Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Взаимодействие генома и плазмона в дифференцировке тканей и развитии растений (на примере пшеницы)

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие генома и плазмона в дифференцировке тканей и развитии растений (на примере пшеницы)"

Гб од

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ | 3 ЙЮН 1995 Ш1СТИТУТ ГЕНЕТИКИ И ЦИТОЛОГИИ

УДК 13:681. 331:663.' 11

ОРЛОВ Петр Александрович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИГОПЛ И ПЛАЗШ1А В ДИФ^ЕРЕНЦИРОШСВ ТКА1ЕЕЯ И РАЗВИТИИ РЛСТКСП? (НА ПИШЕРЕ ШаШЩЫ)

03.00.15 - генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Минск - 1995

Работа выполнена в Институте генетики и цитологии Академии наук Беларуси

Научный консультант: д. б. н., профессор Палидова А. Е

Официальные оппоненты: д. б. н,, профессор Тырнов & С.

д. б. н. Каминская Д Е д. б. н. Кильчешский А. Е

оппонирующая организация: Селекционно-генетичеокий институт

УААН, Одесса

Защита состоится " " июня 1996 г. в___ 00 час. на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук Д.01,31.01. в К зтитуте генетики и цитологии Академии наук по адресу: 220072, г. Минск, ул. Скорины, 27.

О диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библио^эке им. Я'Коласа Академии наук Беларуси

Автореферат разослан ";_" _199Б г.

Учегшй секретарь совета по защите диссертаций Д 01.31.01, К.С.И.

Е. а Лобаиок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Проблема генетики морфогенеза является одной их ключевых в современной биологии. Наибольший прогресс в этой области был достигнут при исследовании жав о тных организмов. Общепркзнана концепция поэтапной экспрессии ядерных генов в ходе онтогенеза, обобщ. »:■ яя JL И. йорочкиным С19?7]. В исследованиях генетического контроля морфогенеза растения доминирует гипотеза Куперман С1984] о ключевых этапах в онтогенезе прохождение которых обеспечивает дальнейшее нормальное развитие. Морфогенез растений - это сложнейший процесс, включающий, по определения Синнота, т кие явления, клк корреляции , полярность, дифференцировка, регенерация, формирование хи-ме-\ аномальный рост. Становление организма как целого регулируется последовательным включением в процессе морфогенеза групп генов. Генетические Механизмы морфогенеза растений исследуются главным образом в плане выявления роли ядерных генов на его отдельных этапа::. Почти не исследована модифицирующая и генетическая роль цитоплазмы растений з развитии, что определяет актуальность тематики, выбранной кгит для исследования. Сравнительное изучение взаимодействия ядерных и цитоплазматических генов in vivo и in vitro даст воэмоляость- значительно повысить эффективность биотехнологических методов в Фундаментальных и прикладных программах, за счет поьыиения компетентности экс-плантоа к индукции каллусных, клеточных культур, регенерантов, гаплоидных и дигаплоидных клеточных линий и целых растений и т.д. Детальное изучение взаимодействия генома и плазмона при фс ировании Щ/й у пкницы позволит выявить цитоплазмы более пригодные для гибридного семеноводства.

Свяаь paßv/гы с крупными научными программами, темами. Диссертационная работа выполнялась э рамках Комплексных республиканских программ фундаментальных исследований "Продуктивность растений" (N госрегистрации 013.0010215), "Генетотеские оейовы селекции растений (шифр 2.34.12, N госрегистрации 01.8600.21736), "Биотехнология", а также Международной комплексной программы научного сотрудничества мелр/ ИГиЦ АНБ и Институтом генетики Болгарской академии наук.'

Цель и задачи исследований. Делью данной работы являлось еыяеить закономерности взаимодействия генома и плазмона з детерминации морфогенеза и развития растений.пшеницы в условиях

- г -

in vivo и i» vitro. .

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Исследовать основные закономерности клеточной и тканевой дифференцировки спорофита у цит Плазматически замещенных линий пшеницы в сравнении с донорами ядра и цитоплазмы на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях.

2. Изучить эффекты ядерных и цитоплазматических генов в развитии мужской генеративной сферы растений пшеницы на ультраструктурном, клеточном и тканевом уровнях у фгртильных эу- и аллоплаэматических линий пшеницы, а тatóte растений с частичной стерильностью и ЦМС.

3. Исследовать особенности взаимодействия генома и плазмо-на в детерминации способности растений к пролиферации тканевых и клеточных культур растений в условиях культуры клеток и тканей.

4. Выявить цитоплазматические и ядерно-цитоплаэматические эффекты в процессах индукции морфогенеза и регенерации in vitro .из соматических и генеративных тканей растений пшеницы.

5. Провеети поиск генотипов с высоким эмбриогенным потенциалом в культуре пыльников среди сортов и ьидов пшеницы. На их основе создать новые модели для изучения цитоплазматических и ядерно-цитоплаэматических эффектов.

Научная новизна подученных результатов, впервые показано взаимодействие генома и плазмона при формировании спорофитных и тканей пыльников растений пшеницы. Выявлена строго определенная последовательность структурных преобразований цитоплазмы и ее органелл в клет1сах различных слоев пыльника, свидетельствующая о дифференциальной активности ядерных генов и плазмогенов в процессе морфогенеза.

При замене собственной цитоплазмы на чужеродную отмечены отклонения в структуре клеток и последовательности активизации всех слоев стенки пыльника, микроспороцитов и микроспор. Он . выражались в аномальной дегенерации тапе^/ма стерильных растений по срав! нию с фертильными, нарушениях в структуре пластид среднего слоя, задержке утилизации крахмала в пластидах фиброзного слоя и др.

По луче!: оригинальные данные об особенностях онтогенетического развития мужской генеративной эу- и аллоплазматических

- з -

линий пшеницы с различной фертильностью пыльцы, проявляемые на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях. Обнаружены изменения экспрессии ядерных генов, контролирующих развитие спороген-ной и спорофи чгай тканей, и их взаимодействия У Форм пшеницы с ' ЦМО. Данные- световой и электронной микроскопии позволили разделить цитоплазмы индуцирующие ЦМС, пс времени и характеру стерилизации пыльцы на три группы: 1) цитоплазмы, индуцирующие раннюю стерилизацию пыльцы; 2) цитоплазмы, индуцирующие позднюю дегенерации пыльцы; 3) цитоплазмы промежуточного, типа.

Сравнительное изучение ультраструктуры цитоплазмы и ее ор-ганелл в клетках микроспороцитов и ми'роспор у ал ло п." аз мат и че с -ки: линий пшеницы с различными цитоплазмами позволило выяснить отдельные критические этапы в развитии мужского гаметофита (поздняя профаза мейоза, одноядерные невакуолизированные микроспоры, переход от одноядерной к двуядерной пыльце). У фер-тильных линий в эти периоды происходят онтогенетические преобразования цитоплазматичес1'их органе~л. Е пыльниках растений с ЦМС именно на этих этапах наиболее отчетливо проявляются признаки деградации цитоплазмы и ее о, капелл.

Получены новые данные, свидетельствуя дие о взаимодействии генома и плазмона при индуцировании морфогенеза в культуре in vitro. Показано, что замещение цитоплазмы на чужеродную сущест-. „'нно изменяет параметры,. характеризующие способность растений к индукции морфогенетических структур при культивировании соматических и генеративных тканей.

На различных экспериментальных моделях впервые показано вл"-шие цитоплазмы и генотипа растений на эффективность пыльцевого эмбриогенеза в культуре пыльников. Выявлено дифференцированное влияние чужеродных цитоплазм на признаки, характеризующие морфогенез в культуре пыльников.

С помощью методов дифференциальных индексов и кластерного анализа исследованные цитоплазмы классифицированы на 5 групп, которые соответствуют их филогенетическому родству.

Показана тканевая и генотипическая специфичность индукции быстро растущих каллусных культур у пшеницы. Получены высоко эмбриогенные клеточные суспензии, длительное время сохраняющие способность к регенерации растений.

Проведен широкий скрининг генотипов с высоким эмбриогенннм

потенциалом в культуре пыльников среди различных видов пшениц. Выделены образцы с высоким уровнем гоказателей, характеризующих способность растений к индукции пыльцевого эмбриогенеза.

Результаты, представленные в д сертационной работе, существенно дополняют представления о характере взаимодействия ядерной и цитоплазмати"еской генетических систем в диМ^ревди-ровке и развитии растений.

Практическая значимость полученных результате» _Практичес-кую. и теоретическую ценность имеют эксперг энтальные модели, созданные автором при выполития работы Они могут быть использованы для изучения ядерно -цитоплаэматических взаимодействий при формировании продуктивности растений, устойчивости к различным неблагоприятным факторам, для изучения биохимических механизмов взаимодействия генома и плазмона. Эти модели включают новую серию аллоплаэматичесюгх линий, полученные на основе пяти видов пшениц; серию аллоплазматических видов диких пшениц на цитоплазме мягкой пшеницы; серию ЦМС линий пшеницы с ядерным громом сорта Мироновская &Ó8 и цитоплазмами родственны* видов.

Выявление особенности взаимодействия генома и плазмона в процессе морфогенеза пыльников и при культивировании соматических тканей пшеницы могут могут быть использованы при разработке селекционно-генетических программ с исполь; ованием биотехнологических ме >дов.

Практический интерес для селекции пшницы на основе ЦМС, представляет цитоплазма вида Т. dícoccoideo, выделенная автором как перспективная, благодаря ее способности HHflyunpoBaTS цме и не оказывать отрицательных воздействий на развитее растений.

Экономическая ценность полученных результатов.__Работа относится к фундаментальным исследованиям, что не позволяет точно оценить сие минутную экономическую значимость полученных результатов. Однако учитывая новизну и значимость разрабатываемой проблемы и оригинальность полученных результатов можно ожидать, что они будут успехом использованы в селекционных программах на прод^тивн£>с.ть, гетерозис и. устойчивость к неблагоприятный фак тора«.

Выделенные образцы с высоким уровнем эмбриогенного потенциала при к. льтивировакии пыльников /уогут быть использованы в фундаментальных и прикладных исследованиях в качестве компокен-

та или донора этого признака.

Цитоплазмы, усиливающие морфогенетические процессы in vitro представляют ценность для использования в селекционных программах, что позволит сократить затраты проведения селекции с 1 пользованием биотехнологических методов.

Основный положения диссертации, выкосила на. ааыоту. Онтогенетические приобразоваййя соматических и генеративных тканей пыльника пшеницы на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях определяют его интеграцию в единую систему, развитие которой, как и морфогенез целого растения, . имеет кпючорие этапы. Наиболее важные к них - конец профазы w-йоэа, стадия одноядерных незаиуолизированных микроспор и переход от одноядерной к дьуя-дсрной пыльце. В эти периоды отмечаются наиболее глубокие изменения в цитоплазме фертильных эуплазматических линий, связанные, по-видимому, с поэтапным включением ядерных генов и плаз-могенов в процессе развития пыльника и формировании пыльцы.

При замене . собственной цитоплазмы на чужеродную возникают существенные отклонения в тканевой и клеточной дифференцировке ■ слоев стенки пыльника и спорог шой ткани, которые наиболее часто проявляются именно на этих ключевых этапах, (стерилизация - осуществляется на стадии профазы Meft03aj тетрад, одноядерных невакуолизированных микроспор, одноядерных вакуолизированных и дзуядерных микроспор; отклонения в развитии соматических тканей пыльника - на стадиях профазы мейоза, одноядерных невакуолизированных и вакуолизированных' и двуядерных микроспор и т. п.). Характер отклонений и степень их выраженности зависят от вида донора цитоплазмы и ядерного генома аллоплазь.лгической линии.

Морфогенез в культуре тканей и органов (пыльников) значительно модифиц. руется под влиянием заменрния собственной цитоплазмы растений пшеницы на чужеродную. Изменяется экспрессия признаков, характеризующих способность растений к индукции кал-люсов, их пролиферации, индукции эмбриогенеза и регенерации.Хз.рШ<р вменений зависит от типа чужеродной цитоплазмы и донора ядерного генома, что свидетельствует об их взаимодействии.

Характер взаимодействия генома и плазмона в контролировании признаков, характеризующих способность растений к индукции тканевых и клеточных культур, зависит от типа экспланта и стадии развития растений, на которой происходит его изоляция.

Наиболее информативными моделями в изучении эффектов взаимодействия генома и плазмона в ходе морфогенеза растений in vivo и in vitro являются аллоплазматические линии, созданные пу-, тем бзккроссироЕ^кня нескольких видса пшениц путем проведения бэккроссов в реципрокных направлениях. Зти линии позволяют одновременно оценить ■ эффекты взаимодействия генома и плазмона в морфогенезе в нескольких сочетаниях родительских форм.

Л>.чный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные в , "юсертации, получены под руководством и непосредственном участии дисс зтанта в .Моратории нехромосомной наследтсвенности, а затем в группе "Органеллы и устойчивость" Института генетики и цитологии АНЕ. Е экспериментах по культивированию пыльников растений принимала участие с. н. с. Института генетики и цитологии АНБ Е. Б. Шврищева.

Апробация результатов исследований. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной cm-оэиуме 'Тагвигие мужской генеративной сферы" (Симферо-пс ъ, 1983), на V и VI Есес-юзных симпозиумах по ултрае-руктуре 'растений (Кишинев, 19S3 и Киев, 1938), Всесоюзной■ конференции "Геном растений" (Черновцы, . 1Э83), на П i. Ill Всесоюзных конференциях по экологической генетике растений и животных ( Кишинев. 1984, 1987), V и VI съездах ЕелОГиС (Горки, 1936, 1992), на IX Есегоканом совещании по эмбриологии растений (Кишинев, 1986), на V съезде ЕОГиС в Мэскве (1957), на Всесоюзной конференции по гетерозису (Киев, 19Э8), Международной конференции по био. лгии культивируемых клеток и биотехнологии (НовссчОрск,

1988), Республиканской конференции по алектронь.'П. икроскопии (Минск, 1988), на XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Звенигород, 1988), Всесоюзной конференции по частной генетике растений (Ь.:ев, 1989), Есесоетной конференции по генетике соматических клеток в культуре (Москва, 1983), Всесоюзной конференции по онтогенетике высших растений (Кишинев,

1989), на XI 'чи XII международных симпозиумах по эмбриологии растений (Ленинград, 1990 и Еена, 1994), Всесоюзной конференции -"Даст, «эния биотехнологии - агропромышленному комплексу (Черновцы. 1991), Международной конференции по биотехнологии и генетической инженерии (Киев, 1994), Республиканской конференции по генетической инженерии и биотехнологии (Минск, 1994).

Опубликовакность результатов.__Результаты диссертационной

работы опубликованы в виде 2 коллективных монографий, £1 научной статьи в журналах и сборниках и 33 тезисах в материалах конференции и симпозиумов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 257 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего ЗЯ1 наименование, в том числе 194 иностранных, а также 5 таблиц приложения.

ОСНОВНАЯ Ч ' С Т Ь

ЭФФЕКТЫ ЧУЖЕРОДНЫХ ЦИТОПЛАЗМ НА РАЗВИТИЕ СПОРОФИТНЫХ ТКАНЕЙ ПЫЛЬНИКА ПШЕНИЦЫ

Ядерные гены и плазмогены представляют собой единую генетическую систему клетки, определяющие, ее основные структурные и функциональные особенности, в том числе и морфогенез тканей, органов и растения в целом. Известно, что большинство морфологических и физиологических признаков определяются ядерными генами. Гяд признаков, контролируется при их совместном участии (ферментные системы митохондрий, структурные белки органелл и др.). Некоторые валные физиологические и приспособительные признаки контролируются геномом органелл (устойчивость к болезням, гербицидам, структурные белки мембран и др.). Это проявляется в том, что экспрессия ядерных генов может существенно изменится под влиянием плазмона. И наоборот, проявление нехромосомно наследуемых признаков зависит от ядерных генов (ЦМС и гены пестролистность и гены у*эр и т.д.). Одним из наиболее интересных и наименее изученных аспектов взаимодействия генома. и плазмона является генетический контроль морфогенеза растений. При разработке этой проблемы как правило исследуется экспрессия и взаимодействие ядерных генов в онтогенезе. Роль плазмогенов практически не изучена. Это связано, по-видимому, с трудностью выделения эффектов цитоплазмы у эуплазматических форм. Для исследований этой проблемы нами избран подход, при котором проводится сравнительное изучение эффектов генома и плазмона на развитие спорофитных и гаметофитных тканей в различные этапы онто-

генеза растений на тканевом; клеточном и субклеточном уровнях, исследование проводится в нормальны:: условиях in vivo,а затем в условия культуры клеток и тканей in vitro, когда осуществляется индукция морфогенетических процессов da novo, под влиянием экзогенных факторов. В качестве экспериментальных моделей использованы различные серии аллоплазматических линий пшеницы, отличающихся по ядерному геному и типу цитоплазмы, а также рецип-рокные внутривидовые и межвидовые гибриды пшеницы.

Взаимодействие генома и плазмона в морфогенезе растений. В этом разделе работы обсуждаются литературные данные, касающиеся эффектов.замещения цитоплазмы на проявление отдельных признаков растений. Отмечается, что у растений пшен-цы эамещеьие цитоплазмы приводит к разнообразным отклонениям в развитии растений на различных этапах их онтогенеза, либо может оказывать благоприятное влияние на темпы роста растений, урожайность, устойчивость к различным внешним факторам и т.п. Одним из наиболее ярких приоров ядерно-цитоплазматического взаимодействия у аллоплазматических гибридов является цихоплазматическая мужская стерильность (ЩС). У пшеницы она возникает при замещении цитоплазмы мягкой пшеницы на цитоплазмы разных видов пшениц и эги-лопсов CKihara 1951; Fukasawa, 1953].

Специфическое взаимодействие генома и плазмона проявляется уже на стадии семян, что выражается в снижении ''х всхожести, прорастания на корню и др. С Jost et al., 19763. На стадии проростков эффект замещения цитоплазмы находит отражение и в появлении близнецовых проростков [Tsunewaki et al. , 1974], пцепле-нии альбиносных растений, появлении некрозов и хлорозов (Tsune-waki, 1980], задержке кущения растений [Mukai, Tsunewaki, 1976]. На более поздних этапах развития описаны такие отклонения, как эадержка колошения растений, уменьшение числа колосков в колосе, мужская и женская стерильность, задержка цветения и созревания семян и др. [Tsunewaki, 1980; Panayotov, 1980; "Сил-кова, Палилова, 1987].

Иссле;. )вания, касаицие генетического контроля морфогенеза растений у пшеницы на уровне сортов, связаны преимущественно с изучс :ием роли отдельных ядерных генов, хромосом и плеч'хромосом в прохождении разных этапов могфогенеза растений СХотылева и др., 1984]. Имеющиеся данные о роли цитоллазматических эффек-

тов в морфогенезе растений весьма ограничены, что не дает возможности составить целостной картины ядерно-цитоплазматического взаимодействия в контроле дифференцировки и морфогенетических процессов развитии растений. Для изугния этих вопросов нами исследовалось развитие соматических и генеративных тканей пыльников у форм растений, отличающихся типом ядерного генома и цитоплазмы.

Эффекты чужеродных цитоплазм и ядерных генов Rf в раавитии тапетума пыльников. При исследовании была поставлена задача изучить взаимодействие тканей пыльника ín vivo. Показано, что перед началом дифференцировки спорогечной ткани стенка пыльника эу и алдоплаэматических линий пшеницы состоит из четырех слов: эпидермиса, гиподермального слоя (эндотеция), среднего слоя и выстилающего слоя или тапетума. Исследование тапетальной ткани показано, что замещение цитоплазмы мягкой пшеницы на цитоплазму Т. timopheevi не влияет существенно на число клеточных мостов, образующихся при делении к*еток этой ткани. У линий восстановителей Фертильности, имеющих доминантные гены Rf (табл.1) их количество достоверно уменьшалось.

Таблица 1

Количество хромосомных мостов в анафазе митоза при делении клеток тапетума в пыльниках растений пшеницы различных линий,%

Линия, гибрид Просмотре но клеток Клеток без мостов Клеток с мостами

Диамант (Д) 235 89,36+2,01 10,64+2,01

(Т. timopheevi) х Д, Б6 303 89,77+1,74 10,23+1,74

Ленинградка (Л) 257 69,26+2,88 2Л,74+2,88

(Т. timopheevi) х Л, Б6 252 75,79+2,7 24,21+2,7

Мироновская 808 (М) 400 88,0+1,62 12,0 +1,62

(Т. timopheevi) х М, Бб 480 89,79+1,38 10,21+1,38

Линия Вильсона 257 90,28+1,85 9,72+1,85

Линия Ливерса 267 92,14+1,65 7,86+1,65

Оценка других параметров, характеризующих развитие тапету-

ма, таких 'як количество одноядерных, двуядерных клеток и клеток со "сдвоенными" ядрами, динамика изменения ядерно- плазменного отношения в ходе развития пыльника, формирование тапеталь-ной пленки, прикр лление пыльцы к та^етальной пленке также не обнаружила существенных отличий между аллоплазматическими линиями и соответствующими эуплазматическими донорами ядерного генома. Основным типом нарушений талеталъной ткани при ЦМС была задержи его дегенерации, разрастание отдельных клеток в полость пыльника. V остальных аллоплазматических линий тапетум дегенерировал нормально.

Особенности онтогенетической изменчивости различных тканей пыльника у зу-и аллоплазматических ли- чй пшеницы. . Ис .ледовали ткани пыльника на субклеточном уровне в его онтогенезе с целью оценки поведения органелл цитоплазмы. Этапы развития тканей определяли в соответствии со стадиями микроспорогенеза. Показано, что в конце мейоза наблюдается постепенная специализация тапе-тальной ткани,ее дифференцировка на клеточном и субклеточном УТ внях, затем дифферениировка среднего слоя. Нзчиная со стадии одноядерных -^вакуолизированных микроспор и до образования дву-ядерной пыльцы - полностью завершается ди; ^еренцировки меток фиброзного слоя. С некоторым отставанием от фиброзного слоя идет специализация клеток эпидермального слоя.

Существенных различий по способу заложения отдельных тканей пыльника у эу-и аллоплазматических линий не обнаружено. Однако начиная со ~тадии одноядерных микроспор выявлены р зные тип отклонений р -»вития тканей пыльника. Они выражались в аномальной дегенерации тапетальных 'клеток, формировании та..стального периплазмодия, преадевременной дезинтеграции талетума, изменениях в биогенезе клеточных органелл. В среднем слое наблюдалось разбухание пласт. ; и увеличение размеров клеток, просветление цитоплазмы. В фиброзном слое изменялся биогенез хло-ропластов, задерживалась утилизация крахмала Для клеток эп"-дермиса было характерно формирование аномальных пластид. Время и характер проявления нарушений зависели от вида донора цитоплазм. Наиоольшие нарушения были характерны для цитоплаз..., индуцирующих мужскую стерильность.

Особенности симпластического транспорта в пыльниках б...лоп-лазматических линий пшеницы. Для характеристики симпластическо-

го транспорта эу- и аллоплазматических линий пшеницы оценивали характер распределения и число клеточных контактов между клетками различных слоев стенки пыльника. Показано, что у всех исследованных форм в ходе развития пыльника происходит разрыв ци-топлазматических каналов и постепенно исчезает межтканевые контакты между тапетальным и средним слоями. Эти процессы не зависели от типа донора цитоплазмы и ядерного генома. Получены оригинальные данные о повышении числа клеточных контактов мевду средним, фиброзным и зпидермальным слоями у форм с ЦМС в отличие от других аллоплазматических линий и частично стерильных растений, на стадии одноядерных микроспор.

Количественная оценка ультраструктуры клеточных органелл в соматических тканях эу- и аллоплазматических пшениц. Проведен морфометрический анализ структуры клеточных органелл с целью выявления путей взаимодействия ядерных генов И плазмогенов при формировании структуры различных по цитоплазме и ядерному геному аллоплазматических линий. Оценивали 9 параметров структуры митохондрий и 23 параметра структуры хлоролластов в тапеталь-ном, среднем, фиброзном и эпидермальных слоях на стадии одноядерных невакуолизированных микроспор. Показан промежуточный характер выраженности.большинства признаков ультраструктуры между линиям донорами ядра и цитоплазмы. Это свидетельствует о равном участии этих генетических систем в детерминации ряда структурных параметров (коэффициент формы, отношение периметра внут-ре: ¡их мембран к внешней и др.). Остальные признаки контролировались цитоплазмой (площадь среза митохондрий) или ядром (площадь одной кристы) (табл. 2).

Оценивалась также структура хлоропластов у Тех же аллоплазматических линий. Показана значительно меньшая изменчивость их структурных параметров. Из 23 признаков только два (суммарная поверхность мембран тилакоидов гран и стромы, площадь среза) детерминированы совместным влиянием ядра и цитоплазмы . Признаки- количество гран на срез - площадь гран на срез, отношение удельной поверхности тилакоидов стромы к их площади, суммарная площадь тилакоидов гран и стромы на срез - детерминированы ядром, либо цитоплазмой в зависимости от аллоплазматичес-кой линии. ■ ... .

Таблица 2

Сравнительная морфометрическая харс-деристик':, митохондрий среднего слоя пыльника частично стерильных ашгплазматических линий пшеницы и их родительских форм

Линия Сертильность пыльцы Периметр среаа Площадь среза Периметр контура крист Отношение периметра внутренней мембраны к внешней Суммарная поверхность внутренних мембран

СМпезе 5рпг.£ (05) ферт. . 6,28+0,18 3,40+0,17 Юь., 20+4,83 2,"3+0,03 34.59+0,80

Ае. сгазза х СБ ферт. 7,00+0,15 3,94+0,13 106,30+3,02 2,51+0,02 30,81+0,45

Ае. сгазза х СБ .- стер. ' 7,72+0,28 . 4,66+0,14^ 125,00+7,05 2,68+0,03 31,44+0,76

Ае. сгаз£" х ферт. 6,25+0,19 3.16+0,17* 90,04+3,72 2,43+0,13 30,04+1,62

Ае. сгазза х Р стер. 6,76+0,26 3,56+0,20 98,71+5,4Г. 2, '5+0,16 30,62+1,83

Реп^ато (Я) ферт. 6,15+0,25 3,09+0,20 87,78+3,90 2,42+0,14 30,84+1,93

Ае. сгазза ферт. 7,04+0,13 3,89+Ь,13 114,00+2,86 2,63+0,03 31,71+0,71

Ае. ^иуепаЬз х 05 ферт. 6,08+0,16 3,06+0,08 81,40+3,22 2,2Ь+0,03 28,76+0,86

Ае. зиуепаПз х СБ стер. 7,.:4+0,14 4,95+0,19 120,10+4,36 2,56+0,04 30,49+1,11

Ае. здаепаПэ х Р ферт. 6 70+0,24 3,64+0,22 86,21+4,30 2,28+0,14 26,53+1,60

Ае. ^иуепаПз х Р стер. 7,94+0,51 4,49+0,23 125,бе 4,58 2,-58+0,33 34,73+3,44

Ае. эиуепаНз ферт. 7,Сп+0,18 3,95+0,16 119,30+4,14 2,69+0,03 32,56+0,42

- 13 -

РАЗВИТИЕ ГЕНЕРАТИВНЫХ ТКАНЕЙ У ЭУ- И _ ЛЛЛ0Ш1АЗМЛТИЧЕСКИХ ЛИНИЯ ПШЕНИЦИ IN VIVO

Эффекты ядерных и цитоплазма?ичеслих геноп на процессы ме-йо^а у растений с различимы типом цитоплазм» Существенных отклонений в протекании мейояа у форм с Ц!АС и ij«) л ильных аллоплаэ-матических линий не обнаружено. В ранней профазе отмечено резкое сжатия хроматина-синезис. На стадии поздней лептотены происходит расшатывание синаптич окого клубка с заполнением полости ядра нитяк : хроматина. В результате двух последовательных дел'чий образуются нормальные тетрады микроспор. В то.® время в отдельных пыльниках обнаружены изменения в функционировании клеточного веретена. Они выражались в отставаниях хромосом, образовании мостов и др. Количественная оценка не выявила различий между стерильными линиями с цитоплазмой Т. timopheevi и донорами ядерного генома. Hai !еныиее кс лчество микроспороцитов с нарушениями отмечено у линий восстановителей фертильности (линии Ливерса и Вильсона - 6,81 и 9,b0Z).

Э'Мекты ядерных и цитоплавматических генов на развитие микроспор и пыльцевых зерен. Цитологически исследованы постме-й"тические стадии развития микроспор у нескольких серий фер-тильны: и стерильных аллоплазматических линий. Обнаружены отклонения в развитии микроспор у' форм с ЦМС, в сравнении с фер-тильными аллолиниями на этих стадиях микроспорогенеза. Типы отклонений (образование синцитиев, МКМ с блокированным мейозом, гигантских МКМ) встречались с разной частотой в зависимости от типа цитоплазмы и ядерного генома. Больше всего пыльников с отклонениями этих типов обнаружено у стерильных лин- 1 с ядерным геномом сорта Репjamo и цитоплазмами Ае. caudata (5,71% синцитиев и 5,80У. гигантских МКМ) и наименьшей у линии с цитоплазмой Т. dicoccoides (1,30 и 1,29%, соответственно). Морфология этих отклонений свидетельствует об их более раннем возникновении,до (формирования тетрад. Следователь!"о, в определенной части микроспороцитов происходит нарушение нормальной онтогенетической программы. Это является результатом ядерно-цитоплазматического дисбаланса при совмещении чужеродных генома и плазмона.

В остальной части шкроспор наблюдается постепенная дегенерация цитоплазмы и ее органелл, зависящая от типа цитоплазмы.

Иа 11 исследов'нных линий с ЦМС, две - Ае.саи<1аЬа и Т.ггопосос-сиш характеризуются ранней стерилизацией пыльцы. Перед цветением пыльники таких растений содержат в основном одноядерную пыльцу без содержимого, имедацук» сморщенную оболочку (92,50-98,40%). В пыльниках растений с цитоплазмами Т. (Нсоссо!-<3еэ писИе!., Т. итор^вУ!, Т. гЬикоуэку» большинство пыльцевых зерен (76,21-89,94%) достигает стадии двуядерной пыльцы, а иногда и трехядерной. Полученные данные подтверждг.аУг специфичность взаимодейстьля ядерного генома мягких пкйниц с чужеродными цитоплазмами индуцирующимк ЦМС. Степень дисбаланса между геномом и плазмоном у этих линий характеризуется интенсивностью и глубиной процессов стерилизации.

Эффекты генома и плазмона в развитии микроспор и мужского гаметофита на ультрастрг'турном уровне. У фертильных линий вне зависимости от типа цитопл?.чмы пшеницы в ходе микроспорогенеза на разных фазах развития отмечена существенная реорганизация структуры органелл цитоплазмы, ЭР, митохондрий, пластид и др. Первая - связана с подготовкой к майотическому делению ^ происходит трансформация митохондрий в промитохондрии, пластид - в пропластиды, гладкого ЭР - в шероховатый). Вторая - на стадии дифференцировки микроспор и формировании фертильной пыльцы (формируются митохондрии ортодоксального типа из промитохонд-рий, амилсяпасты - из пластид, дополнительные структуры ЭР). Существенных различий между фертильными эу- и аллоплазматичес-кими линиями по этим признакам не выявлено. У линий с мужской стерильностью ранние этапы развития микроспороцитов не обличались от фертильиых линий. Первые, отклонения в структуре клеток наблюдались на стадии свободных микроспор. Они выражались в уменьшении числа пластил и митохондрий, изменении формы пластид и др. Характер ультраструктурных нарушений, интенсивность их проявления и время появления в ходе развития пыльника различаются у аллоплазматических линий в зависимости от типа ядерно! о генома и плазмона. Наиболее отчетливо проявляется зависимость между наступлением стерилизации пыльцы и типом цитоплаэ-'ы. У аллоплазматических линий с цитоплазмой Ае.саис1а1а отмечена ранняя стерилизация пыльцы'. Это выражалось в резком блокировании развития пыльцы на стадии одноядерных невакуолизированных микроспор. Аппарат гольджи практически не встречается, эндоплазма-

тический ретикулум развит слабо, в отдельных участках разбухает. Значительно позже нарушается биогенез цитоллазмагических органелл у линий с цитоплазмами Т. dicoccoides nudigl. и Т. ti-mopheeví. Лиьь на стадии одноядерных ¿акуолиэированных микроспор отмечены отчетливые признаки степилиза1"*и пыльцы. Некоторые микроспоры достигали стадии двуядерной пыльцы и имели структуру цитоплазмы, характерную для фертильных растений. Совпадение данных, полученных методами световой и электронной микроскопии, о времени л интенсивности стерилизации пыльцы позволило разделить все цитоп. ig мы', индуцируюшце ЦМС, на три группы: 1. Цитоп-ла?"ч, индуцирующее раннюю стерилизацию пыльцы - Ae. caudata, Т. monococcum. 2. Цитоплаамы, индуцирующие позднюю стерилизацию пыльцы - Т. dicoccoides nudigl., Т. timopheevi, Т. zhukovskyi. 3. Цитоплазмы промежуточного типа - Т. dicoccoides- spont., Ae. speltoides Tausch., Ae. comosa, Ae. recta, Ae. Biunoialis, Ae. columnar is.

Эффекты чужеродных цитоплазм на развитие пыльников у частично стерильных форм. Нами обнаружен новый тип отклонений в развитии пыльников, возникающий при замещении цитоплазмы мягкой пшеницы на чужеродную. Он проявлялся как стерилизация или дегенерация отдельных микроспорангиев. При этом в остальных микрос-поранг .х формировалась нормальная фертильная пыльца. С наибольшей частотой этот тип отклонений встречался у линий с ядерным геномом сорта Chinese Spring и цитоплазмами Ae. Juvenal is и Ae. caudata (33,13 и 45,75%, соответственно). Появление пыльников с измененной структурой коррелировало с образованием двупо-ровой пыльцы, нормирование различий между микроспорангиями одного и того же пыльника возможно лишь при первых п' тениях ар-хеспориальных клеток, как результат расщепления гетерогенной популяции плазмогенов. Электронно-микроскопическое изучение показало, что интенсивность и характер проявления процессов дегенерации в стерильных микроспорангиях аналогична процессам в пыльниках растений с ранним типом стерилизации пыльцы.

- IB -

ВЗ^ЛЮ^ЯСГВИЕ ГЕНОМА И ПЛАЗМОНА В МОРФОГЕНЕЗЕ СОШИЧЕСНИХ ТКАНЕЙ У ЛИНИЙ ПШЕНИЦЫ В КУЛЬТУРЕ 1Ц VITRO

Культивирование различных клеток, и Тканей ь условиях in vitro приводит к дедифференцировке и пролиферации их в новом направлении. Каким пу м осуществляется в таких условиях генетический контроль морфогенеза в настоящее время не ясно. Эта проблема тесно сг (кается в рядом других важнейших проблем tíoB-ременной генетики, решение которых невозможно без изучения особенностей взаимодействия ядерных и цигоплазматических генетических систем. С другой стороны изучение вйаимодейстьля генома и плазмона в развитии соматических и генеративных тканей в условиях культуры позволяет дополнить имеющиеся данные о генетическом контроле морфогенеза астений.

Эффекты ваметеиия цитоплазмы в индукции и росте каллусов, индуцированных иэ соматических тканер На этом этапе работы анализировали эффекты взаимодействия генома и плазмона в контролировании индукции и пролиферации калл; ных культур из раз личных типов эксплантов. Получены данные о модификации цитоплазмами чужеродных видов пшеницы >.лдукши_морфогенетических процессов в культуре тканей мягкой пшеницы . Цитоплазмы T. aogi-lopoldes, «gr. triohophorum, T. spelta достоеерно поьышали выход каллусов (85, 100 и 82%, соответственно). Напротив, цитоплазмы T. ïkiynaltricuiP и T. dicoccoides подавляли образование кздлуеа (47,83 и 42,Б0£ соответственно).

Поскольку эффекты цитоплазм в ряде случаев зависели как от типа цитоплазмы, та'с и от ткани экспланта, для оценки суммарного их действия использовали методы определения дифференциальных индексов и кластерного анализа На основе которых исслс дованные цитоплазмы были сгруппированы до их влиянию на индукцию и рост каллуса в 5 групп (рис. 1):

руппа 1. Т. aegilopoides, Ае. spel to i des.

Группа 2: подгруппй A - Ае. juvenalis, Ае. crassa: подгруппа £ -Т. haynalfft-icum, T. dicoccoides, /е. longissinvï, Ае. kotsciiyi, T. aestivum.

Группа. 3: подгруппа А - Ае. Vent г i cosa; подгруппа Б~ Ае. cylindrica, Ае^ц^&ггоза, Т. durum.

Группа 4: Ае. sharonen^is, \gr. tríchophorum, T. turanicum.

Группа 5: T. jpe ta

Т. aegilopoicles _

Ае. ареИ;о1(1еа ---

Ае. ¿иувпаНа _

Аа. огаааа -

Т. haynal.tri.oum _

Т. <Исосоо1йео -

Ав. 1от^1вз:1п1а -

Ае. ко1ве11у1 ————

Т. аеэ1:1ушп--

Ае. уеп1;г:1.008а --

Ае. су11п(1г1оа -

Ае. вчиаггоеа ---—.

Т. <3игит ---

Аа. аЬагопвп81в —■

А§г. 1г1оЬор1югит-;--_____]

1;игап1ситп -'•--

Т. spe.Ua -:-

...... | '■!'»■ | 1 | I | | I I I )

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3

Рис. I. Результаты кластерного анализа аллоплазматических личиЛ пшеницы по признакам индукции и роста каллуса

- 18 -

Впервые осуществлена классификация цитоплазм пшениц и эги-лопсов на основе изучения признаков, характеризующих морфогене-тические процессы в условиях культуры клеток и тканей. Сравнение полученных данных с классификациям., осуществленными на основе изучения морфологических признаков CTsunewaki et al. , 1976] и спектров рестр; дии хлоропластной ДНК [Ogihara, Tsune-waki, 1182] показало определенное сходство этих классификаций в отношении цитопла?;'Ае. crassa, Ае. juverialis, Т. uicoccoldes, Т. aestivum, Ае. squarrosa, A .cylindri а. Эт'о, по-видимому, подтверждает их филогенетическое родство.

Эффекты цитоплазм на регенерациош ,е процессы в культуре соматических тканей растений пшеницы. Для оценки эффектов замещения цитоплазмы на реге"ерационные процессы в культура тканей пшеницы исследовали каллусы, индуцированные из тканей незрелых зародышей, молодых колосков, листочков и зрелых зародышей. Для оценки мсрфогенного и реген^рационного потенциала учитывали наряду с частотой выхода эмбриогенногп каллуса такие показатели, как число эмориогенных вон на каллус, чис: эмбриоидов на эмб-риогенную зону, выход регенерантов и другие. По всем исследованным параметрам отмечены положитель. je, отрицательные, либо нейтральные цитоплазматические эффекты. Проявление аффектов цитоплазмы зависело в определенной степени от типа экспланта. Максимальный выхид регенерантов наблюдался при культивировании неврелых зародышек (66,2%) з присутствии цитоплазмы Аи. r'jelta, минимальный - п-ч культивировании листовых экспл^тс , в присутствии цитоплазмы Ае. sharonensis.(0,1%). Положительно влияют на индукцию и рост каллусов цитоплазмы Т. aegilopoides, Т. spel-ta, Ае. juvevalis; на регенерацию растений - цитоплазмы Т.aegilopoides и Т. durum. Ингибируют эти процессы цитоплазмы Ае. sharonens is, Ае. cylindrica, Ae.bicornis.

Эффекты ядерных геномов на индукцию высокоэмбриогенных ' клет. ных культур из различных тканей. Исследованы эуплеи мати-чеоки^ сорта пшеницы, обладающие повышенным эмбриогенным потенциалом в куьтуре, с целью выявления эффектов генотипа на мор-фогенетические процесса В качестве эксплантов использовали молодые лисички, незрелые эародыши и лыльники растений. Независимо от типа эксплс ..та, отмечено появление трех типов калуссов - неэмбриогенного, плотного : криогенного и рыхлого эмбриоген-

ного, выход которых зависел от конкретного генотипа сорта. Тип экспланта также оказывал существенное влияние. Суммарная часто-та'индукции каллусов была значительно ниже при испольг эании в качестве эксплантов пыльников растений (1,20-41.40%), тем не менее у пяти сортов . ыход рыхлого эмбриогенного каллуса был значительно выше по сравнению с д^тими эксплантами (до 22,4%). Выделенные рыхлые эмбриогенные каллусы были использованы для индукции клеточны. суспензий. Последние характеризовались быстрым ростом в жидкой питательной среде, и на твердых средах без гормонов давали начало быстро растущим каллусам и регенерантам. Цитологические исследования показали, что эмбриогенные клеточные суспензии состоят из групп мелких, богатых цитоплазмой клеток, и отсутствуют какие-либо каллусные ткани или меростемоиды. Определение сухой массы клеток после каждого пассажа чьи вило близкий к линейному характер изменения этого показателя,

Сравнение процессов проявления и роста клеточных суспензий и рыхлых змбриогенных каллусов позволило впервые показать, что источнццом быстро пролифелирующих кпеток их является небольшое число клеток, отличающихся от основной массы в первичном каллусе по морфогенетическим характеристикам, скорости роста, способности к регенерации растений. Причина появления таких клеток пока не ясна. Возможно происходит изменение модификационного типа, либо дерепрессия ранее молчавших я/г оных или цитоплазмати-ческих генов.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОМА И Ш1А31ША В МОРФОГЕНЕЗЕ ГЕНЕРАТИВНЫХ ТКАНЕЯ ПШЬНИКОВ ЗУ- II АЛЛ0ПЛА3.1АТКЧШШХ ЛШИЯ ПШЕНИЦЫ IH VITRO

В этой главе излагаются результаты изучения морфогенети-ческих процессов в культуре генеративных тканей пыльников большого набора образцов, включающих виды пшеницы, сорта, аллопдаз-матические линии и реципрвкные гибриды, для выявления взаимодействия генома и плазмона в процессе морфогенеза in vitro.

Влияние средовых факторов на отзывчивость растений к культивированию пыльников. Исследовали влияние предобработок пыльников перед культивированием высокими и низкими температурами и целью повышения эффективности индукции морфогенеза на фоне

- 20 - ■ собственны^. и чужеродных цитоплазм. Использовали созданные для эт'1й цели модельные системы: 1) реципрокные алло плазматические линии (Т. aestivum) х Т. durum и (Т. durum) х Т. aestivum и их родительские формы - виды Т. aestivum и Т. durum; 2) серию ал-лоплазматических линий с ядерным геномом сорта Penjamo и цитоплазмами видов пшениц и эгилопсор. Обе серии характеризовались различным уровнем морфогенетического потенциала. Обнаружено. чт~ в варианте без температурных предобработок пыльников замещение собственной цитоплазмы на чужеродную приводило к повышению чиспа отзывчивых пыльников у аллоплаэматических линий (1,82 и 1,24%) по сравнению с эуплазматическими донорами генома и плаэмона(0,37 и 0,16%). Предобработка.пониженными температурами снижала выход пыльников с новообразованиям по сравнению с контрольным вариантом. В то же время, комбинированная обработка (пониженная темпер .ура с последующим культиьироьанием в течение 10 дней при повышенной температуре) резко повышала выход пыльников, способных к индукции морфогенеза в условиях in vitro. У зуплазматических доноров ядра и цитоплазмы увеличение выхода пыльников с ..овообразованиями не отмечалось. Аналогичная тенденция был? выявлена и для признака "суммарный выход эм. ¿и-оидов".

Зависимость индукции морфогенетических процессов в культуре пыльников от генотипа видов и сортов пшеницы. Проведен скрининг генотипов, обладают: ■ высокой способностью к индукции мор-фогене ических процессов в культуре пыльников, среди сортов мягкой пшеницы ( более 30 генотипов) и диких видов пшениг' (бо лее 30 форм). Оценивали следующие показатели: выход отзывч1.лых пыльников, число эмбриоидов в расчете на 100 пыльников, выход зеленых и этиолированных регенерантов, сроки появления каллусов и регенерантов и др. Проведенный скрининг позволил выделить из каждой группы образцов формы с высокой способностью к индукции морфогенетических процессов. Среди них L сортов мягкой пшеницы ( Скала, Красноярская, Норрона и др.), 3 диких вида - Т. dicoc-cum((6,02X отзывчивых пыльников), Т. dicoccoides spont. С4,31%) и Т. petropavlovskyi (4,41%). Не удалось выявить образцы с уровнем отзывчивости пыльников выше 4X у тг -рдых пшениц. По выходу регенерантов в расчете на 100 прсаже'ыных пыльников лучшими оказались Норрона (24,07%), Белорусская 80 (50,00%), твердых пше-

ниц - сорта Olead (2,56%), и Голошань (3,77%), диких видов - Т, dicoccum rufum (5,16%), Т. dicoccoides (0,86%). Обнаружено специфичность формирования отдельных параметров индут эванного морфоггчеаа для каддого из исследованных генотипов. Это внрата-лось в отсутствии cl зи между высокими и низкими значениями признаков у разных сортов. Для мягкой пшеницы выделено три группы сортов, различающихся по срокам появления пыльников о новообразования в иоде культивирования: 1) сорта с ранней реакций (VS 1809) - основная масса эмбриогенных пыльников выявляется уже на 40-50 день после из о ля или; 2) сорта с поздней реакций (Orofen, Вера) - более половины эмбриогенных Пильняков выявляется лишь на 75 день культивирования; 3) сорта с промежуточной реакций (большинство исследованных сортов). На основании полученных данных сделан вывод о существовании значительного межвидового и межсортового разнообразия пшениц по способности к пыльцевому эмбриогенезу в культуре пыльников. Выделены фопмн, обладающие высоким выходом компетентных к эмбриогенезу пыл»"и-ков. Псуазано, что способность к индукции новообразований и ре-генерантов из пыльников Не связана друг с другом ни по количеству, ни по срокам появления в входе культивирования, и, следовательно, контролируются различными генами.

Наследование реакции на культивирование пыльников у рецип-рокннх гибридов пшеницы. Обнаружены рец-чрокные эффекты у меж-. сортовых ( 81 комбинация) и межвидовых (10 комбинаций) гибридов пшеницы, полученных от скрещивания форм, контрастных по способности к индукции пыльцевого эмбриогенеза. У ряда гибридов этот эффект был положительным и проявлялся в увеличении отзывчивых пыльников и морфогенетических структур, что свидетельствует о доминантном характере наследования этих показателей. В других реципрокных комбинациях отмечено промежуточное наследование параметров морфогенеза. Выявлен нетипичный тип наследования признака, определяющего число отзывчивых пыльников, у гибридов, где сорта Мироновская 608, Y асноярская и Белорусская 80 служили огвдвской формой. Это прояр пялось по типу гетерозиса в прямой комбинации и ингибирования - в обратной. Сорта Inía 66 и Сi ano обнаружили противоположный эффект. Высокие достоперные рецип-рокные эффекты по признакам, характеризующим индукцию пыльцевого андрогенеза в культуре пыльников, были отмечены и .у межвидо-

вых гибрид, в.

Взаимодействие генома и плазмона в контролировании морфо-генетических процессов в культуре пыльников. Для исследования параметров морфогенеза в культуре генеративных тканей пыльников пшеницы созданы специальные модельные системы: 1) от насыщающихся скрещиваний 5 видов пшениц друг с другом в прямых и ре-ципрокных комбинациях; 2) линии пшеницы с ЦМС, полученные' от спешивания сорта Мироновская 808 с аллоплаэматическими линиями - источниками чужеродных цитоплазм. Показано, что цитоплазмы Т. dicoccoides, Т. aegilopoides, Г. durum в большинстве случаев повышают выход эмбриогенных пыльников и эмбриоидов при культивировании (рис. 2). Замещение цитоплазмы модифицирует экспрессию большинства признаков и в наибольшей степени это отмечалось по отнош нию к признаку "суммарный выход эмбриоидов". Диеперс-снонный анализ покстал, что изменчивость, связанная с эффектом цитоплазмы и ядерно-цитоплаэматич( ;кого взаимодействия была наибольшей в отношении признака "число регенерантов". Результаты полученные при изучении морфогенетических процессов в культуре пыльников аллопла матических линий пшеницы и их родительских форм дополняг" имеющуюся информацию об участии плазмона в ■■">нт-ролировании морфогенеза в культуре пыльников.

Предложена концепция генетики морфогенеза у растений на примере аллоплазматических линий пшеницы, включающая, как неотъемлемую часть, взаимодействие геноме, и плазмона в контролировании седельных его этапов. Роль каждого из компонентов взаимодействия неоднозначна в контролировании отдельных этапов морф -генеаа. Ведущую роль в формировании морфоструктур in vivo г юг ядерные гены, которые используют цитоплазму как субстрат. Ряд этапов морфогенеза, особенно в формировании генеративных тканей контролируются взаимодействием ядерных и цитоплазматиче-ских генов, где цитоплазма выступает как равноценный компонент взаимодействующих систем. Формирование - эрмальной пыльцы протекает при наиболее благоприятном сочетании генома и плазмона (у эуплазматических форм). В случае цитоплазматической мутации или замещения собственной цитоп-.азмы на чужеродную возникает дисбаланс между взаимодействующими компонентами, что вызывает нарушение мс^фогенеза пыльников ( соматических и генеративных тканей).

1---1---1-г

Т.гезИтит Тритии. Т-<11ссссша Т.Ь&гхЫша Т-ае1Ыор1сша

Г-1

■Рас. 2. Число"пыльников,'компетентных к индукции морфогенетических процессов .в культуре у аллоплазматических лккий пшеницы (в расчете на 100 пыльников). Виды доноры цитоплазмы: ; I - т. аеа^уца; - т. ¿игиа; ггттт - т. сИсоссиш;

КЗ -Т. 1:игг1<11т; [Жй - ае^1ор!сша

- Й4 - .

Основные этапы морфогенеза ъ культуре тканей in vitro (де-ди^фв-ренцировка, пролиферация каллуса, индукция эмбриогенеза, регенерация) также осуществляются под совместным контролем ядерных генов и плазмогенов, о чем свидетельствует усиление или ингибирование ыорфогенетических процессов при замещении собственной цитоплазмы вида растений на чужеродную.

ВЫВОДЫ

1. Впервые показана строго определенная последовательность структурных преобразований цитоплазмы и ее органелл в клетках различных слоев пыльника у фертильных и стерильных по пыльце линий пшеницы. Выявлены значительные отклонения ь последовательности активизации тканей стенки пыльника под действием чужеродных цитоплазм. Они выражались в аномальной дегенерации тапетума, нарушениях в структуре пластид среднего слоя, задердае утилизации крахмала в пластидах фиброзного слон и др.

2. В развитии генеративных и спорофитных тканей пыльника выявлены отдельны*- ключевые этапы. Наиболее важные из них - конец профазы мгЯеза, стадия одноядерных невакуализированных ик-роспор и переход от одноядерной к двуядерной пыльце. У фертильных линий в эти периоды происходят онтогенетические преобразования клеточных органелл. В пыльниках растений с ЦМС на этих этапах наиболее часто про шляются признаки стерилизации пыльцы..

3. Данные световой и электронной микроскопии по изучению развития спорофитных и гаметофитных тканей пыльника у ф^г>тил1 них растений и растений с ЦМС, позволили разделить цитоплазмы, индуцирующие пыльцевую стерильность по времени и характеру проявления отклонений в развитии клеток и тканей на три группы: 1) цитоплазмы, индуцирующие раннюю стерилизацию пыльцы; 2) ци-' топлазмы, индуцирующие позднюю стерилизацию пыльцы; 3) цитоплазмы промежуточного типа.

4. Эффекты взаимодействия генома и плазмона ь морфогенезе пшеницы наиболее наглядно проявляются при замене собственной цитоплазмы мягких пшениц на цитоплазмы ее диких сородичей. В результате возникают различного типа склонения в развитии вегетативна и генеративных оргаг-в, тканей, клеток и их орга-не.чл. Возникающие отклонения выявляются на определенных этапах

морфогенеза, в зависимости от генотипа донора ядра и типа замещенной цитоплазмы.

5. Выявлено существенное модифицирующее влияние чужеродных цитоплазм родственных пшенице видов на развитие признаков, характеризующих морфогенетические реакции при культивировании соматических тканей растений пшеницы. Выявлены цитоплазмы, положительно влияющие на индукцию каллусов и регенерацию растений. Показана зависимость влияния цитоплазмы от типа ткани эксплан-та. На основе методов дифференциальных индексов и кластерного анализа исследованные цитоплазмы классифицированы на 5 групп, которые могут соответствовать их филогенетическому родству.

6. Характер взаимодействия генома и плазмона в контролировании признаков, характеризующих способность растений к индукции тканевых культур, зависит от типа экспланта и стади" развития растений, на которой происходит изоляция. Способность растений к индукции морфо^енетических процессов в культуре соматических и генеративных тканей находится под совместным контролем здерной и цитоплаэматической генетических систем. Замещение цитоплазмы мягкой пшзницы на чужеродную приводит к изменению пр: шаков, характеризующих отзывчивость растений к индукции каллусных культур и регенерантов в культуре соматических и генеративных тканей.

7. Показана тканевая и генотипическая специфичность способности растений к индукции быстро растущих эмбриогенных тканевых и суспензионных клеточных культур у растений пшеницы. Проведен широкий скрининг среди различных видов и сортов пшеницы на способность к индукции пыльцевого змбриоген за в культуре пыльников. Выявлены генотипы, с высокими значениями признаков, характеризующих пыльцевой эмбриогенез. По..азано, что признаки "число отзывчивых пыльников" и "выход регенерантов" не связаны между собой ни по количеству, ни по срокам появления в ходе культивирования, и , следовательно, контролируется различными генами. По срока, появления эмориоидов и регенерантов в культуре пыльников все исследованные генотипы можно условно разделит., на три труппы: генотипы с ранней индукцией каллусов и регенерантов; генотипы с поздней индукцией; генотипы с промежуточной реакцией.

8. Созданы две новые экспериментальные модели для изучения

ядерно-цитоплазматических взаимоотношений у пшеницы, включающие серию аллоплазматических линий диких видов пшеницы с цитоплазмой Т. еазНушп и серию из 20 аллоплазматических линий, полученных на основе 6 видов пшениц в результате бзккроссирования в различных направлениях.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ПРОФИЛЮ ДИССЕРТАЦИИ

1. Палилова А. К , Орлов ГТ А. Цитогенетическое изучение та-петума стерильных и фгртильных растений пшеницы//Весщ АН БССР. Сер. б ял. навук. - 1980. - N б. - С. 62-66.

2. Орлов И А. развитие тканей пыльников фертильных сортов пшеницы, их стерильных аналогов и линий восстановителей фер-тильности// Актуальные исследования в генетике и практическая реализация их результатов: Тез. докл. конф. - Минск, 1982. - С. 37.

3. Орлов П. А., Палилова А. Н. Влияние чу эродных цитоплазм Тписда и Аее^орБ на развитие пыльцевых гнезд пыльников аллоплазматических линий мягкой пшеницы//Докл. АН БССР. - 1982.-Т. 26.- М 11.- С. 1040-1042.

4. Орлов П. А., Палилова А. К .взаимодействие тканей пыльника в процессе микроспорогенеза у аллоплазматических линий пшеницы и их родительских форм// Развитие мужской генеративной сферы растений: Тез. докл. конф. - Симферополь, 1983.- С. 55-57.

5. Орлов П. А., Пали..лва А. Е Органеллогенез хлоропластов в дифференцирующихся клетках фиброзного слоя пыльников аллоплазматических линий пшеницы и их родительских форм//Ультр. структурная организация растений: Тез. докл. конф. -Кишинев, 1983. -С. 113-114.

6. Палилова А. Н., Орлов Г1 А. Изучение симпластического транспорта в пыльниках аллоплазматических линий пшеницы//Уль-траструктурная организация растений: Тез. докл. конф.-Кишинев, 1983.-С. 115.

7. Палилова А. Е , Орлов П. А. Модифицирующее влияние чужеродных цитоплазм на характер экспрессии ядерных генов, определяющих структуру митохондрий у аллоплазматических линий пшени-цы//Геном растений: Тез. докл. научи, конф. -Черновцы, 1983.-С, 56.

8. 1тилова А. Е , Орлов Г А. Влияние чужеродных цитоплазм на развитие тканей пыльников аллоплазматических линий пшени-

- г? -

ЦЫ//ДОКЛ. АН БССР. - 1983.-Т. 27, N 12.- С. 1115-1118.

9. Палилова А. Н. , Орлов П. А. Поиск стерилизующих цитоплазм, наиболее пригодных для использования в гетерози-чой селекции на основе ЦМС//Гетерозис (теория и практика). Харьков, 1983.- 0.94-95.

10. Орлов П. А. Изучена чу же г дных цитоплазм, индуцирующих мужскую стерильность у мягких пшениц//Биологические аспекты повышения продуктивном рвотных и растений: Тез. докл. конф. - Рига - 1984,- С. 286-187.

11. Орлов НА., Палилова А. Н. Модифицирующее влияние чужеродных цитоплазм на характер экспрессии ядерных генов, определяющих структуру хлоропластов у 'аллоплазматических линий пшеницы с различной фер.'ильностью //Экологическая генетика растений и животных: Тез. докл. конф. - Кишинев, 1984.-С. 51-52.

12. Орлов П. А. Клеточная сегрегация в пыльниках аллоплазматических линий пшеницы , Экологическая генетика растений и животных: Тез. докл. конф. - Кишинев, 1984.-:. 189-190.

13. Орлов П. А., Палилова А. Е Соавнительная количественная оценка плазмодесм в пыль иках аллоплазматических линий пшеницы и их родительских форм в связи с фертильностью пыльцы//Цитоло-гия и генетика. - 1984.-Т. 18, N 3. - С. 163-167.

14. Орлов П. А. Структура хлоропластов в пыльниках аллоплазматических'"линий пшеницы с различной фертильностью пыль-цы^/Цитология и генетика,- 1984.-7. 18, N 4. - С. 243-247.

15. Орлов П. А. Ядерный и цитоплазматический контроль фер-тильности пыльцы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук; 03.00.15/ИГнЦ .Л БССР.- Минск.-1985. - 17 с.

16. Палилова А. Н. , Балашова Н. Н., Орлов П. А. и др. Действие стероидных гликозидов на ультрасгруктуру клеток контрастных по устойчивост: к ВТМ образцов ,гомата//Генетические методы-..жорения селекционного процесса,- Кишинев: Ийиинца. - 1986.- С. 166-175.

17. Орлов П. А. Ядерный и цитоплазматический контроль развития пыльцы у аллоплазматических линий пшеницы// Штоды управления наследственностью и перспективы их внедрения в пратику: Тез. докл. конф. - Минск, 1986. - С. 167.

18. Орлов ILA. ¡лияние чужеродных цичоплазм ..а развитие тканей пыльника аллоплазматических линий пшеницы // Методы уп-

равления ласледственностью и перспективы их внедрения в прати-ку: Тез. докл. конф.-Минск, 1986.- С. 168.

19.. Орлов ПА. Генетический контроль структуры хлороплас-тов у линий пшеницы, отличающихся типом цитоплазмы, ядерного генома и фертильноетью пыльцы: Тез. докл. V съезда БелОРиС, Горки, 1986.-4 2.-С. 61-62.

20. Палилова А. Н. , Орлов П. А. Милроспорогенеа у аллоплаз-матических пшениц//Гаметогейез, оплодотворение и эмбриогенез с (енных растений, папоротник >в и мхов: Тез. докл. конф. - Кишинев, 1985. - С. 66.

21. Орлов П. А. Влияние ядра и цитоплазмы на микроспороге-нез у форм пшении.ч с цитоплазматической мужской стериль-ностью/7Изучение, рациональное использование и охрана природных ресурсов. - Рига, 1987.- С. 131-132.

£2. Палилова А. Н., Орлов П. А. Модифицирующее влияние чужеродных цитоплазм К" холодоустойчивость линий „¡ягкой пшени-цы//Зкологическая генетика растеш' и животных: Тез. докл. III Всесоюз. конф. - Кишинев. 1987. - С. 159.

. Протасевич Р. Т., Орлов П. А., Никова В. М. Морфоло-го-анатомические особенности и ультраструктура органелл аллоплазматических гибридов табака: Тез. докл. V съезда ВОГиС. -М. ,

1987,- Ч. 4.-..149.

24. Проблема цитоплазматической мужкой стерильности у

растений: монография/ Палилова А. Н., Данков Т......Орлов НА. и

др. - Минск: Наука и техника, 1988.- 158 с.

25. Орлов П. А. Особенности ультраструктуры тапетума пыльников ' аллоплазматических линий пшеницы с ЦМС//Ультраструктура растений: Тез. докл. VI Всесоюз. симп. - Киев, 1988.- С. 103.

26. Орлов ПА. Ядерный и цитоплаэматический контроль ..и*;-роспорогенеза у растений пшеницы// Цитология и генетика. -

1988.- Т. 22, N 2.- С. 46-49.

27. Орлов П. А. Ядерный и цитоплаэматический контроль развития пыльцы у пшеницы// Рук. деп. в ВИНИТИ ' 29.03.88. - N 201-208.

28. Палилова А. Н. , Орлов П. А. Пролиферация кг тлуса из различных тканей аллоплазматических линий пшеницы// Биология культивируемых клеток и биотехнология: Тез. докл. международн. конф. -Новосибирск, 1988. - Т. 1. - С. 108.

29. Палилова А. Н., Орлов П. А. Применение электронной микроскопии для изучения взаимодействия генома и плаэмона в формировании ультраструктурной организации клетки растения'' В кн. Применение электронной микроскопии в науке и технике; Тез. докл. кокф. - Минск, 1988. - С. 112.

20. Палилова А. Н., Орлов П. U , Кинтя П. К., Щербан Е. Д. , Балашова Н. Н. , Балашова И. Т. Действие стероидных гликоэидов и ВТК на структуру хлоропластов растений томатов и табака// Тез. докл. ХШ Есес. конф. по ЗМ (Звенигород). - М, 1988.- С. 251.

"1. Палилова А. Н. , Орлов П. А. Зависимость процессов пролиферации каллуса и регенерации растений у алдоплазмагических пшениц от типа цитоплазмы и экспланта// Теэ. докл. Есее. ксьЛ по генетике соматических клеток в культуре. - М., 1939.- С. 7G-71.

32. Палилова А. Н., Протасевич Р. Т., Орлов П. А. Участие плаэмона растений в формировании адаптивных признаков// В кн. Онтогенетика высших растений. - Кишинев, 1389.- С. 51-52.

S3. Орлов П. А. Зависимость структуры хлоропластов аллоп-лазмзтических линий пшеницы от ядра и цитоплазмы// Вэс. J АН ЕССР, Сер. бГял. нэзук. - 1989. - N 4,- С. .31-34.

3*. Орлов П. А. Модифицирующее ежгянлв чу.-^ с одних цитоплазм на характер экспрессии ядерных генов, определяема некоторые параметры симпластического транспорта в пыльниках аллоплазматп-ческих линий лтешщы//Чгетная генетика растений: Тез. докл. кенф. - Киев, 1-589,- С. 11-12.

35. Орлов П. А. Взаимодействие ядергк и цитоплаэмзтических геномов при определении структуры митохондрий клеток стенки пыльников вллоплагматических линий пшеницы с различной ферти.ть-ноетью пыльцы// Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов: Теэ. докл. кенф. - Уфа, 1383.- С 114. •

36. Орлов П. А. , Палилова А. Н. Шдифицлрующее влияние чуда-poni.jx цитоплазм на индукции и реет -.аддуа аддоплазыатических линий пшеницы// Генетика. - 1339.- Т. 25.- И 12.- С. 2168-2175.

37. Палилова А. Н., Орлов П. А., Кинтя П. Н. , Щербан Е. Д. , Балашова Е К., Бала-оЕа И. Т. Мзрфсметрическал оценка структуры хлоропластов растений табака пги воздействии стероидного глико-эида и вирусной инфекции. / Цитология и генетика.- 1S9G. - Т. 2." - N 2.- С. 33-41.

38. Палилова А. Н. , Орлов П. А. Ультраструктурная организа-

ция цитоп-аэш и ее органелл в спорогенных клетках аллоплазма-тнческкх пшениц^/ Цитогенетика зерновых культур. - Таллин, 1930.- С. 91-93.

39. Орлов И А. Морфогенная активность каллусов, индуцированных из незрелых зародышей аллоплазматических линий пшеницы// Методы интенсификации селекционного процесса. - Одесса, 1990. -С. 97.

ДО. Орлов П. П., Палилова А. Е Использование цитоплаэмати-че ких эффектов в биотехнол- -ни растений/7 Еесц? АН ЕССР, Сер. бия л. навук. - 1990. - N б. - С. 19-20.

4: Orlov P.A. Structural and functional aspects of archer development in aVoplasmic wheats// Abstracts of XI Int. Symp. "Embryo 1. and seed reproduction".-Leningrad, 1990.- P. 117.

42. >рлов П. А. Палилова A. H. Развитие яровой пшеницы в ус-лоаиях подзимнего пг?ева под влиянием чумероднь.х цитопазм// Сельскохозяйственная биол.- 1991.- I 3.- С. 52-58.

43. Орлов П. А., Палилова А. К., Маврищеьл Е. Б. Получение змбрнс. енной клеточной суспензионной культуры и ее использование в селекции на устойчивость к различным факторам.// Е кн. Достижения биотехнологии- агропромышленному комплексу. - Черновцы, 1991.- Т. С. 63.

44. Орлов П. к,, МаЕриилева Е. Б., Емельяненко Л. В. Поиск генотипов мягкой пшеницы с высоким эмбриогенным потенциалом в культуре пыльников// Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных раст ний: Tea. докл. конф. - Одесса, 1991.-С. 138.

45. Палилова А. А , Орлов ЕА. Использование чужародуХ ци топлазм для повышения холодостойкости мягкой яровой пшеницы- В кн. Селекция растений: новые подходы и решения (кол. монография).-. Кишинев, Шгиинца, 1991.- С. 285-238.

46. Орлов П. А., Маврищева Е. Б. Поиск форм с высоким эмбри-огенным потенциалом среди твердых пшениц и полбы,// Тез. докл. VI съезда БелОГиС. - Горки, 1992.- 0. 59,

47. Orlov P.A. Structural and functional aspe"ts of anther developoment in alioplasmic wheats// Free. XI Int. Symp. "Ert-ry-ol. .and Seed Reprod."- St. Petersburg, 1992.- P. 415-416.

48. Orlov P. A., Mavrischeva E. B., Paiilova A. N. Estimation '

of 60 genotypes of different wheat species for the response to anther culturing// Plant Breed.- 1993.- Vol. 111. - P. 329-342.

49. Orlov P. A. Micrcsporcgenesis and anther cu"*ure response in alloplasmic wheats with СКВ// In: Frontiers m sexual plant reproduction research. Abstr. of 13 Int. Ccngr. on Sex. Plant Reprud. - Vienna. 1994. - Я 63.

50. Orlov P, A., Kiavnscheva Е.Б. , Pal i lova A. N. Anther culture response >n alloplasnnc vheat lines and their parental forms// Abst. VIII Int.Congr. of Plant Tissue and Cell Culture." irenze, 1934. - S 3-12, P. 83.

51. Criov P. A., Mavrischeva E. E. Pal i 1 ova A. N. Cytoplasmic and nuclear-cyteplasrmc effects during culturing of wheat plant anthers// Plant Bictechnol. and Senet. Engineer.: Abstr. of Int. Symp. - Kiev, 1994.- P. 146.

52. Орлов II A. , Мзэршцевз E. S., Михзлезнч 2. А. Рег^гс-кны-эффекты по ОТЗЫВЧИВОСТИ К культивирован!!» пыльнике2 растений пшеницы// Генетика, 1394.- Т. 30, Приложение. - с. 113-114.

53. Срлсв П. А. , Мзариаэва Е. Б., П&лизсва А. К. С-тгнвчиавсть к культизироЕзннк пыльника реципрокне- бзккрссигованных ал.лп-лаамагнческих линий пшеничы/.' Генетическая инке к-:-р ля и Сне технология: Г*г. докл. конф. - Мшск, 1534.- С. 53.

54. Орлов ПА., Мавргацева Е. 3. , Палилова А. К. ВгапыедеИ:-гзле ге.чо;,!2 и плаэме.ча лрп нндукщш мерф:г$н*гнч$еки2 р?экщй растений лкнппы 2 культу© пыльников/'' Генетика,- 1395.- Т. 31, N 2. - С. 1-Е.

55. Orlo/ Р. А. , Mavrischeva Е. Е. , Pali leva А. П. itev model for the investigation of genetic control or in vitro morphogenesis.'/ Journal of Cellular Siochencstry, 1395.- Suppl. 13 C.

РУЗЮМЗ. Арло? Петр Але ксан драв 14. Узаемадзеянне генома и пиазмона ? дыферэнцыро?цы тканак i развици рас л ¡н (на прыклад-эф пшанщы). Ключавыя словы: пшашца, аллаплазматычные лщи, узаемадзеянне генома i плазмона, дыферэнцыроука, марфагенетыч-ныя працэсы, культура пыльшкау, мукчынская стэрыльнасць.

3 мзтай вывучэння заканамернасцей узаемадзеяння генома i плазмона i дэтэрмщацы? марфагенетычпых працэсау у дыферанцы-роуцы у расЛ1Н пшанщы i ходзе ix разв^цця i нармальных умовах i умовах in vitro даследвалюя тканкавыя, клетачныя i субкле-тачния параметры, яюя характарызуюць развщце раслт на розных этапах ix морфагенезу. Аб'ектам1 даследвання слуяьш эу- i алаплаэматычныя ЛШ" мяккай яравой пшанщы (б серый), унут-рывщавыя i м5жв1давыя рэцыпрокныя пбрыды першага пакалення (больш 90 камбщацый), больш З^ сартоу мяккай яравой пшанщы, 12 сарто„ цвердай пшанщы i 18 в»дау i разнастай"чсцей пшанщ У эплапса?.

Выкарыстоувал! метады колькасг/ай i агмсапьнай светлавой i электронай мтраскапи, культывавання клетак, тканак 1 органа? раслш, нбрыдалапчнага ана/нзу, статыстычныя метады ацэнк1 вынпгау 1 щшыя. Сказана, што онтагенетычныя пераутварэнне са-матычных i генератыуных тканак пьшьн^кау на ткашавам, клетач-нам i субклетйДнам узроунях мае ключавыя этапы, якая кантралю-юцца геномам и плазмонам. Упершыню э выкарыстаннем некальклх экспериментальных мадзля? пакаэана, штс здольнасць раслщ да индукцыу морфагенетычных працэсау у "ультуры саматытычных i генератыуных тканак знаход ¡ца пад суместным кантролем ядзерных у цытап. лзматычных гечау. Атрыманыя экспериментальные даных устотна дапауняюць прадста?ленн1 аб узаемадзеянн1 генома i плазмона у'лы-ферзнцыроуцы 1 раэвЩЩ расл!н. BtmiKi працы маюць фундамемаль-нае i прикладное эначэнне для генетыкь селекцьн, б1ятэхналогн.

РЕЗЮМЕ. Орлов Петр Александрович. Взаимодействие генома и плазмона в дифференцировке тканей и развитии растений (на- примере пшеницы). Ключевые слова: псеница,. аллопллзматические линии, взаимодействие генома и плазмона, дгф$еренцлровка, морфо-генетические процессы, культура пыльников, мукжая стерильность.

• С целью изучения зако"омерностей взаимодействия генома и

плазмона в детерминации морфогенетических процессов и ди^ферен-цировки у растений пшеницы в ходе их развития в нормальных условиях и условиях in vitro исследовались тканевые, клеточные и субклеточные параметры, характеризующие развитие растений на различных этапах их "орфогенеэа. Объектами исследования служили эу- и аллоплазматические л»нии мягкой яровой пшеницы (5 серий), внутривидовые и межвидовые реципрокные гибриды первого поколения (более 90 комбинаций), более 30 сортов твердей пшеницы и 18 видов и разновидностей пшениц и эгилопсов. Использовали методн колич' "твенной и описательной световой и электронной микроскопии, культивирования клеток, тканей и органов растений, 'гибридологического анализа, статистические методы оценки результатов и дпугие. Показано, что онтогенетические преобразования соматических и генеративных тканей пыльника на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях имеют ключевые этапы, которые контролируются геномом и плазмоном. Впервые с использованием нескольких экспериментальных моделей .юказано, что способность растений к индукции морфогенетических процесов в ; льтуре соматических и генеративных тканей находится под совместным контролем ядерных и цито|!йазматических гене. Получение экспериментальные данные существенно дополняют представления о взаимодействии генома и ллаэюь.1 в ди<Ы*?ренцировке и развитии растений. Результаты работы имеют Фундаментальное и прикладное значение для генетики, селекции, биотехнологии.

SUMMARY. Orlov Pyotr Aleksandrovicft. Genome and plasmon interaction during tissue differentiation and plant development (by wheat, example). Key words: wheat., alloplnsrniC lines, genoine and plasmon interaction, differentiation, irorphogenetic processes, anther culture, male sterility.

Tissue*, cell and subcellular parameters, characterizing plant development at different st«jes. of morphogenesis were studied for understanding regularities of genome arid plasrtcn Interact.ion in determination of morphogenetic processes and differentiation in wh at plant during their developmer.' in normal and in vitro conditions. Pu- and alloplssmic spring wheat lines (C> series), intras.ecific and interspecific F1 hybrids (above SO combinations), above 30 spring wheat varieties, 12 varieties of hard wheat and 18 species and varieties of wild

- u- . .

wheats and _iegllops were objects of the investigation. Methods for quantitative and descriptive light and electron microscopy, plant odlls, tissue and organs cultivation, hybridization analysis, statistic estimation of the results and other were used. It has been found that ontogenetic reorganizations of the somatic and generative tissue on cell and subcellular levels has key stages, which are determined by gei.jme and plasmon. For the first time on the basis of several model investigation it was st wn that plant ability for r •iuction of morphogenetic processes in somatic and ge. arative tissue culture is under joint contro1 of nuclear and cytoplasmic genes. Experimental results considerably supplement with information on genome and plasmon interaction in plant differentiation and development. Results are of fundamental and applied importance for genetic selection and biote hnology.