Сомалық будандардың ядролық геномының генетикалық құрылысы

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі Алматинский технологический университет

Сомалық будандастырудың генетикалық негіздері

Сомалық будандастыру әдісі табиғи емес, толығымен жасанды болғандықтан, өзіне ғалымдардың назарын аударып, гендердің бірегей тіркестерін алуға үміттендіреді, жыныстық жолмен будандаспайтын өсімдіктерден гендердің жаңа жиынтығы бар сомалық будандар алуға жол ашады.

Сомалық будандастыру өте күрделі, нәтижесін алдын ала болжауға болмайтын және тікелей басқаруға көнбейтін процесс. Сомалық будандардың генотипі генетикалық өзгерістерге жеткізетін бірқатар уақиғалардың нәтижесі. Екі протопласт құйылысқан кезде, бір-біріне тәуелсіз және әр уақытта ядролар, хлоропластар, митохондрялар өзара қосылып, генетикалық информациямен алмасуы Қосылған протопластар өсірген уақытта митоздың барысында ядро мен органоидтардың сегрегациясы бірен-сарандаған хромосомалардың жойылуы кейбір оргоноидтардың ішінара көбеюі мүмкін. Сонымен қатар, бұл жағдайларға, будандас- тыру процесіне байланысты генетикалық тұрақсыздық пен мутациялық өзгергіштік қосылуы мүмкін.

Будан клеткалардың дұрыс түзілуіне бірқатар факторлар кедергі бола алады:

1) қосылатын компонентерді фюзогенмен өңдеу кезінде пайда болатын тұрақсыздық ;

2) қосылатын протопластардың бір түрінде немесе екеуінде де өсіру тығыздығы төмен;

3) ядролардың асинхронды бөлінуі;

4) вакольдердебола цитоплазманың толық қосылмауы;

5) бірнеше митоздан соң хромосомалардың жоғалуы;

6) будан клеткалардың өсіру тығыздығы төмен болғандықтан құруы.

Сомалақ клеткаларды будандастыру кезінде гендер тағдыры көптеген факторларға байланысты, ол өкінішке орай әлі жақсы зерттелмеген. Өсімдіктердің клеткалық инжинериясының дамуына украин ғалымы Ю. Ю. Глеба үлкен үлесін қосты. Ол 25 жылдан астам уақыт онымен айналысқан, сомалық будандастырудың генетикалық мәселелерін, әсіресе ата-аналық формаларының ядролық және цитоплазмалық гендерін зерттеп келеді.

Ю. Ю. Глеба әріптестерімен темекінің бір түрінің протопластарында сомалық будандастыру кезінде ядролық гендердің жүріс-тұрысын зерттеген. Олар құйылысқан протопластарды миханикалық жолмен бөліп алып, оларды бөлек өсірген. Бұл тәсілдің арқасында жеке клеткаларда өтіп жатқан генетикалық оқиғаларды және әрбір клонның көптеген ұрпақтарын зерттеуге болады. Ата аналық біреуі ретінде олар темекінің Ксанти сортының ескі каллус линиясын алған. Бұл линия морфогнезге қаблетін жоғалтқан және 5-метилтриптофанға шыдамды болған. Екінші ата-ана ретінде темекінің роза сортының мезофильдік амфигаплоидтық және амфидиплоидтық клеткалары алынды. Бұл клеткалар жарыққа сезімтал рецесивтік геннен гомозиготалар болған. Екі тәуелсіз тәжірибе механикалық әдіспен 13 каллус протопластарымен құйылысқан гаплойтық мезофилл клеткалары және 12 каллус протопластарымен қосылған диплоидтық мезофилл клеткалары алынды. Бұдан басқа 12 каллус және 6 мезофилл протопластары оқшауланып алынды. Барлық қосылған клеткалар және жеке-жеке алынған ата-ана клеткалары каллус түзеп, кейін бүтін регенерант өсімдіктерін Нәтижесінде пісіп-жетілген 350 өсімдік алынды. Олар өздерінің қасиеттері бойынша А, Б, В деген үш топқа бөлінді.

А тобындағы өсімдіктер клеткалық клондардың төртеуінен алынған. Оларда ата-ананың екеуінің де белгілері болған. Сондағы каллус клеткалар белгілері:жарыққа төзімділік, триптофананың аналогына жарым-жартылай төзімділік, анеуплоидтық және хромосомалық тұрақсыздық. Роза сортының клеткаларының белгілері:нормалы морфогнез және жапырақтардың сағақсыз қондырмалы орналасуы. Бұл өсімдіктердің хромосомалық саны ата-аналарының хромосомалық жиынтығының қосындысына азды-көпті сәйкес келген. Сөйтіп, бұл өсімдіктер нағыз будан өсімдіктер болған, яғни протопластардың қосылуы негізінде олардың ядролары да қосылған.

Б тобында өсімдіктер клеткалық клондардың 14-нен алынған. олар морфология жағынан нормалы болған және барлық белгілері бойынша ата-ананың екеуінің біреуіне ұқсас болған. Күшті жарыққа өсіргенде олар түссізденген, яғни жарыққа төзімсіз болған. Клеткаларындағы хромосомаллық жиынтығы тек қана гаплоидтық немесе диплойтық болған. Бұл жәйт будан клеткаларда ата-ананың ядролары қосылмағанын көрсетеді. Регенерант өсімдіктері тек Роза сортының ядроларын иемденген клеткалардан пайда болған, себебі олардың морфогнезге қаблеті болған.

В тобындағы өсімдіктер құйылысқан екі протопластардан пайда болған будан клетканың клондарынан алынған. Бұл клондардан шыққан регинантардың ішінде әртүрлілік байқалған, яғни А. тобындағы өсімдіктерге ұқсас және Б тобындағы өсімдіктерге ұқсасатары болған. Гаплоидтық мезофилдің протопластарынан алынған Роза сортының өсімдіктеріне ұқсаған, тек қана регенераттардың көбісі диплойдтық болып шыққан.

Ю. Ю. Глеба қорытындысы

Ю. Ю. Глеба осы тәжірбиелердің нәтижесінде мынандай негізгі қорытынға келеді. Протопластарды қосын будан өсімдіктерді алғанда, олардың ядролық гендері ата-ананың екеуінен қалай тұқым қуаласа, солай - ақ біреуінен де тұқым қуалай алады. Ақырғысы, сірә, ядролар қосылмай, кейін гетерокариондарда сегрегацияға ұшырауына байланысты шығар. Бұл тұраралық және түрішіндегі комбинацияларында байқалады. Осындай тұжырымға басқа зерттеушілер де келді.

Г. Мельхере мен Г. Лабиб ядролары қосылған кезде хромосомалардың жүріс-түрысын анықтады. Олар темекі мезофилінен алынған гаплоидтық про-топластарының құйылысуынан шыққан будандардың хромосомалық санын зерттейді. Темекі жапырағының мезофилл клеткалары жалпы гомоплодты болады, ал гаплоидтық өсімдіктерде гаплоидтық болады. 55 түр будан каллустардан шыққан регенерантардың ішінде 30-ы диплоидтық, 5-і үшплоидтық 6-ы тетраплоидтық болған. Бұдан басқа анеуплойдтар да болған. Соны-мен, буандардың көбі кәдімі ұрықты амфидиплоидтар болып шықты. Бұл жағдай клеткалар қосылғанда ядролардың да қосылуын дәлелдейді. Ал анеуплоидтар клеткаларында In vitro өсіргендегі генетикалық өзгергіштік себебіне пайда болған шығар.

Будан клеткадан шыққан регенеранттардың көбінде байқалатын амфидиплоидттық көрсеткіштен ауытқуы талай себептерге байланысты.

Олар:1) анеуплоидтық және ата-ананың біреуінің немесе екеуінің де хромосомалақ тұрақсыздығы;

2) будан клеткаларды In vitro өсіргенде жағдайлар- дың онша лайықты болмауы;

3) будан клеткаларда генетикалық прооцестердің үйлестірілмеуі (түраралық будандастыру кезінде) .

Сомалық будандардың митохондриялық ДНҚ және онда жзылған белгілерін зерттегенде мүлдем басқаны көрсеткен. Бұл белгілердің сғегрегациясы күрделі өтеді, соның нәтижесінде белгілі екі таза ата-ана формаларынан басқа көптеген тұрақты формалар пайда болады. Бұл құбылысты будан клеткаларда өтіп жатқан түрлі оқиғалар арқасында түсінуге болады.