Совмещение мутантных пластид с мутантными хлорофилльными ядерными генами у подсолнечника Helianthus animus L

Разработанный метод дает возможность получить от 40 до 90 % лизированных клеток у разных видов микобактерий. Для большинства видов примененные ингибиторы синтеза клеточной оболочки эффективны, но при этом наиболее важной является степень чувствительности их к воздействию факторов внешней среды в целом. Например, у менее чувствительного штамма М.аигит во всех использованных экспериментальных условиях лизис клеток наблюдался лишь в 43 - 63 %, а у более чувствительного штамма М.акЫепве - в 92 - 100 %.

Процент возникновения протопластов не находится в прямой взаимосвязи со степенью лизиса клеток микобактерий. Под влиянием ингибиторов синтеза клеточной оболочки появляются формы с легкоразрушимой клеточной оболочкой. Среди этих форм не возникают протопласты, хотя они и лизируются.

Пропорциональное соотношение возникновения протопластов и лизирующих форм является различным для изучаемых видов микобактерий (табл. 2). Например, под действием глицина в данных экспериментальных условиях у М.йийаШт протопласты не обнаруживались, хотя культура претерпевала высокий

Астраханский государственный технический университет

процент лизиса (от 90 до 93 %). Клетки чувствительного штамма M.aichiense под влиянием D-метионина лизировались на все 100 %. Максимальное количество образовавшихся протопластов в этой культуре составил 70 %. У штамма M.aurum процесс максимального лизиса наблюдается в 40 - 60 %, образование протопластов в 40 % под влиянием D-треонина и D-метионина. При воздействии глицином протопласты у этого штамма не были обнаружены. Это означает, что пропорциональное содержание протопластов к другим лизирующим формам более высокое, чем у устойчивых штаммов к влиянию примененных ингибиторов синтеза клеточной оболочки.

Таким образом, можно заключить, что глицин для исследованных видов микобактерий является менее эффективным, чем D-треонин и D-метионин.

Литература

1 .Коничкова-Радохова М. и др. II Изв. АН ГССР. Сер. биол. 1987. Т.13. №2. С. 103-107.

2..Rastogi N., DavidH.L //J.Gen.Microbiol. 1981. Vol. 124.

P. 71.

___________________________________________8 июля 2002 г.

УДК 575.24:633.85

СОВМЕЩЕНИЕ МУТАНТНЫХ ПЛАСТИД С МУТАНТНЫМИ ХЛОРОФИЛЛЬНЫМИ ЯДЕРНЫМИ ГЕНАМИ У ПОДСОЛНЕЧНИКА

HELIANTHUS ANNUUS L.

© 2003 г. А.В. Усатое, Е.К. Разорителева, Г.М. Федоренко

In case of crossing plastome mutants enxhlorina (?) to the mutants with a nuclear recessive chlorophyll mutation nxhlonna (c?) in the F2 there appeared viable yellow seedlings of the xantha type. Thus, the combined effect of a mutant nucleus and mutant plastids in the same plant enhances the color defect.

Введение

Для нормального биогенеза и функционирования хлоропластов необходима генетическая информация как ядра, так и органелл, их гармоничное взаимодействие. Многолетние исследования, проводимые в нашей лаборатории, всегда были направлены на решение большой и сложной проблемы ядерно-пластидных взаимоотношений [1]. Несмотря на очевидную значимость, многие ее стороны до сих пор остаются малоизученными [2]. Одним из наиболее перспективных подходов исследований в этой области является получение форм, совмещающих в себе одновременно мутантные пластиды и мутантные хло-рофилльные ядерные гены, как моделей для их последующего физиолого-биохимического исследования. Коллекция пластидных и ядерных хлорофилльных мутантов, имеющаяся в нашем распоряжении, является удобным исходным материалом для создания таких совмещенных форм [3].

В настоящем сообщении приводятся результаты работы по совмещению в одном растительном организме мутантных хлорофилльных ядерных и пластидных генов подсолнечника.

Материалы и методы

Объектом исследований служили растения ин-бредной линии 3629 подсолнечника НеНапЙшз апшив Ь., хлорофилльные ядерные монорецессивные (п:сЫоппа-3, п:сЫоппа-5) и пластомные мутанты (еп:сЫоппа-6, еп:сЬ1оппа-7), полученные на ее генетической основе. Совмещение мутантных пластид с мутантными ядерными генами проводили по следующей схеме:

Родители - рНН х РЫ1 ^-рНЬ

Б2 - 1рНН : 2рНЬ : 1рЫ1, где Р — нормальный пластом; р — мутантный пластом; Н и Ь - ядерные хлорофилльные гены дикого и мутантного типов.

Поскольку передача пластома у подсолнечника происходит строго по материнской линии, внеядерные хлорофилльные мутанты еп:сЫоппа-6 и еп:сЫоппа-7 использовали при гибридизации в качестве материнских растений. Содержание хлорофиллов определяли спектрофотометрически в 85 %-м ацетоне [4].

Результаты и их обсуждение

В были получены 4 гибридных формы: две из них с мутантным пластомом еп:сЬ1оппа-6 и ядерными хлорофилльными генами п:сЫоппа-3 и п:сЫоппа-5 в гетерозиготном состоянии; две с пластомом еп:сЬ1оппа-7 с аналогичными хлорофилльными генами ядра. Все растения 1-го гибридного поколения в этих скрещиваниях имели мутантную желто-зеленую окраску листьев, не отличаясь по цвету от родительских форм.

Результаты изучения Р2 представлены в табл. 1. Во 2-м гибридном поколении, как ив 1-м, все растения имеют мутантный пластом. В дополнении к этому у 1/4 растений мутантный ядерно-рецессивный хлоро-филльный ген находится в гомозиготном состоянии.

Таблица 1

Расщепление в потомстве гибридов Р|

Вариант скрещивания Число растений в Р2

Xantha СЫоппа

еп:сЫоппа-6 х п:сЫоппа-3 23 169

еп:сЫоппа-6 х п:сЫоппа-5 22 153

еп:сЬ1оппа-7 х п:сЫоппа-3 62 190

еп:сЫоппа-7 х п:сЬ1оппа-5 46 149

Вследствие этого у гибридов в ^2 наблюдается расщепление на два типа растений: сЫоппа, т.е. растения, фенотипически повторяющие материнскую форму, и растения промежуточного типа между желто-зеленой сЫоппа и хапгЬа (летальный тип хлоро-филльной мутации с желтым цветом растений). В нашем случае промежуточные формы были представлены жизнеспособными растениями с резко уменьшенным габитусом и количеством зеленых пигментов по сравнению с родительскими мутантами (табл. 2). В двух гибридных скрещиваниях еп:сЫоппа-7 х п:сЫоппа-3 и еп:сЫоппа-7 х п:сЫоппа-5 наблюдается классическое менделевское расщепление, т.е. 1/4 таких растений с усилением дефекта окраски, что соответствует количеству растений, несущих хлорофилл-мутантный ядерный ген в гомозиготном состоянии. У гибридов еп:сЫоппа-6 х п:сЫоппа-3 и еп:сЫоппа-6 х п:сЫоппа-5 числовые отношения при расщеплении значительно отклоняются от теоретически ожидаемого 3:1. Совмещение мутантного хлорофилльного ядерного гена и мутантных пластид, усугубляя хло-

рофилльный дефект и понижая жизнеспособность гибридных растений, обусловливает нехватку гомозигот по ядерному хлорофилльному гену. Сходная картина была отмечена нами ранее при совмещении данных пластомных мутантов еп:сЫоппа-6 и еп:сЬ1оппа-7 с ядерным хлорофилльным мутантом п:сЫоппа-1 [5].

Совмещение в одном растении мутантных ядер-ных и пластидных хлорофилльных генов приводит к усугублению дефекта окраски, о чем свидетельствуют результаты, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Содержание зеленых пигментов в пластомных, ядерных и «двойных» мутантах подсолнечника

Мутантная линия Содержание хлорофиллов а+в, мг/г абс. сухого веса % от нормы

3629 7,52 100,0

еп: chi 6 6,91 91,9

еп: chi 7 5,78 76,9

п: chi 3 5,11 68,0

п: chi 5 4,30 57,2

еп: chi 6 х п: chi 3 3,09 41,1

еп: chi 6 хп: chi 5 2,67 35,9

еп: chi 7 хп: chi 3 2,78 37,0

еп: chi 7 х п: chi 5 2,57 34,2

Из табл. 2 следует, что содержание хлорофиллов в пластомных мутантах еп-сЫоппа-6 и 7 составляет 91,9 % и 76,9 % от контроля соответственно. В листьях ядерных хлорофилльных мутантов п:сЫоппа-3 и 5 содержание зеленых пигментов еще меньше - 68,0 и 57,2 % от их содержания в норме. В совмещенных формах содержание пигментов примерно вдвое ниже, чем у родителя с наименьшим содержанием хлорофиллов. Таким образом, во всех случаях при совмещении ядерных и пластидных генов происходит резкое снижение хлорофиллов, относительно не только зеленых растений 3629, но и желто-зеленых родительских форм. В дальнейшем мы планируем провести углубленное физиолого-биохимическое исследование данных «двойных» мутантов.

Литература

1. Белецкий Ю.Д. Искусственные мутации хлоропластов у высших растений. Ростов н/Д, 1989.

2. Давыденко О.Г. Нехромосомная наследственность. Минск, 2001.

3. Разорителева Е.К., Таран С.Ф., Усатое А.В. И Генетические коллекции растений. 1995. Вып. 3. С. 197-216.

4. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е. Большой практикум по физиологии растений: Учеб.пособие. М., 1975.

5. Белецкий Ю.Д., Разорителева Е.К. II Генетика. 1978. Т. 14. №4. С. 590-592.

НИИ биологии Ростовского государственного университета

НИИ нейоокибеонетики Ростовского государственного университета

2 июля 2002 г.