Биология | Бидай мутанттарының сапалық белгілерінің тұқым қуалауын зерттеу

Мазмұны

ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР МЕН МӘНДЕР
КІРІСПЕ
ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
Өсімдіктердегі мутанттардың шығу тарихы
Бидай мутанттары және оларды селекцияда пайдалану
Өсімдіктердегі микромутациялар
МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
Жұмыстың өтілу жағдайы
Зерттеуге алынған бастапқы материалдарға сипаттама
Жұмсақ бидай сорттарындағы кадмий тұзының әсеріне байланысты өзгергіштікті зерттеу әдістері
ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР
Хлорлы кадмийдің әртүрлі ерітіндісінің әсерінен бидайдың меристемалық клеткаларының бөліну белсенділігі
Хлорлы кадмийдің әсерінен жұмсақ бидай сорттарынан алынған М1-М4 ұрпақтарының онтогенезіндегі өзгерістерін зерттеу
Хлорлы кадмий әсерінен өзгерген М1-М4 ұрпақтарындағы белгілердің морфологиялық ерекшеліктері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Тұқым қуалаушылықты зерттеу мақсатында және селекция тұрғысынан қарағанда, өсімдіктердің жасанды, мутагенезімен айналысатын зерттеушілердің алдында маңызды міндет тұр, ол – бағытталған мутацияларды алу [1]. Бұндай мәселенің шешімін табуға болады, ол әртүрлі мутагендердің және қосымша факторлардың әсер ету ерекшелігі арқасында мутагендердің генетикалық модификациялануымен дәлелденеді.
Жасанды жолмен алынған мутанттар селекционерді қызықтыратын дақыл формаларының әртүрлілігін жоғарылатады және келешекте сұрыптау мен гибридизация үшін кең жол ашады [2].
Бір сортта белгілі өндірістік, технологиялық және тұтынушылық қасиеттердің бірге қабысуы жұмсақ бидай селекциясының негізгі және шешімі қиын міндеттерінің бірі. Сондықтан, шаруашылықта құнды белгілері бар формалар алу үшін бидайдың өсуі мен дамуына әртүрлі мутагендердің әсерін зерттеу белгілі бір қызығушылық тудырады. Сонымен қатар, генетикалық әсерлерді зерттеу мәселесі, әсіресе химиялық қосылыстардың әсерінен туындайтын мутацияларды зерттеу маңызды. Ұзақ уақыт бойы жасанды мутагенезбен жұмыс жасаған зерттеушілердің күш жігері селекцияда негізінен нақты фенотиптік сипатқа ие әртүрлі мутациялар алуға бағытталған болатын. Бірақ, көптеген макромутанттардың тіршілік қабілеті төмен, ал керісінше, кіші мутациялар жиі кездеседі және олардың өміршеңдігі жоғары болады [3-4].
Кіші мутацияларға әлсіз фенотиптік көрінісімен сипатталатын полимерлі гендердің мутациялары жатады. Полимерлі гендер немесе полигендер әдетте, сапалық белгілердің: өсімдіктің биіктігі, жапырақтардың мөлшері және масақтардың, масақшалардың, дәндердің, бүйір сабақтарының санына, белок пен май мөлшеріне, өнімділігіне, ерте пісу мен дамуына және т.б. белгілердің көрінуіне әсер етеді [5-8]. Осының әсерінен туындайтын мутациялар спецификасы үлкен маңызға ие.
Әлемдік селекция тәжірибесінде химиялық қосылыстардың, атап айтқанда, алкильді қосылыстардың дәнді дақылдарға әсері, көбінесе, құндылығы төмен, тек морфологиялық өзгергіштікке және өсімдіктің хлорозға ұшырауына жиі әкелетіндігі белгілі. Сондықтан, өсімдіктің өсіп – дамуына улы әсерін тигізбейтін, жұмсақ бидай сорттарының ауыл шаруашылығына құнды белгілерінің (өнімділігі, сапасы, тат және қара күйе ауруларына төзімділігі т.б.) өзгергіштік шегін ұлғайтатын әлсіз мутаген іздеу қажет болды.
Әдеби мәліметтерде кадмийдің токсинділігі, мутагенділігі және өсімдіктің өсуін тежейтіндігі туралы кеңінен талқыланған еңбектер кездеседі [1], бірақ, хлорлы кадмийдің 0,01 пайыздық ертіндісінің бидай дәніне әсерінен туындаған тұқым қуалайтын құнды белгілерімен алғашқы материалды алу жайлы жүргізілген зерттеу жұмыстары кездескен жоқ.


1 .ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

1.1 Өсімдіктердегі мутанттардың шығу тарихы

Қазіргі уақытта химиялық заттар өсімдіктер селекциясында теориялық және практикалық мәселелерді шешу үшін кең қолданылуда. Мутаген ретінде қолданылатын рентген сәулелері клеткаларға жоғары ену қабілетіне және гендерге әсер етуімен хромосомалардың күйін өзгерту қасиеттеріне ие болу керек [9-12].
Химиялық және физикалық заттардың әсерінен кешеуілдеуші мутациялардың да болатындығы анықталған. Химиялық және физикалық мутагендер (иприт, формальдегид, уретон және рентген) әсерінен пайда болатын мутациялар кейде келесі ұрпақтарда мозайкалар түрінде көрінеді. Мутагендердің көмегімен өсімдіктердің тұқым қуалаушылығын өзгертуге, өнімділігі жоғары ауылшаруашылық дақылдарының жаңа сорттарын, құнды белгілері бар өсімдіктерді алуға болады. Жалпы мутагендерді қолдану арқылы шығарылған негізгі ауылшаруашылық дақылдарының бірнеше ондаған жаңа сорттары шығарылған [13-15]. Өсімдіктерде көп мөлшерде өзгеріс туғызған мутагендердің алғашқысы – этиленимин болды. Бидай өсімдігінде этилениминді сынауда Н.К. Шкварников қызықты нәтижелерге қол жеткізген [16].
Ғалымдар арпа мен бұршақта этилениминнің жоғары мутагендік активтілігін дәлелдегеннен кейін, 50-ші жылдардың аяғында көптеген әлем елдерінде химиялық мутагендерді өсімдіктер селекциясында кеңінен қолдана бастады [17-19]. Одан кейін, И.А. Рапопорт қазіргі кезде жалпыға танымал мутагендерді – нитрозаметилмочевина, 1,4 – диазоацетилбутан және т.б ашты [20].
Б. Шарманың жұмыстарында бұршақтағы белгілі бір типтегі мутацияларды индукциялауда этиленимин мен нитрозометилмочевинаның әсерінің өзгешелігі дәлелденген [21]. Этилениминнің компактоидты, ерте пісетін формалардың пайда болуын туғызатындығы анықталған.
Көптеген ғалымдардың мәліметтері бойынша, бұршақ пен басқа дақылдарды нитрозометилмочевинамен әсер ету нәтижесінде ең көп және болашағы зор мутациялар алынған. Жұмсақ бидайға осы мутагенмен әсер ету арқылы 80% дейін өзгергіштік алынған және этилениминмен салыстырғанда мутация туғызу әсері 2–3 есеге жоғары болған [22-24].
И.А. Рапопорт және басқа ғалымдар N – нитрозо – N – алкилуретан т.б. супермутагендермен зерттеулер жүргізіп, кеңес ғалымдарының алған нәтижелерін практикалық жағынан көрсетті [25].
Қазақстанда микроорганизмдердің, өсімдіктердің, жануарлардың мутациясымен шұғылданған М.Х. Шигаева, Н.Б. Ахматуллина және А.М. Ғаббасов сияқты әйгілі ғалымдардың мутациялық теория мен методикалық құнды тәжірибелерінен алған мәліметтері кеңінен қолданылады. Олардың зерттеулері нәтижесінде, селекция тәжрибесіне қажетті мутантты микроорганизмдер және дәнді дақылдар формалары алынған [24-26].
Жоғарыда атап өткен химиялық қосылыстардың дәнді дақылдарға әсері, көбінесе, селекция үшін құндылығы жоқ морфологиялық өзгергіштікке және өсімдіктің хлорофиль дәндерінің түзілмеуіне әкеледі [25]. Сондықтан, өсімдіктің өзгергіштік шегін ғана ұлғайтып, өніміне улы әсерін тигізбейтін химиялық қосылыстардың әлсіз ертіндісін іздеу керек. Мутация мәселесіне қызығушылық және орасан көп орындалған жұмыстарға қарамастан, өзгергіштіктің генетикалық табиғаты мен механизмі әліде болса жеткілікті зерттеуді қажет етеді.
Күшті химиялық мутагендердің бірқатары алкилдеуші қосылыстарға жатады. Олардың қасиеттері алкилдеуші топтың құрылымына және тұтас молекуланың құрылысына тәуелді [25]. Алкилдеуші қосылыстардың ішінде аса танымалдары эпоксидтер, диметилсульфат, диэтилсульфат және т.б. Бұл агенттер алғашқы және тиімді химиялық мутагендерге жатады. И.А. Рапопорт оларды анықтап және өндіріске енгізді [24]. Кейінірек, В.И. Сичкар, П.К. Шкварников, В.Ф. Марьюшкин жұмыстарымен дәлелденді. Алкилдеуші қосылыстардың ішінде хромосомалық ауытқулардың екі түрін (хромосомды және хроматидті) индуциялайтын заттар бар. Алкилдеуші қосылыстар ДНК жіпшесінің қандай күйде тұрғанына қарамастан тікелей онымен реакцияға түседі. Бұл химиялық заттар клеткалық циклдің кез-келген сатысында белгілі деңгейдегі жиілікпен хромосомалық мутациялар туғызады [24].
Мутагендердің өсімдіктерге әсерін анықтау үшін, әртүрлі дақылдардың оларды қабылдау ерекшеліктерін білу қажет. Бір дақылдың әртүрлі сорттары мутагендерге әртүрлі сезімталдық көрсетеді және мутацияның әртүрлі көріну жиілігін береді. Мутациялар жиілігі көбінесе мутагендік факторға тәуелді болса, мутациялардың көрінуі генотипке байланысты.
Мутагендер әсерінің ерекшелігі туралы алғашқы мәліметтер В.В. Сахаровтың еңбектерінде кездеседі. Бұл өзекті мәселеге содан бері көп көңіл аударылып келеді [23].
Түраралық будандастыру нәтижесінде алған кең ауқымды селекциялық материалдың шығуы мен морфологиялық белгілерінің көрінуі, Н.И. Вавиловтың гомологиялық қатар заңына сәйкес мутациялық процесс әртүрлі деңгейде өтетіндігін және әртүрлі нәтижелер беретіндігін дәлелдейді. Генетикалық тұрғыда түрлердің гомологиялық қатарлары неғұрлым жақын орналасса, соғұрлым олардың өзгергіштік қатарында ұқсастық көбірек болады. Қазіргі уақытта шығу тегі ортақ туыс түрлерде ұқсас мутациялар туындайды деп айтуға толық негіз бар. Көптеген зерттеушілер, таза линиялық сорттарға қарағанда, буданды сорттарда мутациялық өзгергіштік ауқымы кеңірек, өйткені пайда болатын өзгерістердің жиілігі мен әртүрлілігі будандылық деңгейіне біршама әсер етедідеп көрсетеді. Алайда, Н.Н. Зоз, Т.Б. Сальникова, В.В. Малченко бұл пікірді қолдамайды [22-25].
Өсімдіктердің мутагенге сезімталдығына және мутациялардың көріну жиілігіне клеткалардың плоидтылық деңгейі де әсер етеді. Гексаплоидты бидайға қарағанда сұлының диплоидты және тетраплоидты формаларында мутация сирек жүреді [21]. А.М. Садықов керісінше, тетраплоидты бидайда гексаплоидтыға қарағанда мутагендер жиілігі жоғары екендігін айтады [20]. Ол Dommergues, глодиолус гүлдерінің тетраплоидты және диплоидты туыстарына химиялық мутагендердің әсерін зерттегенде, диплоидты түрлердің мутагендерге сезімталдығының жоғары екенін анықтаған. L.І. Stadler және басқалары бидайдағы мутациялар жиілігі плоидтылыққа тәуелді деген қорытындыға қосылады, яғни плоидтылық жоғары болған сайын мутациялар жиілігі төмен болады. Бидай мен арпаның күздік типін жаздық формаларымен салыстырғанда, олардағы мутацияның шығу жиілігі төмен болады [5-12].

1.2 Бидай мутанттары және оларды селекцияда пайдалану

Тұқым қуалаушылықты зерттеу мақсатында және селекция тұрғысынан қарағанда, өсімдіктердің жасанды, мутагенезімен айналысатын зерттеушілердің алдында маңызды міндет тұр, ол – бағытталған мутацияларды алу [8]. Бұндай мәселенің шешімін табуға болады, ол әртүрлі мутагендердің және қосымша факторлардың әсер ету ерекшелігі арқасында мутагендердің генетикалық модификациялануымен дәлелденеді.
Жасанды жолмен алынған мутанттар селекционерді қызықтыратын дақыл формаларының әртүрлілігін жоғарылатады және келешекте сұрыптау мен гибридизация үшін кең жол ашады [15].
Бір сортта белгілі өндірістік, технологиялық және тұтынушылық қасиеттердің бірге қабысуы жұмсақ бидай селекциясының негізгі және шешімі қиын міндеттерінің бірі. Сондықтан, шаруашылықта құнды белгілері бар формалар алу үшін бидайдың өсуі мен дамуына әртүрлі мутагендердің әсерін зерттеу белгілі бір қызығушылық тудырады. Сонымен қатар, генетикалық әсерлерді зерттеу мәселесі, әсіресе химиялық қосылыстардың әсерінен туындайтын мутацияларды зерттеу маңызды. Ұзақ уақыт бойы жасанды мутагенезбен жұмыс жасаған зерттеушілердің күш жігері селекцияда негізінен нақты фенотиптік сипатқа ие әртүрлі мутациялар алуға бағытталған болатын. Бірақ, көптеген макромутанттардың тіршілік қабілеті төмен, ал керісінше, кіші мутациялар жиі кездеседі және олардың өміршеңдігі жоғары болады [1-5].
Кіші мутацияларға әлсіз фенотиптік көрінісімен сипатталатын полимерлі гендердің мутациялары жатады. Полимерлі гендер немесе полигендер әдетте, сапалық белгілердің: өсімдіктің биіктігі, жапырақтардың мөлшері және масақтардың, масақшалардың, дәндердің, бүйір сабақтарының санына, белок пен май мөлшеріне, өнімділігіне, ерте пісу мен дамуына және т.б. белгілердің көрінуіне әсер етеді [5-8]. Осының әсерінен туындайтын мутациялар спецификасы үлкен маңызға ие.
Д. Гриффит пен Ф. Джонсон және т.б зерттеушілердің ойынша, мутациялық селекция әлемдік айналымда жоқ, тек жасанды мутагенез бере алатын гендер мутациясын алуға мүмкіндік береді деген пікірді қуаттайды [25].
Сонымен, мутагенез, гибридизация және сұрыптауды комбинациялау арқылы неғұрлым қоршаған ортаға бейімделген және пайдалы генотиптер алуға болады. Н.П. Калинина және К.К. Сидорова көпжылдық зерттеулер нәтижесінде, бұршақ мутанттарының цитогенетикалық табиғаты және физиологиялық ерекшеліктерімен және бастапқы формалардан ажыратылатын, тек мутанттарға тән ерекшеліктерді анықтап, мутанттарда жекелеген морфологиялық белгілер арасындағы коррелятивті....