Анотація до роботи:

Кацан В.А. Особливості впливу препаратів екзогенних ДНК на рослини з родини пасльонових. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці оригінальної біотехнології отримання рослин

тютюну з комплексом цінних ознак (прискорений розвиток, висока продуктивність та стійкість до комплексного засолення ґрунтів) за допомогою препаратів ДНК, вивченню фізіолого-біохімічних особливостей таких рослин та їхнє успадковування. Для отримання селекційно цінних змін у жовтолистого сорту тютюну Крупнолистный 20 (КР20) використано ДНК солестійкої форми пасльону чорного – нативну та алкіловану тіофосфамідом. Важлива її перевага – отримання ширшого спектра змін і більший вихід змінених життєздатних рослин.

Отримані форми рослин із комплексом селекційно цінних ознак (солестійкість, ранньостиглість, підвищена продуктивність), із відновленим “диким” фенотипом та зі спадковими змінами вмісту хлорофілів a і b, каротинів та ксантофілів, лютеїну та віолаксантину можуть бути використані для отримання сучасних вітчизняних сортів тютюну.

Розроблено біотехнологію зміни спадкових ознак тютюну, яка дозволила отримати солестійкі форми тютюну зі спадковими змінами забарвлення листків, вмісту в них хлорофілів та каротиноїдів упродовж розвитку та збереженням хлорофілів до зацвітання, які відзначаються швидшим розвитком та підвищеною продуктивністю та можуть бути використані для створення сучасних сортів.

1. Розроблено біотехнологію зміни спадкових ознак тютюну за допомогою препаратів е-ДНК дикорослої рослини-донора, алкілованої тіофосфамідом або використаної в комплексі з ДНК плазмід, яка дає можливість отримати значну кількість життєздатних рослин, в тому числі з корисними ознаками.

2. Показано, що екзогенні ДНК дикорослої рослини з тієї ж родини (Solanum nigrum

L.) та плазмід (pTi8628 та pCAMVNEO), застосовані у високій концентрації (500 мкг/мл), спричиняють відновлення “дикого” фенотипу в мутантних рослин тютюну з раннім старінням фотосинтетичних тканин.

3. Досліджено особливості накопичення фотосинтетичних пігментів при дії е-ДНК на тютюн, виявлено форми рослин зі спадковими змінами за вмістом хлорофілів a та b, каротинів та ксантофілів, віолаксантину та лютеїну.

4. Виявлено нестабільність кількісної ознаки вмісту хлорофілів у поколіннях рослин, які зазнали дії е-ДНК, і найбільше така нестабільність виявилася при застосуванні комплексу ДНК Solanum nigrum L., pTi8628 та pCAMVNEO.

5. Показано успадковування комплексу селекційно цінних ознак (прискорений розвиток, підвищена продуктивність) у відібраних лініях тютюну одночасно зі змінами в накопиченні пігментів фотосинтезу.

6. Успадковування змінених співвідношень хл a/b, віолаксантину та лютеїну, неспецифічна стійкість тютюну покоління Т₁ до вірусів та канаміцину є підґрунтям для гіпотези про вплив е-ДНК на різні рівні систем регуляції рослин, які відповідають за адаптацію до змін у довкіллі – генетичний та метаболічний.

7. Відібрані лінії рослин можна рекомендувати як основу для створення скоростиглих вітчизняних сортів тютюну.

Публікації автора:

1. Потопальский А.И., Кацан В.А., Леськив М.Е. Влияние экзогенных нативных и модифицированных нуклеиновых кислот на биосинтез фотосинтетических пигментов у Nicotiana tabacum L.1. Содержание хлорофиллов и каротиноидов у растений первого поколения // Биополимеры и клетка. – 1995. – Т. 11, № 2. – С. 88-99. (Особистий внесок здобувача – отримання рослин, проведення досліджень вмісту фотосинтетичних пігментів, математичні обробки результатів, їхній аналіз та написання статті).

2. Потопальский А.И., Кацан В.А., Леськив М.Е. Устойчивость к канамицину растений табака при воздействии препаратов ДНК на семена // Биополимеры и клетка. – 1996. – Т. 12, № 2. – С. 47-55. (Особистий внесок здобувача – проведення досліджень вмісту фотосинтетичних пігментів та стійкості рослин до канаміцину та фітовірусів, математичні обробки та аналіз результатів, обґрунтування гіпотези щодо механізмів стійкості до канаміцину та написання статті).

3. Кацан В.А., Потопальский А.И. Влияние экзогенных нативных и модифициро-

ванных нуклеиновых кислот на биосинтез фотосинтетических пигментов у Nicotiana tabacum L. 2. Динамика содержания хлорофиллов и каротиноидов у растений второго и третьего поколений // Биополимеры и клетка. – 2000. – Т.16, № 1. – С. 22-34. (Особистий внесок здобувача – дослідження вмісту фотосинтетичних пігментів, стійкості до канаміцину та фітовірусів, математична обробка та аналіз результатів, обґрунтування гіпотези щодо механізмів дії екзогенних ДНК і написання статті).

4. Кацан В.А., Потопальский А.И., Юркевич Л.Н. Використання екзогенних ДНК для корекції програми розвитку жовтолистого мутанта Nicotiana tabacum L. // Фактори експериментальної еволюції організмів. Збірник наукових праць за ред. академіка УААН М.В. Роїка. – Київ: “Аграрна наука”, 2003. – С. 339-345. (Особистий внесок здобувача – визначення вмісту фотосинтетичних пігментів, стійкості до канаміцину та вірусної інфекції, математичні обробки, аналіз самостійних та спільних зі співавторами досліджень, гіпотези щодо механізмів дії е-ДНК на рослини, написання статті).

5. Потопальський А.І., Кацан В.А., Юркевич Л.Н Итоги и перспективы получения растений семейства пасленовых с помощью нативных и модифицированных ДНК// Овочівництво і баштанництво. – 2005. – Т. 51.– С.181-197. (Особистий внесок здобувача – аналіз самостійних та спільних зі співавторами досліджень, гіпотези щодо механізмів впливу е-ДНК на рослини, написання статті).

6. Кацан В.А. Про можливу природу мутацій, пов’язаних з тривалістю життя фотосинтетичних тканин у рослин // Основи молекулярно-генетичного оздоровлення людини і довкілля: Матеріали міжнародного форуму (Київ, 31 травня – 1 червня 2005 р.) – Київ, 2005. – С. 82-84.

7. Кацан В.А., Потопальський А.І., Юркевич Л.Н. Отримання рослин з господарсько цінними ознаками за допомогою екзогенних ДНК // Основи молекулярно-генетичного оздоровлення людини і довкілля: Матеріали міжнародного форуму (Київ, 31 травня – 1 червня 2005 р.) – Київ, 2005. – С. 84-87. (Особистий внесок здобувача – аналіз досліджень впливу е-ДНК на рослини, які проведені раніше в лабораторії, написання тексту розширених тез доповіді).

8. Кацан В.А., Потопальський А.І., Юркевич Л.Н. Характеристика нової форми тютюну, отриманої за допомогою екзогенних ДНК // Основи молекулярно-генетичного оздоровлення людини і довкілля: Матеріали міжнародного форуму (Київ, 31 травня – 1 червня 2005 р.) – Київ, 2005. – С. 87-90. (Особистий внесок здобувача – отримання нової лінії тютюну, дослідження вмісту пігментів фотосинтезу впродовж її розвитку та продуктивності, написання тексту розширених тез доповіді).

9. Потопальский А.И., Кацан В. А. Изменения в биосинтезе фотосинтетических пигментов у табака и необычная реакция устойчивости к канамицину при действии препаратов э-ДНК на семена // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования: Тез.докл. І Международного симпозиума (Пущино, 1-5 августа 1995 г.) – Пущино, 1995. – С. 181-183. (Особистий внесок здобувача – аналіз власних досліджень, гіпотези, написання тексту тез доповіді).

10. Потопальський А.І., Кацан В.А., Юркевич Л.Н. Нові форми рослин з родини пасльонових, отримані за допомогою екзогенних ДНК // Матеріали ХІІ з’їзду Українського ботанічного товариства (Одеса, 15-18 травня 2006 р.) – Одеса, 2006. – С.362. (Особистий внесок здобувача – аналіз досліджень, гіпотеза щодо впливу е-ДНК на адаптивні реакції рослин, написання тексту тез доповіді).