Мінливість рослин Achillea millefolium за забарвленням суцвіть

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

Кафедра молекулярної генетики та біотехнології

Індивідуальне завдання

на тему: «Мінливість рослин Achillea millefolium за забарвленням суцвіть околиць села Долішній Шепіт»

Підготували:

Куканов Андрій

Куничак Мар'яна

Чернівці 2009 р

У багатьох видів рослин у природних популяціях спостерігається дивовижний поліморфізм забарвлення квіток. Наприклад у Achillea millefolium можна виявити поліморфізм за забарвленням суцвіть. Зустрічаються форми що містять антоціан і не містять його.

Пігмент антоціан має адаптивне значення, оскільки приймає участь у захисті рослин від деяких неслриятливих факторів зовнішнього середовища, а також забезпечує яскраве забарвлення квіток. Створює необхідні умови для запилення рослин комахами.

Забарвлені рослини утворюють своєрідну колонію, їх може бути більше чи менше, вони можуть відрізнятися за інтенсивністю забарвлення.

Оскільки антоціани виконують певну захисну роль у рослин, то можна провести паралель між інтенсивністю забарвлення суцвіття та ступенем впливу негативного ультрафіолетового опромінення на неї.

Добір за різноманітністю забарвлення ведеться селекціонерами здавна і дотепер. Варто згадати широку гаму забарвлень гербери, троянд, тюльпанів, декоративних маків, гвоздик тощо. Таке різоманіття базується на створенні генотипів, відмінних один від одного за генами, що визначають утворення пігменту антоціану та його похідних і пігменту антоксантину.

У південних широтах зустрічаються забарвлені форми, у північних - незабарвлені.

Метою нашого індивідуального завдання є ознайомлення з особливостями генетики антоціанів та мінливістю рослин за забарвленням. Для виконання мети поставлені наступні завдання:

1. Звернути увагу на забарвленість та незабарвленість суцвіть Achillea millefolium.

2. Оцінити частоту зустрічності забарвлених і незабарвлених рослин в декількох віддалених одна від одної популяціях.

Огляд літератури

Генетика антоціанів добре вивчена на ряді модельних обєктів: запашному горошку, пеларгонії, ротиках великих, примулі, сальвії, а також кукурудзі та квасолі. У всіх вивчених обєктів генетичний аналіз показав наявність генів, які відповідають за розвиток того чи іншого забарвлення:

Основні гени. Їх домінантні алелі визначають наявність забарвлення, рецесивні - відсутність. У різних обєктів виявлено 2-4 гени, що комплементарно взаємодіють в процесах формування забарвлення інших органів.

Гени - інгібітори забарвлення. Домінантний інгібітор пригнічує дію домінінтних алелей основних генів відбувається взаємодія за типом домінантного епістазу.

Гени, що визначають інтенсивність забарвлення. При наявності відповідної кількості домінантних алелів основних генів виникає різне за інтенссивністю забарвлення.

Гени локалізації забарвлення в різних органах, в тому числі в різних елементах квітки.

Гени, що опосередковано беруть участь у формуванні забарвлення, наприклад, такі, що регулюють рН тканини, накопичення різних металів, такі, що модифікують колір та ін.

За Фордом ( Ford, 1940) генетичний поліморфізм це « сумісне знаходження в одному і тому ж середовищі існування двох або більше межуючих форм у такому співвідношенні, що найбільш рідкісна з них не може підтримуватися шляхом періодичних мутацій». Не дивлячись на неточність, це формулювання достатньо привабливе, оскілько основане на популяційно-генетичній теорії.

Але з появою гіпотези нейтральності, в якій мутації( в сполученні з генетичним дрейфом) розглядаються як основна схема, яка впливає на генетичну мінливість, і з відкриттям високоваріабельний локусів ( наприклад мікросателітних) з дуже високою швидкістю мутування, це визначення застаріло. Більш вживане формулювання каже, що «генетичний поліморфізм - це знаходження в одній і тій жпопуляції двох або більше алелей одного локусу з частотою, яка піддається оціненню» (Cavalli - Storza, Bodmer, 1971).

Приклад генетичного поліморфізму підбитого напрямленому добору - індустріальний механізм у березової п'ядениці - Biston betularia. Індустріальний механізм відноситься, в основному, до чорних і темнозабарвлених форм у нормі світлозабарвлених метеликів та інших комах, які поширені в зоні промислових забруднень. Вперше це явище було помічено в Англії в середині ХІХ століття. Початкова частота механізму була низькою, але швидко збільшилася до середини ХХ століття, коли більшість популяцій п'ядениці майже на 100 % складалися з темних особин. В деяких районах збільшення частоти меланізму більш ніж на 90 % сталося всього за декілька десятиліть (Berry, 1990). Оскільки меланізм являє собою яскравий приклад морфологічного поліморфізму і швидких еволюційних змін, то він досконало вивчений (Kottlewell, 1973; Majerus, 1908). З прийняттям в Англії в 1960-х роках законів про чистоту повітря, рівень вмісту оксидів і частинок сірки в повітрі знизився. Майже за цей же час знизилася частота темного забарвлення. Наприклад, в районі Колді Коммон частота темнозабарвлених метеликів зменшилася з більш ніж 90 % в 1960 р. до менше ніж 20 % в 1995 ( Cirant et al., 1996). B. betularia була помічена також і в Північній Америці. В деяких районах частота темнозабарвлених п'ядениць доволі велика.

В містечку Джордан резерв в штаті мічіган, наприклад, частота фенотипу в 1960 р. була біля 90 %. Прийнятий у 1960-ті роки закон про чистоту повітря дав свої результати. З покращенням якості повітря частота фенотипу в містечку знизилась до 20 %, тобто спостерігається співпадання динаміки популяцій на різних континентах. Вихідною речовиною для біосинтезу антоціанів є незабарвлена лейкоформа, що має будову гетероциклу. Окислення цієї лейкоформи в різних положеннях дає початок трьом формам також незабарвлених сполук - антоціаніднів: пеларгонідіна (Р), уланідіна (С) та дельфінідіна (Д), при подальшому метилюванні яких аиникають ще три похідних антоціанідіну: пеонідін, мальвідін, петунідин. Р-, С- і Д- антоціанідини - основні компоненти всіх можливих антоціанових пігментів. Утворення пігментів пов'язане з приєднанням гексоз і дисахаридів по різних положеннях антоціаніднів, тобто з їх гліколізуванням. Утворюються різні за забарвленням водорозчинні антоціани.

Матеріали та методи

З 1.06.2009 р. по 06.07.2009р. в селі Долішній Шепіт Вижницького району Чернівецької області було зібрано рослинний матеріал, а саме Achillea millefolium L. Збір проводився на горі Чикулька, гірських хребтах Чимерна та Томнатикул, горі Мегура, на відкритих біотопах (гірські луки; на північних, північно-східних, східних та південних схилах).

Рослини піддавали гербаризуванню, після чого проводилися підрахунки. генетичний забарвлення антоціан популяція

Розрахунки проводили за наступними формулами:

p + q = 1

формула Харді-Пірсана, де

p - частота домінінтного алелю гену

q - частота рецесивного алелю гену

n - кількість особин, що мають відповідний ген

N - кількість усіх особин

Результати та обговорення

Після збору гербарію та його аналізу ми отримали результати, з якими проводили наступні розрахунки:

І. Гора Чикулька

ІІ. Гора Мегура [1313 м.]

ІІІ. Гірський хребет Чимерна

ІV. Гірський хребет Томнатикул

У середньому зустріваність забарвлених рослин виду Achillea Millefolium становить 23 %, а незабарвлених - 77 %. Проте в кожній популяції є свої особливості.

В популяції, що знаходиться на східному схилі гори Чикулька 55 % становлять особини з забарвленими суцвіттями, а 45 % - з незабарвленими, на південному схилі цієї ж гори частота зустріваності забарвлених суцвіть становить 14 %, а незабарвлених - 86 %.

Популяція гори Мегура налічує 5 % забарвлених і 95 % незабарвлених суцвіть представників виду Achillea millefolium.

На північному схилі гірського хребта Чимерна частота забарвлених суцвіть становить 6 %, а незабарвлених - 94 %. На північо-східному схилі частота забарвлених становить 100 %. Вершина хребта налічує 19 % особин з забарвленими суцвіттями та 81 % - з незабарвленими.

Вершина хребта Томнатикул - 100 % незабарвлених суцвіть.

Висновки

На східному схилі гори Чикулька частота забарвлених переважає над частотою незабарвлених суцвіть, а на північно-східному схилі гірського хребта Чимерна повністю відсутні незабарвлені суцвіття. Це зумовлено тим, що в даних місцях рослини найбільше піддаються негативному впливу УФ-променів.

На інших біотопах частота незабарвлених суцвіть переважає над частотою забарвлених, це вказує на те, що ці місця найбільш сприятливі для рослин виду Achillea millefolium.

Список літератури

1. Айяла Ф. Введение в популяционную и еволюционную генетику. - М. Мир, 1984. - 386.

2. Оплачко Любов Тимофіївна, Легета Уляна Володимирівна. Генетика: Практикум: Навч. посібник для біологічних і медичних спеціальностей вищих і середніх навчалиних закладів - Чернівці. Рута, 2004. - 116 с.

3. Определитель высших растений Украини. Доброчасова Д. Н., Котов М. И., Прохудин Ю. Н. и др. - 1 изд. Киев: Наук. Думка, 1987. - 548 с.

4. Навчальна польова практика з генетики. Методичні рекомендації для студентів другого курсу біологічного факультету / Упорядн. Афанасьева К. С., Киряченко С. С., Рушковський С. Р., Лазаренко Л. М. , Шуваліков В. Б., Козерецька І. А. - Київ: « », 2005. - 32 с.

5. Хедрик Ф. Генетика популяцій - М.: Техносфера, 2003. - 592 с.

Размещено на Allbest.ru