Анотація до роботи:

Чеченєва Т.М. Спонтанна та індукована мінливість кукурудзи in vitro.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.15. – генетика. – Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2003.

Дисертацію присвячено проблемі генетичного поліпшення кукурудзи шляхом реалізації можливостей сомаклональної і індукованої in vitro спадкової мінливості в гетерогенних клітинних популяціях з наступною регенерацією рослин із таких популяцій.

Встановлено, що в культурі in vitro кукурудзи має місце специфічна генетично обумовлена міжлінійна варіабельність, яка виявляється в індукції калюсоутворення трьох типів і двох шляхів регенерації рослин. Оскільки тестовані на протязі декількох років модифікації складу живильних середовищ і умов культивування не забезпечили довготривалого високого регенераційного потенціалу для ряду цінних ліній, було проведено спрямований штучний добір калюсів з підвищеним регенераційним потенціалом та обов’язковою наступною регенерацією рослин. Внаслідок добору частота тотипотентного калюсоутворення підвищилась в 2,5 –3 рази. Далі регенерували рослини – регенеранти (R₂), які зберегли ознаку в ряду насіннєвих поколінь. Використання сомаклональних інбредних ліній з підвищеною регенераційною здатністю як вихідного матеріалу дозволило отримати суттєві результати в напрямках: клітинної селекції, мутагенезу in vitro, культури зрілих зародків, трансформації. Кращі з таких ліній тестовано за комплексом господарсько–цінних ознак і зареєстровано в Національному центрі генетичних ресурсів України.

В дисертації наведено теоретичне і експериментальне узагальнення наявності і особливостей реалізації в умовах in vitro та in vivo сомаклональної мінливості кукурудзи. Встановлено, що сомаклональна мінливість має певні особливості і відмінності від мінливості, індукованої впливом хімічних і фізичних мутагенних чинників в умовах in vitro. Доведена можливість створення нового вихідного матеріалу для генетико-селекційного поліпшення кукурудзи внаслідок мінливості власного геному в умовах in vitro без внесення чужорідної генетичної інформації та використання мутагенів.

1. Генотип вихідних інбредних ліній є ведучим фактором, який визначає індукцію трьох різних типів калюсів і двох шляхів регенерації рослин: соматичного ембріогенезу і пагоневого морфогенезу.

2. Ознаки “індукція калюсоутворення” і “регенераційна здатність” генетично обумовлені і властиві для всіх досліджених інбредних ліній і гібридів.

3. Оптимізовано умови культивування (субкультивування з 6-бензиламинопурином в ході одного пасажу) і модифіковано склади живильних середовищ (додавання манніта, азотнокислого срібла) для регенерації рослин з інбредних ліній кукурудзи з низьким морфогенетичним потенціалом.

4. Показано наявність ефекту гетерозису за ознаками: “індукція калюсоутворення” і “регенераційна здатність” при міжлінійних схрещуваннях. Встановлено можливість штучного добору сомаклональних ліній з підвищеним регенераційним потенціалом з ліній з низьким регенераційним потенціалом.

5. Контроль ознаки “індукція тотипотентного калюсоутворення” здійснюється за адитивно-домінантним типом.

6. Вперше встановлено, що регенераційна здатність в культурі in vitro кукурудзи залежить від сформованості і функціональної активності фотосинтетичного апарату калюсних клітин.

7. Доведено позитивний вплив опромінення синім світлом на зміну морфогенетичних реакцій калюсних культур.

8. Внаслідок генетичного аналізу сомаклональних варіантів кукурудзи експериментально обґрунтована можливість отримання сомаклональних мутантів як результату впливу всього комплексу факторів культури in vitro.

9. Визначено і протестовано способи обробки мутагенами, оптимальні і критичні дози і експлантати для культури тканин кукурудзи.

10. Вперше виявлено позитивний вплив низьких доз хімічних мутагенів на зміну спектра ростових реакцій в умовах in vitro незрілих зародків інбредних ліній з низьким регенераційним потенціалом.

11. Вперше показано доцільність використання індукованих in vivo мутантних ліній в разі низького рівня калюсоутворення в вихідного матеріалу.

12. Шляхом порівняльного аналізу встановлено різні спектри спадкової мінливості серед рослин -регенерантів після мутагенної обробки (М₂R₂) в порівнянні з сомаклональними варіантами (R₂).

13. Встановлено підвищення ефективності трансформації кукурудзи за допомогою А. tumefaciens в результаті оптимізації віку вихідних експлантатів (незрілих зародків) і добору вихідних генотипів (сомаклональних ліній з підвищеним регенераційним потенціалом).

14. Розроблено біотехнологічні прийоми отримання вихідного матеріалу з поліпшеним амінокислотним складом білка кукурудзи: шляхом ступінчастої клітинної селекції до аналогу лізину АЕЦ, а також внаслідок спонтанної мінливості серед сомаклональних варіантів вихідних інбредних ліній.

15. Вперше зареєстровані в Національному центрі генетичних ресурсів України сомаклональні інбредні лінії кукурудзи, які мають підвищений регенераційний потенціал та господарськоцінні ознаки.

Публікації автора:

1. Кунах В.А., Чеченева Т.Н., Моргун В.В. Получение каллусных тканей от разных по генотипу растений кукурузы.//Физиология растений.-1980.-27.-№2.-С.221-223.

2. Чеченева Т.Н., Труханов В.А., Кордюм В.А. Селективные маркеры для генетической инженерии высших растений.//Молекулярная биология.-1983.-35.-С.40-45.

3. Кордюм В.А., Труханов В.А, Топорова Е.К., Шульженко В.Н., Чеченева Т.Н. Репликация в протопластах табака рекомбинатных плазмид.//Биополимеры и клетка.-1987.-3, №3 .-С.145-148.

4. Топорова Е.К., Чеченева Т.Н, Труханов В.А., Костромина В.В, Кордюм В.А., Судьба плазмидной ДНК при ее введении в протопласты табака.//ДАН СССР.-1983. -269.-№5.-С.1212-1214.

5. Чеченева Т.Н., Труханов В.А. Культура ткани и изолированных протопластов кукурузы.//Генетические методы ускорения селекционного процесса.-Кишинев:Штиинца.-1986.-С.52-58.

6. Чеченева Т.Н., Моргун В.В., Рубан Т.А. Регенерация растений из разных типов каллусных тканей инбредных линий и гибридов кукурузы.//Докл. АН УССР.-1988.-Сер. Б.-С.80-83.

7. Чеченева Т.Н., Ларченко Е.А., Моргун В.В., Труханов В.А. Изменчивость по качественным и количественным признакам в потомстве растений- регенерантов кукурузы.//Физиология и биохимия культ. растений. -1990.-22, №6.-С. 542-546.

8. Чеченева Т.Н., Шевченко В.В., Кочубей С.М. Исследование состояния фотосинтетического аппарата в каллусных тканях кукурузы.//Физиология растений.-1994.- 41, №1.-С. 17-20.

9. Чеченева Т.Н., Труханов В.А. Генетическая обусловленность каллусообразования и регенерационной способности у кукурузы.//Цитология и генетика. -1994.-28, №5.-С. 46-50.

10. Чеченева Т.Н., Труханов В.А. Повышение регенерационной способности инбредных линий кукурузы in vitro.//Цитология и генетика. -1997.-31, №2.-С. 36-39.

11. Чеченева Т.Н., Ларченко Е.А. Влияние химических мутагенов и гамма-облучения на культуру in vitro инбредных линий кукурузы. //Цитология и генетика. -1997.-31, №3.-С. 65-71.

12. Чеченева Т.Н. Культура in vitro в селекции кукурузы с целью улучшения белкового состава зерновых.//Биотехнология.-1997.-6.-С. 25-29.

13. Чеченева Т.Н., Лучко Л.В., Дыкун М.О. Индукция каллуса у зрелых зародышей кукурузы.//Биополимеры и клетка. -1999.-15,№3.-С. 237-240.

14. Самохвал Є.Г., Чеченєва Т.М. Вплив синього світла на калюсоутворення і морфогенез в культурі соматичних тканин кукурудзи. //Фізіологія в Україні на межі тисячоліть. Глава в монографії. Київ.-2000.-1.-С. 390-392.

15. Чеченєва Т.М. Спонтанна мінливість in vitro у кукурудзи .//Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. Глава в монографії. Київ: Логос, т.1.-2001.-С. 579-585.

16. Чеченєва Т.М., Гур’єва І.А. Порівняльне дослідження сомаклональних інбредних ліній кукурудзи за кількісними ознаками. //Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. Глава в монографії. Київ: Логос, т.-2001.-С.586-589.

17. Чеченева Т.Н. Изменчивость in vitro у кукурузы, индуцированная 1,4 бисдиазоацетилбутаном.//Физиология и биохимия культ. растений. -2001.-33, №6.-С. 480-484.

18. Чеченева Т.Н. Генетическое изучение сомаклональных вариантов кукурузы.//Физиология и биохимия культ. раст. -2002.-34,№4.-С. 349-352.

19. Чеченева Т.Н., Гурьева И.А. Морфогенетичекие особенности биотехнологических инбредных линий кукурузы.//Физиология и биохимия культ. раст.-2003.-35, №1.-С. 48-54.

20. Чеченева Т.Н., Гурьева И.А., Вакуленко С.Н. Сомаклональная инбредная линия кукурузы УКЧ 10 и гибридные комбинации с ее участием.//Физиология и биохимия культ. раст. -2003.-35, №5.-С. 447-454.

21. Чеченева Т.Н., Труханов В.А. Побеговый морфогенез и соматический эмбриогенез в культуре ткани кукурузы.//Экспериментальная генетика в ускорении селекционного процесса. Киев: Наукова думка. -1989.-С. 120-128.

22. Чеченева Т.Н., Легейда.В.С., Савченко Е.К., Войтюк Л.И. Эффективность каллусообразования различных сортов и линий кукурузы.// Структура и генетические функции биополимеров. Киев: Наукова думка. -1981.- С. 74 – 76.

23. Чеченєва Т.М. Вплив генотипів рослин і експлантів на ефективність трансформації кукурудзи. // Генетично модифіковані рослини: перспективи та проблеми. - Київ: Парламентське видавництво ВРУ.- 2003.-С.89-95.

24. Чеченєва Т.М. Поліпшення амінокислотного складу білка кукурудзи біотехнологічним шляхом. //Наукові праці Українського державного університету харчових технологій.-2001.-№10.-С.150-151.

25. Чеченева Т.Н. Отбор сомаклональных линий с повышенной регенерационной способностью из гетерогенных каллюсных популяций кукурузы.//Фактори експериментальної еволюції організмів.- Київ: Аграрна наука -2003. – С.380-384.

26. Спосіб культивування тканини кукурудзи. Патент SА №4353389, МКИ 4С12N5/00, A/1507792/ Чеченєва Т.М., Труханов В.А., Моргун В.В. Заявл. 04.01.1988.Опубл.30.09.1996, Бюл. №3.-3с.

27. Авторське свідоцтво про реєстрацію зразка генофонду рослин в Україні № 83. Кукурудза лінія УКЧ 6. Національний Центр генетичних ресурсів України № ИВ0103499 Чеченева Т.Н. Запит № 000299. Заявл. 21.04.2000. Вид. 5.12.2003

28. Авторське свідоцтво про реєстрацію зразка генофонду рослин в Україні № 84. Кукурудза лінія УКЧ 11. Національний Центр генетичних ресурсів України № ИВ0103361 Чеченева Т.Н. Запит № 000300. Заявл. 15.04.2000. Вид. 5.12.2002.

29. Кунах В.А, Чеченева Т.Н., Легейда В.С., Савченко Е.К., Войтюк Л.В., Зосимович В.П. Получение культуры ткани кукурузы и ее цитогенетическая характеристика.//Тезисы IV съезда УОГиС.- Одесса. -1981.-1.-С. 221-223.

30. Kostromina V.W., Toporova E.K., Checheneva T.N., Trukhanov V.А., Kordyum V.A. Expression bacterial plasmides in tobacco protoplasts.//Abstr. XV Int.Gen.Congr.-New Delhi.- 1983.-P.766.

31. Чеченева Т.Н., Труханов В.А., Рубан Т.А.,Дудник К.Ю., Ларченко Е.А.. // Регенерационный потенциал культуры незрелых зародышей различных генотипов кукурузы.// Тез. V съезда УОГиС.-Киев. -1986.-1.-С. 174.

32. Чеченева Т.Н., Ларченко Е.А. Регенерационный потенциал отдаленных гибридов кукурузы и теосинте.// Тез V Межд. конф. «Биология культивируемых клеток. и биотехнология».- Новосибирск. -1988.-С. 297-298.

33. Чеченева Т.Н. Фенотипическая изменчивость растений-регенерантов кукурузы. // Тез. Всес. конф. „Новые направления биотехнологии”.- Пущино.-1988.-С. 86.

34. Чеченева Т.Н., Моргун В.В., Ларченко Е.А., Труханов В.А.Качественная и количественная изменчивость в потомстве растений-регенерантов кукурузы. // Тез. конф.”Частная генетика растений”.- Киев. -1989.-С. 115.

35. Чеченева Т.Н. Регенерационная способность инбредных линий кукурузы и их гибридов.//Тез. Всес. cов. «Генетика соматических клеток в культуре» (Звенигород, 1989).- Москва. -1989.- С. 77.

36. Checheneva T.N, Larchenko E.A.,Morgun V.V., Trukhanov V.A. Variability in quantitative traits in progeny of regenerated plants.// Abstr. VII Int. Cong. of Plant Tissue and Cell.-Amsterdam.-1990.-P.175.

37. Чеченева Т.Н., Ларченко Е.А., Труханов В.А., Рубан Т.А.Сомаклональные мутанты у кукурузы.//VI съезд УОГС (Полтава,1992).-Киев. -1992.-С. 138.

38. Checheneva T.N., Larchenko E.A., Trukhanov V.A., Morgun V.V. Genetic analyses of corn somaclonal mutants.//Abstr.II Internat. Conf. “Plant Biology and Biotechnology in Vitro.”-Almaty.-1993.- P.6.

39. Чеченева Т.Н., Рубан Т.А., Дыкун М.О. Влияние химических мутагенов и гамма-облучения на каллусообразование и регенерационную способность инбредных линий кукурузы.//Междун. симп.“Управление генетической изменчивостью сельскохозяственных растений.”-Ялта, 1992.- С. 120.

40. Checheneva T.N.,Коchubei S.M. Development of photosynthetic apparatus in callus of maize inbreds differing in regeneration capacity.//Abstr. Int. Symp. “Plant Biotechnology and Genetic Engenering”.-Kyiv.-1994.- P.123.

41. Checheneva T.N. Corn biotechnological research.//Abstr. II Int. Symp. on Plant Biotechnology.- Kyiv.-1998.-P.28.

42. Чеченєва Т.М.Біотехнологія in vitro незамінних амінокислот.//VI Міжнар. наук.-техн.конф.“Проблеми створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій.” //Київ:УДУХТ.-2000.-1.-С. 85.

43. Checheneva T.N., Dykun M.O., Luchka L.V. Corn: Spontaneous and Induced Variability in vitro.//Int. Symp. “Mol. mechanisms of genetic processes and biotechnology”. Moscow, Minsk.-12-18 November, 2001.-Р.201.

44. Чеченева Т.Н. Геномная изменчивость и отбор in vitro у кукурузы.// Тез.IV Междун. конф. “Геном растений.”-Одесса: ЮБЦ. – 2003. – С. 77.