Дубровна Оксана Василівна. Мінливість геному буряків (Beta Vulgaris L.) за інбридингу та в культурі in Vitro : дис... д-ра біол. наук: 03.00.15 / НАН України; Інститут фізіології рослин і генетики. - К., 2005.
Анотація до роботи:
Дубровна О.В. Мінливість геному буряків ( Beta vulgaris L.) за інбридингу та в культурі іn vitro.
Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.15- генетика.- Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2005.
Дисертацію присвячено вивченню особливостей мінливості геному цукрових та кормових буряків за інбридингу та в культурі in vitro і можливостей її використання для створення вихідного селекційного матеріалу.
У процесі досліджень самозапильних ліній буряків виявлено низку нових морфологічних мутацій та встановлено гени, які їх обумовлюють. Виділено лінії-носії маркерних ознак з високою закріплюючою здатністю, детермінантним ростом квітконосних пагонів. Для збереження та тиражування отриманих форм розроблено комплекс біотехнологічних прийомів, який дозволяє репродукувати у чистоті генетично - цінний селекційний матеріал, збільшити у 2-3 рази кількість регенерантів на один експлант та прискорити розмноження рослин.
Досліджено особливості цитогенетичної мінливості та з’ясовано закономірності геномних змін у клітинних популяціях калюсних культур цукрових та кормових буряків, отриманих від експлантів рослин різного рівня плоїдності за їх тривалого культивування. Здійснено комплексну оцінку генетичної стабільності калюсних культур буряків з різною регенераційною здатністю на ранніх етапах культивування. Вивчено сомаклональну мінливість буряків за морфологічними і цитологічними показниками, а також за ознакою стерильності пилку. Встановлено етапи мікроклонування, на яких генетична мінливість може бути з більшою ефективністю використана для отримання рослин з широкою генетичною варіабельністю.
Досліджено геномну мінливість калюсних культур за дії біотичних та абіотичних стресових чинників та їх комплексу. Вивчено цитологічну мінливість регенерантів, отриманих із резистентних калюсів.
39
У дисертації викладено теоретичне обгрунтування та результати експериментального вивчення мінливості геному цукрових та кормових буряків за інбридингу і в культурі in vitro та можливостей її використання для створення вихідного селекційного матеріалу. Встановлено закономірності структурно-функціональної мінливості геному культивованих клітин буряків, яка виникає у процесі тривалого культивування in vitro і за дії абіотичних і біотичних стресових чинників та їх комплексу. Отримані результати поглиблюють і уточнюють знання про механізми геномної мінливості, сприяють розробці генетичних основ клітинної селекції, що дозволить цілеспрямовано та ефективніше створювати бажані форми культурних буряків.
32
1. Виявлено нові морфологічні ознаки буряків та встановлені гени, які їх детермінують: pv1, pv2 ( паралельне жилкування листків); рcl1, рcl2 (зростання черешків); bt ( гачкоподібна загнутість верхівок молодих листочків); Hl ( опушеність листкових пластинок); dg1,dg2 ( обмеження росту квітконосних пагонів у насінників кормових буряків).
2. Домінантний характер успадкування та моногенний контроль ознаки “опушеність листкових пластинок” буряків, а також її проявлення вже на ранніх етапах вегетації надає можливість використання цієї характеристики як морфологічного маркера при проведенні генетико-селекційних досліджень. Експериментально доведено, що генотипи з максимальним проявом даної ознаки є універсальними закріплювачами стерильності.
3. Удосконалено метод прямої регенерації пагонів із тканин вегетативних органів буряків, що дозволяє репродукувати у чистоті генетично - цінний селекційний матеріал, збільшує у 2-3 рази вихід регенерантів на один експлант та прискорює розмноження рослин.
4. Встановлено, що процеси калюсогенезу інтенсивніше відбуваються у поліплоїдних форм буряків.
5. Для калюсних штамів, отриманих від експлантів рослин різної плоїдності, характерний конвергентний тип еволюції генетичної структури клітинних популяцій. У калюсів диплоїдного походження виявлена вища швидкість становлення генетичної структури клітинних популяцій порівняно з культурами, отриманими від тетраплоїдних рослин. Сформовані калюсні лінії характеризуються стабільно-гетерогенною генетичною структурою, яка зберігається протягом тривалого культивування.
6. Рівень геномної нестабільності неморфогенного калюсу вищий порівняно з морфогенними культурами уже на перших етапах культивування. Збільшення рівня нестабільності геному неморфогенного калюсу супроводжується інтенсивним метилуванням de novo багатократно повторюваних CCGG-послідовностей ДНК та значним зниженням кількості синтезованої РНК. Це дозволяє припустити участь ферментативної модифікації цитозину у механізмах геномної дестабілізації при культивуванні in vitro.
7. Встановлено варіабельність ферментативної модифікації цитозину в сайт-специфічних послідовностях геному в процесі органогенезу кормових буряків in vitro. Метилування de novo CpCpGpG-мотивів ДНКпри дедиференціації і калюсоутворенні та гіпометилування ДНК на стадії утворення вегетативної бруньки до рівня, властивого вихідному експланту, свідчить про те, що ферментативна модифікація цитозину може бути однією з детермінант епігенетичної регуляції та складовою частиною загальної системи генетичної регуляції, яка приймає участь у реалізації процесів морфогенезу in vitro.
8. Сомаклональна мінливість буряків виявляється, зокрема, різним рівнем плоїдності рослин. Найбільша вірогідність добору генетично змінених форм можлива серед регенерантів, індукованих із калюсів 9-10-го пасажу.
33
9. Вперше досліджено сомаклональну варіабельність рослин-регенерантів цукрових буряків за ознакою стерильності пилку. Показано, що природа чоловічої стерильності, яка виявляється у регенерантів, може бути різною – як генетично обумовленою, так і мати модифікаційний характер.
10. Калюсні лінії кормових буряків, резистентні до різних стресових чинників та їх комплексу, характеризуються збільшенням рівня плоїдності та добором на користь субпопуляції тетраплоїдних клітин. Для таких ліній є властивим наявність генетичного гомеостазу, що виявляється постійним рівнем структурних перебудов та числа хромосом. Це може свідчити про те, що цитогенетичні зміни представляють один із можливих механізмів, які залучаються до набуття стабільної резистентності культивованих клітин до різних стресів.
11. Регенеранти, індуковані з резистентних до різних стресових чинників калюсних культур кормових буряків, характеризуються широким спектром плоїдності. Серед рослин, отриманих з калюсів з комплексною стійкістю, переважають міксоплоїдні форми.
12. Розроблено нові способи контролю гібридності рослин, створення закріплювачів стерильності та міжлінійних гібридів цукрових буряків, які дозволяють значно спростити, скоротити селекційний процес та зменшити його собівартість.
Публікації автора:
Тищенко Е.Н., Дубровная О.В. Эпигенетическая регуляция. Метилирование ДНК генов и трансгенов растений.- К.: Логос, 2004.- 236с.
Чугункова Т.В., Дубровная О.В., Хризман В.Н., Шевцов И.А. Изучение электрофоретических спектров глобулинов семян для контроля гомозиготности линий сахарной свеклы // Цитология и генетика.- 1992.-Т.26, № 6.- С. 3-6.
Чугункова Т.В., Дубровная О.В., Шевцов И.А. Цитогенетические особенности каллусных культур диплоидной и тетраплоидной кормовой свеклы // Цитология и генетика.-1995.-Т.29, № 2.- С. 49-55.
Чугункова Т.В., Дубровная О.В. Особенности регенерации растений инбредных линий сахарной свеклы в культуре in vitro // Биополимеры и клетка.- 1997.- Т.13, № 4.- С. 303-307.
Чугункова Т.В., Дубровная О.В. Цитогенетический анализ каллусных культур и растений-регенерантов, полученных из эксплантов сахарной свеклы различной плоидности // Цитология и генетика.-1998.- Т.32, № 4.- С. 9- 15.
Юркова Г.Н., Дубровная О.В., Чугункова Т.В., Лялько И.И. Микроклональное размножение растений сахарной свеклы с генетически детерминированными признаками // Физиология и биохимия культ. растений.- 1999.- Т.31, №3.- С. 227-232.
34
Лялько И.И., Дубровная О.В.,Чугункова Т.В. Генетический контроль признака опушенности листовой пластинки у сахарной свеклы // Цитология и генетика.-1999.- Т.33, №1.- С.38-43.
Лялько І.І., Дубровна О.В., Чугункова Т.В., Шевцов І.А. Характер спадковості нових маркерних ознак листового апарату цукрового буряку // Доповіді НАН України.- 1999.- № 3.- С. 201-205.
Губанова Н.Я., Дубровная О.В., Чугункова Т.В. Отбор и цитологический анализ устойчивых к токсину Pseudomonas syringae pv. aptata клеточных линий кормовой свеклы и регенерантов из них // Цитология и генетика.-1999.- Т.33, № 4.- С.9-16.
Губанова Н.Я., Дубровная О.В., Чугункова Т.В. Комплексная селекция in vitro на устойчивость клеточных линий кормовой свеклы к токсину возбудителя бактериоза и низким температурам // Биополимеры и клетка.-2000.-Т.16, № 3.-
С.227-232.
Губанова Н.Я., Дубровная О.В.,Чугункова Т.В. Отбор и сравнительный анализ устойчивых к солевому стрессу каллусных культур кормовой свеклы, полученных из эксплантов различной плоидности // Физиология и биохимия
культ. растений.-2000.-Т. 32, №5.-С. 362-368.
Лялько И.И., Дубровная О.В. Проявление признака ограниченного роста побегов у семенников кормовой свеклы // Цитология и генетика.- 2000.- Т. 34, № 4.- С.21-26.
Лялько И.И., Дубровная О.В., Шевцов И.А. Проявление признака опушенности листовых пластинок у кормовой свеклы // Цитология и генетика.- 2001.- Т. 35, № 4.- С.48-54.
Лялько І.І., Дубровна О.В. Використання морфогенетичних ознак в гетерозисній селекції буряків // Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. Глава у монографії. Київ : Логос, 2001.- Т.3.- С.48-54.
Лялько І.І., Дубровна О.В., Сидоренко О.С., Баранова Л.П. Використання морфогенетичних ознак при створенні закріплювача стерильності у буряка цукрового // Вісник аграрної науки .- 2001.- № 8.- С. 33-35.
Губанова Н.Я., Дубровная О.В., Чугункова Т.В. Клеточная селекция кормовой свеклы на устойчивость к нескольким стрессовым факторам // Биополимеры и клетка .-2002.- Т.18, № 3 .- С. 565-571.
Губанова Н.Я., Дубровная О.В., Чугункова Т.В. Особенности ризогенеза у регенерантов кормовой свеклы, устойчивых к стрессовым факторам // Физиология и биохимия культ. растений.- 2002.- Т.33, №1.- С. 32-38.
Лялько І.І., Дубровна О.В. Генетична детермінація деяких морфологічних ознак листкового апарату у цукрового буряка // Физиология и биохимия культ. растений.- 2002.- Т.33, № 5.- С. 432-438.
35
Дубровная О.В.., Лялько И.И., Глазко В.И.Сравнительное изучение инбредных линий сахарной свеклы по изоферментным маркерам // Физиология и биохимия культ. растений.- 2003.- Т.34, № 2.- С. 144-151.
Дубровна О.В. Спектр аберацій хромосом в клітинних популяціях калюсних культур кормових буряків при відборі на стійкість до токсину збудника бактеріозу // Физиология и биохимия культ. растений.- 2003.- Т. 34, № 3.-
С. 241-247.
Дубровная О.В., Лялько И.И., Парий Ф.Н. Генетический контроль морфологических признаков свеклы (Beta vulgaris L.) // Цитология и генетика .-2003.- Т.37, № 4.-С.57-72.
Дубровная О. В., Тищенко Е.Н. Изменение уровня метилирования ДНК в культуре in vitro кормовой свеклы// Физиология и биохимия культ. растений.- 2003.-Т. 35, № 5.- С. 434-440.
Дубровная О.В., Тищенко Е.Н. Геномная изменчивость морфогенного и неморфогенного каллуса кормовой свеклы // Цитология и генетика .-2003 .- Т.37, №6 .- С. 23-30.
Дубровная О.В., Лялько И.И., Губанова Н.Я. Сомаклональная изменчивость растений сахарной свеклы по признаку стерильности пыльцы // Цитология и генетика .-2004 .- Т.38, №5 .-С. 24-29.
Дубровна О.В. Цитогенетичний ефект дії NaCl та Na2SO4 на калюсні культури кормових буряків // Физиология и биохимия культ. растений.- 2005.- Т. 37, № 1.- С. 30-36.
Деклараційний патент України № 59136 А. Спосіб контролю гібридності рослин цукрових буряків / Дубровна О.В., Лялько І.І., Чугункова Т.В., Парій Ф.М. Бюл. № 8.- 2003р.- 6с.
Деклараційний патент України № 59137А. Спосіб створення закріплювачів стерильності цукрових буряків / Лялько І.І., Дубровна О.В., Парій Ф.М. Бюл. № 8.- 2003р.- 8с.
Деклараційний патент України № 59138 А. Спосіб створення міжлінійних гібридів цукрових буряків / Дубровна О.В., Лялько І.І.,Чугункова Т.В. Бюл. № 8.- 2003р.- 7с.
Дубровна О.В., Лялько І.І., Шевцов І.А, Глазко В.І.Генетичні та біохімічні особливості інбредних ліній цукрових буряків з опушеністю листкового апарату // Генетично модифіковані рослини: перспективи та проблеми.- Київ: Парламентське видавництво ВРУ .- 2003.- С. 127-132.
Дубровна О.В. Цитологічна мінливість калюсних культур кормових буряків під впливом різних стресових чинників // Приемы повышения урожайности растений: от продуктивности фотосинтеза к современным биотехнологиям.
Гаврилюк О.Д, Дубровна О.В, Лялько І.І., Журавльова Н.В. Вплив синтетичних регуляторів росту на схожість насіння буряків //Збірник наукових праць ІЦБ УААН.- Випуск № 5 .- Київ: ІЦБ . - 2003.- С.171-176.
Дубровна О.В., Лялько І.І. Мікроклональне відтворення селекційно-цінних форм цукрових та кормових буряків // Фактори експериментальної еволюції організмів. Збірник наукових праць. Т.1. - Київ: Аграрна наука. - 2003.- С. 410-414.
Дубровна О.В., Лялько І.І. Цитогенетична мінливість рослин-регенерантів цукрових буряків, отриманих шляхом прямої регенерації з експлантів різної плоїдності // Фактори експериментальної еволюції організмів. Збірник наукових праць. Т.2. - Київ: КВІЦ.- 2004.- С. 54-59.
Тищенко Е.Н., Дубровная О.В., Христан О.О. Вариабельность метилирования ДНК в культуре in vitro кормовой свеклы // Фактори експериментальної еволюції організмів. Збірник наукових праць. Т.2 - Київ: КВІЦ.- 2004.- С. 63-67.
Лялько И.И., Дубровная О.В., Чугункова Т.В. Морфологические мутации свеклы и возможности их использования // Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.1, №2. - Томск: Сибирский гос. мед. университет. - 2004.- С. 62-64.
Дубровная О.В., Лялько И.И. Стабильность проявления новых маркерных признаков растений сахарной свеклы в культуре in vitro // Мат. Междун. конфер. « Молекулярная генетика и биотехнология».- Минск, октяб. 1998.- С. 177-178.
Gubanova N.Ya., Dubrovnaya O.V., Chugunkova T.V., Shevtsov I.A. Complex breeding in vitro on the resistance of Beta L. to a toxin of bacteriosis pathogene and low positive temperature // Inter. Sympos. on Plant Biotechnol.- Kyiv, Оctob.,1998.- Abstracts.- P.45.
Чугункова Т.В., Дубровная О.В., Шевцов И.А. Цитогенетический анализ растений-регенерантов, полученных из каллусных линий кормовой свеклы, устойчивых к различным стрессовым факторам // Тез. док. IV совещ. по кариосистематике растений .- Цитология.- 1999.-№ 12.- С.1087-1088.
Дубровная О.В., Губанова Н.Я., Чугункова Т.В., Лялько И.И. Цитологические особенности растений-регенерантов, полученных из каллусных линий кормовой свеклы с комплексной устойчивостью к нескольким стрессовым факторам // Тез. 4 междунар. Конференции “ Геном растений” 10-13 мая 2003, Одесса ( Украина). С.52.
Dubrovnaya O.V. Cytogenetic variability of fodder beet callus lines resistant to the toxine of bacteriosis upon durable culturing // VIII Internal. Conference “ The Biology of Plant Cells in vitro and Biotechnology”.- Saratov, September 9-13,
2003.- Abstracts.- P. 84.
37
Dubrovnaya O.V., Lyalko I.I. Microclonal propagation of sugar beet plants with economically valuable characters // VIII Internal. Conference “The Biology of Plant Cells in vitro and Biotechnology”.- Saratov, Septемber 9-13,2003.- Abstracts.- P. 86.
Chugunkova T.V., Gubanova N.Ya., Dubrovnaya O.V. Fodder beet cell selection for the resistance to biotic and abiotic stress factors // VIII Internal. Conference “ The Biology of Plant Cells in vitro and Biotechnology”.- Saratov, Septемber 9-13 .- Abstracts.- P. 70.
Дубровная О.В., Лялько И.И., Стрелец Л.А. Размножение мужскостерильных форм сахарной свеклы в культуре in vitro для селекции на гетерозис // V съезд общества физиологов растений России.- Пенза, 15-21 сентября 2003. – Пенза, 2003.- Тез. докл. - С.509.
Тищенко Е.Н., Дубровная О. В., Корж Л.П., Христан О.О. Гиперметилирова-
ние ДНК каллюса подсолнечника и кормовой свеклы // V съезд общества физиологов растений России. - Пенза, 15-21 сентября 2003. – Пенза, 2003.- Тез. докл. - С.527.
Лялько И.И., Дубровная О.В. Создание закрепителя стерильности сахарной свеклы с повышенной семенной продуктивностью, маркированного геном Н1 // Материалы конференции, посвященной 100-летию научной селекции в России.- Москва, 9-11 декабря 2003г. – М.: МСХА.- 2003.- С.114.
Dubrovna O., Lуalko I. Cytogenetical characteristic of mangel callus cultures resistant to a complex of stress factors // First (Inaugural) Ukrainian Congress for Cell Biology.- Lviv, April 25-28.- 2004.- P.198.
Дубровная О.В., Тищенко Е.Н. Метилирование ДНК и геномная нестабильность каллусных культур кормовой свеклы (Beta vulgaris L.) // III съезд ВОГиС « Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» . – Москва, 6-12 июня 2004.- Москва, 2004.- Тез. докл. Т.2. - С. 330.
Лялько И.И.,Дубровная О.В. Изучение реакции на ЦМС самоопыленных материалов сахарной и кормовой свеклы, маркированных генами Hl и Hlvar// III съезд ВОГиС « Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» . – Москва, 6-12 июня 2004.- Москва, 2004.- Тез. докл. Т.1. - С. 221.
Tishchenko E.N., Dubrovnaya O.V. Absence of the competence to morphogenesis of callus culture mangel beet is accompanied by DNA methylation de novo and cytogenetic instability // The 14th Congress of the Federation of Europen Societies of Plant Biology, August 2004,Cracow, Poland.- Abstract.- P.279.
Tishchenko E.N., Dubrovnaya O.V., Zaets I.E. Competence to morfogenesis and CpCpGpG-methylation of mangel beet callus culture // The 4th International Iran and Russia Conference in Agriculture and Natural Resources, September 2004, ShahreKord, Iran.- Abstract.- P. 89-90.
38
Дубровная О.В., Тищенко Е.Н. Вариабельность метилирования CpCpGpG-последовательностей ДНК в процессе органогенеза in vitro кормовой свеклы // Мат. Междун. конфер. « Молекул. генетика, геномика и биотехнология».- Минск, 24-26 ноября 2004.- С. 153-154.
Дубровная О.В., Губанова Н.Я., Лялько И.И. Сомаклональная вариабельность растений-регенерантов кормовой свеклы, индуцированных из каллусных линий с перекрестной устойчивостью к токсину возбудителя бактериоза и низким температурам// Мат. Междун. конфер. « Молекул. генетика, геномика и биотехнология».- Минск, 24-26 ноября 2004.- С. 154-155.
