Preview

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Расширенный поиск

Исследование роли пластидных генов в эффекте гетерозиса и формировании морфофизиологических признаков растений подсолнечника

https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-4-113-120

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Несмотря на очевидную теоретическую и практическую значимость проблемы ядерно-пластидных взаимоотношений, ее многие стороны до сих пор требуют более глубокого изучения. В большей степени это связано с довольно трудной задачей вычленения из общей генотипической изменчивости вклада пластома в формирование сложных морфофизиологических признаков.

Материалы и методы. Использованная в настоящей работе коллекция хлорофилл-дефицитных мутантов подсолнечника с внеядерным типом наследования мутации, созданная на генетической основе одной инбредной линии, является удобной моделью для исследования фундаментальной проблемы взаимодействия геномов ядра и пластид. В результате скрещивания ряда внеядерных хлорофильных мутантов с растениями дикорастущей формы подсолнечника, независимо от мутантного пластома и содержания хлорофиллов, у гибридов F1 наблюдается эффект гетерозиса по признакам, характеризующим габитус растений, таких как высота растений и размер листовой пластинки. По признаку скорость роста были получены неоднозначные результаты: от 86% превышения у гибрида, с участием мутанта en:chlorina-7 до полного отсутствия гетерозиса с родительской формой en:chlorina-6. Эти результаты свидетельствуют о весомом вкладе пластидных генов в контроль признака. По признакам «диаметр корзинки» и «вес 1000 семян» все гибридные комбинации (за исключением en:chlorina-3) продемонстрировали схожесть количественного выражения этих признаков с соответствующими показателями мутантных родительских культурных форм, значительно превышая дикорастущий подсолнечник. Следовательно, в формировании этих признаков наряду с ядерными генами принимает участие и пластом. По признаку «масличность семян» эффект гетерозиса у всех изученных гибридов не выявлен.

Об авторах

А. В. Усатов
Академия биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета
Россия

 344090 г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1



М. С. Макаренко
Академия биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета
Россия

 344090 г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1



А. А. Ковалевич
Академия биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета
Россия

 344090 г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1



А. М. Губайдуллина
Академия биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Южного федерального университета
Россия

 344090 г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1



Список литературы

1. Anisimova N.I., Tumanova L.G., Gavrilova V.A., Dyagileva A.V., Pasha L.I., Mitin V.A., Timofeyeva G.I. Genomic instability in sunflower interspecific hybrids. Russian Journal of Genetics. 2009;45(8):934-943. DOI: 10.1134/S1022795409080079

2. Baur E. Das Wessen und die Erblichkeitsverhaltnisse der “Varietates albomarginatae hort” von Pelargonium zonale. Z. Indukt. Abstamm. Vererbungsl. 1909;1:330-351 [in German]

3. Bock R., Hageman R. Extranuclear Inheritance: Plastid Ge ne tics: Manipulation of Plastid Genomes and Biotechnological Applications. In: K. Esser, J.W. Kadereit, U. Lüttge, M. Runge (eds). Progress in Botany. Vol. 61. Berlin: Springer, Berlin, Heidelberg; 2000. p.76-90. DOI: 10.1007/978-3-642-57203-6_4

4. Correns C. Vererbungsversuche mit blaßs(gelb), grünen und buntblättrigen sippen bei Mirabilis jalapa, Urtica pilulifera und Lunaria annua. Z. Indukt. Abstamm. Vererbungsl. 1909;1:291-329. [in German]

5. Daniell H., Lin C.S., Yu M., Chang W.J. Chloroplast genomes: diversity, evolution, and applications in genetic engineering. Genome Biol. 2016;17:134 DOI: 10.1186/s13059-016-1004-2

6. Edwarson J. Gene control of non-Mendelian variegation in Nicotiana tabacum L. Genetics. 1966;52:365-371

7. Greiner S. Plastome mutants of higher plants. In: R. Bock, V. Knoop (eds). Genomics of Chloroplasts and Mitochondria. Advances in Photosynthesis and Respiration. Springer Science; 2012. p.237–266. DOI: 10.1007/978-94-007-2920-9_11

8. Markin N., Usatov A., Makarenko M., Azarin K., Gorbachenko O., Kolokolova N., Usatenko T., Markina O., Gavrilova V. Study of informative DNA markers of the Rfͭ gene in sunflower for breeding practice. Czech J. Genet. Plant Breed. 2017;53(2):69-75. DOI: 10.17221/108/2016-CJGPB

9. Odintsova M.S., Yurina N.P. Plastid genomes of higher plants and algae: structure and functions. Molecular Biology. 2003;37(5):649-662 DOI: 10.1023/A:1026020623631

10. Renner O. Die pflanzlichen Plastiden als selbständige Elemente der genetischen Konstitution. Ber. Verhandle. Sachsisch. Acad. Wiss. Leipzig. 1934;86:241-266. [in German]

11. Ris H., Plaut W. The ultrastructure of DNA-containing areas in the chloroplasts of Chlamydomonas. J. Cell Biol. 1962;13(3):383-391. DOI: 10.1083/jcb.13.3.383.

12. Sumanta N., Haque C.I., Nishika J., Suprakash R. Spectrophotometric analysis of chlorophylls and carotenoids from commonly grown fern species by using various extracting solvents. Res. J. Chem. Sci. 2014;4(9):63-69. DOI: 10.1055/s-0033-1340072

13. Triboush S.O., Danilenko N.G., Ulitcheva I.I., Davyden ko O.G. Location of induced mutations and re ver sions in the chloroplast genome of Helianthus annuus. Plant Growth Regulation. 1999;27(2):75-81. DOI: 10.1023/A:1006117114857

14. Usatov A.V., Razoriteleva E.K., Mashkina E.V., Ulitcheva I.I. Spontaneous and nitrosomethylurea-induced reversions in plastome chlorophyll mutants of sunflower Helianthus annuus L. Russian Journal of Genetics. 2004;40(2):186-192. DOI: 10.1023/B:RUGE.0000016993.37051.ef


Для цитирования:


Усатов А.В., Макаренко М.С., Ковалевич А.А., Губайдуллина А.М. Исследование роли пластидных генов в эффекте гетерозиса и формировании морфофизиологических признаков растений подсолнечника. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(4):113-120. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-4-113-120

For citation:


Usatov A.V., Makarenko M.S., Kovalevich A.A., Gubaidullina A.М. The role of plastid genes in a heterosis effect and the formation of morphophysiological traits in sunflower plants. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2019;180(4):113-120. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-4-113-120

Просмотров: 77


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-8834 (Print)
ISSN 2619-0982 (Online)