Цитоплазматическая мужская стерильность и её использование в селекции.
— явление полной или частичной стерильности андроцея высших растений, причиной которому является особая мутация в геноме митохондрий, фертильность растений восстанавливается полностью или частично при наличии доминантного аллеля ядерного гена-восстановителя фертильности. ЦМС проявляется в трех основных формах:
1) Мужская генеративные органы – тычинки – совершенно не развиваются; подобные явление наблюдается у растений некоторых видов табака;
2) Пыльники в цветках образуются, но пыльца их нежизнеспособна; эта форма стерильности чаще всего встречается у кукурузы;
3) В пыльниках образуется нормальная пыльца, но они не растрескиваются и пыльца не попадает на рыльца; это очень редкое явление наблюдается иногда у некоторых сортов томата.
МС генетически м\обуславливаться генами стерильности ядра и взаимодействием ядерных генов и плазмогенов →различают 2 вида МС: ядерную, или генную, и цитоплазматическую. Ядерная стерильность вызывается мутациями хромосомных генов ms. В связи с тем, что гены стерильности рецессивные, а гены фертильности доминантные, при этом типе наследования стерильности от скрещивания стерильности растений с фертильными все растения F1 бывают фертильными (msms х MsMs Msms), а в F2 происходит расщепление на фертильные и стерильные формы в отношении 3:1 в последующих поколениях число стерильных растений от такого скрещивания непрерывно уменьшается.
Рассмотрим ЦМС на примере кукурузы. Кукуруза — однодомное растение, женские цветки которого собраны в початок, а мужские —в метелку. Иногда в метелке м\б недоразвитые пыльники со стерильной пыльцой. Стерильность пыльцы определяется особенностями цитоплазмы. Опыление растений с ЦМС пыльцой, взятой от других растений, дает в потомстве формы также со стерильной пыльцой →признак ЦМС передается по материнской линии. Даже когда все 10 пар хромосом стерильного по пыльце растения замещены хромосомами растений с нормальной пыльцой, МСсохраняется. Цитоплазма, обуславливающая МС →цитS, а N цитоплазма→цитN. Генотип растения также влияет на стерильность пыльцы. ЦитS обусловливает стерильность только при наличии в генотипе рецессивных генов rfrf в гомозиготном состоянии. При цитS RfRf или цитS Rfrf растения имеют N фертильную пыльцу →ген Rf способен восстанавливать фертильность пыльцы. Подобные отношения между цитоплазмой и генотипом позволили разработать методику и составить схему получения межлинейных гибридов кукурузы с использованием ЦМС
цитS rfrf цитN rfrf цитS rfrf цитN RfRf
ЦМС фертильная ЦМС фертильная
цитS rfrf цитN rfrf цитS rfrf цитN RfRf
ЦМС фертильный («восстановитель»)
F2: двойной гибрид: (ахв)х(схD)
У растений с молдавским типом ЦМС метелки образуют пыльники, которые не раскрываются, пыльца в них нежизнеспособная, хотя при определенных условиях может образоваться и жизнеспособная. У растений с техасским типом ЦМС проявление стерильности в меньшей степени подвержено влиянию внешних воздействий, а признак выражен значительно: пыльники сильно дегенерированы и никогда не раскрываются. В селекции используются оба типа ЦМС.
Кроме того, имеются данные о возможности использования ЦМС и у пшеницы. Получены стерильцые формы от скрещивания двух видов растений — эгилопса и пшеницы, ведутся работы по подбору других компонентов для скрещивания, обеспечивающих максимальный гетерозис.
Удалось выявить пары скрещиваний» которые дают прибавку урожая на 40—50 %.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
51. Цитоплазматическая мужская стерильность и её использование в селекции.
— явление полной или частичной стерильности андроцеявысших растений, причиной которому является особая мутация вгеномемитохондрий, фертильность растений восстанавливается полностью или частично при наличии доминантного аллеля ядерного гена-восстановителя фертильности. ЦМС проявляется в трех основных формах:
1) Мужская генеративные органы – тычинки – совершенно не развиваются; подобные явление наблюдается у растений некоторых видов табака;
2) Пыльники в цветках образуются, но пыльца их нежизнеспособна; эта форма стерильности чаще всего встречается у кукурузы;
3) В пыльниках образуется нормальная пыльца, но они не растрескиваются и пыльца не попадает на рыльца; это очень редкое явление наблюдается иногда у некоторых сортов томата.
МС генетически м\обуславливаться генами стерильности ядра и взаимодействием ядерных генов и плазмогенов →различают 2 вида МС: ядерную, или генную, и цитоплазматическую. Ядерная стерильность вызывается мутациями хромосомных генов ms. В связи с тем, что гены стерильности рецессивные, а гены фертильности доминантные, при этом типе наследования стерильности от скрещивания стерильности растений с фертильными все растения F1 бывают фертильными (msms х MsMs Msms) , а в F2 происходит расщепление на фертильные и стерильные формы в отношении 3:1 в последующих поколениях число стерильных растений от такого скрещивания непрерывно уменьшается.
Рассмотрим ЦМС на примере кукурузы. Кукуруза — однодомное растение, женские цветки которого собраны в початок, а мужские —в метелку. Иногда в метелке м\б недоразвитые пыльники со стерильной пыльцой. Стерильность пыльцы определяется особенностями цитоплазмы. Опыление растений с ЦМС пыльцой, взятой от других растений, дает в потомстве формы также со стерильной пыльцой →признак ЦМС передается по материнской линии. Даже когда все 10 пар хромосом стерильного по пыльце растения замещены хромосомами растений с нормальной пыльцой, МСсохраняется. Цитоплазма, обуславливающая МС →цитS, а N цитоплазма→цитN. Генотип растения также влияет на стерильность пыльцы. ЦитS обусловливает стерильность только при наличии в генотипе рецессивных генов rfrf в гомозиготном состоянии. При цитS RfRf или цитS Rfrf растения имеют N фертильную пыльцу →ген Rf способен восстанавливать фертильность пыльцы. Подобные отношения между цитоплазмой и генотипом позволили разработать методику и составить схему получения межлинейных гибридов кукурузы с использованием ЦМС
цитS rfrf цитN rfrf цитS rfrf цитN RfRf
ЦМС фертильная ЦМС фертильная
цитS rfrf цитN rfrf цитS rfrf цитN RfRf
ЦМС фертильный («восстановитель»)
F2: двойной гибрид: (ахв)х(схD)
У растений с молдавским типом ЦМС метелки образуют пыльники, которые не раскрываются, пыльца в них нежизнеспособная, хотя при определенных условиях может образоваться и жизнеспособная. У растений с техасским типом ЦМС проявление стерильности в меньшей степени подвержено влиянию внешних воздействий, а признак выражен значительно: пыльники сильно дегенерированы и никогда не раскрываются. В селекции используются оба типа ЦМС.
Кроме того, имеются данные о возможности использования ЦМС и у пшеницы. Получены стерильцые формы от скрещивания двух видов растений — эгилопса и пшеницы, ведутся работы по подбору других компонентов для скрещивания, обеспечивающих максимальный гетерозис.
Удалось выявить пары скрещиваний» которые дают прибавку урожая на 40—50 %.
Источник
Ген мужской стерильности у растений
- Домой
- Пропедевтика внутренних болезней
- Гистология
- Учебное видео
- Библиотека медицинская
- Акушерство
- Анатомия для хирурга
- Гинекология
- Дерматология
- Диагностика болезней
- Кардиология
- Неврология
- Онкология
- Отоларингология
- Патофизиология
- Стоматология
- Психология
- Общая реабилиталогия
- Травматология
- Фармация
- Хирургические болезни
- Торакальная хирургия
- Общая эпидемиология
Генетический контроль. Мужская стерильность растений.
В 30-х годах ХХ-го столетия М. Родсом в США и М.И. Хаджиновым в СССР был открыт материнский тип наследования стерильности пыльцы у кукурузы. При опылении кукурузы с ЦМС фертильной пыльцой нормальных растений получается потомство со стерильной пыльцой. Замена хромосом материнской линии на хромосомы отцовской линии путем возвратных скрещиваний не приводила к восстановлению фертильности. На основании результатов этих скрещиваний был сделан вывод, что ЦМС наследуется по материнскому типу.
Цитоплазматическая мужская стерильность известна более чем у 300 видов растений. Формирование фертильной пыльцы находится под контролем как ядерных, так и цитоплазматических генов. Стерильность пыльцы может быть вызвана как действием ядерных генов (генная мужская стерильность, ГМС), так и цитоплазматических генов, проявление которых находится под контролем ядерных генов (цитоплазматическая мужская стерильность, ЦМС).
За последние годы благодаря развитию методов молекулярной генетики выявлены гены, обусловливающие ЦМС. Установлено, что цитоплазматические гены стерильных цитоплазм плейотропны и влияют на такие признаки как продуктивность, мутабильность, партеногенез.
Как оказалось, многие митохондриальные гены ЦМС образовались в результате рекомбинации и состоят из частей различных генов. Так митохондриальный ген петунии pcf состоит из частей трех генов: atp9, сох 11, urfS. Предполагают, что гибридный белок, кодируемый геном pcf, включается в митохондриальные мембраны и вызывает нарушение в дыхательной цепи митохондрий. Однако в некоторых линиях петунии при наличии доминантного ядерного гена Rf— восстановителя фертильности происходит снижение количества транскриптов митохондриального гена pcf.
Выяснена молекулярная природа стерильности типа petiotaris (PETI) у подсолнечника. Инсерция повторяющейся последовательности (265 п.н.) в ген atpA у этого растения приводит к образованию новой открытой рамки считывания (ori522), и как следствие — к трансляции ЦМС-специфического белка. Однако влияние ЦМС-обусловливающего митохондриального гена orf522 может быть подавлено ядерным геном — восстановителем фертильности.
Митохондриальные гены у растений и их экспрессия отличаются следующими особенностями:
1) в митохондриальных генах есть промоторные области;
2) экспрессия митохондриальных генов не требует кэпировании н и полиаденилирования;
3) созревание мтДНК заключается в следующих процессах: сплайсинге при наличии интронов в гене, формировании 5′- и З’-концов с образованием шпилек на 3′-конце; а также в редактировании транскриптов с преобразованием С -> U и U -> С (в результате редактирования транскриптов формируются правильные инициаторные и нонсенс-кодоны, одни смысловые кодоны превращаются вдругие).
Таким образом, для экспрессии митохондриальных генов растений характерны эукариотические черты.
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЙ ГЕНОМ ДРОЖЖЕЙ
МтДНК дрожжей в несколько раз больше, чем у человека (80 т.п.н.). Карты митохондриального генома дрожжей и человека представлены на рисунке. Гены мтДНК дрожжей кодируют большую и малую рРН К, тРНК, субъединицы цитохром-с-оксидазы, 9-ю субъединицу АТРазы, цитохром b. В митохондриальном геноме дрожжей есть также гены устойчивости к антибиотикам.
Изучение молекулярной природы митохондриальных мутаций показало, что различные штаммы дрожжей отличаются по некодируюoим и кодирующим участкам генома. В отличие от мтДНК человека, в генах которой не выявлены интроны, в некоторых генах мтДНК дрожжей они имеются; среди таких генов: box — цитохрома b, 21S-pPHK, oxi 3 — 1-й субъединицы цитохромоксидазы I, Так при клонировании и секвенировании гена box выяснилось наличие в нем 6 экзонов и 5 интронов. При объединении первого и второго экзона и части второго интрона образуется мРНК, с которой транслируется фермент — РНК-матураза, предназначенный для удаления второго интрона при сплайсинге. В данном случае второй интрон является факультативным, поскольку он функционирует и как экзон.
Таким образом, фермент сплайсинга закодирован в самом гене box.
Кроме того, на этом объекте обнаружено ранее неизвестное явление — транспозиция интрона. При скрещивании штаммов дрожжей с разным типом спаривания (w+ с w-) происходит перенос интрона из гена 21S-pPHK родительского штамма w+ в ген 2IS-pPHK другого родительского штамма w-.
Причем интрон в гене 21S-pPHK функционирует как ген, кодирующий сайтспецифическую эндонуклеазу — фермент, необходимый для переноса интрона. Следствием этого события является превращение митохондрий штамма с типом спаривания иг в — w+.
Источник