Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ КЛІТИННОЇ БІОЛОГІЇ ТА ГЕНЕТИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

ГОСТЄВА Олена Вікторівна

575.224 577.21

КАРІОТИПОВА РІЗНОМАНІТНІСТЬ ДЕЯКИХ ВИДІВ РОДУ CREPIS L

03.00.15 -- генетика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ-2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділенні агроекобіотехнології Інституту агроекології та біотехнології УААН, м. Київ

Науковий керівник: доктор с-г наук, проф.,академік НАН України та УААН Созінов Олексій Олексійович

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор ШЕВЦОВ Ігор Анатолійович, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, завідувач відділу генетичних основ гетерозису

Кандидат біологічних наук КОВАЛЕНКО Таміла Анатоліївна, Український науковий гігієнічний центр АМН України, мол.н.сп. лабораторії генетики раннього розвитку.

Провідна установа: Київський Національний університет ім. Тараса Шевченка

Захист дисертації відбудеться “_5_” жовтня 2000 р. 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.202.01 в Інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАН України за адресою: 03143, Київ 143, вул. Акад. Заболотного, 148.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України за адресою: 03143, Київ 143, вул. акад. Заболотного, 148.

Автореферат розісланий “4” вересня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої Ради, кандидат біологічних наук ТАРАСЕНКО Л.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Геном вищих організмів являє собою складну систему ієрархічно взаємопоєднаних рівнів організації, тому його повний опис можливий лише на основі інтеграції даних молекулярно-генетичних і цитогенетичних методів досліджень. Інтенсивний розвиток за останні роки напрямків у молекулярній біології призвів до накопичення чималого матеріалу про особливості організації геномів на рівні ДНК. Ці дані, об'єднані з адекватними описами структур наднуклеотидного- хромосомного рівня, дозволяють ефективно вирішувати ряд фундаментальних завдань загальної генетики, зокрема картування генів, маркування кількісних ознак для різних груп організмів, тощо (Глазко, 1997; Dear, 1997). У зв'язку з цим до цитогенетичних методів тепер ставлять більш жорсткі вимоги, насамперед це стосується підвищення точності та надійності в ідентифікації індивідуальних хромосом.

Розробка сучасних ДНК-технологій для широкого кола завдань та об'єктів потребує додаткового розвитку традиційних методів каріотипового аналізу, особливо в галузі ідентифікації окремих хромосом для порівняльного вивчення рослинних об'єктів через відсутність у них G- та R-бендингу індивідуальних хромосом, типового для ссавців. Тому пошук, розробка та застосування нових методів досліджень з підвищеною спроможністю до аналізу окремих хромосом рослин мають особливу актуальність. Напевне, найперспективнішим напрямком є розвиток методів кількісної візуальної цитометрії зображень (Martineze-Nistale, 1996; Fukui, 1996; 1998). У поданій роботі виконувались опрацювання та оцінка ефективності застосування денситометричного аналізу цілих хромосом та їхніх різноконденсованих ділянок, з метою вивчення видової диференціації рослин. За модельний об'єкт взято рід Crepis L. (Babcock, 1942; 1947; 1949), який має унікальну і значну каріотипічну різноманітність (Навашин, 1985).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно з тематичним планом науково-дослідних робіт Інституту біотехнології та агроекології УААН у межах фундаментальних досліджень Української Аграрної Академії з Проблеми 4 “Теоретично обгрунтувати і застосувати на практиці засоби та методи генетики і біотехнології для цілей спрямованого формування генетичної компоненти сталих агросистем”, номер державної реєстрації 0196V012973.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень було вивчення особливостей Фельген-Гімза забарвлених хромосом (різноманіття кількості, величини, сегментування) у каріотипах видів роду Crepis у зв'язку з їхньою видовою диференціацією, екогеографічним та історичним походженням.

У роботі поставлені такі конкретні задачі:

1. Провести порівняльний аналіз каріотипів видів Crepis методом кількісного цитометричного аналізу зображень Фельген-Гімза забарвлених хромосом.

2. Визначити хромосомо-специфічність сегментації хромосомних ділянок, узявши за основу їхній розподіл у найменших за величиною хромосомах.

3. Вивчити зв'язок між каріотиповою різноманітністю видів Crepis та особливостями їхнього екогеографічного та історичного походження.

4. Вивчити можливість застосування метода цитометричного аналізу зображень для визначення числових та структурних перебудов хромосом як характеристики мінливості каріотипів видів в еволюції роду Crepis.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для виявлення різноманітності каріотипів рослинних видів застосовано метод кількісного аналізу Фельген-Гімза забарвлених метафазних і прометафазних хромосом, що дозволяє провадити денситометричне сканування на системах аналізу зображень. Виявлено два типи сегментів, що відрізняються своєю оптичною щільністю. Аналіз їх розподілу в хромосомах, однакових за величиною та співвідношенням плечей показав, що хромосоми, ідентичні за цими характеристиками, можуть проте відрізнятися кількістю та порядком розташування таких сегментів вздовж хромосоми. Виконано порівняльний аналіз вмісту оптично-щільного матеріалу в каріотипах у зв'язку з екогеографічним походженням видів Crepis. Визначення середньої оптичної щільності у прометафазних хромосомах дозволило виявити різницю між каріотипами давніх і сучасних видів Crepis. Показано, що міжвидові відмінності можуть виявлятися в зміні розподілу умовних сегментів в окремих хромосомах і навіть в окремих ділянках деяких хромосом.

Практичне значення отриманих результатів. Новий підхід до виміру морфологічних характеристик хромосом методом сканування оптичних щільностей їхніх зображень можна безпосередньо використовувати для ідентифікації специфічних хромосом досліджених видів. Принципи індивідуального типування хромосом, розроблені в поданих дослідженнях, включаючи розподіл їх на сегменти, можуть бути перенесені й прямо застосовані у каріотипуванні інших видів рослин чи тварин там, де існують проблеми з ідентифікацією хромосом. Нові можливості комп'ютерного аналізу числових і структурних перебудов хромосом безпосередньо можуть бути використані на практиці проведення внутрішньо- й міжвидового каріотипового аналізу, виявлення змін морфологічних показників хромосом, визначення внеску цих змін в диференціацію видів.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок полягає в тому, що дослідник безпосередньо виконав підготовку й провів дослідження, аналіз експериментальних даних, підготував матеріал до публікації, сформулював основні твердження й висновки роботи.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на Міжнародних наукових конференціях “19th Annual Meeting of the European Environmental Mutagens Society” (Родос, Греція,1989), “25th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology” (Стокгольм, Швеція,1993), на науково-практичній конференції “Біологічні та радіоекологічні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС” (Чорнобиль,1990), “Біологічне різноманіття” (Москва,1994), на Міжнародних нарадах “22th Annual Meeting of the European Environmental Mutagens Society” (Ліон, Франція,1996), Розвиток ДНК-технологій (Київ,1997).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 10 роботах, серед них 5 статей у провідних фахових виданнях.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 6 розділів, висновків, списку літератури. Текст дисертації викладено на 130 сторінках машинопису, має 12 таблиць, 6 рисунків, 23 мікрофотографії. Список використаних літературних джерел містить 211 назв, з них 162 іноземні.

ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Об'єктами досліджень були 27 видів роду Crepis. Види були підібрані таким чином, щоб для вивчення була залучена досить широка каріотипова різноманітність. Зразки насіння одержано за каталогом обміну насінням між ботанічними садами “Дилектусу”.

Препарати хромосом одержано з корінців проростків. Проростки фіксувалися в розчині Карнуа (3:1) при температурі 4?С протягом 3-4 годин, потім їх переносили в розчин 1N HCl при 60оС на 8 хвилин і на 15 хвилин в 45% оцтову кислоту. Далі готували давлені препарати. Висушені на повітрі препарати фарбували барвником Фельгена протягом 1 години, споліскували в розчині 2хSSC, дофарбовували 5 хвилин в 1% розчині Гімза (Gostev and Asker, 1979) і двічі споліскували в Серенсен-фосфатному буфері. Висушені препарати переносили на добу в ксилол та заклеювали клеєм для мікроскопії DePex.

Цитометричні дослідження виконано згідно системи аналізу зображень IBAS-2 та IBAS-2000 (Карл Цейсс Оптон, Німеччина). До складу системи входять комп'ютер РС 80386, чорно-біла камера CCD, монітор і пакет програм до аналізу зображень KS 300 (Контрон, Німеччина). Відеокамера має розподільчу здатність 500х582 (291.000) піксілів. До складу комп'ютера входить відеокарта з полем захвату зображень 512х512 піксілів. Виміри хромосом включали використання 40х план апохромат об'єктива мікроскопа Foto-3, з'єднаного через CCD камеру з аналізуючою системою. Оскільки в дослідженнях застосовано Фельген-реагент, для сканування поставлено зелений блокуючий фільтр з довжиною хвилі 560 нм (Deitch, 1925).

Завдяки операції “виділення порогу” визначено кордони між об'єкт-хромосомою та цитоплазмою. Всі подальші денситометричні виміри проводилися в межах автоматично визначеного контуру хромосоми.

Для оцінки відносної величини геномів, індивідуальних хромосом та їх різноконденсованих дільниць відібрано три характеристики (рис.1).

(1) Площа хромосоми AREA. Площа, яка вимірювалася в піксілях, автоматично перераховувалася в мкм2.

(2) Сумарна оптична щільність (Integrated Optical Density) -- IOD. IOD вираховується як оптична щільність, підсумована в межах поля/контура зображення. Використання Фельген-реактиву, як ДНК-специфічного, дозволяє допускати лінійну залежність між кількістю абсорбованого матеріалу та величиною інтегрованої оптичної щільності. Величина оптичної щільності корелює з передбаченою кількістю генетичного матеріалу (ДНК) і вимірюється в арбітрарних одиницях денситометричного сканування (Martinez-Nistalae and Hardisson, 1993; Fukui, 1997).

(3) Середня оптична щільність --OD. Середня OD --це загальносередні значення оптичних цільностей ділянок у межах контуру зображення. Середня оптична щільність реєструє зміну рівня компактизації хромосом та їхніх окремих ділянок.

РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Хромосомо-специфічність сегментації, визначена методом денситометричного сканування у найменших хромосомах. З метою виявлення ефективності методу у визначенні внеску окремих специфічних хромосом у міжвидову дивергенцію в межах родини вивчено особливості сегментування дрібних хромосом видів Crepis bulbosa і Erigeron canadensis (Рід Crepis L. та Erigeron L., Родина Asteraceae). Ці види не відзначалися за кількістю та морфологією хромосом, які виявляють традиційними методами цитогенетичного аналізу.

Завдяки аналізу каріотипів вищезазначених видів ми зареєстрували, що до їхнього складу входять хромосоми двох різних розмірів: у досліджених метафазних і прометафазних клітинах виміряні величини сумарної оптичної щільності для дрібних хромосом виявилися приблизно однаковими: 1,6+0,2 од.оптич.щільн. Таку ж закономірність встановлено для хромосом вдвічі більших за їх величиною, а саме 3,1+0,3 од.оптич.щільн.

Хромосома 9-ої пари в каріотипі виду C.bulbosa під час аналізу розподілу оптичної щільності за довжиною наведена чітко диференційованими двома сегментами (темними й світлими ділянками), схожими за сумарною оптичною щільністю. Світла зона -- трохи більша за розміром, мала IOD=0,809, а темна -- IOD=0,825. Ці дві зони в подальшій роботі ми умовно визначили як “сегмент”. Такий сегмент, що має величину IOD=0,802+0,07, позначений далі символом “”, дозволив використати його як маркер або “внутрішній стандарт” при порівняльному вимірі різних за розміром хромосом і сегментів у заданому режимі сканування. Аналіз розподілу таких умовних сегментів у світлих і темних ділянках інших хромосом цього ж виду дозволив встановити, що їхній розподіл специфічний для кожної хромосоми.

З метою позначення хромосом із специфічними поєднаннями сегментів та ділянок різної щільності в них ми розділили хромосоми на два типи. До типу “a” віднесли дрібні хромосоми. До типу “b” -- крупніші за розміром хромосоми, які мають на два більше сегменти. Сегмент, менший за величиною сумарної оптичної щільності, був позначений як “”. Далі порядок нумерації варіантів (“1”,“2”,“3”тощо) визначили відповідно до збільшення кількості темних сегментів від одного до двох у хромосомах типу “a” (відповідно, на схемі позначених як “2”) та від одного до чотирьох у хромосомах типу “b” (відповідно, на схемі позначених як “4”) [рис. 2,А].

Проведене порівняння дозволило припустити, що види Crepis bulbosa і Erigeron canadensis мають схожі хромосоми, такі як “a2”, “b1”, “b3”, “b6” та “b10”, і відрізняються хромосомами “a1”, “b7” “b10” (рис.2, Б). Тобто в їхню каріотипову диференціацію були залучені хромосоми “a1”, “b7” “b9” від E.canadensis та хромосоми “b4” “b5” від C.bulbosa. Практично, дані види різнилися трьома парами хромосом і мали схожість по шести парах.

Порівняння хромосомо-специфічного розподілу умовних сегментів у видів E.canadensis і C.bulbosa свідчить про продуктивність цитометричного методу аналізу, оскільки дозволяє чітко диференціювати схожі за розміром хромосоми як всередині, так і між видами. При використанні традиційного методу оцінки морфологічних характеристик коротких хромосом різниці між даними систематично віддаленими видами виявити не вдалося.

Порівняння хромосом середніх розмірів у каріотипах видів C.alpina і C.foetida. Для каріотипів споріднених видів C.alpina (n=5) і C.foetida (n=5) визначені різниці між 4-ю та 5-ю парами хромосом (рис. 3). Різниці стосувалися величини інтегрованої оптичної щільності (IOD) цілих хромосом та одного з плечей від центромери, оптичної щільності окремих внутрішньохромосомних ділянок. Загалом показана можливість виявлення морфологічних відмінностей розподілу оптичних щільностей в індивідуальних, середніх за розміром, хромосомах (12,0+0,09 од.оптич.щільн.) всередині й поміж видами.

Каріотипова різноманітність вивчених видів Crepis у зв'язку з міжвидовою та екогеографічною диференціацією. Для пошуку можливих взаємозв'язків між міжвидовою диференціацією каріотипів і морфологічними різницями, особливостями екогеографічного та історичного походження видів Crepis, були використані дані Навашина (1929), Babcock (1947, 1949), Hollingshead і Babcоck (1930), одержані в результаті вивчення філогенії роду.

Як найзначніший напрямок еволюції видів роду Crepis визначено широке явище редукції, що супроводжується скороченням фази розвитку листа, зменшенням розмірів квіткових кошиків і насіння. Паралельно з морфологічною редукцією відмічалася тенденція до зменшення гаплоїдного числа хромосом від дев'яти до трьох. Згідно критеріям визначення рівня еволюційного прогресування видів вищих рослин, прийнятих в еволюційній систематиці (Тахтаджян, 1985), види Crepis, таким чином, були умовно поділені на примітивні, проміжні й просунуті з рядом перехідних форм між ними. На підставі порівняння таких переходів у фенотиповій мінливості видів, доповненого даними про каріотипічний аналіз, Babcock (1947) розподілив види Crepis за секціями, розташувавши їх таким чином, що по мірі збільшення номера секції до неї включалися види, характерні дедалі більшим рівнем спеціалізації.

Знаходячи потрібний вид під відповідним номером у секції, ми порівнювали величину кареотипів, визначену шляхом виміру IOD кожної окремої хромосоми з розташуванням даних видів на шкалі умовно зазначеного “еволюційного прогресування” (табл.1) .

Таблица 1 Величина інтегрованої оптичної щільності (IOD) наборів хромосом вивчених видів Crepis

В результаті такого виміру виявлено значну різницю внутрішньо- й міжвидову в роді Crepis . Ці величини мали більший розмах мінливості для великохромосомних видів у порівнянні з дрібно- та середньо-хромосомними видами різного екогеографічного походження. Виміряні для кожного набору хромосом каріотипів величини інтегрованої OD розподілено відповідно з порядковим номером секції, до якої належить вид Crepis (рис.4).

Додатково, за цією ж схемою, розподілені середні значення величин хромосом, встановлені як IOD величина всього набору хромосом, поділена на їхню кількість у метафазній клітині (IODхром.= IODкаріот.:2n). В результаті серед видів, що мешкають у схожих екологічних нішах, виділено диплоїдні й поліплоїдні види, близькі за кількістю генетичного матеріалу на геном, але різні за розміром хромосом у каріотипах.

Аналіз отриманих цитометричних даних про розміри геномів і хромосом видів Crepis різних рівнів спеціалізації морфологічних структур у цілому не виявив позитивної тенденції до зменшення величини каріотипу сумарної оптичної щільності хромосом за рахунок зниження їх числа у каріотипі, або за рахунок зменшення їх розмірів. Так, сума величин IOD наборів хромосом видів, що належать до групи примітивних (секція 1-6), мали досить суттєві відмінності: від 40 до 390 умовних одиниць оптичної щільності. Тенденція до зниження величини гаплоїдних наборів хромосом спостерігалася лише в межах секцій 10-26 і мала значну внутрішню й міжвидову гетерогенність, а саме 30%. Те ж саме відзначено для величин окремих хромосом каріотипів, де варіабельність величин IOD була порядку 10%. Відзначено, що коли з даного аналізу виключити групу давніх видів Crepis, то для групи сучасних видів, які з'явилися на початку Крейдяного періоду, справді спостерігається редукція основного числа хромосом до n=4. Виняток становлять види C.bulbosa, C.paludosa і C.lyrata з іншим числом (n=9,n=8,n=6) малих хромосом (3,0+1,5 од.опт.щільн.). Проте ці види посідають особливе місце в еволюції роду Crepis і вважаються предківськими формами в таксоні (Babcock and Cameron,1943).

На підставі цих даних ми зробили висновок, що в роді Crepis еволюція морфолого-анатомічних структур рослин відбувалася без прямого зв'язку із зміною величини геномів та/або окремих хромосом. Зменшення ж числа хромосом у каріотипі, описане Babcock, як паралельне з процесом спеціалізації морфологічних структур у 104 видів у роді Crepis, не було підтверджено нами при вивченні 27 вибіркових видів.

Величина генома та індивідуальних хромосом у взаємозв'язку з екогеографічним та історичним походженням видів у роді Crepis. Каріотипи давніх видів Crepis представлені як дрібними, так і дуже крупними хромосомами і середніми у сучасних видів, причому їхня кількість у каріотипах дрібнохромосомних видів вища (n=9), ніж у середньохромосомних (n=4, n=3). Утворення нових видів Crepis відбувалося на тлі їхнього інтенсивного розподілу по всій земній кулі (Babcock and Cameron, 1934). На підставі даних про особливості екогеографічного походження видів Crepis та одержаних величин оптичної щільності набору хромосом каріотипів ми встановили, що види з дрібними хромосомами (1.5, 3.0, 4.5 од.оптич.щільн.) населяють тропічні райони Африки (C.bulbosa), вологі багнисті місця південних районів (C.paludosa, C.lyrata) вони є диплоїдами з незначною кількістю хромосом, що визначає, за нашими даними, також і низьке значення величин інтегрованої оптичної щільності суми хромосом каріотипів (рис.5).

Jenkins (1946) зазначив факт широкого розповсюдження явища поліплоїдії серед дрібнохромосомних північноамериканських видів Crepis (n=11, n=22, n=44, n=88). У зв'язку з тим, що в наших дослідженнях хромосоми схожого розміру були зареєстровані для виду C.bulbosa, висловлено припущення, що можливими предковими формами американських видів були види африканських тропіків, занесені на американський континент під час інтенсивних міграцій приблизно 200 років тому, і що поліплоїдизація генома може здійснюватися протягом досить короткого проміжку часу та бути пов'язана з адаптацією рослин до нових екологічних умов. Встановлено, що морфологічно високо-спеціалізовані види Crepis властиві районам Середземномор'я, зонам помірного клімату і мають хромосоми середні за розміром (12,06,0 од.оптич.щільн.). Це види C.setosa, C.sancta, C.micrantha, C.leontodontoides, C.capillaris, С.foetida, C.alpina. C.incarnata, C.rubra, C.vesicaria ssp. haensleri, C.taraxacifolia, C.aurea. Значне збільшення кількості генетичного матеріалу на геном спостерігається серед видів, розповсюджених у районах Півночі (C.sibirica, C.biennis, C.pontana) та в високогір'ях (C.dioscoridis, C.multicaulis, C.blattaroides, C.conyzifolia). За винятком виду C.biennis, що є поліплоїдом з розміром хромосом 6,01,5 (n=22), каріотипи решти вивчених видів цієї групи наведені хромосомами порядку 30,010,0 од. оптич. щільн.

В цілому показано, що збільшення величини каріотипу і/або окремих хромосом відбувається у взаємозв'язку з адаптацією видів до умов високогір'я та крайньої Півночі.

Числові й структурні перебудови хромосом як можливі показники еволюції каріотипів видів Crepis.

Індукована мінливість хромосом сучасних і давніх видів Crepis одержана нами внаслідок експонування корінців проростків на ділянках з малим радіаційним фоном у Чорнобилі. При цьому вивчена можливість опису типів кількісної та структурної мінливості хромосом, які не реєструють традиційними методами. На основі одержаних даних висловлено припущення про можливі шляхи формування каріотипів видів Crepis, показана значна чутливість давніх видів до малих доз радіації за рахунок особливої схильності їхніх хромосом до розривів, особливо в місцях прилягання чималих темних блоків. Для сучасних видів Crepis зареєстровані особливі зміни щільності на одному з плечей хромосоми, які виражені в появі чималого темного сегмента, що можна спостерігати у прометафазі на одному з гомологів.

В результаті серед видів C.alpina, C.foetida.C.zacintha (сучасна група) і C.dioscoridis, C.blattaroides (давня група) зареєстровано та виміряно такі чисельні й структурні перебудови, як анеуплоїдія, ендоредуплікація, делеція, дуплікація, кільцеві хромосоми, нерівний сестринський хроматидний обмін, зміна положення та/ або величини темних сегментів.

ген crepis еволюція

ВИСНОВКИ

Розроблено і запропоновано кількісний цитофотометричний метод аналізу зображень, що дозволяє співвідносити кількість матеріалу в окремих хромосомах та внутрішньохромосомних ділянках шляхом виміру їхньої інтегрованої оптичної щільності на прикладі 27 видів роду Crepis. Розроблений метод дозволяє об'єктивно оцінювати розподіл у кожній хромосомі ділянок різної оптичної щільності -- умовних сегментів. Показано стабільність та відтворення таких характеристик для індивідуальних хромосом у межах каріотипів досліджених видів.

Показано, що розроблений метод аналізу умовних сегментів хромосом є ефективним додатковим морфологічним методом для виявлення схожих хромосом при вивченні еволюції каріотипу видів триби Crepidinae, зокрема при порівняльному аналізі дрібно-хромосомних видів.

На підставі виміру величин інтегрованої оптичної щільності плечей хромосом, оцінки сегментації хромосом за значенням середньої оптичної щільності виявлені міжвидові розбіжності складу подібних за лінійними розмірами груп "середніх хромосом" у видів C.alpina і C.foetida.

Одержані дані про розбіжності в інтегрованій оптичній щільності свідчать, що кількість матеріалу в каріотипах і хромосомах може суттєво варіювати у видів Crepis: між каріотипами -- у 8-10 разів, між хромосомами -- в 20-30 разів.

Встановлено, що відносно більша величина інтегрованої оптичної щільності каріотипів та окремих хромосом частіше зустрічається у видів, які відтворюються в умовах високогір'я й крайньої Півночі.

Виявлено, що давні види роду Crepis відрізняються від молодих значно ширшим розмахом міжвидової мінливості хромосом за величинами й кількістю темних сегментів, які виявляють шляхом аналізу середньої оптичної щільності прометафазних хромосом.

Вивчення мінливості розмірів та сегментної організації хромосом методом денситометричного сканування зображень довело, що величина каріотипів, виміряна як інтегрована оптична щільність у різних видів відповідає відтворенню видів у різних екологокліматичних умовах, але не відображає їхні філогенетичні взаємозв'язки.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Крапивенко Е.Ф., Башмакова Е.Ю, Иванова (Гостева) Е.В. Особенности дифференциальной окраски хромосом растений семейств лилейных, сложноцветных, зонтичных и розоцветных//Бюл. Никит. бот. сада.-- 1983.-- Вып.91.-- С.17-26.

2. Иванова (Гостева) Е.В. Эволюция хромосомного набора на примере видов Crepis rhoeadifolia, C. alpina, C. tectorum//Бюл. Никит. бот. сада.-- 1985. -- Вып. 58. -- С.89-93.

3. Gosteva E.V., Gostev A.A. A conception of eukaryotic chromosomal structure and evolution//Acta.Zool. Fennica.-- 1992.--191.-- P. 183-189.

4. Гостева Е.В. Денситометрическое сканирование хромосом растений в целях их идентификации//Цитология и генетика.-- 1998.-- т. 32.-- № 5.-- С. 17-21.

5. Гостева Е.В. Различия в структурном состоянии хромосом древних и современных видов Crepis//Бюл.Никит.ботан.сада.-- 1998. -- Т. 80. -- С. 124-127.

6. Гостева Е.В. Основные положения об эволюции генома высших растений//Пространство и время в географии. -- Казань, 1989. -- С. 105-108.

7. Гостева Е.В., Гостев А.А. Особенности выбора модельных объектов для экологического мониторинга радиационных загрязне-ний//Биологические и радиоэкологические аспекты аварии на Чернобыльской АЭС.-- Чернобыль, 1990.-- С.172.

8. Гостева Е.В., Гостев А.А. Некоторые подходы к оценке изменчивости хромосом и геномов в условиях экологической “нестабильности”// Сб. Биологические и радиоэкологические аспекты аварии на Чернобыльской АЭС.-- Чернобыль, 1990.-- С.156.

9. Gosteva E.V. Some evolutionary aspects in chromosome structural organization variability of higher plants// Proceedings of 19th Annual Meeting of EEMS, Rhodes. -- Greece, 1989. -- P.100.

10. Gosteva E., Gostev A. Low levels radiation effects cause not genotoxic by genoinnovative events?//25th Annual.Meet.Eur.Soc. Radiat.Biol.--Stockholm,1993. -- Abstract PO. -- Р. 9-31.

АнотаціЯ

Гостєва О. В. Каріотипова різноманітність деяких видів роду Crepis L. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук із спеціальності 03.00.15 - генетика.-- Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАНУ, Київ, 2000.

Дисертація присвячена питанням вивчення каріотипового різноманіття рослин на прикладі деяких видів Crepis. Розроблено метод виявлення різноконденсованих ділянок хромосом на стадії прометафази; способи вимірювання оптичної щільності індивідуальних хромосом та внутрішньохромосомних ділянок шляхом денситометричного сканування на системі аналізу зображень. Метод дозволяє об'єктивно оцінювати розподіл у кожній хромосомі ділянок різної оптичної щільності -- умовних сегментів, які суттєво відрізняються оптичною щільністю, послідовність яких специфічна для індивідуальних хромосом і може бути використана для їхньої ідентифікації. Встановлено відмінність між каріотипами давніх та сучасних видів Crepis за величиною генетичного матеріалу на геном, на хромосому, за кількістю та об'ємом сегментів. Виявлено, що давні види роду Crepis відрізняються від молодих значно ширшим розмахом міжвидової мінливості хромосом за величинами й кількістю сегментів. Запропоновано новий підхід в індивідуальному типуванні хромосом. Показані можливості реєстрації індукованих числових та структурних перебудов хромосом. Основні наслідки роботи знайшли застосування у вирішенні питань внутрішньо- та міжвидової диференціації каріотипів.

Ключові слова: хромосоми, сегменти хромосом, оптична щільність хромосом, міжвидова мінливість, види Crepis.

Аннотация

Гостева Е.В. Кариотипическое разнообразие некоторых видов рода Crepis L. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика.-- Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ, Киев, 2000.

Диссертация посвящена вопросам изучения кариотипического разнообразия растений на примере некоторых видов Crepis. Разработан метод выявления разноконденсированных участков хромосом на стадии прометафазы; способы измерения оптических плотностей индивидуальных хромосом и внутрихромосомных участков путем денситометрического сканирования на системе анализа изображений. Разработанный метод позволяет объективно оценивать распределение в каждой хромосоме существенно отличающихся по оптической плотности “тёмных и светлых” районов - условных сегментов, последовательность которых специфична для индивидуальных хромосом и может быть использована для их идентификации. Цитофотометрический компьютерный метод анализа условных сегментов хромосом является эффективным дополнительным морфометрическим методом для выявления сходных хромосом при изучении эволюции кариотипа видов трибы Crepidinae как показано, в частности, при сравнительном анализе мелкохромосомных видов. Оценка сегментации хромосом по оптической плотности позволила обнаружить межвидовые различия состава сходных по линейным размерам групп “ средних хромосом” у видов C.alpina и C.foetida. Получены данные о различиях в суммарной оптической плотности показывают, что количество генетического материала в кариотипах и хромосомах может существенно варьировать у видов Crepis: между кариотипами - в 8-10 раз, между хромосомами - в 20-30 раз. Наибольшая величина суммарной оптической плотности кариотипов и отдельных хромосом чаще встречается у видов, воспроизводящихся в более суровых климатических условиях. Установлены различия между кариотипами древних и современных видов Crepis по величине генетического материала на геном, на хромосому, количеству и объему темных сегментов: более древние виды рода Crepis отличаются от молодых относительно большими межвидовыми отличиями по величинам и количеству тёмных сегментов, выявляемыми путём анализа средней оптической плотности комплексов прометафазных хромосом. Предложен новый подход в индивидуальном типировании хромосом. Показны возможности регистрации индуцированных числовых и структурных перестроек хромосом. Основные результаты работы нашли применение в решении вопросов внутри- и межвидовой дифференциации хромосом кариотипов.

Ключевые слова: хромосомы, сегменты хромосом, оптическая плотность хромосом, межвидовая изменчивость, виды Crepis.

Annotation

Gosteva E.V. Karyotipic diversity of some species from Crepis L. -- Manuscript.

Thesis for PhD by speciality 03.00.15-- genetics.-- The Institute of Agriecology and Biotechnology, Ukrainian Agricultural Academy of Sciences, Kyiv, 2000.

The dissertation is devoted to the study of karyotipic diversity of some plant species from Crepis genera. The methods to reveal differently condensed chromosomal parts at prometaphase stage, approaches to measure optical densities in individual chromosomes and interchromosomal parts by densitometrical scanning are highlighted. The differences between karyotypes of the old and young Crepis species are distinguished according to the amount of the genetic material per genome, per chromosome, to the number and value of dark segments. New possibilities to register an individual numerical and structural chromosome rearrangements are shown. The main results of the work have found an application in solving the problems of inter- and intraspecific differentiation of chromosomes in karyotypes.

Key words: chromosome, segment of chromosome, optical density of chromosome, intraspecies diversity, Crepis species.

Размещено на Allbest.ur