Полиморфизм эстеразы у различных видов, межвидовых и межродовых гибридов миндаля и персика

Выводы

По итогам результатов исследования можно сделать выводы, что наилучшими адаптивными реакциями и стабильностью водного режима в засушливых условиях отличаются сорта алычи Альцина, Студенческая, Duarte, гибридные комбинации (БригантиакахПурпуровая)хОтличница 7648 и

(БригантиакахПурпуровая)хШиразский Белый 8794. Указанные объекты характеризуются повышенной засухоустойчивостью и рекомендованы для использования в дальнейшей селекционной работе.

Список литературы

1. Еремеев Г.Н., Лищук А.И. Отбор засухоустойчивых сортов и подвоев плодовых растений. Методические указания. — Ялта, 1974. — 18 с.

2. Костина К.Ф. Значение альпийской сливы (Prunus brigantiaca Vill.) в селекции алычи на самоплодность и позднее цветение // Сельскохозяйственная биология. М.:Колос, 1974. — Т. IX. — № 2. — С.306-307.

3. Кушниренко М.Д., Курчатова Г.П., Крюкова Е.В. Методы оценки засухоустойчивости плодовых растений. — Кишинёв: «Штиинца», 1976. — 21 с.

4. Костина К.Ф. Селекция алычи // Селекция и технология выращивания плодовых культур. — М.: Колос, 1978. — С.132-137.

5. Костина К.Ф. Гибриды альпийской сливы с алычёй и абрикосом // Отдалённая гибридизация растений и животных. Труды Никитского ботанического сада. — 1978. — Т.76. — С.111-121.

6. Ерёмин Г.В. Алыча. — М.: Агропромиздат, 1989. — 112с.

7. Лищук А.И. Методика определения водоудерживающей способности к обезвоживанию листьев плодовых культур // Физиологические и биофизические методы в селекции плодовых культур. Методические рекомендации. — Москва, 1991. — С. 33-36.

8. Горина В.М., Поляниченко Е.В. Альпийская слива в селекции абрикоса // Материалы IV Междунар. конф. «Проблемы дендрологии, цветоводства, плодоводства, виноградарства и виноделия». — Ялта, 1996. — Т. 2. — С.17-20.

9. Смыков В.К., Горина В.М Селекция алычи в южной зоне садоводства // Сб. трудов: Интенсификация селекции плодовых культур. — Ялта, 1999. — Т. 18. — С.73-78.

10. Лищук А.И., Пилькевич Р.А. Полевой метод оценки устойчивости к засухе и высоким температурам // Интенсификация селекции плодовых культур. — Ялта, 1999. — Т. 18. — С. 113-116.

Peculiarities of water regime in different varieties and hybrids of cherry — plum bred in

Nikita Botanical Gardens

Pilkevitch R.A.

The drought resistance studying results of cherry — plum varieties bred in Nikita Botanical Gardens are given. Indicators of leaves water keeping ability and their rehabilitation level of turgor after wilting allow us to select varieties resistant to drought: Altsina, Studencheskaya, Duarte, (BrigantiacaxPurpurovaya)xOtlichnitsa 7648, (BrigantiacaxPurpurovaya)xShirazsky Bely 8794.

БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ

ПОЛИМОРФИЗМ ЭСТЕРАЗЫ У РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ, МЕЖВИДОВЫХ И МЕЖРОДОВЫХ

ГИБРИДОВ МИНДАЛЯ И ПЕРСИКА

Г.Ф.ВШИВКОВА, А.А.РИХТЕР, кандидат биологических наук, Н.Г.ПОПОК, кандидат сельскохозяйственных наук Никитский ботанический сад — Национальный научный центр

Одним из возможных приёмов селекции миндаля является обогащение генофонда культивируемых сортов путём межвидовой и межродовой гибридизации с генотипами дикорастущих сородичей, несущими гены устойчивости против болезней, вредителей и неблагоприятных условий окружающей среды. Эффективность селекционной работы с косточковыми плодовыми растениями существенно зависит от наличия методов изучения внутривидовой изменчивости и наличия другой информации об имеющихся генетических ресурсах.

Филогенетическая близость, выражающаяся в способности к скрещиванию с образованием фертильного потомства, определяется в основном гомологией генетического материала [2].

В предыдущей работе было показано, существование у Amygdalus communis L. семи аллелей локуса Est — 1, осуществляющих контроль аллоэнзимов мономерной эстеразы, и двух аллелей локуса Est — 2, определяющих полиморфизм димерной эстеразы. Высокий уровень аллельного полиморфизма эстеразных локусов позволяет проводить регистрацию генотипов сортов и форм миндаля [1].

В этой связи представляют интерес результаты исследования ферментативного полиморфизма у популяций диких видов и спонтанных гибридов миндаля и других косточковых растений, позволяющие обеспечить их идентификацию и установить степень генетического родства.

Сопоставление накопленных и систематизированных данных по изменчивости изоферментов у диких видов с аллоэнзимной изменчивостью у культивируемого A. communis может быть использовано для установления генетической дивергенции между ними, изучения эволюционных и систематических взаимосвязей.

Цель настоящей работы — исследовать полиморфизм димерной эстеразы у различных видов миндаля и персика, а также показать возможность их идентификации на примере некоторых их гибридов.

Объекты и методы исследования

Работу выполняли на собранных в ботанической коллекции Степного отделения Никитского ботанического сада (НБС) различных видах рода Amygdalus L.: A. communis L., A. fenzliana (Fritsch) Lipsky, A. nana L., A. vavilovii M. Pop., A. bucharica Korsh., A. webbi Spach, A. spinosissima Bunge., A. petunnicowii Litv.; рода Persica Mill.: P. vulgaris Mill., P.vulgaris subsp. nectarina (Ait.) Shof., P. mira (Koehne) Koval. et Kostina, P. kansuensis (Rehd.) Koval. et Kostina, P. davidiana Carr.

Изучали также виды, относящиеся к другим родам подсемейства Prunoideae Focke, в частности рода Armeniaca Scop.: A. vulgaris Lam.; Louiseania (Carr.) Pachom.: L. ulmifolia (Franch.) Pachom., L. triloba (Lindl.) Pachom.; Microcerasus Webb emend. Spach: M. tomentosa (Thunb.) Eremin et Jusch., M. incana (Pall.) Roem., M. pumila (L.) Eremin et Jusch. var. besseyi (Bailey) Eremin et Jusch.; Prunus L.: P. cerasifera Ehrh из Кафана, P. cerasifera — Фермонте красная, Фермонте желтая. Использованы также некоторые межвидовые гибриды рода Amygdalus (A. fenzliana x A. communis, A. bucharica x A. communis, A. fenzliana x A. bucharica, A. nana x A. communis сорт Приморский, A. spinosissima x A. communis) и межродовые гибриды между отдельными представителями подсемейства Prunoideae: Prunus subcordata var. rubicunda (Jepson) Murray [5] и его гибрид с Amygdalus communis, №1 (Louiseania ulmifolia x Amygdalus communis), № 2 (Louiseania ulmifolia x Amygdalus communis), № 1 (Armeniaca vulgaris х Amygdalus communis), № 2 (Armeniaca vulgaris х Amygdalus communis), Microcerasus pumila var. besseyi x Persica vulgaris, Louiseania ulmifolia x Prunus cerasifera, Amygdalus communis x Persica vulgaris (Курбан Шонд), Amygdalus communis x Persica vulgaris (Табачка № 9), GF 677 (Persica vulgaris x Amygdalus communis).

Для выделения фермента использовали молодые активно растущие листья в начале вегетации растений. Экстракцию проводили в растворе 0,1 M трис — глицинового буфера, рН 8,6, содержащего 0,1% цистеингидрохлорида, 0,1% аскорбиновой кислоты, 1,0% ПЭГ (М.в. 3000), 10,0% поливинилпирролидона (М.в. 40 000), 1,8% сахарозы. Соотношение навески и экстрагирующего раствора составляло 1:10. Вертикальный диск — электрофорез проводили в пластинах 10,0% ПААГ по Дэвису [4]. В одну лунку вносили 20 мкл экстракта. Продолжительность электрофореза составляла 2 ч 35 мин. В качестве субстрата использовали смесь а- и ß-нафтилацетата в соотношении 1:1. Гистохимическое окрашивание проводили стандартным способом [3].

Результаты и их обсуждение

Анализ фенотипов зимограмм показал, что у всех представителей подсемейства Prunoideae две зоны быстромигрирующих изоферментов неспецифической эстеразы продуцируются двумя локусами Est-1 и Est-2 (рис. 1).

Аллельные варианты эстеразы по локусу Est-1 соответствуют аллоэнзимной изменчивости мономерного фермента и контролируются тем же составом аллелей, что и у A. communis. Est-2-димер, изоферменты которого формируются у дикорастущих видов миндаля при ассоциации трёх типов субъединиц, контролируемых аллелями Est-2b и Est-2c у видов секции Euamygdalus Spach. и Est-2a и Est-2c у представителей секции Chamaeamygdalus Spach. — A. nana, A. petunnicowii.

Сравнительное изучение полиморфизма мономерной эстеразы у диких видов миндаля показало, что гомозиготный Est-1dd, преобладающий по Est-1 у A. communis, распространён и у его близкородственных видов секции Euamygdalus Spach. (A. bucharica, A. fenzliana), а также у вида секции Licioides Spach. A. spinosissima. У A. webbi выявлен только гомозиготный Est-1ee, тогда как у A. vavilovii — Est-1bb. У межвидовых гибридов A communis с A. spinosissima обнаружены Est-1dd и Est-1de генотипы, с A. bucharica — Est-1dd, 1ee,1bd, а с A. fenzliana — Est-1dd, 1be, 1bd и редкий Est-1ae, тогда как у Prunus subcordata var. rubicunda и его гибрида с A. communis — только Est-1bd. Теоретически у отдалённых гибридов, формирующихся при естественном скрещивании A. communis с дикорастущими видами миндаля могут, встречаться все аллельные варианты

мономерной эстеразы, выявленные ранее у A. communis.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Рис. 1. Типы спектров эстеразы у видов миндаля и их гибридных форм с отдельными представителями подсемейства Prunoideae: 1 — межвидовой гибрид миндаля Fj 1276 (A. bucharica x A. communis); 2 — тройной межродовой миндале — персико — алычовый гибрид F2 444 [(A. communis x P. vulgaris) x P. cerasifera]; 3, 4, 5, 6 — дикие виды миндаля (A. nana; A. spinosissima; A. vavilovii); — межвидовые гибриды миндаля: 7 — [A. spinosissima x A. communis (сорт Полосанский)]; 8 — (A. fenzliana x A. bucharica); 9 — межродовой миндале — персиковый гибрид P. subcordata var. rubicunda; 10, 11 — дикие виды миндаля A. fenzliana и A. webbi; 12 — межродовой миндале — персиковый гибрид A. communis x P. vulgaris (Табачка); 13 — дикий вид миндаля A. bucharica.

На рис. 2 представлены типы спектров эстеразы, встречающиеся у видов, межвидовых и межродовых гибридов миндаля. У двух видов миндаля секции Chamaeamygdalus Spach. — A. nana и A. petunnicowii — обнаружены редкие типы энзимограмм, резко отличающиеся от таковых у других видов миндаля.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Рис. 2. Типы спектров эстеразы у видов миндаля A. communis, A. nana и их гибридов. 1 — Est-1nn, Est-2bc — A. mmmunis (cv. Rof); 2 — Est-1ee, Est - 2bc — A. communis (cv. Retzou); 3 — Est-1dd, Est-2bc — A. communis (Самаркандский-52); 4 — Est-1cc, Est-2bc — A. communis (Гурзуфский); 5 — Est-1bb, Est-2bc — A. communis (Никитский-53); 6 — Est-1aa, Est-2ee — A. communis (Десертный); 7 — Est-1b'b', Est-2aa — A. nana; 8 — Est-lb'd, Est-2ac — Fj 6035 [A. nana xA. communis (Приморский)]; 9 — Est-lb'd, Est-2ac — Fj 6091 [A. nana x A. communis (Приморский)]; 10 — Est-lb'd, Est-2bc — F1 6050 [A. nana x A. communis (Приморский)]; 11 — Est-lb'd, Est-2be — F1 6052 [A. nana xA. communis (Приморский)]; 12 — Est-lb'b', Est-2aa — A. nana; 13 — Est-1bd, Est-2cc — A. communis (Приморский).

A. nana по Est-1 имеет гомозиготный Est-1b'b', а A. petunnicowii — гетерозиготный Est -1b'c, только у

этих видов миндаля встречается редкий Est-2a, формирующий у A. nana гомодимер Est-2aa, а у A. petunnicowii

— гетеродимер Est-2ac. Гибриды F1 [A. nana x A. communis (сорт Приморский)] также имеют редкий генотип Est

— 1b'd. У гибридов F1 6035, 6091 Est-2ac сформирован аллелью Est-2a A. nana и Est-2c A. communis (сорт Приморский), а гибриды F1 б050, б052 имеют генотип родительского сорта Приморский.

Таким образом, по локусам Est-1 и Est-2 найдены чёткие диагностические маркёры видов рода Amygdalus L. — A. petunnicowii и A. nana, а также межвидовых гибридов A. nana с A. communis, позволяющие надёжно проводить их идентификацию. Дифференциация других видов миндаля возможна по аллельному составу двух локусов.

Между отдельными видами рода Persica по Est-1 различий не выявлено. Основной по локусу Est-1dd является наиболее типичным и широко распространённым генотипом не только у большинства видов рода Amygdalus, но и у всех видов рода Persica. Степень различий между видами персика определяется разнообразием аллельных состояний по локусу димерной эстеразы. У таксонов персика обыкновенного (P. vulgaris), персика тибетского (P. mira), нектарина (P. vulgaris subsp. nectarina) в локусе Est-2 обнаружен Est-2b аллель, у дикого вида персика P. kansuensis — Est-2c, а у других диких видов персика P. mira и P. davidiana — оба аллельных варианта гена. У межродовых миндале — персиковых гибридов (A. communis x P. vulgaris) — встречаются только Est-1dd генотипы.

На рис.3 приведены типы спектров эстеразы, встречающиеся у видов различных родов подсемейства Prunoideae Focke.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Рис. 3. Типы спектров эстеразы у видов разных родов и их гибридов в подсемействе Prunoideae.: 1, 2 — Armeniaca vulgaris; 3 — Armeniaca vulgaris x Amygdalus communis; 4 — Prunus cerasifera (из Кафана); 5 — Microcerasus pumila var. besseyi x Persica vulgaris; 6 — Amygdalus communis (Приморский); 7 — GF 677 (Persica vulgaris x Amygdalus communis); 8, 9 — Amygdalus nana; 10 — Louiseania triloba; 11 — Louiseania ulmifolia x Amygdalus communis (смесь пыльцы).

Наличие Est-1b' в генотипах M. pumila var. besseyi, L. triloba, L. ulmifolia, P. cerasifera, A. vulgaris позволяет предположить генетическое родство A. nana и A. petunnicowii с видами этих родов подсемейства Prunoideae. Идентичные гомозиготные генотипы Est-1b'b' выявлены у A. nana, P. cerasifera, M. pumila var. besseyi, однако наиболее вероятными видами, участвующими в генезисе видов миндаля секции Chamaeamygdalus Spach., можно считать микровишни (в том числе M. pumila var. besseyi). Так присутствие аллеля Est-1b' у A. petunnikowii, A. nana и M. pumila var. besseyi подтверждает представление о возможном участии микровишен в происхождении этих видов миндаля.

Выводы

Выявленная дифференциация. A. communis по локусу Est-1 косвенно подтверждает представление о возможном возникновении его окультуренных форм в ходе спонтанной отдалённой гибридизации с другими видами рода Amygdalus. Наличие общих аллелей Est-1d, 1e, 1b в генотипе эстеразы у A. communis и исследованных диких видов миндаля указывает на его гибридогенное происхождение с этими видами.

Для большинства культивируемых сортов A. communis и некоторых дикорастущих видов (A. bucharica, A. fenzliana, A. spinosissima), а так же для всех видов рода Persica общим генотипом является Est-1dd. Высокая степень гомологии молекулярных маркёров предполагает подобие между родами Amygdalus и Persica на генетическом уровне.

Список литературы

1. Вшивкова Г.Ф., Жебентяева Т.Н., Попок Н.Г. Полиморфизм эстеразы у миндаля обыкновенного // Бюл. Никит. ботан. сада. — 2002. — Вып. 84. — С. 79-81.

2. Еремин Г.В. Отдаленная гибридизация косточковых плодовых растений. — М.: Агропромиздат, 1985. — 279 с.

3. Левитес Е.В. Генетика изоферментов растений. — Новосибирск: Наука, 1986. — 145 с.

4. Davis B.J. Disc electrophoresis. 2. Method and application to human serum protein // Ann. N.Y. Acad. Sci. — 1964. — Vol.121. — P. 67-75.

5. Index kewensis / Pinner J.L.M., Bence T.A., Davies R.A., Lloyd K.M. / Ed. Davies R.A. — Oxford: Clarendon press, 1987. — Suppl. 18. — 346 p.

Esterase polymorphism in different species, interspecific and intergenus hybrids of almond and peach

Vshivkova G.F., Richter A.A., Popok N.G.

Esterase polymorphism of 6 almond species, 6 peach species and some distant hybrids has been studied with the help of isofermental analysis method. The specifical diagnostical markers have been revealed according to locus Est-1 and Est-2 in Amygdalus nana and A. petunnikowii, allowed to identify these species and also interspecific hybrids A.nana x A. communis among other almond species and hybrids. Esterase polymorphism in other investigated species of almond is determined by the same allels composition to locus Est-1 monomeric and Est-2 dimeric esterase founded earlier in A. communis. Existance of allel Est-1b' in genotypes of A. nana, A. petunnikowii and Microcerasus pumila var. besseyi means the participation of microcherry in genesise of these species.

ФИТОРЕАБИЛИТАЦИЯ И ФИТОМЕДИЦИНА

СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ПАРКОВОЙ СРЕДЫ НА КАРДИО-РЕСПИРАТОРНУЮ И НЕРВНУЮ СИСТЕМЫ ДЕТЕЙ

Т.В.ГАВЕНКО, А.М.ЯРОШ, доктор медицинских наук Никитский ботанический сад — Национальный научный центр

Парки являются важным рекреационным фактором [1,2], однако сезонным вариациям влияния среды парка на человека и, соответственно, сезонным вариациям рекреационной эффективности парков не уделялось достаточного внимания. Целью нашего исследования являлось изучение сезонных вариаций влияния среды городского парка (на примере Массандровского парка г. Ялты) на функции кардио-респираторной и нервной систем детей.

Объекты и методы исследования

Исследования проводились летом (июль-август), осенью (октябрь), зимой (февраль-март) и весной (апрель-май) во время прогулок по Массандровскому парку. В качестве объекта исследования взяты дети в возрасте 9-15 лет (мальчиков и девочек примерно поровну). Летом в исследованиях участвовало 25 детей, осенью — 24, зимой — 15 и весной — 18. Группа одновременно тестируемых детей обычно состояла из 4-5 человек. Во время прогулки дети двигались шагом в среднем темпе с тремя остановками продолжительностью по 10-15 минут для отдыха. Маршрут включал в себя горизонтальные участки, подъемы и спуски крутизной до 10°. Прогулки обычно начинались в 14 часов и продолжались в среднем два часа. Дети были одеты по погоде.

Метеоусловия на маршруте во время прогулок характеризовались следующими показателями. Летом температура воздуха составляла в среднем 24,5±0,40С, относительная влажность 60,7±1,5%, осенью, соответственно, 17,6±0,20С, 70,5±1,0%, зимой — 11,0±0,20С, 57,8±1,6%, весной — 14,6±0,70С, 75,4±1,6%. Скорость ветра во все сезоны не превышала 1 м/сек.

Тестирование проводилось до и после прогулки. Исходные данные получены при обследовании детей в помещении, итоговые — в месте прогулки. Для характеристики функции кардио-респираторной системы измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое (АДС) и диастолическое (АДД) артериальное давление, объем форсированного выдоха (ОФВ), время задержки дыхания на вдохе (ВЗД) [1]. По результатам измерений вычисляли [1] ударный объем сердца (УОС) по Старру в нашей модификации для детей, минутный объем кровотока (МОК) и общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) - с использованием модифицированного УОС.

Функции центральной нервной системы оценивали на основании методик определения умственной работоспособности и краткосрочной памяти: корректурный тест с определением продуктивности (Е) и точности (А) работы, тест на запоминание 10 слов [4]. Кроме того, вычисляли вегетативный индекс Кердо [5].