Variabilitatea somaclonală și indusă de radiație la triticale in vitro [Rezumat]

Abstract

Scopul lucrării constă în studiul variabilității somaclonale induse de radiație în cultura in vitro la triticale, evidențierea particularităților biomorfologice şi estimarea variabilității genetice în selectarea formelor cu caractere valoroase pentru ameliorare. Obiectivele cercetării: selectarea și optimizarea mediilor de cultură pentru inițierea calusogenezei și regenerării indirecte de plantule din embrioni maturi de triticale; estimarea frecvenței și spectrului aberațiilor cromozomiale induse în cultura in vitro la celulele calusale; evaluarea efectului dozelor razelor gama în declanșarea procesului mutațional pentru diversificarea spectrului variabilității genetice în cultura in vitro; stabilirea influenței razelor gama asupra calusogenezei, morfogenezei și regenerării de plantule; analiza variabilității somaclonale, determinarea gradului de influență a razelor gama și culturii in vitro asupra caracterelor cantitative la somaclonele de triticale; evaluarea variabilității genetice a somaclonelor prin evidențierea polimorfismului genetic, utilizând tehnica de analiză moleculară RAPD; aprecierea varianței și a parametrilor genetici a unor caractere cantitative la somaclonele de triticale. Noutatea şi originalitatea ştiinţifică. Studiul complex al răspunsului in vitro al embrionilor maturi de triticale a permis obținerea rezultatelor principial noi privind majorarea variabilității somaclonale bazate pe suplinirea instabilității genomului prin aplicarea razelor gama. Rezultatele privind modificările calusogenezei, morfogenezei și regenerării oferă fundamente teoretice și practice în elucidarea mecanismelor ce asigură totipotența și determină proliferarea celulară. Studiul molecular-genetic al polimorfismului ampliconilor RAPD la somaclonele de triticale demonstrează eficiența aplicării culturii in vitro și radiației ionizante în generarea variabilității genetice la plantele cu genom complex. Abordarea inovativă în evaluarea regeneranților bazate pe analiza varianței și nivelului heritabilității caracterelor cantitative a scos în evidență efectele genetice și de mediu în predicția genotipurilor cu însușiri valoroase. Rezultatele obținute care contribuie la soluţionarea unei probleme ştiinţifice importante constau în fundamentarea științifică a potențialului de inducere a variabilității genetice prin implementarea tehnicilor culturii in vitro și mutagenezei experimentale, ceea ce a contribuit la elaborarea procedeului de obținere și evidențiere a variabilității The aim of there search: consists in the study of radiation-induced somaclonal variability in triticale culture in vitro, the highlighting of the biomorphological particularities and the estimation of the genetic variability for the selection of forms with valuable characters for improvement.Objectives: the selection and optimization of the culture medium for the initiation of callusogenesis and the indirect regeneration of seedlings from mature triticale embryos; estimation of the frequency and spectrum of chromosomal aberrations induced in in vitro culture in callus cells; evaluation of the effect of gamma ray doses in triggering the mutational process to diversify the spectrum of genetic variability in in vitro culture; establishing the influence of gamma rays on callusogenesis, morphogenesis and seedling regeneration; analysis of somaclonal variability, determination of the degree of influence of gamma rays and in vitro culture on quantitative traits in triticale somaclones; evaluation of the genetic variability of somaclones by highlighting the genetic polymorphism using the RAPD analysis technique; evaluation of the variance and genetic parameters of some quantitative traits in triticale somaclones. Scientific novelty and originality: the complex study of the in vitro response of mature triticale embryos allowed obtaining fundamentally new results regarding the increase of somaclonal variability based on the replacement of genome instability by the application of gamma rays. The results regarding the changes in callusogenesis, morphogenesis and regeneration provide theoretical and practical foundations in the elucidation of the mechanisms that ensure totipotency and determine cell proliferation. The molecular-genetic study of the polymorphism of RAPD amplicons in triticale somaclones demonstrates the efficiency of the application of in vitro culture and ionizing radiation in the generation of genetic variability in plants with complex genomes. The innovative approach in the evaluation of regenerants based on the analysis of the variance and the level of heritability of quantitative characters highlighted the genetic and environmental effects in the prediction of genotypes with valuable traits. Important scientific problem solved: consists in the scientific substantiation of the potential for inducing genetic variability by implementing the techniques of in vitro culture and experimental mutagenesis, which contributed to the development of the procedure for obtaining and highlighting the variances, a fact that allows the improvement process to be made more efficient and the creation of new somaclones with increased yields Цель исследования: изучение сомаклональной изменчивости, индуцируемой в культуре in vitro тритикале, выявление биоморфологических особенностей и оценка генетической изменчивости для отбора форм с ceлекционно- ценными признаками. Задачи исследования: подбор и оптимизация питательных сред для инициации каллусогенеза и регенерации проростков из зрелых зародышей тритикале; оценка частоты и спектра хромосомных аберраций, индуцированных в культуре in vitro в каллусных клетках; оценка влияния доз гамма-излучения на инициирование мутационного процесса для диверсификации спектра генетической изменчивости в культуре in vitro; установление влияния гамма-лучей на каллусогенез, морфогенез и регенерацию проростков; анализ сомаклональной изменчивости, определение степени влияния гамма-излучения и культуры in vitro на количественные признаки сомаклонов тритикале; оценка генетической изменчивости сомаклонов путем выделения генетического полиморфизма с использованием методики RAPD-анализа; оценка дисперсии и генетических параметров некоторых количественных признаков у сомаклонов тритикале. Научная новизна и оригинальность: комплексное изучение реакции in vitro зрелых зародышей тритикале позволило получить принципиально новые результаты относительно повышения сомаклональной изменчивости на основе увеличения нестабильности генома применением гамма-лучей. Результаты, касающиеся изменений в каллусогенезе, морфогенезе и регенерации, создают теоретическую и практическую основу для выяснения механизмов, обеспечивающих тотипотентность и определяющих пролиферацию клеток. Молекулярно-генетическое изучение полиморфизма RAPD-ампликонов в сомаклонах тритикале демонстрирует эффективность применения культуры in vitro и ионизирующего излучения для формирования генетической изменчивости у растений со сложным геномом. Инновационный подход в оценке регенерантов, основанный на анализе дисперсии и уровня наследуемости количественных признаков, позволил выделить эффекты среды и генетические для прогнозирования генотипов с ценными признаками. Полученные результаты, способствующие решению важной задачи, заключаются в научном обосновании возможности индуцирования генетической изменчивости путем использования методов культивирования in vitro и экспериментального мутагенеза, что способствовало разработке методики индуцирования и оценки изменчивости для повышения эффективности селекционного процесса и создания новых сомаклонов с повышенной продуктивностью.