Статья: Генетико-биохимические особенности мутантных линий сои

Примечание: локусы SOD-1, -2 -5, -6 как мономорфные в таблицу не включены, полужирным шрифтом отмечены частоты аллелей, специфичные для сорта Корада, курсивом - встречаемость аллелей, характерная для данной исследуемой группы.

Супероксиддисмутазы. Это можно связать с особенностями регуляции баланса разных АФК: первичная продукция АФК производится НАДФ^Н-оксидазой, а контроль над их содержанием обеспечивается супероксиддисмутазой и пероксидазой.

По частоте встречаемости генотипов исследуемые группы сои различались еще в большей степени (табл. 3): линия М32 отличалась от сорта Фемида по 5 локусам (33 %), линия М29 - по 9 (60 %). Сорта Фемида и Корада несхожи между собой по 10 из 15 полиморфных локусов (67 %). Кроме количественного изменения частот генотипов, наблюдались другие формы трансформации генотипического состава. Так, у мутантных линий по сравнению с родительской формой повышалась доля гетерозиготных генотипов по локусам ОТОХ-3, -4, -5, а также локусу SOD-3. В локусах РОХ-3 и РОХ-6, наоборот, частота гетерозигот снижалась. В локусе РОХ-6 у мутантных форм, по сравнению с исходным сортом, наблюдалась инверсия частот гомозигот по альтернативным аллелям. Описанные изменения генотипического состава наблюдались и при сравнении исследуемых сортов - Фемида и Корада (табл. 3).

Таблица 3. Распределение генотипов в исследуемых образцах сои

Примечание: *, ** - отклонение частот генотипов от равновесного достоверно при уровне значимости нулевой гипотезы р< 0,05 и р< 0,01 соответственно; курсивом обозначены локусы, ведущие себя в своей группе как мономорфные; полужирным шрифтом отмечены частоты генотипов, характерные для данной исследуемой группы.

Как и следовало ожидать для самоопылителей с незначительной вероятностью образования гибридного потомства, исследуемые генотипы сои характеризовались невысоким уровнем гетерозиготности (табл. 4). В среднем, в зависимости от исследуемых генотипов, доля гетерозигот составляла от 4 до 9 процентов. Для всей совокупности исследуемых образцов сои средние наблюдаемая, ожидаемая гетерозиготность и дефицит гетерозигот составляли 0,07± 0,02, Н“'= 0,22± 0,04 и D``v = 0,15± 0,03.

При этом достоверных значений дефицита гетерозигот обнаружено не было. Закономерно, что при такой незначительной гетерозиготности исследуемые образцы сои характеризовались большими положительными величинами коэффициента инбридинга F (50-70 %).

Таблица 4. Гетерозиготность исследуемых образцов сои

Примечание: Н0 и НЕ - наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность, D - дефицит гетерозигот, F - коэффициент инбридинга, *, ** - достоверность коэффициента при уровне значимости нулевой гипотезы р< 0,05 и р< 0,01 соответственно.

Статистика Райта и О57, статистика дает возможность оценить генетическое разнообразие на разных уровнях, в данном случае - на индивидуальном, внутри сорта (линии) и вида сои в целом. Низкие значения коэффициента свидетельствуют о высокой индивидуальной изменчивости в линии Фемида М29 и, особенно, у сорта Корада. В остальных образцах индивидуальная, внутригрупповая и межгрупповая изменчивости вносят примерно равный вклад в общую генетическую гетерогенность. Об этом говорят сопоставимые значения всех показателей статистики Райта. Общую картину значительной гетерогенности исследуемых образцов сои подтверждает и О^-статистика (табл. 5). Данный вывод согласуется с мнением исследователей, говорящих о высоком адаптивном потенциале сои, основанном на значительном генетическом разнообразии вида [5; 6; 9; 11; 12].

Таблица 5

Внутри- и межпопуляционное разнообразие исследуемых образцов сои

Примечание: FS - мера отклонения фактических и ожидаемых частот генотипов внутри отдельных выборок; F{T - мера отклонения фактических и ожидаемых частот генотипов отдельной выборки в сравнении с обобщенной выборкой; FST - мера генной дифференциации исследуемых выборок; - относительная генная дифференциация между исследуемыми выборками (генное разнообразие совокупной выборки); D - межвыборочное генетическое разнообразие; Нт - общее генное разнообразие, Н - внутригрупповое разнообразие; *, **, ***, **** - генетическая дифференциация малая, средняя, большая, очень большая соответственно [39].

Высокая межгрупповая гетерогенность исследуемых образцов сои определяет необходимость установления степени их родства. Результаты анализа по Нею и Джеффрису-Матисите представлены в табл. 6.

Таблица 6

Генетическое родство исследуемых образцов сои

Примечание: над диагональю указано показатель родства по Нею (I), в скобках - дистанция по Нею (D), под диагональю индекс подобия Джеф- фриса-Матуситы (GSI), * - различие между образцами достоверно при уровне значимости р< 0,05, 0 - достоверного различия между образцами нет, формы достоверно подобны.

По данным, которые приводят для растений Ф. Айала и Дж. Кайгер [2], для разных видов показатель I составляет 0,51 и D - 0,81, а для локальных популяций - 0,97 и 0,04 соответственно. Как видно, по индексу генетической схожести Нея различия между разными группами сои находились на внутривидовом уровне. Однако, по некоторым локусам наблюдалась дистанция, характерная для разных видов или даже для очень отдаленных таксономических групп (табл. 7). Индекс Джеффриса-Матиситы подтвердил достоверность выявляемых дистанций. Сорт Корада генетически более отдален от остальных образцов сои. Из мутантных линий, производных сорта Фемида, ближе к родительской форме оказалась линия М29.

Вероятно, что все вышеуказанные в данной работе различия между сортами и линиями сои по энзимным локусам не случайны, а имеют закономерную связь с генеалогией материала и морфофизиологическими особенностями растений. Так, сорт Корада канадского происхождения, Фемида - украинского. Кроме того, сорт Корада отличается нечувствительностью к фотопериоду, раннеспелостью и другими важными морфофизиологическими признаками (высотой закладки нижних бобов, содержанием белка, жиров и др. качествами). Различаются также между собой и от родительской формы сестринские мутантные линии. Так, сорт Фемида является среднеспелой формой, линия М29 относится к группе раннеспелых. У линии М32 в среднем вегетационный период на 10 суток продолжительнее, чем у сорта Фемида, нижние генеративные органы закладываются на 7 см выше, она более высокоросла и т.д. [4]. В связи со сказанным был проведен корреляционный анализ для выявления возможных связей между локусами исследуемых энзимов и некоторыми морфофизиологическими показателями образцов сои, а также аллельным составом одного из генов, ответственных за реакцию растений на фотопериод - гена Е7 Полученные результаты показаны в табл. 8.

Генетические расстояния между исследуемыми образцами сои по некоторым локусам энзимов

Таблица 7

Примечание: указаны названия локусов и дистанция между образцами по этим локусам.

Наиболее сильная связь с аллелем е7 обнаружена для локусов РОХ-7 и SOD- 4 (коэффициенты корреляции г= -0,80 и 0,71 соответственно). С продолжительностью вегетационного периода сильнее всего коррелирован локус SOD-3 (г= 0,71). С высотой расположения нижних генеративных органов наиболее тесно связанными оказались локусы РОХ-2 и SOD-3 (г= 0,82 и 0,71 соответственно). По другим комбинациям взаимодействие было более слабым (табл. 8).

Таким образом, изменения аллельного состава восьми из 19 исследуемых локусов статистически достоверно коррелировали с некоторыми селекционно-ценными показателями растений ^ТЬ-признаками), а также с аллельным состоянием одного из генов фотопериодической чувствительности. Разумеется, что обнаруженная связь требует подтверждения с большим количеством вариантов образцов сои и большим объемом выборок в каждом варианте.

Следует обратить внимание на то, что для маркирования образцов растений были выбраны энзимы, контролирующие обмен активных форм кислорода. Последние, как было отмечено раннее, являются сигнальными, медиаторными молекулами, регулирующими активность генов. Выявленная в работе тесная связь локусов этих генов с QTL-признаками хорошо согласуется с регуляторной ролью исследуемых энзимов.

Таблица 8

Корреляции локусов исследуемых энзимов с некоторыми признаками сортов и линий сои