Search academic texts

Registration Number

0825U003398, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 091, Біологія

Date

popup.evolution

o

Title

Features of Stomata Biogenesis in Wheat

Author

Rymar Yuliia Yu.,

popup.head Bogdan Morgun
popup.opponent Oleksandr Y. Smirnov
popup.opponent Kozub Nataliia O.
popup.review Oleksandra Kravets
popup.review Symonenko Yurii V.

Description

Продихами регулюються такі процеси рослин: фотосинтез, транспірація, транспорт розчинених у воді органічних і мінеральних речовин, проникнення патогенів. Вивчення генів біогенезу продихів дозволяє виявити взаємозв'язок між змінами в нуклеотидних послідовностях, морфологією продихів та їх функціонуванням, що є вагомим фактором у підвищенні толерантності рослин до посухи й підтримки продовольчої безпеки світу. Метою було дослідити особливості морфології й фізіології продихового апарату пшениць та співставити їх з відмінностями нуклеотидних послідовностей генів біогенезу продихів EPF1, EPF2 та MUTE. У роботі використано такі методи: метод польового досліду, морфологічні, цитологічні, фізіологічні, молекулярно-генетичні, біоінформатичні та статистичного аналізу даних. Для вивчення продихового апарату сформована колекція із 214 зразків пшениці, споріднених видів та їх гібридів. Продихові щілини на листковій поверхні є одним шляхів проникнення грибними патогенами, зокрема таких як борошниста роса та септоріоз листя пшениці. Серед досліджених зразків найвищу стійкість до збудників борошнистої роси та септоріозу листя виявлено у рослин, що поєднують пшенично-житні геноми (ABR, ABDR) та мають субгеноми AB (T.durum), а також у T.dicoccum (геном AB) та T.spelta (геном ABD). Біоінформатичний аналіз промоторів генів EPF1, EPF2 та MUTE виявив однонуклеотидні заміни та інсерції/делеції, які впливають на склад цис-регуляторних елементів. Найбільше відмінностей спостерігалося у послідовностях промотора гена EPF1 субгеному D. Проте, між нуклеотидними послідовностями промоторів генів EPF2 субгеному A, EPF2 субгеному D і MUTE субгеному B посухотолератного сорту ‘Подолянка’ і посухочутливого сорту ‘Наталка’ не було виявлено відмінностей. На основі виявленого поліморфізму вперше розроблено та апробовано 5 ДНК-маркерів для визначення поліморфізму в промоторах генів EPF1,  EPF2. За допомогою ДНК-маркерів, визначено частоти зустрічання поліморфних алелів у колекціях злакових. Найчастіше зустрічаються дві однонуклеотидні заміни A→G та A→C у промоторі гена EPF1 з субгеному А. Інсерція у промоторі гена EPF2 з субгеному В найрідше детектується у співродичів пшениці та зовсім не виявляється у зразків колекції СІММYТ. Уперше вивчено морфологію продихів в рослин T. sinskajae, T. dicoccum та T. sphaerococcum. Серед зразків рослин пшениці м'якої знайдено морфологічно відмінні генотипи. Так, селекційні лінії з Північної Америки – «Карликова», «Остиста, короткостеблова» та «Короткоостиста» – суттєво відрізняються за одним із параметрів продихового апарату. Також виявлено, що рослини сорту 'Колоніа' мають максимальну кількість продихів на обох поверхнях листка, тоді як рослини сорту 'Реформ' — максимальну загальну площу продихових щілин на одиницю площі адаксіальної та абаксіальної поверхонь листка. Також визначено фізіологічні параметри транспірації та фотосинтезу для різних видів роду Triticum за умов ґрунтової посухи й оптимального поливу; виявлені кореляційні зв'язки між морфологією продихового апарату та його функціонуванням. Внаслідок сильної негативної кореляції між кількістю продихів та їх розмірами, більші розміри замикаючих клітин у T. spelta та T. аestivum негативно корелюють з інтенсивністю газообміну за оптимальних умов. За дії короткочасної ґрунтової посухи більша кількість менших за розмірами продихів у T. dicoccum асоціювалася зі значним зниженням продихової провідності, але водночас підвищенням ефективності використання води та інтенсивності фотодихання, які є важливими в адаптації до умов обмеженого вологозабезпечення. Досліджено вплив відмінностей нуклеотидних послідовностей генів EPF1, EPF2 і MUTE на формування структур продихового апарату пшениці м’якої. Встановлено високий взаємозв’язок для більшості досліджуваних поліморфних алелів з параметрами морфології продихів. В цілому, створена платформа для вивчення продихового апарату злаків, яка включає зібрану колекцію рослин роду Triticum, методики морфологічного аналізу продихового апарату, вирівнювання і визначення поліморфізму нуклеотидних послідовностей, розроблені ДНК-маркери, статистичні алгоритми обробки даних. Застосування цієї платформи дозволило вивчити морфологію та функціонування продихового апарату злаків; виявити поліморфізм в промоторах генів EPF1, EPF2 і MUTE; встановити кореляцію особливостей морфології продихового апарату з його функціонуванням і взаємозв’язок з поліморфними алелями генів біогенезу продихів. Результати досліджень представляють інтерес для біологічної й аграрної галузей, а також зацікавлених біотехнологів, генетиків-селекціонерів, які залучені до створення нових сортів пшениці з поліпшеною функціональністю продихового апарату, толерантних до посухи та стійких до збудників борошнистої роси й септоріозу листя. Виявлені й анотовані поліморфні локуси генів біогенезу продихів можуть бути мішенями для цілеспрямованого редагування у біотехнологічних роботах фундаментального і прикладного характеру.

popup.nrat_date

2025-08-12