Изменчивость в культуре картофеля (Solanum tuberosum L.) in vitro и возможности её использования в селекции и семеноводстве

Анализ фенотипов спонтанных сомаклональных вариантов, возникающих при регенерации в культуре картофеля in vitro. Изучение влияния фитогормонального состава сред культивирования и стадии дифференциации на экспрессию генов, контролирующих изоферментны.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 25.12.2017
Размер файла 18,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Итак, на стадии растений-регенерантов функции данных белков восстанавливаются, и восстанавливается компонентный состав белков, характерный данному виду и сорту, хотя иногда это восстановление происходит с некоторыми отличиями. У регенерантов восстанавливается и аминокислотный состав, т.е. вместо тирозина выявляется повышенное количество фенилаланина.

Рис. 6. Аминокислотный состав общего белка сорта Xenia.

Рис.7. Аминокислотный состав общего белка каллусов трех сортов и одной формы картофеля.

Рис. 8. Аминокислотный состав общего белка листьев регенерантов сорта картофеля Xenia и формы Мутант-987.

Рис. 9. Аминокислотный состав общего белка листьев исходных растений, выращенных в условиях теплицы и in vitro.

Можно сделать вывод, что аминокислотный состав растворимого белка картофеля запрограммирован генетически на всех уровнях дифференциации в культуре in vitro и мало поддается изменениям в зависимости от условий выращивания. Обратимость аминокислотного состава при переходе от исходного растения к каллусной культуре и затем к регенеранту, вероятно, также носит эпигенетический характер.

3.2.2 Экспрессия изоферментов в каллусах и исходных интактных растениях картофеля

Изоферментами, согласно международной классификации, называются генетически детерминированные множественные молекулярные формы ферментов, выявляемые у особей одного и того же вида, обладающие одинаковой субстратной специфичностью, но различающиеся своей первичной структурой и физико-химическими свойствами: подвижностью в электрическом поле, сродством к субстрату и ингибиторам.

Изоферменты представляют собой простые, наиболее доступные и удобные маркеры для характеристики активности контролирующих их структурных генов (Левитес, 1986). Это находит широкое применение в решении многих вопросов в самых разных областях генетики. Изоферменты позволяют маркировать не только контролирующие их локусы, но и сцепленные с ними блоки генов, что имеет большое значение для проведения популяционно-генетических и селекционных экспериментов на животных и растениях. Поэтому при использовании данного метода мы ставили своей целью проследить изменения экспрессии изоферментов на разных стадиях онтогенеза в культуре картофеля in vitro и влияние фитогормонального состава сред культивирования на экспрессию изоферментов.

Алкогольдегидрогеназа (АДГ) находится в растворимой фракции цитоплазмы (Sсandalios, 1971) и является одним из ферментов спиртового брожения, завершающего гликолиз в анаэробных условиях. Образующийся спирт быстро включается в обменные реакции. На различных растительных тканях показано, что этанол превращается в соединения типа органических кислот, аминокислот, сахаров, липидов (Гринева, 1975). В настоящее время известно, что АДГ у растений контролируется двумя, и даже тремя, локусами, которые увеличивают свою активность при анаэробных условиях.

На электрофореграмме, полученной из каллуса картофеля (рис. 10), выращенного на среде с 2,4Д, АДГ выявляется в виде одного анодного изофермента. АДГ не выявляется в интактных зеленых растениях и каллусах, выращенных на среде с ауксином НУК. Нa среде с ауксинами 2,4Д + НУК активность АДГ ниже, чем на среде, содержащей только 2,4Д.

Рис. 10. Изоферментный спектр алкогольдегидрогеназы в интактных растениях и каллусах картофеля. 1, 2, 3 - спектр каллусов сорта Приекульский, выращенных на среде с добавлением ауксина 2,4Д; 4, 5, 6 - спектр каллусов сорта Приекульский, выращенных на среде с добавлением ауксина НУК (не экспрессируется); 7, 8 - спектр интактных асептических растений сорта Приекульский (не экспрессируется); 9 - Спектр каллуса сорта Невский, выращенного на среде с добавлением ауксина 2,4Д; 10 - спектр каллуса сорта Невский, выращенного на среде с добавлением ауксина НУК (не экспрессируется); 11 - Спектр интактного асептического растения сорта Невский (не экспрессируется).

Такой простой тип спектра, содержащий один изофермент, характерен для ферментов, находящихся под контролем одного гена. Однако следует заметить, что среди изученных ферментов растений почти нет таких, которые контролировались бы одним геном. Можно выявить лишь определенные стадии онтогенеза, в которых активен лишь один локус. Если растение гомозиготно по такому локусу, то на электрофореграмме выявляется в основном один изофермент. Это показано для многих ферментов, например, для алкогольдегидрогеназы в покоящихся семенах кукурузы (Левитес и др., 1974). Такой стадией в культуре in vitro, вероятно, и является каллусная культура, растущая на среде с 2,4Д. Следует отметить, что АДГ является ферментом, активным в тканях, которые не используют атмосферный кислород. В таких тканях использование глюкозы идет очень неэффективно. Но как только растение выходит из анаэробных условий и начинает использовать кислород атмосферы, АДГ ингибируется, и процессы усвоения и использования глюкозы идут эффективно, с активным включением ферментов цикла Кребса (Гринева, 1975). Экспрессия АДГ у каллусной культуры, выращенной на средах, содержащих ауксин 2,4Д, свидетельствует о низкой эффективности потребления глюкозы в клетках этой культуры, находящейся в данных условиях. У каллусов, выращенных на средах с другими ауксинами, на морфогенных средах, т.е. средах с добавлением цитокининов, и у интактных растений алкогольдегидрогеназа не экспрессируется, что говорит о более высокой эффективности использования глюкозы в обменных процессах.

Представляет интерес сравнение активности АДГ в каллусах с интенсивностью их роста, который не может не зависеть от эффективности обменных процессов. Как было показано выше, каллусы на среде с 2,4Д растут значительно медленнее, чем на среде с ауксином НУК (Рис. 11). Это является хорошим доказательством более высокой эффективности обменных процессов в каллусах, растущих на средах, не содержащих 2,4Д.

Рис. 11. Влияние ауксинов на рост каллусной культуры. 1- Каллусная культура сорта Приекульский на среде с НУК 10 мг/л; 2 - Каллусная культура сорта Приекульский на среде с 2,4Д 2 мг/л; 3 - Каллусная культура М-987 на среде с НУК 10 мг/л; 4 - Каллусная культура М-987 на среде с 2.4Д 2мг/л.

Характерно, что на средах с добавлением ауксина НУК и ИУК в каллусах синтезируется белка меньше, чем на средах с 2.4Д, но каллусная культура растет быстрее и каллус более рыхлой консистенции на средах с НУК. Хотя морфогенных зон больше на каллусах, выращенных на средах с 2.4Д .

Глутаматдегидрогеназа (ГДГ) разных видов растений контролируется разным числом локусов, отличающихся своей экспрессией. ГДГ по своей четвертичной структуре - гексамер. У кукурузы ГДГ контролируется двумя локусами (Goodman, Stuber, 1983). У ряда видов, таких как рожь (Jaaska, 1972), сосна (Adams, 1980) и ячмень (Endo, 1983) выявлена одна зона активности ГДГ.

Рис.12. Изоферментные спектры глутаматдегидрогеназы в интактных растениях и каллусах картофеля. 1-4 - каллус сорта Темп на средах с 2,4Д; 5 и 7 - интактное растение сорта Темп; 8-11 - каллус сорта Вигри на среде с 2,4Д; 12 и 13 - интактное растение сорта Вигри;14,16-19 - каллус сорта Адретта на среде с НУК; 20 - каллус сорта Адретта на среде 2,4Д+НУК; 6 и 15 - семена сахарной свеклы, взятые в качестве стандарта.

Рис. 13. Изоферментные спектры глутаматдегидрогеназы в интактных растениях и каллусах картофеля. 1-4 - каллус сорта Адретта на средах с 2,4Д+НУК; 5 и 7 - интактное растение сорта Адретта; 8-11 - каллус сорта Берлихенген на среде с НУК; 12 и 13 - интактное растение сорта Берлихенген; 14,16-18 - каллус сорта Bentjae на среде с 2,4Д; 19 и 20 - интактное растение сорта Bentjae; 6 и 15 - семена сахарной свеклы, взятые в качестве стандарта.

В наших исследованиях ГДГ картофеля представлена на электрофореграмме двумя анодными зонами: быстромигрирующей и медленномигрирующей. В растениях чаще всего выявляются обе зоны, а в каллусах - только медленно мигрирующая. Интактные растения картофеля различаются по характеру проявления ГДГ быстрой зоны. Так, например, у сорта Берлихенген ГДГ в быстрой зоне не выявляется, тогда как у трех других сортов ГДГ в этой зоне активна. Присутствие в среде НУК снижает активность ГДГ в каллусах. Так, при наличии в среде 2,4Д+НУК активность ГДГ всех зон снижена по сравнению с той, которая наблюдается в каллусах, выращенных на среде, содержащей 2,4Д. Если же в среде нет 2,4Д, а присутствует НУК, то активность ГДГ следовая (рис. 10)

Малатдегидрогеназа (МДГ) исследована у многих видов растений. У разных видов растений изоферментный спектр состоит не менее, чем из двух зон, что соответствует наличию множественных форм фермента, имеющих различную субклеточную локализацию (цитоплазматическую, митохондриальную и микросомальную). Известно, что по первичной структуре цитоплазматические и митохондриальные формы различаются между собой гораздо сильнее, чем митохондриальные формы МДГ разных родов (Newton, 1982). Изоферментные спектры МДГ картофеля представлены тремя зонами, из которых одна наиболее быстрая четко отделена от второй (средней) и третьей (медленной) зон. Вторая и третья зоны расположены близко друг к другу. Изоферментные спектры в этих зонах независимы; это позволяет предположить, что данные зоны контролируются неаллельными генами. Обнаружены также ярко выраженные различия между каллусами и интактными растениями в относительной активности и числе изоферментов, что свидетельствуют о различии в экспрессии генов, контролирующих МДГ. Выявляемая на электрофореграммах активность МДГ в каллусах, выращенных на среде с 2,4Д, намного выше, чем в каллусах, выращенных на среде с НУК.

Таким образом, влияние фитогормона 2,4Д на экспрессию МДГ в культуре in vitro аналогично тому, которое наблюдалась и у АДГ.

В каллусах, выращенных на средах с ауксинами и перепассированных на среды для морфогенеза, содержащие цитокинин зеатин и уменьшенное содержание ауксинов, после месячного культивирования изоферменты ГДГ, МДГ и АДГ не экспрессируются.

У регенерантов электрофоретический спектр белка и изоферментов, восстанавливается и в основном идентичен спектрам исходных растений данного сорта, иногда с изменениями в интенсивности того или другого компонента и реже с появлением или исчезновением некоторых компонентов.

Электрофоретический спектр общего белка и изоферментов, несмотря на изменения в период дифференциации, дедифференциации и редифференциации в культуре in vitro возвращаются у регенерантов к исходной форме. Следовательно, можно считать, что данные процессы контролируются эпигенетически.

3.3.1 Применение бактериальной эндонуклеазы, продуцируемой Serratia marcescens, для оздоровления картофеля от вирусов и стимуляции регенерации и роста растений

Вирусное вырождение картофеля приносит самый большой вред производству картофеля. Оно уносит ежегодно до 30-50% урожая, а иногда и существенно больше. Именно это послужило причиной для изучения возможности использования способности нуклеаз подавлять размножение вирусов и применить эндонуклеазу для оздоровления растений картофеля с помощью биотехнологических методов.

Ранее, в ряде работ, проведенных в Институте цитологии и генетики СО РАН, была показана способность панкреатической дезоксирибонуклеазы (ДНК-азы) подавлять синтез вирусной ДНК и размножение ДНК-содержащих вирусов (Трухачев и др., 1967; Trukhachev, Salganik, 1967; Салганик, 1972). Также была показана способность рибонуклеазы (РНК-азы) подавлять синтез вирусной РНК и репродукцию различных РНК-содержащих вирусов (Салганик, 1972; Салганик, 1968; Salganik,1984).

Результаты этих исследований послужили стимулом для испытания способности нуклеаз подавлять размножение вирусов растений. Так было показано, что применение панкреатической РНК-азы в процессе получения безвирусного картофеля методом апикальной меристемы увеличивает выход здоровых регенерантов и стимулирует морфогенез (Табл. 4) (Салганик, Леонова, 1990; Салганик, Баталина, 1972). Под действием PНК-азы увеличивается устойчивость картофеля к вирусам. Поскольку применение дорогостоящей панкреатической РНК-азы для этих целей неэкономично, представлялось существенным исследовать на растениях противовирусное действие доступной и экономичной бактериальной эндонуклеазы, продуцируемой Serratia marcescens штамм В-10 М-I. В работе был использован стерильный коммерческий препарат эндонуклеазы с активностью 10000-20000 ед. активности на миллиграмм препарата (МЕ), произведенный НИКТИ Биологически активных веществ.

Таблица 4. Влияние эндонуклеазы на регенерацию растений картофеля из меристемы и на количество безвирусных растений

Сорт

Условия опыта

Вычленено меристем

Регенерировало растений

Количество безвирусных растений

шт

%

шт

%

Полет

Контроль

35

5

14,9

1

20

Эндонуклеаза

56

17

30,4

7

41

Кемеровский ранний

Контроль

37

4

10,8

1

25

Эндонуклеаза

47

13

27,8

6

46

В настоящей работе исследовалось влияние бактериальной эндонуклеазы на развитие апикальных меристем, на выход безвирусных регенерантов и освобождение от вирусов при микроклональном размножении, а также на рост, развитие и продуктивность растений картофеля при дальнейшем выращивании вне пробирочной культуры.

При выращивании апикальных меристем с целью освобождения от вирусов был проведен эксперимент на двух сортах картофеля Полет и Кемеровский ранний. В опытах в среду для апикальной меристемы после ее автоклавирования и остывания до 45°С добавляли раствор БЭ (бактериальной эндонуклеазы) из расчета 1000 МЕ активности лиофилизованного препарата на мл. среды, а в контрольные пробирки добавляли равный объем стерильной дистиллированной воды.

При микроклональном размножении изучение влияния БЭ проводили на выращенных в пробирках растениях четырех сортов картофеля Седов, Приекульский, Мутант-987, Xenia, зараженных вирусами картофеля групп L, X, M, S, У. В используемую для черенкования среду была добавлена бактериальная эндонуклеаза в количестве 200 МЕ на мл среды. В контроле использовали среды без БЭ.

В опыте использовали по 6 растений каждого сорта. Каждое растение расчеренковывалось и часть черенков (1-3) высаживали на опытные среды, а другую - на контрольные. После 20 дней выращивания, у растений брали верхушки и пересаживали на среды предыдущего состава. Остальная часть растения использовалась для иммуно-ферментного анализа на содержание вирусов.

При выращивании вычлененных меристем с целью освобождения растений картофеля от вирусной инфекции был проведен эксперимент на двух сортах картофеля: Полет и Кемеровский ранний. В опытном варианте в среду добавляли эндонуклеазу из расчета 1000 МЕ на мл среды, а в контрольные пробирки добавляли равный объем стерильной дистиллированной воды Данные опыта приведены в таблице 4. Как видно из этих данных, бактериальная эндонуклеаза оказывает стимулирующее действие на морфогенез и регенерацию. Так, количество регенерантов сорта Полет повышается в два раза: с I4,9% растений в контроле до 30,4% в опыте.

Повышается при этом и число здоровых растений среди регенерантов. При применении эндонуклеазы число свободных от вирусов растений среди регенерантов составляло 41%, а в контроле только 20%. Сходные результаты получены и на сорте Кемеровский ранний, у которого при применении эндонуклеазы процент регенерантов был 27,8% и только 10,8% в контроле. Соответственно почти в 2 раза увеличился и выход здоровых растений с 25% в контроле до 46% в опытном варианте с применением эндонуклеазы. С целью изучения возможности оздоровления картофеля от вируса при микроклональном размножении с помощью эндонуклеазы был проведен ряд опытов с введением в среду эндонуклеазы в концентрации 200 или 300 МЕ на мл среды. В контроле эндонуклеазу в среду не добавляли. В пробирки с этими средами были высажены черенки четырех сортов картофеля (Седов, Приекульский ранний, М-987 и Седов), зараженных 5 вирусами: L, Х, M, S, Y. Пocлe трехнедельного выращивания верхушки были срезаны и снова пересажены на такие же среды с эндонуклеазой. Во втором и третьем пассажах проводилось определение вирусности методом иммуноферментного анализа. Концентрация определялась спектрофотометрическим методом по окраске пероксидазы. Отрицательный контроль имел показатель поглощения 0,057 оптических единиц. Растения, имеющие показания ниже отрицательного контроля считали здоровыми.

Данные этих экспериментов показали, что титр вирусности в растениях, выращенных на среде с эндонуклеазой, снижается. У растений сорта М-987, где степень заражения была небольшой, даже появились единичные растения свободные от вируса. Суммарные данные по влиянию эндонуклеазы на содержание вирусных частиц в растениях картофеля четырех исследованных сортов даны в таблице 5.

Кроме контроля иммуноферментным анализом, содержание вирусов проверяли еще электронно-микроскопическим методом. В работах, выполненных совместно с Всесоюзным Институтом защиты растений, было также показано, что эндонуклеаза обладает противовирусным действием (табл. 5).

Таблица 5. Влияние эндонуклеазы на число вирусных частиц у картофеля по данным электронной микроскопии

Вирусы картофеля

Среднее число вирусных частиц на 10 полях зрения

Контроль

Эндонуклеаза

Х + М

12.7

1.9

М

12.9

1.5

Х

5.6

1.9

3.3.2 Стимулирующее действие эндонуклеазы Serratia marсescens на рост стеблей и корней картофеля

Нами впервые исследована возможность стимулирующего действия эндонуклеазы Serratia marсescens на рост стеблей и корней при микроклональном размножении картофеля. Для этого исследования были взяты оздоровленные пробирочные растения как для контроля, так и для опыта. В некоторых экспериментах половина черенков одного пробирочного растения высаживалась на среды с добавлением эндонуклеазы, другая половина черенков служила контролем и высаживалась на ту же среду, но без добавления эндонуклеазы. Данные по влиянию эндонуклеазы на рост и развитие картофеля как в культуре in vitro, так и in vivo приведены ниже.

Для этого микрочеренки культивировали в пробирках с питательной средой, в которую в качестве компонента добавляли бактериальную эндонуклеазу в концентрациях 100-300 МЕ на мл среды.

Из данных таблицы 6 видно, что введение бактериальной эндонуклеазы в питательные среды при микроклональном размножении картофеля вызывают стимуляцию роста стебля. Оптимальной концентрацией является 200 МЕ на мл среды. Эта концентрация увеличивает рост стебля в 1,5 раза по сравнению с контролем. Растения, выращенные на средах, с добавлением эндонуклеазы, были пересажены в вазоны с грунтом и выращивались в тепличном боксе, где был проведен учет приживаемости растений, дата появления нового листа, начала ветвления, массового цветения, а также был проведен учет продуктивности (табл. 7).

Таблица 6. Влияние бактериальной эндонуклеазы на рост стебля при микроклональном размножении

Сорт

Варианты опыта (концентрация эндонуклеазы в ед. актив.)

Средняя высота стебля (в мм)

На 14 день

На 21 день

На 28 день

Xenia

10

41,25±2,45

46,12±3,25

65,01±2,97

100

43,12±2,40

60,12±2,25*

77,53±0,4*

200

56,37±3,0*

68,28±4,03*

98,04±0,51*

350

43,20±2,02

63,0±3,97*

76,63±0,34*

1000

40,83±3,06

45,17±3,06

62,04±5,34

контроль

41,8±2,54

48,0±2,89

64,66±3,17

Приекульский

10

53,46±1,62

62,04±2,07

72,75±2,15

100

54,88±4,81

73,0±3,28

94,28±3,75*

200

58,42±4,14*

82,00±3,28*

105,00±4,44*

350

63,0±2,29*

86,00±4,02*

102,80±3,95*

1000

52,17±2,07

60,4±2,54

71,17±3,52

контроль

55,3±3,09

64,07±3,55

73,75±3,74

* достоверное превышение

Таблица 7. Рост, развитие и продуктивность растений картофеля сорта Приекульский ранний после микроклонального размножения на среде с эндонуклеазой

Варианты опыта (конц.эндонуклеазы, в ед. активности)

Даты

Урожай

% приживаемости

Посадки в сосуды

Появл. Нового листа

Начало ветвления

Массовое цветение

Уборка

г/куста

Кол-во клубней

10

40

27.09

11.10

20.10

22.12

4.11

16,00

±0,71

2,4

±0,62

100

50

27.09

06.10

14.10

19.12

4.11

20,7

±1,2*

3,6

±0,50*

200

68

27.09

05.10

12.10

18.12

4.11

37,4

±0,97*

4,8

±0,70*

350

54

27.09

06.10

15.10

18.12

4.11

22,8

±0,84*

3,9

±0,47*

1000

42

27.09

10.10

18.10

20.12

4.11

17,6

±1,37

2,7

±0,36*

Контроль

34

27.09

12.10

22.10

24.12

4.11

14,5

±0,48

2,0

±0,9

* достоверное превышение

Приживаемость растений, выращенных на средах с добавлением эндонуклеазы, в концентрациях 100, 200 и З60 МЕ в миллилитре среды, достоверно выше и на шесть-семь дней раньше завершился процесс приживаемости, о чем говорят сроки появления нового листа и начало ветвления. На два-шесть дней раньше наступило и цветение у этих растений (24 декабря и 18-22 декабря в опыте). В два раза была выше и биологическая урожайность (как на грамм с куста, так и в числе клубней) у растений, выращенных на среде с эндонуклеазой в концентрации 200 МЕ на мл среды. Также достоверно выше, чем в контроле урожайность и количество клубней у растений, выращенных на среде с эндонуклеазой в концентрации 100 и 350 МЕ на мл среды. Суммируя полученные данные, можно констатировать следующее.

1. Обработка эндонуклеазой способствует освобождению от патогенна, и кроме того - более быстрому росту стебля и корня в пробирках, увеличению процента приживаемости при пересадке в грунт.

2. При дальнейшем выращивании в грунте наблюдается ускорение развития обработанных эндонуклеазой растений, увеличение стебля и площади листьев, а также продуктивности.

Использование в семеноводстве.

Отсутствие высококачественного посадочного материала является основной причиной того, что средняя урожайность картофеля по России составляет 90-95 ц\га при очень низкой сохранности. На основе созданной нами коллекции генофонда оздоровленных сортов картофеля предложенной нами технологии дает возможность быстро размножать предбазисный материал и использовать полностью преимущества оздоровленного материала для получения высоких урожаев производителями товарной продукции.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 8. Снижение концентрации вируса под действием бактериальной эндонуклеазы. (Данные иммуноферментного анализа).

Сорт

Условия Опыта

Количество растений

Вирусы

L

X

M

S

Y

Оптических единиц

%

Оптических единиц

%

Оптических единиц

%

Оптических единиц

%

Оптических единиц

%

Седов

Эндонуклеаза

6

0,034

19,1

0,125

19,9

0.523

9,1

0,202

17,6

0,091

10,8

Контроль

6

0,042

0.156

0,575

0.245

0,102

Приекульский

Эндонуклеаза

4

0,084

29,5

1,005

9

0,476

10,7

0.243

24.8

0,104

21,9

Контроль

4

0,119

1,104

0,533

0,311

0,133

Мутант-987

Эндонуклеаза

6

0,058

6,5

0,100

13,1

0,059

9,3

0,051

17,8

0,0884

18,5

Контроль

6

0,062

0,115

0,065

0,062

0,103

Xenia

Эндонуклеаза

6

0,052

28,8

0,049

37,2

0,469

24,4

0,101

27,4

0,088

24,8

Контроль

6

0,073

0,078

0,620

0,139

0,117

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выводы

1. Изменения, возникающие в процессе культивирования в культуре in vitro реализуются у растений регенерантов на фенотипическом уровне в виде изменений окраски клубня, появления устойчивости к болезням. Эти возникающие с высокой частотой изменения наследуются и передаются в последующих поколениях вегетативного размножения в течение многих лет, что позволяет рассматривать их как эпигенетические. Этот феномен может с успехом использоваться в селекционных программах.

2. Возникающие в культуре in vitro под влиянием селективных факторов изменения дают возможность для отбора перспективных селекционных форм. Так, был использован в качестве селективного фактора культуральный фильтрат гриба Rhizoctonia solani и разработан метод, с помощью которого были впервые получены устойчивые к Rhizoctonia Solani формы. Показано, что отборы можно вести на интактных растениях, а не только на клеточной культуре, что позволяет избежать стадию регенерации и связанных с ней трудностей.

3. Экспрессия генов, контролирующих синтез общего белка и изоферментов, а также аминокислотный состав при культивировании картофеля in vitro зависит от стадии дифференциации. Она меняется в период прохождения отдельных стадий онтогенеза каллусной культуры. Установлено, что изменения экспрессии генов, контролирующих синтез общего белка, изоферментов и аминокислотного состава в период дедифференциации и дифференциации имеют обратимый характер и, предположительно, имеют эпигенетическую природу.

4. Аминокислотный состав белков картофеля генетически детерминирован и колеблется в его количественном составе в зависимости от генотипа сорта и условий выращивания. Установлено, что в каллусной культуре проявляется тирозин, а у интактных растений исходных форм и регенерантов тирозин отсутствует, но у них выявляется высокое содержание фенилаланина, предшественника тирозина. Этот процесс онтогенеза каллусной культуры и, возможно, также свидетельствует об эпигенетическом характере данных изменений.

5. Изоферментный спектр МДГ, ГДГ и АДГ, также как и белковый спектр изменяется в зависимости от уровня дифференциации. Исходные интактные растения и регенеранты имеют одинаковый спектр изоферментов. В онтогенезе каллусной культуры спектр может изменяться. В зависимости от фитогормонального состава сред культивирования может меняться относительная активность отдельных изоферментов в спектре. При выращивании на морфогенных средах, т.е. в присутствии цитокининов, все три исследованных фермента не экспрессируются.

6. Установлено, что экспрессия генов, контролирующих синтез белков на разных стадиях дифференциации, резко отличается. На стадии каллусной культуры происходит репрессия значительной части генов, но экспрессия инактивированных генов восстанавливается у регенерантов, полученных из этих каллусов. Чаще всего экспрессивность генов у регенерантов соответствует экспрессии генов исходных растений.

7. Продемонстрирована возможность применения бактериальной эндонуклеазы, продуциремой Serratia marcescens, для оздоровления растений от вирусной инфекции и показана ее стимулирующая роль при выращивании растений картофеля в культуре in vitro. Стимулирующий эффект бактериальной эндонуклеазы сохраняется и после высадки пробирочной культуры в почву в открытый грунт.

8. Создана коллекция генофонда картофеля оздоровленного методом апикальной меристемы с использованием бактериальной эндонуклеазы от вирусной, грибной и бактериальной инфекции. Показано, что использование данного генофонда в оригинальном семеноводстве картофеля повышает урожайность в три-четыре раза при практически 100 % лежкости в товарном производстве картофеля.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Леонова Н.С. Использование метода культуры ткани в селекции картофеля. Леонова Н.С. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1986, № 3, с.6-10.

2. Леонова Н.С. Влияние фитогормонов на индукцию каллусогенеза у картофеля. Леонова Н.С., Омельянчук Н.А., Привалов Г.Ф. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1985, № 4, с. 24-25.

3. Леонова Н.С. Влияние фитогормонов на экспрессию генов, контролирующих синтез белков в культуре каллуса картофеля. Леонова Н.С., Солоненко Л.П., Контарева Н.И., Симонова О.Г. «Известия Сибирского отделения АН СССР», серия биологическая, 1989, выпуск 1, с. 32-35.

4. Леонова Н.С. Стимулирующий эффект бактериальной эндонуклеазы при микроклональном размножении картофеля. Леонова Н.С., Салганик Р.И., Симонова О.Г. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1991, № 4, с. 38-42.

5. Леонова Н.С. Применение бактериальной эндонуклеазы для оздоровления картофеля от вирусов. Леонова Н.С., Салганик Р.И. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1991, № 5, с. 25-28.

6. Леонова Н.С. Получение растений картофеля, несущих ген бетаинтерферона человека. Леонова Н.С. // Генетика, Приложение, 1994, с. 84.

7. Леонова Н.С. Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений картофеля. Леонова Н.С. Сельскохозяйственная биология, 1999, №3, с. 107-109.

8. Леонова Н.С. Трансгенные растения картофеля Solanum tuberosum L. экспрессирующие ген секреторной нуклеазы Serracia marcescens. Трифонова Е.А., Комарова М.Л., Леонова Н.С., Щербань А.Б., Кочетов А.В., Малиновский В.И., Шумный В.К. // Доклады Академии наук, 2004, т. 394, № 3, с. 411-413.

9. Леонова Н.С. Динамика аминокислотного состава общего белка картофеля в культуре in vitro Леонова Н.С. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», 2008, № 12, с. 25-30.

10. Леонова Н.С. Создание, сохранение и использование генофонда кормовых и лекарственных растений в ИЦиГ СО РАН. Железнов В.А., Железнова Н.Б., Бурмакина Н.В., Леонова Н.С., Юдина Р.С. // Информационный вестник ВОГиС, 2008, т. 12, № 4, с. 580.

11. Леонова Н.С. Селекция картофеля на устойчивость к Rhizoctonia solani в культуре in vitro. Леонова Н.С., Железнов А.В. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки 2009, № 4, с. 9-16.

В рецензируемых изданиях

12. Леонова Н.С. Биохимические различия у картофеля на разных уровнях дифференциации в культуре тканей. Леонова Н.С., Солоненко Л.П. // Сб. Использование клеточных технологий в селекции картофеля. Москва, 1987, с. 89-94.

13. Леонова Н.С. Применение эндонуклеазы S. marcescens (ридезита) для освобождения растений от вирусов и стимуляции их развития. Салганик Р.И., Леонова Н.С. // Сб. «Генетика народному хозяйству», 1990, СО РАН ИЦиГ, с. 69-72.

14. Леонова Н.С. Способ выращивания картофеля. Леонова Н.С., Панфилова З.И., Салганик Р.И., и др. Авторское свидетельство 15.84.1990. № 1585328.

15. Леонова Н.С. Препарат «Ризоплан» - эффективное биологическое средство защиты растений. Леонова Н.С., Гребенюк А.Н., Солоненко Л.П. // Сб. «Генетика хозяйственно-ценных признаков высших растений». Новосибирск, 1990.

16. Леонова Н.С. Сомаклональная вариабельность, как источник генетической изменчивости у картофеля. Леонова Н.С., Солоненко Л.П., Симонова О.Г., Набиева А.Ю. // Материалы Всесоюзной конференции. Сельскохозяйственная биотехнология. Целиноград 25-28 июня 1991.

17. Леонова Н.С. Распространенные и перспективные сорта картофеля коллекции ИЦиГ СО РАН. Леонова Н.С. Новосибирск, 2001, 92 c.

18. Леонова Н.С, Противовирусный и стимулирующий эффекты эндонуклеазы бактериальной у картофеля. Леонова Н.С., Аликин.Ю.С, Сенженко Л.П. // Сб. «Ферменты микроорганизмов». - Казань, 2001, с. 37-38.

19. Леонова Н.С. Использование биотехнологических методов в создание форм картофеля, устойчивых к резоктониозу. Леонова Н.С., Шалдяева Е.М. // Материалы 14-ой международной научно-практической конференции. «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Ульяновск, 2002, т. 2, с. 171-173.

20. Леонова Н.С. Современные методы селекции и семеноводства картофеля. Леонова Н.С. // Сб. «Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений. Новосибирск, 2002, с. 35-42.

21. Леонова Н.С. Создание форм картофеля, устойчивых к ризоктониозу. Леонова Н.С., Шалдяева Е.М., Кукоева Т.В. // Материалы 2-ой конференции Московского общества генетиков и селекционеров им. Вавилова Н.И., Москва, 2003, т. 1, с. 135-136.

22. Леонова Н.С. Трансформация картофеля Solanum tuberosum L. и получение трансгенных растений экспрессирующих нуклеазу Serratia marcescens. Комарова М.Л., Трифонова Е.А., Кочетов А.В., Колодяжная Я.С., Титов С.Е., Леонова Н.С., Шумный В.К. // Материалы международной научно-практической конференции Института картофелеводства НАН Беларуси, Минск, 2003, т. 1, с. 333-366.

23. Леонова Н.С. Трансгенные растения табака и картофеля, экспрессирующие нуклеазу Serratia marcescens. Трифонова Е.А., Комарова М.Л., Кочетов А.В., Леонова Н.С., Колодяжная Я.С., Титов С.Е., Смоленская С.Э., Шумный В.К. // Конференция МОГИС. - Москва, 20-21 февраля 2003, т. 2, с. 184-185.

24. Леонова Н.С. Влияние препарата БИНОРАМ на картофель // Материалы 6-го международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». Леонова Н.С., Дашкевич B.C. Москва, 2005, т. 1, с. 297-299.

25. Леонова Н.С. Проблемы семеноводства и селекции картофеля. Леонова Н.С., Беккер В.П. // Доклады и сообщения IX-ой генетико-селекционной школы «Актуальные задачи селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений на современном этапе». Новосибирск, 2005, с. 122-128.

26. Леонова Н.С. Результаты и перспективы использования биопрепарата БИНОРАМ в системе биоземледелия для получения экологически чистой и высококачественной продукции. Дашкевич B.C., Дашкевич Н.Ю., Леонова Н.С. // Материалы 6-го международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования, Москва, 2005, т. 1, с. 237-248.

27. Леонова Н.С. Результаты и перспективы применения биопрепаратов на основе ризосферных бактерий для получения высококачественной сельскохозяйственной продукции. Дашкевич B.C., Дашкевич Н.Ю., Гребенников В.В., Бычкова М.А., Леонова Н.С., Крючихина А.А., Ашмарина Л.Ф., Галузина Р.И., Холодарь А.Ф., Киров Е.И., Цибулько В.А. // Материалы третьей Всероссийской научно-практической конференции, Краснодар, 14-18 июня 2005, с. 171 -173.

28. Леонова Н.С. О концепции развития семеноводства картофеля в России. Леонова Н.С., Беккер В.П., Скорик А.В. // Материалы международной научно-практической конференции «Научное обеспечение картофелеводства Сибири и Дальнего востока: состояние проблемы и перспективы». - Кемерово, 2006, с. 144-155.

29. Леонова Н.С. Создание, сохранение и использование коллекции генофонда картофеля в селекции и продовольственной безопасности Леонова Н.С. // Материалы международной конференции «Научное наследие Н.И.Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства», Москва, 2007, с. 191-199.

30. Леонова Н.С. Использование биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля Леонова Н.С. // В кн. Реализация идей Вавилова на современном этапе развития генетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур. Новосибирск, 2007, с. 191-198.

31. Леонова Н.С. Использование культурального фильтрата Rhizoctonia solani в селекции картофеля in vitro // Сб. «Картофелеводство». Минск, Беларусь, 2007, т. 12, с. 6-14.

32. Леонова Н.С. Динамика аминокислотного состава общего белка картофеля в культуре in vitro Леонова Н.С. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2008, № 12, с. 25-30.

33. Леонова Н.С. Полиморфизм белков картофеля на разных уровнях дифференциации в культуре in vitro Леонова Н.С. // Сб. «Картофелеводство», Минск. 2008, т. 14, с. 86-93.

34. Леонова Н.С. Аминокислотный состав общего белка картофеля в культуре in vitro Леонова Н.С. // Сб. «Картофелеводство». Минск. 2008, т. 14, с. 81-86.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Функциональные особенности перенесенных генов в новом окружении после трансформации в растительном геноме. Морфометрические параметры S. tuberosum. Изменение растительного организма, препятствующего развитию генеративной части растения, его причины.

    статья [14,6 K], добавлен 07.12.2011

  • Культура ткани в размножении пшеницы. Гормональная регуляция в культуре ткани, схема контроля органогенеза. Роль гуминовых кислот в процессе стимуляции роста растений, их влияние на характер белкового и углеводного обмена растений пшеницы in vitro.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.11.2011

  • Применение клеточных технологий в селекции растений. Использование методов in vitro в отдаленной гибридизации. Работы по культивированию каллуса с целью получения нового селекционного материала. Гибридизация соматических клеток и ее основные результаты.

    реферат [28,6 K], добавлен 10.08.2009

  • Mасляно-кислое брожение, практическое значение этого процесса, вопрос микрофлоры овощей, в общем, и, в частности, болезни картофеля. Возделывание картофеля как однолетней культуры с вегетативным размножением клубнями. Болезни картофеля, вызываемы грибами.

    контрольная работа [102,5 K], добавлен 01.05.2009

  • Коннекторный и рестриктазно-лигазный методы конструирования рекомбинантных молекул ДНК in vitro, их применение в генной инженерии. Реакция лигирования; рестриктазные операции. Использование метода амплификации сегментов ДНК в полимеразной цепной реакции.

    презентация [985,3 K], добавлен 17.08.2015

  • Характеристика біотехнології отримання ембріонів in vitro, напрямки та перспективи її вдосконалення. Умови середовища культивування ооцит-кумулюсних комплексів. Впровадження біоритмічно осцилюючих параметрів культивування біологічних мікрооб’єктів.

    статья [150,5 K], добавлен 21.09.2017

  • Описание комплементарного взаимодействия генов. Рассмотрение характерных особенностей модификационной и наследственной (комбинативной, мутационной) закономерностей изменчивости организма. Задачи и методы селекции растений, животных и микроорганизмов.

    реферат [20,8 K], добавлен 06.07.2010

  • Особенности роста и развития растений. Культура и морфогенетические особенности каллусных тканей. Клональное микроразмножение отдаленных гибридов. Применение культур растительной ткани. Вспомогательное использование методов in vitro в селекции растений.

    реферат [7,0 M], добавлен 22.09.2009

  • Комплементарность, эпистаз, полимерия – виды взаимодействия неаллельных генов. Наследование окраски цветов у душистого горошка, луковицы у лука, зерна у пшеницы, глаза дрозофилы, шерсти у собак. Изучение различных соотношений фенотипов при скрещивании.

    презентация [1,1 M], добавлен 06.12.2013

  • Модификационная изменчивость - процесс взаимосвязи организма со средой; популяции и чистые линии; фенотип и генотип. Мутационная изменчивость: типы, классификация. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, использование в селекции.

    курсовая работа [53,6 K], добавлен 09.06.2011

  • Изменения в содержании нуклеиновых кислот при гипотермии. Гены дегидринов и гены, индуцируемые экзогенной абсцизовой кислотой, семейства генов Wcs 120, Y-бокс белков. Данные об отдельных индуцируемых низкой температурой генах у различных видов растений.

    курсовая работа [44,8 K], добавлен 11.08.2009

  • Характеристика вирусных болезней картофеля: вирус скручивания листьев, морщинистая и полосчатая мозаика, вирус А, крапчатость и мозаичное закручивание листьев. Особенности вироида веретеновидности клубней. Защитные мероприятия и их эффективность.

    реферат [3,5 M], добавлен 15.08.2013

  • Разнообразие генов, регулирующих процесс цветения растений. Схематическое изображение генеративного побега арабидопсиса. Молекулярная характеристика генов, контролирующих идентичность цветковой меристемы. Экспрессия генов идентичности цветковых меристем.

    реферат [709,9 K], добавлен 06.01.2010

  • Этапы проведения экспериментов по переносу генетического материала, применение технологий для изучения процессов дифференцировки, канцерогенеза. Условия культивирования клеток. Виды и назначение селекции. Перенос генов, опосредованный хромосомами и ДНК.

    учебное пособие [25,1 K], добавлен 11.08.2009

  • Состав питательных сред для культивирования микроорганизмов. Физиологические функции элементов, используемых для их приготовления. Качественное преимущество промышленных питательных сред. Технология и многостадийный контроль качества их производства.

    контрольная работа [27,8 K], добавлен 12.02.2015

  • Создание устойчивых к болезням сортов пшеницы, обеспечение длительного сохранения их свойств как актуальная задача селекции. Изучение биохимических механизмов, ответственных за устойчивость; генно-молекулярные технологии, ускоряющие процесс селекции.

    курсовая работа [50,6 K], добавлен 16.01.2013

  • Получение регенерантов из каллусной ткани и изучение их свойств. Тестирование индукции каллусного потенциала двух сортов шалота с различными гормонами и гормональными комбинациями. Исследование свойств регенерантов на предмет хромосомных перестроек.

    практическая работа [763,8 K], добавлен 14.08.2015

  • Наследственность и изменчивость - фундаментальные свойства организмов - осуществляются генами. Гены хранят и передают информацию об организме последующим поколениям. Структура, классификация, функции генов. Современные представления о генотипе.

    реферат [174,6 K], добавлен 14.04.2008

  • Наследственная и ненаследственная изменчивость, основные причины их проявления. Сперматогенез и овогенез у животных. Значение кариологии и генетики рыб для селекции. Почему в результате митоза возникают дочерние клетки с идентичным набором хромосом.

    контрольная работа [105,6 K], добавлен 02.10.2014

  • Изменчивость - возникновение индивидуальных различий. Сравнительная характеристика форм изменчивости. Модификационная изменчивость. Генотипическая изменчивость. Комбинативная изменчивость.

    реферат [21,2 K], добавлен 04.09.2007

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.