DOI: https://doi.org/10.18524/2077-1746.2018.2(43).147013

ГЕНЕТИКО-БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ МУТАНТНИХ ЛІНІЙ СОІ

В. А. Топтиков, Д. А. Жарикова, Г. А. Чеботарь, И. В. Темченко, С. В. Чеботарь

Анотація


Метою даної роботи було вивчення генетико-біохімічних особливостей ліній сої, отриманих після обробки насіння хімічними мутагенами. Для виконання цієї мети ставилися наступні завдання: 1) визначити популяційно-генетичні показники зразків сої; 2) встановити генетичні дистанції між лініями і батьківським матеріалом; 3) виявити можливі корелятивні відносини між локусами досліджуваних ензимів і іншими генетичними системами, а також морфо-фізіологічними параметрами.

Матеріал. Лінії, отримані шляхом хімічного мутагенезу сорту Феміда. Сорти сої Феміда і Корада.

Методи. Електрофорез. Аллозимний аналіз. Як білкові маркери використовували ензими обміну активних форм кисню: НАДФ·Н-оксидазу, пероксидазу і супероксиддисмутазу. Методи популяційної генетики. Кореляційний аналіз. Методи описової статистики. Комп'ютерне опрацювання даних.

Результати. За досліджуваними локусами зразки сої показали значний поліморфізм, який склав 79 %. За використаних ген-ензимних систем встановлена значна генетична гетерогенність зразків сої. Статистика Райта і Gst-статистика показали, що генетична гетерогенність пов’язана як з індивідуальною, так і з внутрішньо- і міжгруповою мінливістю. Внесок різних видів мінливості у загальну генетичну диференціацію був приблизно рівнозначним. Міжгрупова мінливість виявлялася у вигляді неоднакової зустрічальності різних алелей ензимних локусів і різної частоти альтернативних генотипів. Крім кількісної зміни частот генотипів, спостерігались інші форми трансформації генотипового складу. Так, у мутантних ліній в порівнянні з батьківською формою підвищувалася частка гетерозиготних генотипів по локусах NPOX-3, -4, -5, а також SOD-3. У локусах POX-3 і POX-6, навпаки, частота гетерозигот знижувалася. У локусі POX-6 у мутантних форм порівняно з вихідним сортом спостерігалася інверсія частот гомозигот по альтернативних алелях. Описані зміни генотипового складу спостерігались і за порівняння досліджуваних сортів – Феміди і Коради. В цілому, сорти Феміда і Корада були несхожі між собою за 10 з 15 поліморфних локусів (67 %). Лінія М32 відрізнялася від сорту Феміда за 5 локусами (33 %), лінія М29 – за 9 (60 %). Лінія М29 виявилась більш диференційованою з істотним внеском у загальну гетерогенність індивідуальної мінливості. При значній генетичної гетерогенності середня гетерозиготність за досліджуваними локусами для всієї сукупності зразків була незначною і становила 7 %.

Показано, що генетичні дистанції між різними групами сої, незважаючи на високий рівень гетерогенності, знаходяться в рамках внутрішньовидових меж. На підставі показника Нея лінія М32 була більш віддалена від батьківської форми, ніж сестринська мутантна лінія.

Виявлено достовірні кореляційні відносини між деякими локусами ізозимів та деякими господарсько-цінними ознаками сої, а також геном фоточутливості Е7. Найбільш сильні взаємозв’язки були виявлені для пероксидази і супероксиддисмутази, що може свідчити про важливу роль цих ензимів у регуляції процесів розвитку рослин.


Повний текст:

PDF (Русский)

Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику / Ф. Айала. – М.: Мир, 1984. – 232 с.
  2. Айала Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кигер, пер. с англ. А. Д. Базыкина. – М.: Мир, 1987. – 337 с. (Т.3).
  3. Алтухов Ю. П. Генетические процессы в популяциях / Ю. П. Алтухов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 431 с.
  4. Бабич А. О. Вплив хімічних мутагенів на мінливість ознак рослин сої / А. О. Бабич, С. В. Иванюк, М. В. Вильгота, П. Г. Дульнєв // Корми і кормовиробництво. – 2011. – Вип. 69. – С. 55-59.
  5. Вишнякова М. А. Требования к исходному материалу для селекции сои в контексте современных биотехнологий / М. А. Вишнякова, И. В. Сеферова, М. Г. Самсонова // Сельскохозяйственная биология. – 2017. – Т. 52, № 5. – С. 905-916.
  6. Дзюбенко Н. И. Коллекция сои ВИР в начале ХХІ-го века: состав и потенциал селекционного использования / Н. И. Дзюбенко, И. В. Сеферова // Корми і кормовиробництво. – 2011. – Вип. 69. – С. 20-25.
  7. Ершова А. Н. Роль ферментов СОД и липоксигеназы в процессах накопления АФК в клетках растений в условиях кратковременной гипоксии и СО2- среды / А. Н. Ершова, О. С. Бердникова // Вестник ВГУ, Серия Химия, Биология, Фармация.2013. – № 1. – С. 132-136.
  8. Жарікова Д. О. Характеристика мутантних ліній сої за локусами Satt100 та Satt319, зчеплених з геном E7 / Д. О. Жарікова, Г. О. Чеботар, М. В. Вільгота и др. // Фактори експериментальної еволюції організмів. – 2018. – Том 23. – С. 52-56.
  9. Микус В. Е. Создание исходного материала для селекции сортов сои с повышенной адаптивной способностью / В. Е. Микус // Корми і кормовиробництво. – 2011. – Вип. 69. – С. 85-90.
  10. Петриченко В. Ф. Наукові основи сталого соєсіяння в Україні / В. Ф. Петриченко // Корми і кормовиробництво. – 2011. – вип. 69. – С. 3-10.
  11. Синеговская В. Т. Итоги координации научно-исследовательских работ по сое зоны Дальнего Востока и Сибири / В. Т. Синеговская,  Е. Т. Наумченко // Корми і кормовиробництво. – 2011. – Вип. 69. – С. 32-36.
  12. Сичкарь В. И. Методы создания сортов сои с улучшенным биохимическим составом семян / В. И. Сичкарь // Корми і кормовиробництво. – 2011. – Вип. 69. – С. 37-44.
  13. Січкар В. І. Особливості створення вихідного матеріалу сої за умов південного степу України / В. І. Січкар, Г. Д. Лаврова, О. І. Ганжело // Селекція і насінництво. – 2016. – Вип. 110. – С. 123-131.
  14. Ткачук В. А. Пероксид водорода как новый вторичный посредник / В. А. Ткачук, П. А. Тюрин-Кузьмин, В. В. Белоусов, А. В. Воротников // Биологические мембраны. – 2012. – Т. 29, № 1–2. – С. 21–37.
  15. Толмачева А. В. Влияние агрометеорологических условий на произрастание культуры сои / А. В. Толмачева // Вісник Одеського державного екологічного університету. – 2013. –  вип.15. – С. 89-94.
  16. Физиолого-биохимические и генетические исследования ихтиофауны Азово-Черноморского бассейна / Методическое руководство. – Ростов-на-Дону: Эверест. – 2005. – 105 с.
  17. Baek K.-H. Alteration of antioxidant enzyme gene expression during cold acclimation of near isogenic wheat lines / K.-H. Baek, D. Z. Skinner // Plant Sci. – 2003. – 165, No 6. – P. 1221–1227.
  18. Baek K.-H. Differential expression of manganese superoxide dismutase sequence variants in near isogenic lines of wheat during cold acclimation / K.-H. Baek, D. Z. Skinner // Plant Cell Rep. – 2006. – 25, No 2. – P. 223–230.
  19. 19.               Boss P. K. Multiple Pathways in the Decision to Flower: Enabling, Promoting, and Resetting / P. K. Boss, R. M. Bastow, J. S. Mylne,  C. Dean // The Plant Cell. – 2004. – Vol. 16. – P. 18-31.
  20. Considine M. J. Redox regulation of plant development / M. J. Considine, C. H. Foyer // Antioxidants and redox signaling. – 2014. – Vol. 21, Nо 9, – Р. 1305-1326.
  21. Davis B. I. Disc elektrophoresis. 2. Method and application to human serum proteins / B. I. Davis // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 1964. – V. 121, N 2. – P. 404–427.
  22. De Vicente M. C. Genetic diversity analysis with molecular marker data: learning module, / M. C. De Vicente, C. López, T.Fulton. – International Plant Genetic Resources Institute (Ipgri), Rome, 2004.
  23. Deng W. Direct links between the vernalization response and other key traits of cereal crops / W. Deng, M. C. Casao, P. Wang // Nature  communications. – 2015. – P. 1-8.
  24. Filek M. Changes of Redox Activity during the Development of Rape / M. Filek, M. Mirek, M. Długołecka // Verlag der Zeitschrift für Naturforschung, Tübingen. 2006. – P. 548-552.
  25. Hatano-Iwasaki A. Redox metabolism in response to environmental stimuli for flowering / A. Hatano-Iwasaki, K. Ogawa // Functional plant science and biotechnology. – 2007. – Vol. 1, No 2. – P. 246-253.
  26. Ishibashi Y. NADPH Oxidases Act as Key Enzyme on Germination and Seedling Growth in Barley (Hordeum vulgare L.) / Y. Ishibashi, T.Tawaratsumida, S.-H. Zheng et al. / Plant Prod. Sci. – 2010. – Vol. 13, No 1. – P. 45―52.
  27. Janmohammadi M. Proteomic analysis of cold acclimation in winter wheat under field conditions / M. Janmohammadi, H.-P. Mock, A. Matros // Icel. Agric. Sci. – 2014. – No 27. – P. 3-15.
  28. Jiménez-Quesada M. J. NADPH Oxidase-Dependent Superoxide Production in Plant Reproductive Tissues / M. J. Jiménez-Quesada, J. Á. Traverso, J. Dios Alché1 de // Frontiers in Plant Science. – 2016. – Vol. 7. - Article 359 doi: 10.3389/fpls.2016.00359.
  29. Kim D.-H. Genetic and Epigenetic Mechanisms Underlying Vernalization / D.-H. Kim, S. Sung // The Arabidopsis Book. – 2014 . – P. 1-15.
  30. Li Ch.Ch.  First course in population genetics / Ch. Ch. Li.  – Pacific Grove, California, 1976.
  31. Manchenko G.P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels / G. P. Manchenko. – CRC Press LLC, 2003. – 592 p.
  32. Nei M. Genetic distance between populations / M. Nei // Amer. Naturalist. – 1972. – V. 106, N 949. – P.  283–292.
  33. Penfield S. Temperature perception and signal transduction in plants / S. Penfield // New Phytologist. – 2008. – No 179. – P. 615–628.
  34. Qu Y. Functional regulation of plant NADPH oxidase and its role in signaling / Y. Qu, M. Yan, Q. Zhang // Plant signaling and behavior. – 2017. – Vol. 12, No. 8. – P. 1-3.
  35. Slatkin M. Gene flow in natural populations / M. Slatkin // Ann. Rev. Ecol. Syst. – 1985. – V. 16. – P. 393-430.
  36. 36.               Sung S. Remembering Winter: Toward a Molecular Understanding of Vernalization / S. Sung, R. M. Amasino // Annu. Rev. Plant Biol. – 2005. – No 56. – P. 491-508.
  37. Tasma I. M. Mapping flowering time gene homologs in soybean and their association with maturity (E) loci / I. M. Tasma, R. C. Shoemaker // Crop Sci. – 2003. – Vol.43. – Р. 319-328.
  38. Toptikov V. A. Expression of antioxidant oxidoreductases and protein profile of seedling tissues of winter and spring forms of cereals under extreme temperature fluctuations / V. A. Toptikov, L. F. Diachenko, V. M. Totsky // Cytology and Genetics. – 2012. – Vol. 46, I. 3. - P. 161-171.
  39. Wright S. Evolution and the Genetics of Populations. Variability within and among natural populations. / S. Wright – Chicago: The University of Chicago Press, 1978. – V. 4. – P. 242– 322.
  40. Wright S. The genetical structure of populations / S. Wright // Ann. Eugen. – 1951. – V. 15. – P. 323–354.
  41. Xia X.-J. Interplay between reactive oxygen species and hormones in the control of plant development and stress tolerance / X.-J. Xia, Y.-H. Zhou, K. Shi, et al. // J. Exp. Bot. – 2015. – Vol. 66, No. 10. – P. 2839–2856,
  42. Zharikova D. Polymorphism of soybean cultivars and breeding lines revealed by marker Satt100 associated with E7 locus / D. Zharikova, S. Ivanyuk, G. Chebotar et al. // Breading Grasses and Protein Crops in the Era of Genomics: Book of Abstracts of the Joint meeting of EUCURPIA Fodder Crops and Amenity Grasses Section and Protein Crops Working Group of Oil and Protein Crops Section. Vilnius, 11–14 sept. 2017– Vilnius, Lithuania, 2017. – P. 60.




Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.