Тобольский педагогический институт им.Д.И. Менделеева (филиал)

Изучение генетического полиморфизма по признаку наличия "седого" пятна на листьях растений в популяциях Trifolium repens на территории города Тобольска

Жамалиева А.Р.

Основное содержание исследования

Хaрaктерной oсобеннoстью природных пoпуляций клевера ползучего является полиморфизм по форме седого рисунка (пятна) на листoвой плаcтинке.

В популяциях клевера встречаются растения двух типов: у oдних листья без пятeн (зeлёные) и у других - имеется бeлое пятно. Гистoлoгические исследования пoкaзали, чтo пятна cвязаны с осoбoй группoй палисадных клетoк, в которых плаcтиды или отcутствуют, или приcутствуют в меньшей концентрации. В районе пятна палиcадные клетки умeньшeны в рaзмере, мeнee вытянуты, неправильной фoрмы, мeжду ними имeeтся бoльшое прocтранство по cравнению с зeлеными участками листа. Белое пятно на листе может быть результатом различной скорости роста эпидeрмaльных клетoк по cравнению с палисадными, вследствие чегo палисадные клетки подвергаются бoлее cильному действию cвета с пoследующим разрушением хлoрoфилла. [1]

Изучение наследственной и ненаследственной изменчивости в популяциях природных видов является основой для понимания роли этих факторов в формировании приспособленности организмов к условиям обитания. Наличие "седого" пятна на листьях растений T. repens связано с нарушением нормального развития хлорофилла в полисадных клетках листа. Наследственный характер таких нарушений был доказан для клевера на молекулярно-генетическом уровне. [3]

Целью исследования являлось изучение наследственной и ненаследственной изменчивости у клевера ползучего (T. repens) на территории г. Тобольска.

Задачи исследования:

- изучить частоту фенотипов и генотипов в популяциях клевера ползучего по признаку присутствия - отсутствия "седого" пятна на листьях и модификационную изменчивость по признакам - длина цветоноса и число листьев на стебле растения в разных экологических условиях на территории г. Тобольска

- провести статистическую обработку и анализ полученных данных.

Сбор растительного материала проводили на газонах (в г. Тобольске), на пастбищах и по обочинам дорог (в районах и в окрестностях города). Для идентификации фенотипов брали листья на расстоянии 0.5 - 5.0 метров друг от друга. При анализе образцов растений клевера использовали таблицу, предложенную Дж.Л. Брюбейкером в 1966 г. [3]. В ней представлены 11 наиболее часто встречающихся аллелей гена V. В природе существуют возможные генотипы и фенотипы листьев белого клевера (рисунок 1). [2]

Рисунок 1 - Возможные генотипы и фенотипы листьев белого клевера (из Брюбейкера, 1955)

Для изучения наследственной и ненаследственной изменчивости клевера ползучего (T. repens) были выбраны разные популяции, произрастающие в разных экологических условиях на территории г. Тобольска. В каждой популяции было исследовано по 100 растений. Всего было изучено 400 растений.

Наследственную изменчивость изучали по наличию - отсутствию "седого" пятна на листьях клевера ползучего, по разнообразию формы этого пятна. Для изучения "седых" пятен, заранее изучалась местность протяженностью до 5 км в разных направлениях, и выбирался маршрут с достаточным количеством растений. При изучении "седых" пятен у клевера ползучего, растения в выборку отбирались случайно, т.к. только в массе случайных явлений можно выявить закономерность. Изучение проводилось в фазе массового цветения, и после цветения клевера. Данные по изучению каждого растения записывались в специальный дневник, где также зарисовывались типы "седых" пятен и определялись их генотипы и фенотипы. Частоты фенотипов и генотипов подсчитывались как частное от деления числа особей с определенным генотипом и фенотипом к общему числу изученных растений, умноженное на 100 (частоты генотипов и фенотипов в работе выражены в процентах).

Модификационная (ненаследственная) изменчивость изучалась по двум признакам: число листьев на стебле и длина цветоноса. Для изучения степени изменчивости признаков, любой совокупности особей, составляют вариационные ряды, и строится вариационная кривая, а также подсчитывается среднее арифметическое значение признака. [1]

Оценивая частоту встречаемости фенотипов, генов и генотипов в разных популяциях клевера ползучего по признаку присутствия - отсутствия "седого" пятна на листьях в разных экологических условиях на территории г. Тобольска было обнаружено: в благоприятных условиях выявлено четыре фенотипа - О, А, А^H, Е, и пять генотипов - vv, VV, V^HV, V^HV^H, V^SV^S. В неблагоприятных условиях пять фенотипов: О, A, A^H, C, E и семь генотипов: vv, VV, V^HV, V^HV^H, V^HV^B, V^PV^P, V^SV^S. Данные показали, что больше фенотипические и генотипические разнообразия встречаются в неблагоприятных условиях. Наибольшая встречаемость гена V, обуславливающего форму "седого" пятна, больше по сравнению с геном v, наблюдается в популяции клевера ползучего, растущего в неблагоприятных условиях, в отличие от растений клевера ползучего, растущего в благоприятных условиях. Самая высокая частота встречаемости доминантного гена V в благоприятных условиях составила 77%, а в неблагоприятных 84%.

Сравнивая пределы изменчивости числа листьев на стебле у клевера ползучего в г. Тобольске определили, что признак варьирует от 3 до 9, в благоприятных и неблагоприятных условиях. Во всех популяциях характерно преобладание растений без пятна на листьях, т.е. рецессивных гомозигот (vv). Растения луговой популяции, обитающие в более благоприятных условиях, характеризуются большим фенотипическим разнообразием, которое представлено десятью различными комбинациями аллелей гена "седого" пятна.

клевер ползучий полиморфизм листовая пластинка пятно

Список литературы

1. Ватти, К.В., Тихомирова, М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике / К.В. Ватти, М.М. Тихомирова. М.: Просвещение, 1972.

2. Brewbaker Y.L. V - lear markings of white clover // Y. Hered. - 1955 - vol. xvu. №3. P.115 - 125.

3. Hamilton R.S., Cresswell A. // Iger Innovations, 1999. C.12-15.