Особливості хромосомної мінливості в культурі тканин рослин Deschampsia antarctica Desv. з різним числом хромосом
Анотація
Мета. З’ясувати особливості хромосомної мінливості в калюсних тканинах D. antarctica на перших пасажах вирощування in vitro. Методи. Отримання калюсів з кореневих експлантів асептичних рослин, вирощених з насіння, та подальше субкультивування калюсних тканин. Цитогенетичний аналіз давлених препаратів, забарвлених ацетоорсеїном, визначення числа хромосом у метафазах мітозів. Результати. Проведено аналіз культивованих тканин, отриманих від рослин D. antarctica з різним числом хромосом: диплоїдів (2n=26), міксоплоїда з диплоїдним модальним класом і наявністю В-хромосом (2n=26+1-3В), міксоплоїда з білятриплоїдним модальним класом (2n=36, 38). В калюсних тканинах всіх рослин 2–4-го пасажів виявлено міксоплоїдію, наявність поліплоїдних і анеуплоїдних клітин. Модальний клас в усіх досліджених калюсах формували диплоїдні клітини та анеуплоїдні клітини з білядиплоїдним набором хромосом. Встановлено залежність цитогенетичної структури клітинних популяцій калюсних тканин від особливостей каріотипу рослини-донора. Найбільший розмах мінливості за числом хромосом (від 18 до 63) мали клітини калюсної культури, отриманої від диплоїдної рослини (2n=26) походженням з острова Галіндез, а найвищу частоту поліплоїдних (близько 47 %) та анеуплоїдних клітин – культура тканин міксоплоїдної рослини з білятриплоїдним модальним класом з острова Великий Ялур. Висновки. В культурі тканин D. antarctica на перших етапах її культивування незалежно від стану каріотипу вихідної рослини (диплоїд, міксоплоїд, поліплоїд) модальний клас складали диплоїдні клітини та клітини з білядиплоїдним числом хромосом.
Ключові слова: Deschampsia antarctica Desv., культура тканин, хромосомна мінливість in vitro, міксоплоїдія, В-хромосоми.Посилання
Zimmerman L. Somatic embryogenesis: a model for early development in higher plants. Plant Cell. 1993. No 5. P.1411–1423. doi: 10.1105/tpc.5.10.1411
Kunakh V.A. Biotechnology of medicinal plants. Genetic, physiological and biochemical basis. Kyiv: Logos, 2005. P. 730 (in Ukrainian).
Kunakh V.A. Ontogenetic plasticity of the genome as a basis for plant adaptivity. Zhebrakovsky readings. III. Transformation of genomes. Minsk: Pravo i ekonomika, 2011. P. 56 (in Russian).
McClintock B. The states of a gene locus in maize. Carnegie Institute of Washington Yearbook. 1968. No 66. P. 20–28.
McClintock B. The significance of responses of the genome to challenge. Science, 1984. No 226. P. 792–801. doi: 10.1126/science.15739260
Madlung A., Comai L. The effect of stress on genome regulation and structure. Annals of Botany. 2004. No 94. P. 481–495. doi: 10.1093/aob/mch172
Neelakandan A. K., Wang K. Recent progress in the understanding of tissue culture-induced genome level changes in plants and potential applications. Plant Cell Reports. 2012. No 31. P. 597–620. doi: 10.1007/s00299-011-1202-z
Bravo L.A., Ullloa N., Zuniga G.E., Casanova A., Corcuera L.J., Alberdi M. Cold resistance in Antarctic angiosperms. Physiologia Plantarum. 2001. No 111. P. 55–65. doi: 10.1034/j.1399-3054.2001.1110108.x
John U.P., Polotnianka R.M., Sivakumaran K.A., et al. Ice recrystallization inhibition proteins (IRIPs) and freeze tolerance in the cryophilic Antarctic hair grass Deschampsia antarctica E. Desv. Plant, Cell and Environment. 2009. No 32. P. 336–348. doi: 10.1111/j.1365-3040.2008.01925.x
Parnikoza I., Kozeretska I., Kunakh V. Vascular plants of the Maritime Antarctic: origin and adaptation. American Journal of Plant Sciences, 2011. Vol. 2(3). P. 381–395. doi: 10.4236/ajps.2011.23044
Chew O., Lelean S., John U.P., Spangenberg G.C. Cold acclimation induces rapid and dynamic changes in freeze tolerance mechanisms in the cryophile Deschampsia antarctica E. Desv. Plant, Cell and Environment. 2012. No 35. P. 829–837. doi: 10.1111/j.1365-3040.2011.02456.x
Navrotska D.O., Twardovska M.O., Andreev I.O., Zahrychuk O.M., Parnikoza I.Yu., Drobyk N.M., Kunakh V.A. Chromosomal polymorphism of Deschampsia antarctica Desv. plants from Argentine Islands region (maritime Antarctic). Visn. Ukr. Tov. Genet. Sel. 2014. Vol. 12(2). P. 184–190 (in Ukrainian).
Navrotska D.O., Twardovska M.O., Andreev I.O., Parnikoza I.Y., Betekhtin A.A., Zahrychuk O.M., Kunakh V.A. New forms of chromosome polymorphism in Deschampsia antarctica Desv. from the Argentine islands of the Maritime Antarctic region. Ukrainian Antarctic Journal. 2014. No 13. P. 185–191.
Amosova A.V., Bolsheva N.L., Samatadze T.E. et. al. Molecular cytogenetic analysis of Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae), Maritime Antarctic. PLOS ONE. 2015. Vol. 10(9): e0138878. doi: 10.1371/journal.pone.0138878
Zagrychuk O.M., Herts A.I., Drobyk N.M., Kunakh V.A. Callus formation and regeneration of Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) in culture in vitro. Biotechnologia Acta. 2013. Vol. 6(6). P. 77–86 (in Ukrainian).
Zahrychuk O.M., Drobyk N.M., Kozeretska I.A., Parnikoza I.Yu. , Kunakh V.A. Introduction in culture in vitro of Deschampsia аntarctica Desv. (Poaceae) from two regions of Maritime Antarctica. Ukrainian Antarctic Journal, 2011/2012. No 10–11. P. 289–295 (in Ukrainian).
Gamborg O.L., Eveleigh D.E. Culture methods and detection of glucanases in cultures of wheat and barley. Canadian Journal of Biochemistry, 1968. Vol. 46(5). P. 417–421. doi: 10.1139/o68-063
Kunakh V.A., Levenko B.A. Modification of squash technique for studying chromosomes in plant tissue culture cells. Tsitologia i genetika, 1975. Vol. 9(1). P. 56–58 (in Russian).
Plohynskyy N.A. Biometrics. 2-nd edition. Moscow: MGU, 1970. P. 367.
Kunakh V.А. Evolution of cell populations in vitro: peculiarities, driving forces, mechanisms and consequences. Biopolymers and Cell, 2013. Vol. 29(4). P. 295–310. doi: 10.7124/bc.000824.
Zosymovych V.P., Levenko B.A., Kunakh V.A., Yurkova G.N. Cytogenetic study of tomato callus tissues from plants of different ploidy. In: Culture of plant cells. Kyiv: Naukova Dymka, 1978. P. 97–104 (in Russian).
Fras A., Maluszynska J. Regeneration of diploid and tetraploid plants of Arabidopsis thaliana via callus. Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica. 2003. Vol. 45(2). P. 145–152.
