З метою встановлення придатності розробленої раніше методики мікроклонального розмноження для отримання генетично однорідного рослинного матеріалу D. antarctica з використанням ПЛР-аналізу й цитогенетичного аналізу досліджено генетичну мінливість рослин у процесі розмноження та культивування in vitro. Вивчено клональне потомство рослин, які відрізнялися за молекулярно-генетичними маркерами й цитогенетичними характеристиками. Порівняльним аналізом рослин на початкових етапах розмноження (1—6-й пасажі) та за тривалого культивування in vitro (24—26-й пасажі і більше) не виявлено генетичних відмінностей між клонами спільного походження й вихідним генотипом за ISSR-маркерами. За допомогою аналізу тривало культивованих рослин (49—79-й пасажі) встановлено також збереження цитогенетичних характеристик рослин. У цілому отримані результати підтвердили, що розроблена методика забезпечує збереження генетичних характеристик D. antarctica в процесі тривалого культивування in vitro і може бути використана для отримання генетично однорідного рослинного матеріалу.
Ключові слова: Deschampsia antarctica, мікроклональне розмноження, геномна мінливість, ПЛР-аналіз, цитогенетичний аналіз
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Zagrichuk, O.M., Drobik, N.M. & Kozeretska, I.A. (2011/2012). Introduction to the culture of in vitro Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) from two areas of the Coastal Antarctic. Ukrayinskiy antarktichniy zhurnal, 10-11, pp. 289-295 [in Ukrainian].
2. Kunakh, V.A. (2005). Biotechnology of Medicinal Plants. Genetic and physiological and biochemical bases. Kyiv: Logos [in Ukrainian].
3. Kunakh, V.A. (2010). Extras or B-chromosomes of plants. Origin and biological significance. Visnyk ukrayinskogo tovaristva genetikiv i selektioneriv, 8, No. 1, pp. 99-139 [in Ukrainian].
4. Ozheredova, I.R., Parnikoza, I.Yu. & Poronnik, O.O. (2015). The mechanism of adaptation of Antarctic vascular plants to abiotic environmental factors. Cytology and Genetics, 49 (2), pp. 72-79 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.3103/S0095452715020085
5. Parnykoza, I.Yu., Abakumov, E.V. & Dykiy, I.V. (2014). Ornithogenic localities of Deschampsia antarctica in the region of the Argentine Islands (Coastal Antarctica). Ruskiy ornytologicheskiy zhurnal, 23(1056), pp. 3095-3107 [in Russian].
6. Soloveva, L.V. & Plehanova, N.M. (1992). About additional chromosomes in honeysuckle. Cytology and Genetics, 26(3), pp. 21-25 [in Russian].
7. Tsytlenok, S.I. & Pulkyna, S.V. (1991). Chromosome polymorphism Crepis sibirica (Asteraceae). Botanical Journal, 76 (11), pp. 1538-1544 [in Russian].
8. Alberdi, M., Bravo, L.A., Gutierrez ,A. & Gidekel, M. (2002). Ecophysiology of Antarctic vascular plants. Physiologia Plantarum, 115 (4), pp. 479-486. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.2002.1150401.x
9. Amosova, A.V., Bolsheva, N.L., Samatadze, T.E., Twardovska, M.O., Zoshchuk, S.A., Andreev, I.O., Badaeva, E.D., Kunakh, V.A. & Muravenko, O.V. (2015). Molecular cytogenetic analysis of Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae), Maritime Antarctic. PLoS One, 10 (9), e0138878. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138878
10. Bhatia, R., Singh, K.P., Sharma, T.R. & Jhang, T. (2011). Evaluation of the genetic fidelity of in vitro-propagated gerbera (Gerbera jamesonii Bolus) using DNA-based markers. Plant Cell, Tissue Organ Cult., 104, pp. 131-135. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9806-5
11. Caetano-Anolles, G. (1999). High genome-wide mutation rates in vegetatively propagated bermudagrass. Molecular Ecology, No. 8, pp. 1211-1221. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.1999.00702.x
12. Chiavarino, A.M., Rosato, M., Rosi, P., Poggio, L. & Narango, C.A. (1998). Localization of the genes controlling B chromosome transmission rate in maize (Zea mays ssp. mays, Poaceae). American Journal of Botany, 85 (11), pp.1581-1585. https://doi.org/10.2307/2446484
13. Cuba, M., Gutierrez-Moraga, A., Butendieck, B. & Giedekel, M. (2015). Micropropagation of Deschampsia antarctica — a frost-resistant Antarctic plant. Antarct. Sci., 17 (1), pp. 69-70. https://doi.org/10.1017/S0954102005002440
14. Doyle, J.J. & Doyle, J.L. (1987). A rapid DNA isolation of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, No. 19, pp.11-15.
15. Edwards, J.A. (1972). Studies in Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. and Deschampsia antarctica Desv. V. Distribution, ecology and vegetative performance on Signy Island. British. Antarct. Surv. B., No. 28, pp. 11-28.
16. Gajdosova, A., Ostrolucka, M.G., Libiakiva, G., Ondruskova, E. & Simala, D. (2006). Microclonal propagation of Vaccinium sp. and Rubus sp. and detection of genetic variability in culture in vitro. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 14 (1), pp.103-119.
17. Gantait, S., Mandal, N., Bhattacharyya, S. & Das, P.K. (2010). Determination of genetic integrity in long-term micropropogated plantlets of Allium ampeloprasum L. using ISSR markers. Biotechnology, 9 (2), pp. 218-223. https://doi.org/10.3923/biotech.2010.218.223
18. Joshi, P. & Dhawan, V. (2007). Assessment of genetic fidelity of micropropagated Swertia chirayita plantlets by ISSR marker assay. Biologia Plantarum, 51 (1), pp. 22-26. https://doi.org/10.1007/s10535-007-0005-0
19. Lespinasse, R. (1987). Genese des chromosomes B el leur avenir evolutif. Actes Colloq. biol. populat. Lyon, pp. 427-432.
20. Levin, D.A., Palestis, B.G., Jones, R.N. & Trivers, R. (2005). Phyletic hot spots for B chromosomes in angiosperms. Evolution, No. 59, pp. 962-969. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2005.tb01035.x
21. Mosula, M.Z., Andreev, I.O., Bublyk, O.M. & Mel'nyk, V. (2015). Molecular markers to assess genetic diversity of Gentiana lutea L. from the Ukrainian Carpathians. Plant Genetic Resources, No. 13, pp. 266-273. https://doi.org/10.1017/S147926211400104X
22. Mozafari, A.A., Vafaee, Y. & Karami, E. (2015). In vitro propagation and conservation of Satureja avromanica Maroofi — an indigenous threatened medicinal plant of Iran. Physiology and Molecular Biology of Plants, 21 (3), pp. 433-439. https://doi.org/10.1007/s12298-015-0313-3
23. Patra, N.K., Srivastava, H.K. & Shauhan, S.P. (1988). B chromosomes in spontaneous and induced intercellular chromosome migration of Papaver somniferum. Indian. J. Genet. Plant Breed., 48 (1), pp. 31-42.
24. Ray, T., Dutta, I., Saha, P. & Das, S. (2006). Genetic stability of three economically important micropropagated banana (Musa spp.) cultivars of lower Indo-Gangetic plains, as assessed by RAPD and ISSR markers. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 85, pp.11-21. https://doi.org/10.1007/s11240-005-9044-4
25. Saralva, L.S. & de Carvalho, C.B. (1993). Genetic evidence of an internal deletion induced by B chromosomes in maize (Zea mays L.). Rev. Bras. Genet., 6 (1), pp. 107-113.
26. Schluter, P.M. & Harris, S.A. Analysis of multilocus fingerprinting data sets containing missing data. Molecular Ecology Notes, 6 (2), pp. 569-572. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2006.01225.x
27. Soni, M. & Kaur, R. (2014). Rapid in vitro propagation, conservation and analysis of genetic stability of Viola pilosa. Physiology and Molecular Biology of Plants, 20 (1), pp.95-101. https://doi.org/10.1007/s12298-013-0200-8
28. Verma, N., Koche, V., Tiwari, K.L. & Mishra, S.K. (2010). Random amplified polymorphic DNA analysis detects variation in a micropropagated clone of Trichodesma indicum (L.) R. Br. African Journal of Biotechnology, 9 (28), pp.4322-4325.