismium.

Род Hatiora.

Морфологическая характеристика трибы Hylocereeae

Britton&Rose) F. Buxbaum.

Морфологическая характеристика рода Epiphyllum.

Методика кариологических исследований.

Обработка меристем корней для кариологического исследования.

Микроскопирование и документация материала. проведения

Составление кариотипов и классификация хромосом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Lepismium houlletianum [90-40 Barthlott (Bonn)].

Lepismium houlletianum [HU 1003 (ZSS)].

Lepismium houlletianum forma regnellii [HU 933 (Bonn)].

Rhipsalis floccosa subsp. pittieri [ZSS].

Hatiora epiphylloides subsp.epiphylloides [B.Orssich (Bonn)].

Epiphyllum sp. [HU 988 (W.Uebelmann)].

Анализ данных кариотипа методом кластеризации.

ОБСУЖДЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Панкин, Владимир Хашимович

ВЫВОДЫ

1. Разработана модифицированная методика приготовления временных давленых препаратов корневых меристем кактусов при монохромном окрашивании, которую следует использовать при исследовании кариотипов семейства Cactaceae.

2. Кариотипы всех исследованных таксонов были диплоидны (2п=22), имели метацентрические хромосомы за исключением восьмой пары Rhipsalis floccosa subsp. pittieri [ZSS].

3. Исследованные таксоны отличаются такими признаками кариотипа, как общая длина хромосом, центромерный индекс, наличие спутника, его длина, форма и тип.

4. Обнаружен гетероморфизм сателлитныхных хромосом у четырех исследованных таксонов: Lepismium houlletianum [90-40 Barthlott (Bonn)]; Lepismium houlletianum [HU 1003 (ZSS)]; Lepismium houlletianum forma regnellii [HU 933 (Bonn)]; Epiphyllum sp. [HU 988 (W. Uebelmann)].

5. Основные различия по длине и центромерному индексу наблюдались по первым пяти парам хромосом, тогда как остальные шесть пар были относительно сходны между собой.

6. Кариологические критерии позволят детальнее оценить систематические особенности таксонов внутри семейства и более точно определить их таксономическое положение, что особенно важно при отсутствии других значимых систематических критериев, таких как количество, длина, форма и цвет колючек у эпифитных родов Cactaceae Juss.

103

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Полученные результаты позволяют применять кариологический анализ в качестве дополнительного критерия для решения вопросов систематики семейства Cactaceae Juss.

2. Для сравнительного анализа кариотипов можно рекомендовать кластерный анализ кариологических признаков, что позволит определить филогенетическую близость исследуемых таксонов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Панкин, Владимир Хашимович, Москва

1. Агапова Н.Д., Васильева М.Г., «Кариосистематика»// в сб. «Итоги науки и техники», т.6 «Ботаника», М: 1987, С.96-137. Айала Ф., Кайгер Дж. «Современная генетика» в 3-х т., М.: «Мир», 1988, т. 3, С.32-70.

2. Делоне JI.H. «Клеточные ядра видов Muscari Mill, и Hyacintus L.»// Журн. Русск. Бот. о-ва, 1923,№6, С.170-171.

3. Дмитриева С.А., Парфенов В.И. «Кариология флоры как основа цитогенетического мониторинга». Минск, 1991. 250 с. Животовский JI.A. Популяционная биометрия. М.:Наука, 1991.-271с.105

4. Закирова P.O. «Биологическое значение различий по содержанию ДНК»// Ботанические материалы гербария и-та ботаники. Алма-Ата, 1989,4.2, В. 16, С.68-72 .

5. Инге-Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции», М.: «Высшая школа», 1989, С. 225-232.

6. Кайданов JI.3. «Генетика популяций»// М «Высшая школа», 1996 ,320 с.

7. Левитский Г.А. «Материальные основы наследственности». Киев, 1924, 166 с.

8. Левитский Г.А. «Успехи генетической цитологии и ее применение к культурным растениям»//Достижения и перспективы в области прикладной бот. ген. и селеуции., Л. 1929, С. 87-98.

9. Левитский Г.А. «Морфология хромосом»// Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1931.Т.27. № 1. С. 19-174

10. Матвеева Т.С. «Полиплоидные декоративные растения». Л., 1980., С. 21,93.

11. Навашин М.С. «"Амфипластия"- новое кариологическое явление.»// сб. Проблемы кариологии и цитогенетики в исследованиях на видах рода Crepis. М. 1985( 1925), С.108-111.

12. Навашин М.С. «Полиплоидные мутанты у Crepis. Триплоидный и пентаплоидный мутанты Crepis capillaris.»// сб. Проблемы кариологии и цитогенетики в исследованиях на видах рода Crepis. М. 1985(1925), С.40-48.

13. Навашин М.С. «Хромосомы и видообразование»// Там же, 1985(1957), С.311-339.

14. Пименов М.Г., Борисова Л.Ф. «Хемосистематика»//в сб. Итоги науки и техники, Ботаника, Т.6, М. 1987, С.7-95.

15. Рубцова З.М. «Развитие эволюционной цитогенетики в СССР», Л: «Наука», 1975, 172 с.106

16. Смиряев А.В., Мартынов С.П., Кильчевский А.В. Биометрия в генетике и селекции растений. М.: МСХА, 1992. - 268 с.

17. Стеббинс Дж.Л. «Распространение и природа полиплоидных типов»// Полиплоидия. М.1956, С. 25-55.

18. Соусон идр «Цитогенетика» 1969.

19. Тахтаджан А. А. «Происхождение и расселение цветковых растений».JL: «Наука», 1970, 167с.

20. Тахтаджан А.А. «Система и филогения цветковых растений». M.,JL: «Наука», 1966, 612 с.

21. Френкель-Конрат Ф., Гейзен Г., Декз П. и др. «Мобильность генома растений». М.Агропромиздат, 1990, пер. с англ. Гостимский С.А., Мирошниченко Г.П., 272с.

22. Чуксанова Н.А. «Эволюция кариотипов растений» // успехи современной генетики, Т.5, М.: «Наука», С.200-208.

23. Backeberg, С. Die Cactaceae // 6 Vols, Jena: G.Fischer, 1958-1962.

24. Backeberg, C. Das Kakteenlexikon // Jena: G.Fischer, 1966.

25. Barthlott, W. (1976). IOPB Chromosome Number Reports LIV. Taxon 25: 644-645.

26. Barthlott, W. & P. R. Hunt (1993). Cactaceae. In Kubitski, K., (Ed.). The families and genera of vascular plants 2: Springer. Berlin, Heidelberg, New York., P. 161-197.

27. Barthlott, W. & N. P. Taylor (1995). Notes towards a monograph of Rhipsalideae (Cactaceae). Bradleya 13: P. 43-79.

28. Bell S.P., Jantzen H.M., Tjian R. Assembly of alternative multiprotein complexes directs rRNA promoter selectivity. // Genes Dev, 1990, 4, P. 943954.

29. Berger, A. Die Entwiklundslinien der Kakteen // Jena, 1926.

30. Bird A. The essentials of DNA methylation. // Cell, 1992, 70, P. 5-8.107

31. Buxbaum, F. Morphology of cacti. // Pats I-III, Abbey Garden Press, P. 1950-1954.

32. Buxbaum, F. Morphologie der Kakteen. In Krainz, H. (Ed.) Die Kakteen. // Stuttgart, Franckh., P. 1957-1960.

33. Buxbaum, F. The phylogenetic division of the subfamily Cereoideae, Cactaceae -.Madrono, Vol 14, P. 177-206.

34. Candolle, A. P. de (1828). Prodromus Systematis Naturalis. 3:. Treuttel & Wurtz. Parisis., P. 467-469

35. Chen, Z. J. & C. S. Pikaard (1997). Epigenetic silencing of RNA polymerase 1 transcription: a role for DNA methylation and histone modification in nucleolar dominance. Genes and Development 11: P. 2124-2136.

36. Chmielevski J.G., Semple J.C. The cytogeogrephy of Aster lanceolatus III.

37. Chomet P.S. Cytosine methilation in gene-silencing mechanisms. // Curr Opin Cell Biol, 1991, 3, P. 438-443.

38. Cid, R. and G. Palomino (1996). Cytotypes and meiotic behavior in Mexican populations of Myrtillocactus geometrizans var. geometrizans {Cactaceae). Cytologia 61: P. 343-348.

39. Cota, H. J. & С. T. Philbrick (1994). Chromosome number variation and polyploidy in the genus Echinocereus (Cactaceae). Amer. J. Bot. 81(8): P. 1054-1062.

40. Cota, H. J., J. P. Rebman & R. S. Wallace (1996). Chromosome numbers in Ferocactus {Cactaceae: Cactoideae). Cytologia 61: P. 431-437.

41. Cota, H. J. & R. S. Wallace (1995). Karyotypic studies in the genus Echinocereus {Cactaceae) and their taxonomic significance. Caryologia 48: P. 105-122.108

42. Cytoecology in southern Ontario // Can. J. Bot., 1983, Vol. 61, № 7, P. 187986

43. Das A.B., Mohanty S., Das P. Variation in karyotupe and 4C DNA content in six species of Melocactus of the family Cactaceae. II Cytologia, Vol. 63, 1988, P. 9-16.

44. Das A.B., Mohanty S., Das P. Meiotic behavior and nuclear DNA variation in some species of Mammillaria (Cactaceae). // Cytologia, Vol. 62, 1997, P. 253-257.

45. Das A.B., Das P. Estimation of 4C DNA content and karyotype analysis in edible varieties of banana (Musa acuminata). I I Cytobios, Vol 78, 1994, P. 213-220.

46. Das P., Panda P.C. Protected cultivation of cacti and other succulents. // In: Advances in Horticulture, Vol 12 (2), 1995, P. 819-851.

47. Dhillon S.S., Miksche J.P. DNA content and heterochromatin variation in various tissues of peanut (.Arachis hypogea) I I Am. J. Bot. Vol. 69, 1982, P. 219-226.

48. Dover G.A., Flavell R.B. Molecular co-evolution: rDNA divergence and the maintenance of function. Cell, 1984, 38, P. 622-623.

49. Ebert I., Greilhuber J., Speta F. Chromosome banding and genome size differentiation in Prospero (Hyacintaceae): diploids. // Plant Systematics and Evolution, 1996, 203, P. 143-177.

50. Edelman J.R., Lin Y.J. Repetitive DNA/ Heterochromatin. Can it be driving force of evolution and speciation.// Cytobios, 1995, Vol.83, № 333, P.117-127.

51. Eden S., Cedar H. Role of DNA methilation in the regulation of transcription. // Curr Opin Genet Dev, 1994, 4, P. 255-259.

52. Ehrendorfer F., Krendl F., Habeler E., Sauer W. Chromosome numbers and evolution in primitive angiosperms // Taxon, 1968, Vol.17, P. 337-353.109

53. Flavel R.B. The structure and control of expression of ribosomal RNA genes. // Oxford Sury Plant Mol Cell Biol, 1986, 3, P. 252-274.

54. Flavel R.B., O'Dell M. The genetic control of nucleolus formation in wheat. //Chromosoma, 1979, P. 135-152.

55. Gabbara S., Bhagwat A.S. The mechanism of inhibition of DNA (cytosine-5-methyltransferases by 5-azacytosine in likely to involve methyl transfer to the inhibitor. // Biochem J, 1995, 307, P. 87-92.

56. Gerbi S.A. Evolution of ribosomal DNA. In: Mclnture R.J., ed. Molecular Evolutionary Genetics. New York: Plenum Press, 1985, P. 419-517.

57. Gorenflott R., Hubac J.M., Lay M. Le complex polyploide du «Phragmates australis»(Cav.) Trin. ex. stend dans la region mediterraneene // Webbia, 1984, Vol.38, P.715-721.

58. Gotz E., Groner G. Kakteen // Ulmer, 1996, 340 p.

59. Grant Verne Plant speciation. Columbia Univ. Press., NY-London, 1971, 528 p.

60. Greilhuber J., Speta F., C-banded karyotypes in the Scilla hohenackeri Group, S. persica and Puschkinia (Liliaceae). H Plant. Syst. Evol, 1976, P. 149-188.

61. Grummt I., Roth E., Paule M.R. rRNA transcription in vitro is species-specific. // Nature, 1982, 296, P. 173-174.

62. Heitz E. Nukleolen und chromosomen in der Gattung Vicia. // Planta. Vol 15. 1931a. -P. 495-505.

63. Heitz E. Die Ursache der gesetzmassien Zahl, Lage, Form und Grosse planzlicher nukleolen. // Planta, Vol. 12,1931b. P. 775-844.

64. Honjo Т., Reeder R.H. Preferential transcription of Xenopus laevis ribosomal RNA in interspecies hybrids between Xenopus laevis and Xenopus mulleri. П J. Mol. Biol. Vol. 101, 1973, P. 217-228.

65. Hunt D.(1967) Cactaceae. In Hutchinson, J. (Ed.) // The genera of flowering plants, Vol. 2, Oxford Univ. Press, P. 427-467.110

66. Jones К. Aspects of chromosome evolution in higher plants // Adv. Bot. Res., 1978, Vol.6, P. 119-194.

67. Jones K., Battarai S., Hant D.R. Contributions to the cytotaxonomy of the Commelinaceae. Gibasis linearis and it's allies.// Bot. J. Lin. Soc., 1981, Vol.83, №2, P. 141-156

68. Jones R.N., Rees H. B-chromosomes, London- NY Acad. Press, 1982, 266p.

69. Kenton A. Cromosome evolution in the Gibasis linearis group. Commelineceae III. DNA variation, chromosome evolution and speciation.// Chromosoma, 1984, Vol.90, № 4, P. 141-156.

70. Knaben G.S. On the evolution of intra- and inter-specific polyploidy in Europe during Quoternary. 1. Endemius species of North Atlantic // Blyttia 1982, Vol. 40, № 4, P. 229-235

71. Kroon G.H., Jongerius M.C. Chromosome numbers of Tulipa species and the occurence of hexaploidy // Euphitica, 1986, Vol.35, P.73-76.

72. Learned R.M., Cordes S., Tjian R. Purification and characterization of a transcription factor that confers promoter specificity to human RNA polymerase I. // Mol Cell Biol, 1985, 5, P. 1358-1369.

73. Levan, A., K. Fredga and A. A. Sandberg (1964). Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas 52: P. 201-220.

74. Martienssen R.A., Richards E.J. DNA methylation in eucaryotes. // Curr Opin Genet Dev, 1995, 5, P. 234-242.

75. Martini G., O'Dell M., Flavell R.B. Partial inactivation of wheat nucleolus organizers by the nucleolus organizer chromosomes from Aegelops umbellulata. // Chromosoma, 1982, 84, P. 687-700.

76. Matta R., Mc.Laughlin J.L. Cactus alcaloids. A comprehensive tabular summary. Rev. Latinoameric. Quim., 1982, 12, P. 95-117.

77. May C.E. Selection for ribosomal-RNA gene numbers in commercialthwheats// Proc.of the 9" Int. Wheat Genetics Symposium. Saskatoon,1.l

78. Canada, 2-7 august 1998. Vol.1: Keynote addresses and oral presentations. P.95-98.

79. McClintock B. The relationchip of a particular chromosomal element to the development of the nucleoli in Zea mays. II Zeit Zellforsch Mik Anat. Vol. 21, 1934, P. 294-328.

80. Miesfeld R, Arnheim N. Species-specific eDNA transcription is due to promoter-specific binding factrs. // Moll Cell Biol, 1984, 4, P. 221-227.

81. Minelli S., Moscarello P., Ceccarelli M., Cionini P.G. Nycleotype and phenotype in Viciafaba II Heredity, 1996, Vol.76, № 5, P.524-530.

82. Mohanty S., Das A.B., Das P. Analysis of chiasma frequency and nuclear DNA variation in some species of Mammillaria. I I Cytobios, Vol. 88, 1996, P. 173-181.

83. Mohanty S., Das A.B., Das P. Estimation of 4C DNA content and determination of chiasma frequency in eight species of Mamillaria. II Cytobios, Vol. 91, 1997, P. 15-23.

84. Mohanty S., Das A.B., Das P. Studies on nuclear DNA and meiotic chromosomes in 8 species on Mammillaria. 11 Cytologia, Vol. 62, 1997, P. 331-336.

85. Mukherjee S., Sharma A.K. Intervarietal relationship between chromosome size, nuclear DNA amount and protein content in Cajanus cajan (L.) Mill. // Sp. Perspective in Cytology and Genetics, Vol. 5,1986, P. 735-740.

86. Nagato Y., Yamamoto K., Yamashita H. Variation on DNA content in Asian Rice // Jpn. J. Genet, Vol. 56,1981, P.483-493.

87. Nakamura T. A study of geographical differentiation and chromosome of succulent plants in the family Asclepiadaceae. II La Kromosomo 11-61,1121991, P. 2068-2077.

88. Navashin M. Chromosomal alterations caused by hybridization and their bearing upon certain general genetic problems. // Cytologia, 5, 1934, P. 169203.

89. Navashin M. Ueber die veranderung von zahl und form der chromosomen infolge der hybridization. Zeitschr f Zellforsch mikr Anat.// 6, 1927, P. 195233.

90. Navashin M.S. Amphiplastie, eine neue karyolodische Erscheinung. Proc. Int. Conf. Genet. // 5, 1928, P. 1148-1152.

91. Neves N., Heslop-Harrison J.S., Viegas W. RRNA gene activity and control of expression mediated by methylation and imprinting during embruo development in wheat x rye hybrids. // Theor Appl Genet, 1995, 91, P. 529533.

92. Noda S., Zhu Y.C. Cytogenetics of Liliaceae in East Asia. II: External morphology, karyotype and reciprocal translocation of Convallaria keiskei in North-East District of China // Kromosomo.1996. Vol. 2. №83-84. P.2909- 2919.

93. Pikaard, C. S. (1998). Nucleolar dominance (from Transcription of Ribosomal RNA Genes by Eucaryotic RNA Potymerase I): 277-294. Spring er-Verlag and R. G. Landes Company. Austin USA.

94. Pinkava, D. J., M. A. Baker, B. D. Parfitt, M. W. Mohlenbrock & R. D. Worthington (1985). Chromosome numbers in some Cacti of Western North America V. Syst. Bot. 10, P. 471-483.

95. Reeder R.H. Mechanisms of nucleolar dominance in animals and plants. // J. Cell. Biol. 1985, 101, P. 2013-2016.

96. Reeder R.H. Ribosomes from eukaryotes: In: Nomura M., ed. Ribosomes. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1974, P. 489519.113

97. Remski M.F. Cytological investigations in Mamillaria and some associated genera. //Bot. Gaz. 1954, 166, P. 163-171.

98. Saghai-Maroof M.A., Soliman K.M., Jorgensen R.A., Allard R.W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. Proc Natl Acad Sci USA, 1984, 81, P. 8014-8018.

99. Sardana R., O'Dell M., Flavell R.B. Correlation between the size of the intergenic regulatory region, the status of cytosine mrthilation of rRNA genes and nucleolar expression in wheat. // Moll Gen Genet, 1993, 236, P. 155-162.

100. Schnapp A., Rosenbauer H., Grummt I. Trans-acting factors involved in species-specifity and control of mouse ribosomal gene transcription. // Mol Cell Biochem, 1991, 104, P. 137-147.

101. Shubert I., Kunzel G. Position-dependent NOR activity in barley. // Chromosoma, 1990, 99, P. 352-359.

102. Sharma A.K., Mukhopadhyay S. Feulgen microspectrophotometric estimation of nuclear DNA of species and varieties of three different genera of Marantaceae.// Proc. Ind. Acad. Sci. (Plant Science), Vol. 93, 1984, P. 337-347.

103. Semple J.C., Chmielevski J.G., Chinappa C.C. Chromosome number differentiations in Aster L. (Compositae) with comments on cytogeography, phylogeny and chromosome morphology // Amer. J. Bot., 1983, Vol.70, № 10, P.1432-1443.

104. Scheinvar, L. (1985). Cactaceas. Flora Illustrada Catarinense: 126-140. Itajai -Santa Catarina Brazil.

105. Schwarzacher, Т., P. Ambros and D. Schweizer (1980). Application of Giemsa banding to orchid karyotype analysis. Plant Syst. Evol. 134, P. 293297.114

106. Schweizer D., Ehrendorfer F. Giemsa banded karyotypes, systematics and evolution in Anacyclus (Asteraceae-Anthemideae). II Plant. Syst. Evol, 126, 1976, P. 107-148.

107. Stebbins G.L. Chromosomal evolution in higher plants, London, Edward Arnold, 1971,216 р.

108. Stebbins G.L. Flowering plants. Evolution above the species level. Cambrige (Mass) Belknap Press of Harvard Univ. Press., 1974, 399 p.

109. Stebbins G.L. Chromosome, DNA and plant evolution // Evolutionary biology, NY, 1976, № 9, P. 1-34.

110. Uebelmann, W. (1996). Horst & Uebelmann Feldnummerliste. Uebelmann W. Selbstverlag. Zufikon.

111. Valdes B. Karyosistematics and the differentiation of Iberian Angiospermous groups // Webbia, 1984, Vol. 38, P. 491-511.

112. Viera A., Morais L., Barao A., Mello-Sampayo Т., Viegas W.S. 1R chromosome nucleolus organizer region activation by 5-azacytidine in wheat x rye hybrids. // Genome, 1990, 33, P. 707-712.

113. Watson E.M. Nuclear DNA content in Australian Bulbine (Liliaceae). // Genome, Vol. 29,1987, P. 225-234.

114. Wallace H., Langridg W.H.R. Differential amphiplasty and control of ribosomal RNA synthesis. // Heredity, 27, 1971, P. 1-13.

115. Wenzel W., Hemleben V.A comparative study of Genomes in Angiosperms //Plant. Syst. Evol. 1982.Vol. 139.№3-4. P. 209-227.

116. Wolf S.J. Cytogeographical studies in the genus Arnica (Compositae, Senecioneae) 1.1 I Amer. J. Bot.,1980, Vol. 67, №3, P. 300-308.