Практикум по цитологии растений - Паушева З.П.
ISBN 5-10-000614-5
Скачать (прямая ссылка):
При изучении природы возникших изменений в генотипе используют одновременно цитологические и генетические тесты:
Рис. 64. Клетка из конуса нарастания корня ячменя в анафазе митоза после облучения гамма-лучами (виден мост).
анализ митоза и меиоза; анализ пыльцевых зерен на фертильность;
подсчет числа хромосом; наблюдения за расщеплением в мутантных линиях;
скрещивание мутантов с исходной линией и наблюдение за результатами расщепления гибридов.
Цитологический анализ митоза осуществляют сразу после обработки семян мутагенами. Подсчет числа хромосом облегчает выявление анеуплоидов и полиплоидов. Если необходимо отличить точковые мутации от перестроек хромосом, из цитологических тестов наиболее подходит анализ пыльцы и мейоза. Отсутствие стерильной пыльцы у мутанта указывает на точковую мутацию. При изучении мейоза у такого мутанта обращают внимание на характер образования бивалентов в диакинезе и метафазе I. Так, у мягкой пшеницы образуется 21 бивалент в мейозе, и если все биваленты закрытого типа, предположение о точковой мутации верно.
Для растений-мутантов, у которых наблюдаются перестройки хромосом, характерен определенный процент стерильной пыльцы. В мейозе в таких случаях возможны следующие нарушения: гетероморфные биваленты, если конъюгирующие хромосомы имеют разную длину; кольца из нескольких хромосом; ослабление конъюгации хромосом и снижение числа хиазм (у мягкой пшеницы в этом случае возрастает число бивалентов открытого типа); мосты и фрагменты в анафазе. У анеуплоидов в мейозе обнаруживаются униваленты.
Типы перестроек
Под термином перестройка, или аберрации, хромосом обычно понимают изменения их структуры, вызванные перекомбина-цией различных участков одной или разных хромосом- под влиянием мутагенов.
В отличие от точковых мутаций перестройки хромосом относят к структурным мутациям. Перестройки могут быть спонтанными и индуцированными. Поскольку такие мутации затрагивают значительные участки хромосом, они изменяют их морфологию, что удается обнаружить под микроскопом. При анализе перестроек исходят из того, что хромосома на протяжении клеточного цикла может быть дихроматидной (период Gn,
профаза, метафаза) и монохроматидной (период Git анафаза, телофаза). В зависимости от состояния хромосомы возникают различные типы перестроек: хроматидные, когда хромосома удвоена, или хромосомные, когда она не удвоена. При повреждении хромосом в S-периоде возможны одновременно хромосомные и хроматидные перестройки. Конфигурации хромосомных и хроматидных перестроек отличаются друг от друга тем, что первые в митозе всегда удвоены.
По поводу механизма образования перестроек ученые строят различные предположения. Стадлер выдвинул гипотезу «первичного разрыва», согласно которой разрывы хромосом предшествуют образованию перестроек. Разорванные концы хромосом или воссоединяются в первоначальном варианте, или перекомбинируются, или остаются несоединенными.
Сакс создал теорию возникновения перестроек хромосом, которая согласуется с гипотезой Стадлера. Он объяснил возникновение одноударных и двуударных перестроек и выдвинул предположение, что разорванные хромосомы способны к соединению в течение ограниченного периода. Развивая эту теорию, Ли и другие ученые допускают, что перестройка возникает в том случае, когда разорванные концы хромосом находятся на малом расстоянии друг от друга.
Н. П. Дубинин выдвинул концепцию, согласно которой образование перестроек хромосом идет в несколько этапов: вначале происходит возбуждение хромосомы и образование потенциального изменения, затем наступает репарация этих изменений, во время которой и появляются аберрации. Репарация осуществляется ферментами, которые «разрезают и соединяют» хромосомную нить. На третьем эта-пе возникшее изменение приобретает необратимое состояние.
Типы выявляемых перестроек хромосом. Кроме хромосомных и хроматидных, выделяют также внутри-хромосомные и межхромосомные типы перестроек, а в зависимости от обмена участками — симметричные и асимметричные, простые и сложные. Поскольку перестройки изменяют генный состав хромосом, то, с этой точки зрения, все нарушения принято делить на делеции, дупликации, инверсии и транслокации. Первые три типа изменений относятся к внутрихромосом-ным, последний — к межхромосомным.
На рисунке 65 приведены перестройки хромосом скерды зеленой в метафазе митоза.
Делеции, или потери участка хромосомы, могут быть хромосомные и хроматидные, концевые, когда теряется теломера, и интерстициальные, если выпадает внутренний участок.
Интерстициальные делеции сопровождаются появлением колец или незамкнутых фрагментов, концевые — парными фрагментами, если они хромосомного происхождения, и оди-
Рис. 65. Хромосомные аберрации хромосом в метафазе митоза у скерды зеленой:
Л —- бесцеитромерные кольца; Б — хромосомная асимметричная трапслокацня между гомологами хромосомы А в длинных плечах; В — изохроматидкая деления в длинном плече у хромосомы А. По
.П. С. Немцевой.
ночными, если они хроматидные. Размеры фрагментов сильно варьируют.
