Цитогенетический полиморфизм семенного потомства деревьев ели белой (Picea glauca (Moench) Voss) при интродукции в Воронежской области

  • Владислав Николаевич Калаев Воронежский государственный университет
  • Ирина Викторовна Игнатова Воронежский государственный университет
  • Елена Анатольевна Калаева Воронежский государственный университет
Ключевые слова: ель белая, микроядро, митотическая активность, остаточное ядрышко, патологии митоза, цитогенетический полиморфизм, ядрышковые характеристики

Аннотация

Установлен полиморфизм семенного потомства деревьев ели белой (Picea glauca (Moench) Voss) по цитогенетическим показателям при интродукции в Воронежской области. На основании полученных результатов выявлены разнонаправленные цитогенетические реакции (изменение митотической активности, времени прохождения клетками стадий митоза, уровня и спектра нарушений митоза) семенного потомства деревьев ели белой при интродукции и определены пределы варьирования характеристик митотического и ядрышкового аппарата. Анализ цитогенетических характеристик у семенного потомства ели выявил высокую гетерогенность семенного потомства. Среди семенного потомства выявлено шесть различных по стабильности генетического материала групп проростков: «мутабильная», «слабомутабильная» и четыре промежуточных. В «мутабильной» группе отмечается высокий уровень патологий митоза и присутствие аберраций, связанных как с повреждением хромосом, так и c повреждением митотического аппарата и нарушением цитотомии. В данной группе установлена задержка клеток на стадии профазы митоза и обнаружены клетки с микроядрами (0–0,03 %). «Слабомутабильная» группа характеризуется отсутствием патологий митоза, клеток с микроядрами и остаточными ядрышками, низким значением митотического индекса (1,9–2,9 %). Промежуточные группы имеют высокое значение митотического индекса (3,8–4,6 %), промежуточную между «мутабильной» и «слабомутабильной» группами величину уровня патологий митоза (0,9–1,9 %), задержку клеток на стадии метафазы митоза. Нарушения митоза в этих группах обусловлены повреждением хромосом и митотического аппарата. В данных группах наблюдаются клетки с остаточными ядрышками в интерфазе (0–0,02 %) и митозе (0,1–0,7 %) и с микроядрами (0–0,04 %). Количественное преобладание проростков определенной группы у каждого исследуемого дерева свидетельствует о продуцировании семенного потомства, которое можно по совокупности цитогенетических показателей отнести к группе чувствительной или устойчивой к факторам окружающей среды. Полученные данные по цитогенетическому полиморфизму семенного потомства ели белой можно использовать в генетико-селекционных работах для отбора материнских деревьев, продуцирующих семенное потомство с разной стабильностью генетического материала. Также следует учитывать их при проведении цитогенетического мониторинга загрязнения окружающей среды с использованием древесных растений, т. к. наличие мутабильных и слабомутабильных форм среди семенного потомства, а также деревьев, продуцирующих разное количество проростков с высокой и низкой стабильностью генетического материала, может отразиться на получаемых результатах при малых объемах выборок.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Алов И. А. Патология митоза (формы патологии, классификация, количественная характеристика) // Вестник АМН СССР, 1965. № 11. С. 58–66.
Алтухов Ю. П., Гафаров Н. И., Крутовский К. В., Духарев В. А. Аллозимный полиморфизм в природной популяции ели европейской (Picea abies (L.) Karst.). Сообщ. 3. Корреляция между уровнем индивидуальной гетерозиготности и относительным количеством нежизнеспособных семян // Генетика, 1986. Т. 22, № 12. С. 2825–2830.
Артюхов В. Г., Калаев В. Н., Карпова С. С. Цитогенетический полиморфизм семенного потомства деревьев березы повислой (Betula pendula Roth), произрастающих в различных экологических условиях // Экологическая генетика, 2009. Т. 7, № 1. С. 30–40.
Артюхов В. Г., Калаев В. Н., Сенькевич Е. В., Вахтель В. М., Савко А. Д. Цитогенетические показатели семенного потомства лиственных древесных растений в 1-километровой зоне Нововоронежской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология, 2004. Т. 44, № 4. С. 445–457.
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. Т. 1. М.: Мир, 1987. 295 с.
Баранова Т. В., Калаев В. Н., Бурменко Ю. В.: заявитель и патентообладатель Воронежский государственный университет. Пат. 2654605 Российская Федерация, МПК A01H 1/04 (2006.01); A01H 5/00 (2006.01). Способ оценки по цитогенетическим показателям качества семян Rhododendron ledebourii Pojark. № 2016140096; заявл. 11.10.2016, опубл. 21.05.2018, Бюл. № 15. 16 с.
Белоусов М. В., Машкина О. С., Пардаева Е. Ю., Зеленина Е. А., Попов В. Н. Влияние свинца и выбросов автотранспорта на сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.) по данным цитогенетического анализа // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета, 2013. № 28. С. 13–19.
Богданова Е. В. Кариологическое изучение Picea pungens Engelm. в условиях интродукции // Бюллетень ботанического сада Саратовского государственного университета, 2009. № 8. С. 219–223.
Бурменко Ю. В., Баранова Т. В., Калаев В. Н., Сорокопудов В. Н. Цитогенетический полиморфизм семенного потомства интродуцентов на примере Rhododendron ledebourii Pojark // Turczaninowia, 2018. Т. 21, № 1. С. 164–173. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.1.16
Буторина А. К. Цитогенетическая оценка деревьев дуба черешчатого разных селекционных категорий // Генетика, 1989. Т. 25, № 2. С. 301–309.
Буторина А. К., Богданова Е. В. Адаптивное значение и возможное происхождение В-хромосом у ели колючей // Цитология, 2001. Т. 43. № 8. С. 809–814.
Butorina A. K., Cherckashina O. N., Ermolaeva O. V., Chernodubov A. I., Avdeeva I. A. 2007. Cytogenetic monitoring of the Usmansky and Khrenovskoy autochtonic pine stands. Biology Bulletin 34(4): 423–426.
Буторина А. К., Ермолаева О. В., Черкашина О. Н., Мазурова И. Э., Белоусов М. В., Чернодубов А. И. Перспективы использования цитогенетического анализа в лесоводстве на примере оценки состояния островных боров Воронежской области // Успехи современной биологии, 2008. Т. 128, № 4. С. 400–408.
Буторина А. К., Калаев В. Н., Вострикова Т. В., Мягкова О. Е. Цитогенетическая характеристика семенного потомства некоторых видов древесных растений в условиях антропогенного загрязнения г. Воронежа // Цитология, 2000. Т. 42, № 2. С. 196–201.
Butorina A. K., Mozgalina I. G. 2004. Specific cytogenetic characteristics of Pinus cretacea and Pinus sylvestris. Russian Journal of Ecology 35(3): 156–160.
Федоренко О. М., Зарецкая М. В., Лебедева О. Н., Титов А. Ф. Генетическое разнообразие природных популяций Arabidopsis thaliana (L.), расположенных на северной периферии ареала вида // Труды КарНЦ РАН, 2014. Т. 2. С. 36–42.
Калаев В. Н., Артюхов В. Г., Попов В. Н., Игнатова И. В. Цитогенетический полиморфизм семенного потомства сосны обыкновенной на востоке Воронежской области // Лесоведение, 2010. № 4. С. 56–65.
Калаев В. Н., Истомова И. Ю., Моисеева Е. В. Хромосомные числа представителей некоторых видов хвойных, произрастающих в коллекциях ботанического сада им. проф. Б. М. Козо-Полянского Воронежского государственного университета // Современные проблемы интродукции и сохранения биоразнообразия растений: матер. 2-й международ. науч. конф., посвященной 75-летию Ботанического сада им. профессора Б. М. Козо-Полянского и 100-летию со дня рождения профессора С. И. Машкина. Воронеж, 2012. С. 309–319.
Калаев В. Н., Попова А. А. Цитогенетические характеристики и морфологические показатели семенного потомства деревьев дуба черешчатого (Quercus robur L.), произрастающих на территориях с разным уровнем антропогенного загрязнения // Вестник Воронежского государственного университета. Серия химия, биология, фармация, 2014. Т. 4. С. 63–72.
Kalaev V. N., Popova A. A. 2014b. Cytogenetic polymorphism of English oak (Quercus robur L.) seedlings from areas with different levels of anthropogenic pollution. Silvae Genetica 63, 6: 245–252. DOI: 10.1515/sg-2014-0032
Калаева Е. А., Артюхов В. Г., Калаев В. Н. Теоретические основы и практическое применение математической статистики в биологических исследованиях и образовании. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2016. 282 с.
Карпюк Т. В., Муратова Е. Н. Кариологический анализ ели Мейера (Picea Meyeri Rehd. Et Wils) // Turczaninowia, 2005. Т. 8, № 3. С. 67–77.
Холина А. Б., Корень О. Г., Журавлев Ю. Н. Генетическая структура и дифференциация популяций тетраплоида Oxytropis chankaensis (Fabaceae) // Генетика, 2009. Т. 45, № 1. С. 81–91.
Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
Ламоткин С. А., Владыкина Д. С., Скаковский Е. Д. Зависимость состава эфирного масла ели канадской Picea glauca (Moench) Voss. от экологической обстановки региона произрастания // Химия растительного сырья, 2012. № 2. С. 111–117.
Магомедова Б. М. Изменчивость показателей плодов и однолетних сеянцев редкого вида Каркас кавказский // Лесоведение, 2019. Т. 3. С. 188–197. DOI: 10.1134/S0024114819020050
Мазурова И. Э. Цитогенетические особенности лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) в условиях Центрального Черноземья // V съезд ВОГиС: матер. конф. Ч. 2. М.: Изд-во РГАУ–МСХА, 2009. С. 248.
Муратова Е. Н., Седельникова Т. С. Структурные перестройки хромосом и полиморфизм нуклеолярных локусов как факторы устойчивости хвойных в экстремальных лесорастительных условиях // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем: тез. докл. Международ. совещания. Красноярск, 1999. С. 116–117.
Селютина И. Ю., Кониченко Е. С., Дорогина О. В. Изменчивость и межпопуляционная дифференциация редкого вида Gueldenstaedtia monophylla Fisch. (Fabaceae) // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2017. Т. 21, вып. 3. С. 354–359.
Сенькевич Е. В. Цитогенетика сосны обыкновенной и березы повислой в районе Нововоронежской АЭС в связи с вопросами оценки загрязнения окружающей среды: автореф. дис. … канд. биол. наук. Воронеж, 2007. 23 с.
Тихонова И. В., Экарт А. К., Зацепина К. Г., Кравченко А. Н. Изменчивость аллозимов и уровень инбридинга в возрастных группах южно-таежных и лесостепных популяций сосны обыкновенной в Средней Сибири // Сибирский лесной журнал, 2019. Т. 5. С. 70–80.
Владимирова О. С., Муратова Е. Н., Седаева М. И. Пыльца ели сибирской, произрастающей в различных экологических условиях // Хвойные бореальной зоны, 2008. Т. 25, № 1–2. С. 98–102.
Воробьев Р. А., Тебенькова Д. Н. Развитие вегетативных и генеративных органов представителей рода ель (Picea L.), интродуцированных в Нижегородской области // Лесной вестник, 2013. Т. 99, № 7. С. 97–105.
Vostrikova T. V. 2007. Instability of cytogenetic parameters and genome instability in Betula pendula Roth. Russian Journal of Ecology 38(2): 80–84.
Wittmann W. 1962. Aceto-iron-haematoxylin for staining chromosomes in squashes of plant material. Stain Technology 37(1): 27–30.
Опубликован
2020-10-01
Как цитировать
1. Калаев В. Н., Игнатова И. В., Калаева Е. А. Цитогенетический полиморфизм семенного потомства деревьев ели белой (Picea glauca (Moench) Voss) при интродукции в Воронежской области // Turczaninowia, 2020. Т. 23. № 3. С. 185-204. URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/8573.
Раздел
Научные статьи