Главная >> Статьи >> Книги >> Современные достижения биотехнологии >> Генетические исследования регенерационной способности у яблони

Генетические исследования регенерационной способности у яблони

УДК 634.523:581.143.6
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕГЕНЕРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ У ЯБЛОНИ
Г.Д. Попов
ГНУ Всероссийский НИИ генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина, г. Мичуринск
Рассматривается регенерационная способность нескольких сортов на примере каллусообразования в нулевом пассаже. Установлены сортовые различия по интенсивности роста каллуса, который происходит при взаимодействии организм-регуляторы роста-углеводы. Генетически показано, что это происходит на основе одновременного действия общей и специфической способности.
Раневая реакция восстановления поврежденных частей организма сопровождается новообразованием ткани, которая происходит на материальной основе наследственности живых клеток. По мнению Ф.Л. Калинина, В.В. Сарнацкой, В.Е. Полищук [1] возможно в культуре in vitro последняя идет за счет депрессии функциональных участков ДНК, зарепрессированных в целом организме и осуществляющих реакцию уже переключенной генетической информации.
Рост вновь образующейся ткани в искусственной культуре происходит неодинаково, в зависимости от природы организма. При культивировании эксплантантов семечковых культур выявлена неоднородность каллусообразующей способности у растений, включающей внутривидовую изменчивость [2, 3, 4].
Каллусообразование не может зависеть только от окружающей среды, а воспроизводится с определенной стабильностью, присущей виду. Генетическими исследованиями регенерационной способности изучена передача этого признака потомкам и приводятся результаты его наследования [5,6]. Каллусная ткань стала новым модельным объектом в биотехнологических работах по изучению действия абиотических факторов на живые организмы [7]. Было установлено, что каллус способен закаливаться и выдерживать морозы так же, как целое растение [7, 8].
Хорошая регенерационная способность будущих сортов определяет одно из требований, составляющих важное свойство выживания плодовой культуры в экстремальных условиях произрастания. Каллусообразование, идущее с высокой интенсивностью, несет тем самым потенциальные возможности защитных свойств.
В этом плане, с целью упрощения тестирования зимних повреждений и восстановления тканей, установления связи регенерационной способности с общей устойчивостью, а также генетического контроля этого признака, изучали образование первичного каллуса у ряда исходных форм и гибридов яблони.
Чтобы запустить деление клеток и рост ткани, необходимо обязательное присутствие сахарозы и фитогормонов в среде. Одновременно каллусообразование связано с индивидуальными наследственными особенностями сортов. Реакция образцов, вместе с тем, гомео- статично проявляется в зависимости от использования и других углеводов. Но попадание этих веществ в ткани может быть сопряжено с взаимодействием отдельных клеточных структур. Поэтому с одними углеводами каллусообразование хорошо набирает массу, с другими каллус вообще не образуется [9].
В настоящей работе были продолжены исследования по генетике регенерационной способности.
Исходным материалом служили сорта яблони Антоновка обыкновенная, Антоновка новая, Боровинка, Богатырь, Кортланд и Старкримсон, у которых была изучена интенсивность каллусообразования на стандартной питательной среде по прописи А.М.Смирнова с добавлением кинетина и а-НУК.
Сорта существенно различались между собой в поставленных опытах. Как отмечалось раньше, способность к каллусообразованию начинает проявляться у сортов уже при дозе кинетина - 0,1 мг/л и а-НУК - 0,2 мг/л (табл. 1). При этой концентрации у сорта Антоновка новая масса каллуса составляла близкую к максимальной. У всех остальных сортов новообразующаяся ткань продолжала увеличиваться с увеличением концентрации регуляторов роста в среде. Тем не менее, этот рост при дозе кинетина в 2,5 мг/л и а-НУК - 5 мг/л стабилизируется и даже начинает снижаться. Потенциальные возможности взаимодействия среды и организмов на этом уровне достигают своего максимума.

Таблица 1
Прирост массы каллуса в зависимости от концентрации регуляторов роста в питательной среде (мг/л)


Сорт

Концентрация регуляторов роста, мг/л

0,2

1,00

2,0

5,00

Сторона посева

А

В

А

В

А

В

А

В

Антоновка новая

-

1804

1874

1692

2576

1954

1537

1589

Боровинка

255

340

369

1462

1638

2148

1840

2640

Антоновка обыкновенная

159

316

584

1266

2376

1449

1182

695

Мекинтош

283

242

254

231

730

736

726

714

Сортовые различия по этому признаку достаточно хорошо проявляются при дозе 1 мг/л а-НУК и 0,5 мг/л - кинетина. Наивысшим показателем обладал сорт Антоновка новая; приближаются к нему Боровинка и Антоновка обыкновенная. Однако сорт Мекинтош при всех дозах регуляторов роста уступал по этому свойству в несколько раз. Таким образом, исходные формы разделяются по интенсивности каллусообразования на сильно- и слабокаллусообразующие подтипы. Это показало изучение генезиса каллуса в разных растворах и при разных дозах фитогормонов и роли метамерии. Высокая регенерационная способность установлена у среднерусских сортов, эколого- географических форм, более приспособленных к суровым климатическим условиям. По этому свойству сорта североамериканского происхождения (Мекинтош и Старкримсон) обладают очень низкой способностью к регенерации.
В потомстве от скрещивания отдаленных экотипов яблони происходит расщепление сеянцев по интенсивности каллусообразования, представляющее нормальное распределение. При этом выщепляется небольшое количество как с высокой массой каллуса, так и с низкой. Однако это неодинаково проявляется в различных комбинациях скрещивания, а также по количеству сеянцев с той или иной степенью проявления признака (рис. 1).
Антоновка новая х Старкримсон
Комбинации скрещивания
Рис. 1. Комбинации скрещивания
Так, в комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон с массой каллуса выше 1000 мг было 94% сеянцев, а в комбинации скрещивания Антоновка новая х Старкримсон - только 60 %. В зависимости от комбинации скрещивания число сеянцев с хорошей каллусообразующей способностью отклонялось в ту или иную сторону.
Вычисление генетической компоненты на основании дисперсионного анализа показало, что наследственность каллусообразования зависит как от общей комбинационной способности (ОКС), так и от специфической комбинационной способности (СКС). Поскольку ОКС складывается из аддитивно действующих генов, при одновременном влиянии ОКС и СКС на признак, на аддитивное взаимодействие генов накладывают свое влияние неаддитивные взаимодействия генов между полигенами. Показатели ОКС и СКС по интенсивности каллусообразования в топкроссе сведены в таблицу 2.

Таблица 2
Показатели комбинационной способности по каллусообразованию


Отцовская форма

Материнская форма

Эффекты
ОКС жен НСР001 = 140

Антоновка новая

Антоновка обыкновенная

Боровинка

Показатели СКС

Мекинтош

+ 123

+216

-340

+ 132

Старкримсон

-123

-216

+340

-132

Эффекты
ОКС 9 НСРоо,=86

-43

-506

+549

 

Наибольшей ОКС обладает сорт Боровинка. В результате неаддитивного дополнения наследственного взаимодействия наибольшее выражение признака выявлено в комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон. Иное взаимодействие генотипов в комбинации Антоновка новая х Старкримсон приводит к тому, что по ОКС эта комбинация скрещивания значительно уступает комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон.
Литература

  1. Калинин Ф.Л. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений / Ф.Л. Калинин, В.В. Сарнацкая, В.Е. Полищук. - Киев: Наумова думка, 1980.
  2. Быченкова Э.А. Активность камбия и паренхимных клеток ткани отрезков ветвей древесных растений в культуре in vitro: Автореф. дис ... канд. биол. наук.-Л., 1963.
  3. Евсеева Р.П. Использование асептической культуры тканей в исследованиях морозостойкости яблони / Р.П. Евсеева, B.C. Кудрявкин // Актуальные вопросы генетики и селекции растений. - Новосибирск, 1980. - С. 292.
  4. Курсаков Г.А. Рост изолированных каллусных тканей плодовых растений под влиянием фитогормонов / Г.А. Курсаков, Г.А. Седышева, Л.А. Дубовицкая / Бюл. науч. информ. ЦГЛ им. И В. Мичурина. - Мичуринск, 1982. - Вып. 37.
  5. Фадеева Т.С. Регенерация у растений как генетический признак /Т.С. Фадеева, О.Г. Козырева, Л.А. Лутова // Исследования по генетике. Л: Изд-во ЛГУ, 1979. -№ 8. - С. 161-171.
  6. Козырева О.Г. Генетика признаков каллусообразования и корнеобразования у изолированных органов томатов и редиса: Автореф. дис. ... канд биол. наук. - Л., 1980.
  7. Оголовец И.В. Изучение закаливания изолированных каллусных тканей древесных растений с ранней морозостойкостью // Физиология растений, - 1976. - №23.-С. 133-145.
  8. Гладышева Л.А. Получение и культура каллуса яблони / Л.А. Гладышева. В.К. Кошелев // Селекция и сортоизучение плодовых и ягодных культур. - Мичуринск, 1981.
  9. Попов Г.Д. Влияние регуляторов роста и углеводов на каллусообразование у яблони // Бюл. науч. информ. ЦГЛ им. И.В. Мичурина, 1990. - Вып. 43.
 
< Регенерационная способность яблони и груши в зависимости от длительности культивирования in vitro   Культура якона и возможности использования ее для изучения синтеза продуктов вторичного метаболизма >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх