Генетична мінливість рослин тютюну, регенерованих з клітинних ліній, стійких до іонів тяжких металів
DOI:
https://doi.org/10.29038/NCBio.24.2-2Ключові слова:
Nicotiana tabacum (L.), клітинна селекція, іони важких металів, цитометричний аналіз, поліплоїдія.Анотація
Одним з основних елементів цитологічних спостережень, що проводяться на всіх етапах створення нових форм рослин, є визначення плоїдності, як компонентів схрещення, так і отриманих гібридів, сортів, варіантів. Традиційний метод визначення плоїдності шляхом підрахування хромосом на давлених або постійних препаратах під мікроскопом є трудоємким, а інші методи візначення плоїдності за розміром устриць, пилку або числа хлоропластів в епідермальних устичних клітинах не відзначаються високою точністю, особливливо, якщо плоїдність зразків відрізняється не суттєво.
Найбільш надійним методом візначення плоїдності рослин є цитофотометричний метод визначеня плоїдності, оснований на зміну кількості ДНК в клітині. Суть проточної цитометрії (ПЦМ) полягає в тому, що світовий імпульс флюрохрому який фіксується проточним цитометром, пропорційний кількості ДНК кожного індивідуального ядра клітини, в свою чергу кількість ДНК інтерфазного ядра відображає плоїдність останнього.
Наведені дані по аналізу плідності у дослідних рослин. За допомогою методу цитометричного аналізу досліджували геноми рослин-регенерантів тютюну (Nicotiana tabacum L.), одержаних з клітинних ліній, стійких до іонів барію, кадмію, ванадію. Встановлено, що регенерант, отриманий із кадмій (Cd) – стійкої лінії – триплоїд. Отримані регенеранти з клітинних ліній, стійких до іонів барію (Ва2+) та ванадію – міксоплоїди. Контрольні рослини тютюну мають диплоїдний геном. Регенеранти зберігають фенотипічні особливості стійких клітинних ліній. Ці характеристики, на наш погляд, можливо, пов'язані з явищем поліплоїдії. Однак, не виключено інших типів мутацій у досліджуваних варіантах рослин тютюну.
Посилання
1. Roik, M.V.; Kovalchuk, N.S.; Aleksiychuk, L.V. Analiz minlivosti rivnya ploidnosty genomu vihidnih selekciynih materialiv cukrovih buryakiv z vikoristannyam tehnologii analizatora ploidnosti «Partec». Кyiv, 2006, 39с.
2. Murashige, T.; Skoog, F. A revised medium for rapid growth and biossays with tobacco tissue culture. Physiology Plants. 1962, 15(13), 473-497
3. Tores – Silva, G.; Matos, E.M.; Correla, L.F.; Fortini, E.A.; Soares, S.S.; Batista, D.S.; Otoni, C.G.; Azevedo, A.A.; Viccini, L.F.; Koehler, A.D.; Resende, S.V.; Specht, C.D.; Otoni, W.C. Anatomy, flow cytometry, and x-ray tomography reveal tissue organization and ploidy distribution in long-term in vitro cultures of Melocactus species. Frontuers Plant Science. 2020, 11(1314), 1-13 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01314
4. Gupta, N.; Mittal, A.; Dadu, T.; Choudhary, D.; Handoo, A. Flow cytometric DNA ploidy analysis in haemato-limphoid neoplasms: an analysis of 132 cases. International Journal of Hematology-Oncology and Stem Cell Research. 2022, 16(1), 34-45
5. Zhao, H.; Albino, A.P.; Jorgensen, E.; Traganos, F.; Darzynkiewicz, Z. DNA damage response induced by tobacco smoke in normal muman bronchial epithelial and A549 Pulmonary adenocarcinoma cells assessed by laser scanning cytometry. International Society for Advancement of Cytometry. Cytometry, Part A. 2009, 75A, 840-847 https://doi.org/10.1002/cyto.a.20778
6. Widoretno, W.; Azriningsih, R.; Sukmadjaja, D.; Rosyidah, M. In vitro induction and identification of poliploidAmorphophallusmuelleri Blume plants by colchicine treatment. Agrivita Journal Science. 2023, 45(1), 87-97 https://doi.org/10.17503/agrivita.v45i1.3992
7. Sliwinska, E. Flow cytometry – a modern method for exploring genome size and nuclear DNA synthesis in horticural and medicinal plant species. Folia Horticulturae. 2018, 30(1), 103-128 https://doi.org/10.2478/fhort-2018-0011
8. Sjahril, R.; Kasmiati, R.M.; Jamaluddin, I.; Panga, N.J. Flow cytometry analisis on colchicine induced poliploid of Katokkon peppers (Capsicum chinense Jacq.). IOP Conf. Ser.: Earth Environmental Science. 2021, 807(032024), 1-6 https://doi.org/10.1088/1755-1315/807/3/032024
9. Fomicheva, M.; Domblides, E. Mastering DNA content estimation by flow cytometry as an efficient tool for plant breeding and biodiversity research. Method and protocols. 2023, 6(18), 1-13 https://doi.org/10.3390/mps6010018
10. Galbaraith, D.; Loureiro, J.; Antoniadi, I.; Bainard, J.; Bureš, P.; Càpal, P.; Castro, M.; Castro, S.; Doležel, J.; Giorgi, D.; Husband, B.C.; Kolaŕ, F.; Kouteckŷ, P.; Kron, P.; Leitch, I.J.; Lung, K.; Lopes, S.; Lućanovà, M.; Lucretti, S.; Ma, W.; Melzer, S.; Molnàr, I.; Novàk, O.; Poulton, N.; Skalickŷ, V.; Sliwinska, E.; Šmarda, P.; Smith, T.W.; Sun, G.; Talhinhas, P.; Tàrnok, A.; Temsch, E.M.; Tràvniček, P.; Urfus, T. Best practices in plant cytometry. International Society for Advancement of Cytometry. 2020, 7(4), 311-317 https://doi.org/10.1002/cyto.a.24295
11. Metcalfe, C.J.; Li, J.; Doležel, J.; Piperidis, N.; Aitken, K.S. Flow cytometric characterization of the complex polyploidy genome of Saccharum officinarum and modern sugarcane cultivars. Scientific reports. 2019, 9(19362), 1-12 https://doi.org/10.1038/s41598-019-55652-3
12. Augustine, S.M.; Cherian, A.V.; Seiling, K.; Fiore, S.D.; Raven, N.; Commandeur, U.; Schillberg, S. Targeted mutagenesis in Nicotiana tabacum ADF gene using shocwave – mediated ribonucleoprotein delivery increases osmotic stress tolerance. Physiologia Plantarum. 2021, 173, 993-1007. https://doi.org/10.1111/ppl.13499
13. Huang, T.-K.; Armstrong, B.; Schindele, P.; Puchta, H. Efficient gene targetingn in Nicotiana tabacum using CRISPR/SaCas9 and temperature tolerant LbCas12a. Plant Biotechnology Journal. 2021, 19, 1314-1324 https://doi.org/10.1111/ppi.13546
14. Lewis, R.S.; Drake-Stowe, K.E.; Heim, C.; Steede, T.; Smith, W.; Dewey, R.E. Genetic and agronomic analisis of tobacco genotypes exhibiting reduced nicotine accumulation due to induced mutations in Berberine Bridge Like (BBL) genes. Frontiers in Plant Science. 2020, 11(368), 1-14 https://doi.org/10.33.89/fpls.2020.00368
15. Pikalo, S.V.; Dubrovna, O.V. Riven' ploidnosti roslyn – regenerantiv triticale, otrymanyh shlyahom selekcii in vitro na stiykist' do abiotychnyh stresiv. Factory eksperimentalnoy evolucii organizmiv. 2018, 22, 305 – 310. https://doi.org/10.7124/FEEO.V22.966
16. Ignatiev, O.M.; Panyuta O.I.;Oparina, T.P.; Prutyan, T.L. Diyalnist' zstosuvannya protochnoyi cytometrii na osnovy analizu zmin u zagalnomu analizi krovy, hvoryh na на COVID – 19. Naukoviy visnik Uzgorodskogo universitetu, seriya «Medicina». 2022, 2(66), 62 – 66. https://doi.org/10.32782/2415-8127.2022.66.11
17. Lysenko, S.A. Protochna DNK – cytometrya v ocincy paraneoplastychnogo revmatologichnogo syndromy u hvoryh na rak legen'. – Ukrainskiy naukovo – medychniy molodyzhniy zhurnal. Klinichna medicyna. 2013, 4, 32 – 36.
18. Mykytyuk, O.Y. Protochna cytometriya: fiziologichny osnovi ta praktychne zasosuvannya u mediciny i biologi. Visnik problem biologii i mediciny. 2015, Вип.2, 1(118), 214 - 217
19. Paes de Melo, B.; Carpinetti de Avelar, P.; Fraga, O.T.; Rodrigues – Silva, P.L.; Sartory-Fioresi, V.; Fernando de Camargos, L.; Ferreira de Silva, M.F. Abiotic stresses in plants their markers: a responses and programmed cell death mechanisms. Journals Pants. 2022, 11(9), 1100 – 1119 https://doi.org/10.3390/plants11091100
20. Zhang, Y.; Xu, J.; Li, R.; Ge, Y.; Li, Y.; Li, R. Plant response to abiotic stress: mechanisms and strategies. International Journal Molecular Science. 2023, 24(13), 10915 https://doi.org/10.3390/ijms241310915
21. Sergeeva, L.E.; Mykhalska, S.I. Cell selection with heavy metal ions for obtaining salt tolerant plant cell cultures. Fiziology plants and genetics. 2019. 51(4), 315 – 323 https://doi.org/frg2-019.04.315
22. Sergeeva, L.; Bronnikova, L. Cell selectiom with bareium ions for obtaining genetically modified tobacco. Вісник Черкаського університету Серія біологія. 2020, 1, 71 – 78 https://doi.org/10.31651.2076-5835-2018-1-2020-1-71-78
23. Sergeeva, L.E. Nitrate reductase activity in biotechnology tobacco plants under enzyme inhibitors action. Fiziology plants and genetics. 2017, 49(2), 129 – 133 https://doi.org/10.15407/frg2017.02.129
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Bronnikova L.I., Zaitseva I.O.
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
