ВЛИЯНИЕ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА СЕМЯН НА СКОРОСТЬ ПРОРАСТАНИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ.

 

Д. А. Соколова, Г. С. Венгжен, А. П. Кравец

 

Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев

 

Любая выборка непокоящихся семян, принадлежащих к одному виду, сорту и времени сбора, характеризуется определенной вариабельностью сроков прорастания после инициации этого процесса. Это явление представляет, несомненно, значительный теоретический интерес, являясь чрезвычайно важным с практической точки зрения, влияя на норму высева и урожай культурных растений,  усложняя борьбу с  сорной растительностью, определяя и в том и в другом случае значительные материальные затраты.

Стремление повысить энергию прорастания привело к разработке  ряда технологий праймирования, в основе  которых лежит  эмпирически подобранная  для каждого вида и сорта культурных растений  доза и режим стимулирующего воздействия. Значительные успехи применения этих технологий не снимают необходимость теоретического изучения механизмов, определяющих вариабельность скорости прорастания семян, принадлежащих к,  казалось бы, однородным  выборкам.

В настоящее время наиболее часто это явление объясняется с привлечением тех  же причин и факторов, которые определяют эндогенный покой семян: различиями в степени развития зародыша, водо - и газопроницаемости тканей, непосредственно его окружающих, содержании гормональных и негормональных ингибиторов ростовой активности. Вариабельность скорости прорастания, имеющее важное биологическое значение, может быть обусловлена кумуляцией незначительных вариаций доз этих факторов, однако может быть и программируемым эффектом. В пользу последнего предположения свидетельствует увеличение изменчивости этого показателя и возникновение явления гетерокарпии  в экологически неблагоприятных условиях, а также возможность управления этим процессом в технологиях праймирования. C точки зрения современных представлений о регуляции метаболических процессов и их адаптации к разнообразным экзогенным воздействиям, эта система факторов, определяющих глубину эндогенного покоя и вариабельность скорости прорастания, может быть  отражением  различных эпигенетических программ, т. е  эпигенетического полиморфизма семян, сформировавшихся в популяции однородных растений и даже на одном растении.

Исследования посвящены проверке гипотезы о связи скорости прорастания  семян кукурузы (сорт Полесский 177 МВ) с явлением эпигенетического полиморфизма, заключающемся в исходном различии профилей метилирования ДНК проростков,  а также  оценке возможной роли этого фактора в устойчивости к стрессовым воздействиям.

С помощью цитогенетического анализа, ПЦР и рестрикционного анализа установлено, что проростки с различной скоростью прорастания характеризуются различными профилями метилирования транскрибируемой и сателлитной ДНК, цитогенетическими параметрами, а также изменением этих показателей при УФ- С облучении. Полученные данные свидетельствуют о существовании взаимосвязи скорости прорастания семян с различием их эпигенетических программ и устойчивостью проростков к последующему облучению.