Библиотечный каталог авторефератов Украины

Математичний розрахунок даних, проведений із застосуванням множинного лінійного регресійного аналізу по частоті електрофоретичних спектрів 11S глобуліну в сортах цукрових буряків з одного боку та показниками маси коренеплодів і врожайності з другого боку дозволив нам виявити взаємозв’язок деяких поліпептидів глобуліну з фізіологічним процесом накопиченя маси коренепдлоду, яку записували у вигляді формули.

Так, середня маса коренеплоду М для кожного сорту при даних умовах вирощування  дорівнює:

М=М0+Nаma+Nвmв+Nсmс

де М0 – маса коренеплода при відсутності компонентів  а, в, с;

ma, mв, mс – прибавки маси коренеплода, пов’язані з присутністю в спектрі компонентів а, в, с відповідно.

Nа, Nв , Nс  - частоти, з якими зустрічаються компоненти а, б, с відповідно.

Якщо Г – густота насадження, то врожайність сорту можна записати так:

Вр=МГ=(Мо+ Nаma+Nвmв+Nсmс)Г.

Поліморфізм 11S глобуліну у інбредних ліній.   Інбридинг у цукрових буряків істотно впливає  на поліпептидний склад 11S глобуліну, зменшує його поліморфізм та підвищує частоту одного-двох типів спектрів.

Аналіз популяцій та ліній Ялтушківської ДСС, тобто сорту Ялтушківська однонасінна 30, його компонентів, субкомпонентів та різних ліній показав, що ступінь гомозиготності цих матеріалів пов’язаний із поліморфізмом по глобулінам. Інбредні лінії порівнюючи із сортопопуляціями менш поліморфні (2-9 типів спектрів) і мають значно більшу частоту одного двох спектрів. Кожна лінія відрізняється від іншої наявністю найбільш характерного типу спектру, який зустрічається із частотою 61-95%. При цьому

найчастіше зустрічаються спектри з одним кислим поліпептидом (№32, №25). Тобто, низький рівень поліморфізму глобуліну може бути показником генетичної чистоти інбредних ліній цукрових буряків. Зменшення числа поліпептидів в електрофоретичних спектрах та загального поліморфізму по білках в інбредних лініях описано на інших культурах. Це явище пояснюється репресією генів, що контролюють синтез цих білків і розглядається як одна із причин інбредної депресії лінійних матеріалів (Айала, 1984). З літератури відомо, що ні одна із досліджених ліній жита не була однорідною по складу запасних білків (Пенева, Мартыненко, Конарев, 1989). Вирівняні інбредні лінії соняшника мають один тип спектру геліантиніну. Однак із 70 зареєстрованих ліній тільки 13 мали чіткі маркерні ознаки (Анисимова, 1993). Інбридинг у кукурудзи проходить з найбільшим успіхом. Відома значна кількість інбредних ліній з оригінальним складом зеїну. Це не тільки лінії зарубіжних фірм, але й інбредні та мутантні лінії вітчизняної селекції (Попереля, Асыка, 1989; Моргун, Борейко і др., 1977; Конарев, Сидорова, 1993).

В електрофоретичному аналізі 11S глобуліну ліній із стерильною цитоплазмою встановлено, що матеріали різного походження достовірно відрізняються між собою по значеннях χ2. При цьому найбільш істотні відмінності від умовного стандарту (чс-лінія м. Умань) спостерігались у ліній іноземного походження (Табл. 6).

Експериментальний мутагенез змінює частоту та співвідношення типів спектрів у мутантних ліній, порівнюючи з вихідними та викликає появу 11S глобулінів з оригінальним поліпептидним складом, який відрізняється від 47 типів спектрів зареєстрованих для сортів.

Таблиця 6

Різноманітність електрофоретичних спектрів 11S глобуліну та їх частота в лініях із стерильною цитоплазмою різного походження

Поліморфізм 11S глобуліну у диких видів Beta.  Розкриття генетичного потенціалу або всієї видової різноманітності роду Beta необхідна умова ефективної селекційної роботи з цукровим буряком.

Це потребує чіткої ідентифікації видів та визначення місця кожної таксономічної одиниці в еволюційному циклі роду. Тим більше, що дикі види – це донори цінних ознак, що втрачені культурними формами в процесі еволюції і селекції.

Перші дані в цьому напрямку одержані нами та іншими дослідниками раніше при вивченні сумарних білків в загальній пробі насіння (Буренин, Гаврилюк и др., 1981; Лесневич, 1983). Однак, на думку Р. Левонтина (1978) чіткі відмінності між видами можна встановити тільки по частоті варіантних форм білків у певній вибірці.

Вивчення електрофоретичного складу 11S глобуліну диких видів в індивідуальному аналізі (вибірка 50 насінин) показало, що види відрізняються між собою наявністю та кількістю типів спектрів з різним поліпептидним складом та частотою, з якою вони зустрічаються. На рис. 5 видно оригінальний склад глобуліну кожного виду, який в свою чергу не повторює склад електрофоретичних спектрів культурних буряків, що представлені на рис. 4. У 8-и диких видів виявлено 23 нових типів спектрів глобуліну. В табл. 7 типи спектрів диких видів нумеруються від №48 до №70, №53-№58 відповідають видам, не представленим в таблиці. Як видно із цієї таблиці кожний вид має різні типи спектрів, які відрізняються також частотою. Види секції Patellares Тr. найменш поліморфні (1 тип спектру), у видів секції Corollinae Тr. – 3 типи спектрів, у диких видів Vulgares Тr. виявлено 4-5 типів спектрів глобуліну.

Такий детальний аналіз дозволив чітко ідентифікувати кожну таксономічну одиницю і встановити. що види секції Patellares , особливо вид B.patellaris Moq. найбільш давній серед видів роду. Види секції Corollinae виникли дещо пізніше. При цьому вид B.macrorhiza Stev. самий давній в цій секції, а B.intermedia Bunge проміжний між B.trigуna W. et K. та B.lomatogona F et М., що підтвердило уявлення В.П.Зосимовича (1940) про походження цих видів. Найбільш молодими є види секції Vulgares . Встановлено, що склад глобулінів та частота  типів спектрів B.maritima L. найбільш подібні до культурних форм цукрових буряків, що дає підставу, згідно з існуючими в літературі уявленнями (Благовещенский и др., 1974; Конарев, 1983) передбачати найкращу сумісність цих видів при гібридизації. Сумісність, в свою чергу, забезпечує повнішу інтрогресію корисних ознак від диких форм у культурні (Szota, Jassen, 1967). Ці дані підтвердили висновки, одержані нами раніше.

Тобто, попередній добір пар для схрещування на основі електрофоретичних властивостей запасних білків насіння може значно полегшити завдання створення віддалених гібридів. Міжвидові гібриди від гібридизації культурних форм з видами секції Patellares і Corollinae часто виявляються нежиттєздатними або стерильними (Буренин,1984). Для подолання міжвидової несумісності у буряків застосовують метод щеплень (Jonson, 1956), температурний вплив (Savitsky, 1978) та фізіологічно-активні речовини типу лектинів (Болелова, Петрушина и др., 1984). Відомі поодинокі випадки одержання таких міжвидових гібридів. Найбільш вдалою була робота Г.Савицької (1978, 1983) по переносу в культурні рослини гена стійкості до нематоди від виду B.patellaris .

Таблиця 7

Типи спектрів 11S глобуліну та їх частота у деяких диких видів буряків.

Наявність міжвидової несумісності ускладнює гібридизацію цукрових буряків з дикими видами, що потребує додаткової ідентифікації гібридних форм. В нашій роботі показано, що антигенний спектр глобуліну міжвидових гібридів поєднує в своєму складі поліпептиди дикого і культурного видів. Гібридність насіння від міжвидових схрещувань можна визначити по наявності в спектрі гібриду видоспецифічного антигену B.vulgaris.

Підсумовуючи одержані результати досліджень та існуючі літературні дані по запасних білках різних рослин, слід відзначити, що знання про фізіолого-біохімічні властивості білків буряків перестають бути білою плямою в цій галузі. Нами встановлено, що запасним білком цукрових буряків є 11S глобулін. Вивчено його фізіолого-біохімічні властивості, зокрема електрофоретичний, іммунохімічний та амінокислотний склад, відношення до кріопреципітації, особливості накопичення та використання в онтогенезі, тканинну специфічність, відсутність залежності від умов вирощування рослин. Експериментально доведена функціональна роль 11S глобуліну, як запасного білка. Дано фізіолого-біохімічне обгрунтування можливості його застосування як маркера для оцінки генофонду буряків. Здійснено детальний аналіз поліморфізму 11S глобуліну у сортів, гібридів, ліній і диких видів, що дало змогу розробити метод оцінки генофонду буряків по компонентах запасних білків. Це, в свою чергу, дозволило здійснити біохі­мічну паспортизацію та реєстрацію сортів і ліній в єдиному каталозі, виявити їх різноманітність та оригінальні форми, визначити критерій оцінки генетичної чистоти ліній, уточнити філогенетичні взаємовідносини в межах роду.

ВИСНОВКИ

Електрофоретичне та іммунохімічне дослідження глобулінів цукрових буряків в онтогенезі, різних умовах вирощування рослин та в генотипах видів, сортів, гібридів і ліній дозволило вперше виявити запасні білки цієї культури та дослідити їх фізіолого-біохімічні властивості, функціональну роль, мінливість в онтогенезі, стабільність в різних умовах вирощування та поліморфізм.

1. Встановлено, що запасним білком цукрових буряків є 11S глобулін – солерозчинний білок, який при руйнуванні водневих зв’язків розкладається на декілька субодиниць з молекулярною масою 60-70 кД, а при дисоціації дисульфідних зв’язків утворює кислі та основні поліпептиди з молекулярною масою 40 та 20 кД, відповідно. В його антигенному спектрі виявлено одну основну лінію преципітації.
2. Доведено, що 11S глобулін буряків – кріобілок. Критична температура його кріопреципітації відповідає мінімальній температурі проростання насіння цукрових буряків і становить 40С.
3. Функціональна роль 11S глобуліну, як запасного білка, експериментально доведена особливостями його накопичення та використання при дозріванні та проростанні насіння, характерним співвідношенням амінокислот, тканинною специфічністю, стабільністю складу в різних умовах вирощування.
4. Кислі поліпептиди 11S глобуліну більш гетерогенні, еволюційно та генотипово мінливі, ніж основні поліпептиди. В процесі еволюції від виду B.patellaris Moq. до культурних форм буряків поступово збільшується їх число та кількість представленого в них білка. Поява нових поліпептидів в еволюції видів Beta співпадає з формуванням нових видових категорій і пов’язана з істотною зміною структури молекули глобуліну. Біохімічна збагаченність глобуліну деякими кислими поліпептидами у сортів та гібридів порівнюючи з інбредними лініями обумовлює властивий їм гомеостаз та забезпечує більшу інтенсивність метаболічних процесів, що, можливо, пов’язано з гетерозисом.
5. В процесі росту і розвитку цукрових буряків поступово змінюється вміст, а також електрофоретичний та іммунохімічний склад 11S глобу­ліну. Для кожного етапу онтогенезу характерний певний набір цих глобулінів, серед яких виявлено органоспецифічні поліпептиди, а також поліпептиди, що синтезуються de novo або розкладаються до амінокислот.
6. Встановлено, що при дозріванні насіння відбувається поступове накопичення вмісту та варіантних форм 11S глобуліну, що пов’язано з відтоком білків із усієї рослини та реутилізацією продуктів розкладу дозріваючим насінням. При цьому першими з’являються кислі поліпептиди, які на самому початку проростання використовуються молодим проростком для росту.
7. Доведено, що електрофоретичний склад 11S глобуліну детермінований генотипом і не залежить від умов вирощування цукрових буряків.
8. 11S глобулін буряків характеризується незбалансованим амінокислотним складом і має низький вміст незамінних амінокислот, де практично відсутні метионін, цистин, триптофан. В найбільшій кількості представлені глутамінова, аспарагінова кислоти, а також аргінін поряд із заниженим вмістом проліну.
9. 11S глобулін буряків – поліморфний білок. У вивченому генофонді, що включає дикі види, сорти, гібриди, інбредні лінії, мутанти виявлено 70 фенотипових класів (типів спектрів) 11S глобуліну. Кожний тип спектру відрізняється від іншого принаймні одним поліпептидом. Відмінність між видами, сортами та лініями полягає в наявності різних типів спектрів, що відрізняються складом поліпептидів, а також їх частотою.
10. Аналіз внутрішньосортового поліморфізму 11S глобуліну показав, що генофонд вітчизняних сортів-популяцій є унікальним і не має аналогів в інших бурякосіючих країнах, в його складі виявлено 47 типів спектрів. Сорти поліморфні по складу глобулінів (17-24 типи спектрів) і мають 3-4 характерних типи спектрів, які зустрічаються із частотою 41-64%. Оригінальні сорти достовірно відрізняються між собою та від інших матеріалів по значенням χ2, розрахованих на основі частот виявлених типів спектрів.
11. Встановлено, що інбридинг у цукрових буряків істотно впливає на поліпептидний склад 11S глобуліну, зменшує його поліморфізм та підвищує частоту одного-двох типів спектрів. Низький рівень поліморфізму глобуліну може бути показником генетичної чистоти інбредних ліній. Гомозиготні лінії мають 2-3 типи спектрів. Лінії із стерильною цитоплазмою різного походження достовірно відрізняються по частоті виявлених типів спектрів. Експериментальний мутагенез змінює співвідношення типів спектрів у мутантних ліній та викликає появу мутантних генотипів з оригінальним складом глобуліну.
12. Аналіз поліморфізму 11S глобуліну диких видів Beta виявив 23 типи спектрів, які не зустрічаються у вирощуваних сортів, що дало змогу ідентифікувати їх по цим спектрам та їх частоті, а також уточнити філо­генетичні взаємовідносини між видами в межах роду і, зокрема, в секції Corollinae Tr. Антигенний спектр міжвидових гібридів поєднує в своєму складі поліпептиди дикого та культурного видів, гібридність насіння визначається по наявності видоспецифічного антигену B.vulgaris L.
13. Встановлено взаємозв’язок деяких поліпептидів 11S глобуліну з фізіоло­гічним процесом накопичення маси коренеплоду при застосуванні математич­ного аналізу даних частот електрофоретичних спектрів в сортах цукрових буряків з одного боку та показниками маси і врожайності з другого боку.
14. Одержані результати по вивченню фізіологічних та біохімічних властивостей 11S глобуліну, його мінливості в онтогенезі, різних умовах виро­щування та поліморфізму дали можливість розробити та експериментально обгрунтувати новий для цукрових буряків метод оцінки генофонду по електрофоретичних спектрах запасних білків, показати напрямки подальшого розвитку досліджень та шляхи їх практичного використання.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ.

В роботі дано фізіолого-біохімічне обгрунтування можливості застосування запасних білків як маркерів для оцінки генофонду цукрових буряків, а також розроблено метод такої оцінки по електрофоретичних спектрах 11S глобуліну (А.С. СРСР №1433190 та патент України №8546). Суть його в реєстрації електрофоретичних спектрів 11S глобуліну окремих насінин, підрахуванні частоти, з якою вони зустрічаються у встановленій вибірці насіння та порівнянні цих показників по χ2 . Метод може бути застосований в 1) фізіології рослин для :

- вивчення накопичення поживних речовин в насінні та їх використання  в процесі росту і розвитку молодої рослини;

- виявлення взаємозв’язку компонентів запасних білків з важливими фізіологічними процесами;

- визначення якості та життєздатності насіння;

2) в генетиці та селекції для :

- скринінгу генетичних колекцій;

- біохімічної паспортизації сортів і ліній, оцінки різноманітності їх генофонду;

- визначення генетичної чистоти інбредних ліній;

- ідентифікації видів Beta, прогнозування їх сумісності при міжвидовій гібридизації, визначення гібридності насіння.

Біохімічна паспортизація вихідних селекційних матеріалів по електрофоретичних спектрах 11S глобуліну та знання взаємозв’язку компонентів запасних білків з господарсько-цінними ознаками можуть бути використані для добору пар при створенні нових перспективних гібридів з бажаними ознаками.

Список основних наукових праць, опублікованих по темі дисертації

1. Лесневич Л.А., Болелова З.А. Изучение и оценка генофонда сахарной свеклы по белкам-маркерам // Сельскохозяйственная биология. -–1987. - №4. – С.58-63.
2. Гаврилюк И.П., Лесневич Л.А., Зайцева Л.Н., Лисицин Е.М. Идентификация сортов и линий  сахарной свеклы по составу полипептидов 11S глобулина семян // Белковые маркеры в сортовой идентификации и регистрации генетических ресурсов культурных растений. Сборник научных трудов ВИР. – Л.: ВИР, 1987. – С.126-131.
3. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А. Новые генетические маркеры для свеклы // Сахарная свекла. – 1987. - №7. – С.37-39.
4. Лесневич Л.А., Гаврилюк И.П., Конарев В.Г., Зайцева Л.Н. Запасные глобулины семян свеклы // Физиология и биохимия культурных растений. – 1988. – т.20, №6. – С.592-597.
5. Lesnevich L., Borisjuk V. Polymorfism 11S globulin in the identicacion varieties and lines of sugar beet. // Biochemical identificat. varieties. Material Intern. Simpos. ISTA. – L. USSR: VIR. – 1988. – P.236-240.
6. Болелова З.А., Тихонова В.П., Лещенко Е.В., Лесневич Л.А. О создании новой формы сахарной свеклы с однолетним типом развития // Сельскохозяйственная биология. – 1985. - №7. – С.59-62.
7. Лесневич Л.А. Идентификация генофонда свеклы по запасным глобулинам семян // Физиолого - биохимические основы продуктивности сахарной свеклы. – Киев: ВНИС, 1989. – С.169-171.
8. Лесневич Л.А. Белковые маркеры в идентификации сортов  и линий сахарной свеклы // Доклады ВАСХНИЛ. – 1990. - №7. С.28-32.
9. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Гаврилюк И.П. Применение белковых маркеров для идентификации селекционных материалов сахарной свеклы // Методические рекомендации. – Л.: ВИР, 1991. – 18 с.
10. Лесневич Л.А., Роик Н.В., Борисюк В.А., Дзись Н.С. Генетическое разнообразие селекционных материалов раздельноплодной сахарной свеклы по белкам-маркерам // Доклады ВАСХНИЛ. – 1992. - №4. – С.2-6.
11. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А. Каталог генофонда свеклы. Вып I. Характеристика отечественных сортов сахарной свеклы по белковым формулам. Киев: ВНИС, 1992.–33с.
12. Лесневич Л.А., Борисюк В.А. Полипептиды 11S глобулина в анализе подлинности сортов сахарной свеклы // Физиол. и биох. культ. растен. – 1993. – 25,№2. – С.175-181.
13. Лесневич Л.А., Борисюк В.А. Белковые маркеры в изучении и систематизации сортов и линий // Сахарная свекла. – 1993. -№5. – С.25-27.
14. Лесневич Л.А. Электрофоретическое и иммунохимическое изучение запасных белков семян свеклы // Физиол. и биох. культ. раст. – 1997. – т.29, №3. – С.200-208.
15. Лесневич Л.А. Запасные белки семян свеклы. Их гетерогенность, вариабельность в онтогенезе и полиморфизм //  Физиол. и биох. культ. раст. – 1998. – т.30, №6. – С. 417-426.
16. Лісневич Л.О. Внутрішньовидова мінливість запасного глобуліну диких видів роду Beta L. // Физиол. и биох. культ. раст. – 1999. – т.31, №2. – С.129-135.
17. А.С.№1433190 СССР, МКИ А01 Н1/04. Способ идентификации сортов сахарной свеклы. / Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А., Конарев В.Г., Гаврилюк И.П. (СССР) – №4125635; Заявл. 25.07.86; Опубл. 08.11.88, Бюл. №9. – 1989.
18. Патент Украины №8546, МКИ А01 Н1/04. Способ идентификации сортов и линий сахарной свеклы / Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А., Конарев В.Г., Гаврилюк И.П. – Заявл.23.12.93; Опубл.30.09.96; Офіційний бюлетень Промислова власність. -№3.- 1996.

19. Болелова З.А., Лесневич Л.А., Петрушина М.П. К вопросу о биологической специфичности растворимых белков видов рода Beta в связи с преодолением межвидовой несовместимости // Сельскохозяйственная биология. –1984. - №2. – С.57-60.
20. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А. Значение белков, как генетических маркеров при идентификации геномов свеклы // Цитогенетические и цитоэмбриологические  исследования в селекции сахарной свеклы. – Киев: ВНИС. – 1988. – С.88-98.
21. Богданова А.М., Поединок Н.Т., Лесневич Л.А. Серное питание и продуктивность сахарной свеклы. Серное питание и продуктивность растений. Сб.науч.тр. – Киев: Наукова думка, 1983. – С.103-114.
22. Лісневич Л.О., Борисюк В.О. Субодиниці глобулінів як біохімічні маркери у вивченні генофонду буряків // Український біохімічний з’їзд. Тези доповіді. Ч.ІІ. – Київ: УБТ, 1987. – С.56-57.
23. Лесневич Л.А., Борисюк В.А. Электрофорез 11S глобулинов в идентификации сортов и линий сахарной свеклы (Electrophoresis of globulins 11S in identification of varieties and lines of sugar beet) // III Международный симпозиум по биохимической идентификации сортов. Тезисы докладов. – Ленинград: ВИР, 1987. – С.45-46.
24. Болелова З.А., Лесневич Л.А. Биохимические маркеры при изучении гетерозиса и ЦМС у сахарной свеклы // Гетерозис. Теория и практика. – Харьков: Укр НИИ РСГ, 1988. – С.19.
25. Лесневич Л.А. Полиморфизм 11S глобулинов в изучении генома сахарной свеклы // Частная генетика растений: Тезисы докладов всесоюзной конференции (23-25 мая 1989 г., Киев). – Киев: УААН, 1989. – С.131-132.
26. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А. Полиморфизм 11S глобулинов в изучении эволюционных взаимоотношений рода Beta L. // Молекулярные механизмы генетических процессов. – М.: ИОГеН, 1990. – С.89.
27. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Болелова З.А. Идентификация генотипа сахарной свеклы по белкам-маркерам // VI съезд Украинского общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова, Полтава. Тезисы докладов. – Киев: АН Украины, 1992. – С.29-30.
28. Лесневич Л.А., Борисюк В.А., Шкляр А.Я. Изменчивость состава 11S глобулинов и адаптивные возможности сортов сахарной свеклы // Управление генетической изменчивостью с-х растений. – Ялта: УААН, 1992. – С.40-41.
29. Лісневич Л.О., Борисюк В.О. 11S глобуліни як маркери в ідентифікації та вивченні генофонду цукрових буряків // ІІ з’їзд Українського товариства фізіологів рослин. Тези доповідей. ч.І. – Київ: ІФРГ НАНУ, 1993. – С.131-132.
30. Лісневич Л.О. Поліморфізм запасних білків в ідентифікації та вивченні генофонду цукрових буряків // Молекулярно-генетические маркери в селекции растений. – Киев: Аграрная наука, 1994. – С.41-42.

Лісневич Л.О. Фізіолого-біохімічні властивості та функціональна роль запасних білків буряків. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 – фізіологія рослин. – Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено дослідженню фізіолого-біохімічних властивос-тей та функціональної ролі запасних білків буряків у зв’язку з виявленням можливості оцінки генофонду по компонентах цих білків. Вперше в електрофоретичних та іммунохімічних дослідженнях встановлено, що запасним білком цукрових буряків є 11S глобулін, який по складу субодиниць, поліпептидів, амінокислот та кріовластивостям подібний 11S глобулінам інших дводольних рослин. Функціональна роль 11S глобуліну буряків, як запасного білка, доведена особливостями його накопичення та використання в процесі дозрівання та проростання насіння, характерним розподілом амінокислот, мінливістю в онтогенезі та стабільністю складу в різних умовах вирощування рослин. В дисертації представлено фізіолого-біохімічне обгрунтування можливості застосування 11S глобулінів як маркерів для оцінки генофонду буряків. Розроблено та захищено авторським свідоцтвом СРСР (№1433190), патентом України (№8546) новий для цукрових буряків метод оцінки видів, сортів і ліній за електрофоретичними спектрами глобуліну. Критерієм такої оцінки встановлено типи спектрів, їх число та частоту, з якою вони зустрічаються у певній вибірці насіння. Результати проведених досліджень показали, що застосування запасних білків буряків як маркерів дає можливість з високим ступенем вирогідності здійснювати паспортизацію та реєстацію сортів і ліній, виявляти їх різноманітність та оригінальні форми, встановлювати взаємозв’язок деяких поліпептидів з важливими фізіологічними процесами, визначати якість та життєздатність насіння, оцінювати генетичну чистоту та походження ліній, уточнювати філогенетичні взаємовідносини в межах роду Beta L.

Ключові слова: 11S глобулін, електрофорез, іммунохімія, функціональна роль глобулінів, онтогенетична та генотипова мінливість, білкові маркери, оцінка генофонду, паспортизація сортів і ліній, філогенетичні взаємовідносини, буряки (сорти, гібриди, лінії, дикі види).

Лесневич Л.А. Физиолого-биохимические свойства и функциональная роль запасных белков свеклы. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.12 – физиология рстений. – Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящена исследованию физиолого-биохимических свойств и функциональной роли запасных белков свеклы в связи с определением возможности оценки генофонда по компонентам этих белков. Впервые в електрофоретических и иммунохимических исследованиях установлено, что запасным белком сахарной свеклы является 11S глобулин, который в диссоциирующей системе полиакриламидного геля образует две группы полипептидов с молекулярной массой 40 и 20 кД. Показано, что состав субъединиц, полипептидов, аминокислот и криосвойства этого глобулина подобны 11S глобулинам других двудольных растений. Этот глобулин постепенно накапливается при созревании семян и первым используется при прорастании. В процессе роста и развития свекловичного растения изменяется содержание, а также електрофоретический и иммунохимический состав       11S глобулина. Для каждого этапа онтогенеза характерен определенный набор этих белков, среди которых выявлены органоспецифичные полипептиды, а также полипептиды, которые синтезируются de novo или распадаются до более простых соединений. Установлено, что електрофоретический состав             11S глобулина детерминирован генотипом и не зависит от условий выращивания растений.

Функциональная роль 11S глобулина, как запасного белка, доказана особенностями его накопления и использования в процессе созревания и прорастания семян, характерным распределением аминокислот, изменчивостью в онтогенезе и стабильностью состава в разных условиях выращивания растений. Представлено физиолого-биохимическое обоснование возможности использования 11S глобулинов как маркеров для оценки генофонда свеклы.

В диссертации установлено, что полиморфизм 11S глобулина проявляется при электрофорезе экстрактов индивидуальных семян, что дало возможность выявить разнообразные типы спектров этого глобулина. Типы спектров, их число и частота с которой они встречаются в установленной выборке семян отличаются у разных сортов, линий и видов. Разработан и защищен авторским свидетельством СССР (№1433190), патентом Украины (№8546) новый для сахарной свеклы метод оценки генофонда по електрофоретическим спектрам 11S глобулина, где исследуемую партию семян характеризуют по этим показателям. В изученом генофонде свеклы выявлено 70 типов спектров 11S глобулина, из них 47 типов спектров соответствуют сортам и гибридам, 23 типа спектров – диким видам. Анализ внутрисортового полиморфизма глобулина показал, что отечественные сорта-популяции уникальны и не имеют аналогов в других свеклосеющих странах. Установленный нами оригинальный полипептидный состав диких видов и индуцированных мутантов, позволяет рассматривать их как значительный генетический резерв в расширении разнообразия новых гибридов, привнесении в них свойств устойчивости и продуктивности.

Результаты проведенных исследований показали, что использование запасных белков свеклы как маркеров дает возможность с высокой степенью достоверности осуществлять паспортизацию и регистрацию сортов и линий, выявлять их разнообразие и оригинальные формы, устанавливать взаимосвязь некоторых полипептидов с важными физиологическими процессами, определять качество и жизнеспособность семян, оценивать генетическую чистоту и происхождение линий, уточнять филогенетические взаимосвязи в пределах рода Beta L., устанавливать гибридность семян.

Ключевые слова: 11S глобулин, электрофорез, иммунохимия, функциональная роль глобулинов, онтогенетическая и генотипическая изменчивость, белковые маркеры, оценка генофонда, паспортизация сортов и линий, филогенетические взаимоотношения, свекла (сорта, гибриды, линии, дикие виды).

Lisnevych L.A. Physiologo-biochemical properties and functional role of beet storage proteins. – Manuscript.

Thesis for a doctor’s degree by specialiti 03.00.12 – plant physiology – Institut of Plant Physiology and Genetics of the National Academy of Scienses of Ukraine, Kyiv, 1999.

The dissertation is devoted to investigating physiologo-biochemical properties and functional role of beet storage protein in connection with determination of the possibility to estimate genetical pool by the components of these proteins. For the first time 11S globulin has been found to be a storage protein for sugar beet. Electrophoretical and immunochemical investigations show that globulin is similar to 11S globulin of other dicotyledonous plants by their composition of subunits, polypeptides, aminoacids and crioproperties. Functional role of 11S globulin as a storage protein is proved by the peculiarities of its accumulation and use in the process of seed maturing and germinating, by a characteristic aminoacid distribution, variability in ontogenesis and by a stability of the composition under different conditions of plant growing. Physiologo-biochemical grounds for a possibility of 11S globulin as markers for estimating beet genetical pool are presented in the dissertation. A new for sugar beet method which allows to estimate species, varieties and lines by using globulin electrophoretical spectra, is developed (A.S. №1433190, Patent №8546). Types of the spectra, their number and the frequency, they occur in a definite set of seeds, are a criterium of such estimating. The results of the investigations have shown that the use of beet storage proteins as markers makes it possible with high validity to introduce a passport system and registrate varieties and lines, to reveal their variations and original forms, to interconnect some polypeptides with important physiological processes, to define seed quality and viability, to estimate genetical purity and line origine, to detail phylogenetical interrelations in the range of Beta L.

Key words: 11S globulins, electrophoresis, immunochemistry, functional role of globulins, ontogenetic and genotypical variability, protein markers, estimating beet genetical pool, a passport system varieties and lines, phylogenetical interrelations, beet (variaties, hybrids, lines, wild species).