Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту

Досліджено зв’язок екологічної пластичності восьми елітних сортів озимої пшениці з поліморфізмом профілів метилування ДНК в межах сорту у проростків з насіння, що проростає з різною швидкістю. Рівень поліморфізму, або «епігенетичну відстань», у спектрах рестрикційних фрагментів електрофореграм роз...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Кравець, О.П., Соколова, Д.О., Берестяна, А.М., Шнуренко, О.Р., Банникова, М.О., Моргун, Б.В., Кучук, М.В., Гродзинський, Д.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2016
Schriftenreihe:	Наука та інновації
Schlagworte:	Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116870
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту / О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна, О.Р. Шнуренко, М.О. Банникова, Б.В. Моргун, М.В. Кучук, Д.М. Гродзинський // Наука та інновації. — 2016. — Т. 12, № 2. — С. 57—67. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-116870
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1168702017-05-18T03:02:30Z Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту Кравець, О.П. Соколова, Д.О. Берестяна, А.М. Шнуренко, О.Р. Банникова, М.О. Моргун, Б.В. Кучук, М.В. Гродзинський, Д.М. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Досліджено зв’язок екологічної пластичності восьми елітних сортів озимої пшениці з поліморфізмом профілів метилування ДНК в межах сорту у проростків з насіння, що проростає з різною швидкістю. Рівень поліморфізму, або «епігенетичну відстань», у спектрах рестрикційних фрагментів електрофореграм розподілу продуктів полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) кількісно оцінювали за показником Неї. Встановлено існування кореляції (Rs = 0,69) між рангом, що визначається по продуктивності та екологічній пластичності, і рівнем поліморфізму профілів метилування ДНК сорту. Показано, що найбільша «епігенетична відстань» (D ≥ 0,1) спостерігається у сортів з найвищим рангом по продуктивності та екологічній пластичності. Запропоновано використовувати оцінку показника епігенетичної відстані у селекції нових сортів для зон з нестійкими кліматичними умовами. Исследована взаимосвязь экологической пластичности восьми элитных сортов озимой пшеницы и полиморфизма профилей метилирования ДНК в пределах сорта у проростков семян, прорастающих с разной скоростью. Уровень полиморфизма, или «эпигенетическое расстояние», в спектрах рестрикционных фрагментов електрофореграм разделения продуктов ПЦР количественно оценивали по показателю Неи. Установлено существование корреляции (Rs = 0,69) между рангом сорта, определяемым по продуктивности и экологической пластичности, и уровнем полиморфизма профилей метилирования ДНК в пределах сорта. Показано, что наибольшее «эпигенетическое расстояние» (D ≥ 0,1) наблюдается у сортов с самым высоким рангом по продуктивности и экологической пластичности. Предложено использовать оценку показателя эпигенетического расстояния в селекции новых сортов для зон с неустойчивыми климатическими условиями. Connection between ecological plasticity of eight elite winter wheat varieties and DNA methylation pattern polymorphism within variety using seedlings from seeds with different germination rate was investigated. Polymorphism degree or «epigenetic distance» in restriction fragments’ range of PCR products was assessed using Nei index. Correlation (Rs = 0,69) between variety grade determined by its productivity and ecological plasticity and degree of DNA methylation pattern polymorphism within variety was found. The prevalence of the greatest «epigenetic distance» (D ≥ 0,1) in most productive and ecologically plasticized varieties was proved. The application of the «epigenetic distance» assessment in selection of new varieties for arias with unstable climate conditions was recommended. 2016 Article Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту / О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна, О.Р. Шнуренко, М.О. Банникова, Б.В. Моргун, М.В. Кучук, Д.М. Гродзинський // Наука та інновації. — 2016. — Т. 12, № 2. — С. 57—67. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin12.02.057 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116870 uk Наука та інновації Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
spellingShingle	Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Кравець, О.П. Соколова, Д.О. Берестяна, А.М. Шнуренко, О.Р. Банникова, М.О. Моргун, Б.В. Кучук, М.В. Гродзинський, Д.М. Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту Наука та інновації
description	Досліджено зв’язок екологічної пластичності восьми елітних сортів озимої пшениці з поліморфізмом профілів метилування ДНК в межах сорту у проростків з насіння, що проростає з різною швидкістю. Рівень поліморфізму, або «епігенетичну відстань», у спектрах рестрикційних фрагментів електрофореграм розподілу продуктів полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) кількісно оцінювали за показником Неї. Встановлено існування кореляції (Rs = 0,69) між рангом, що визначається по продуктивності та екологічній пластичності, і рівнем поліморфізму профілів метилування ДНК сорту. Показано, що найбільша «епігенетична відстань» (D ≥ 0,1) спостерігається у сортів з найвищим рангом по продуктивності та екологічній пластичності. Запропоновано використовувати оцінку показника епігенетичної відстані у селекції нових сортів для зон з нестійкими кліматичними умовами.
format	Article
author	Кравець, О.П. Соколова, Д.О. Берестяна, А.М. Шнуренко, О.Р. Банникова, М.О. Моргун, Б.В. Кучук, М.В. Гродзинський, Д.М.
author_facet	Кравець, О.П. Соколова, Д.О. Берестяна, А.М. Шнуренко, О.Р. Банникова, М.О. Моргун, Б.В. Кучук, М.В. Гродзинський, Д.М.
author_sort	Кравець, О.П.
title	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту
title_short	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту
title_full	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту
title_fullStr	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту
title_full_unstemmed	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту
title_sort	взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування днк у межах сорту
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116870
citation_txt	Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту / О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна, О.Р. Шнуренко, М.О. Банникова, Б.В. Моргун, М.В. Кучук, Д.М. Гродзинський // Наука та інновації. — 2016. — Т. 12, № 2. — С. 57—67. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
series	Наука та інновації
work_keys_str_mv	AT kravecʹop vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT sokolovado vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT berestânaam vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT šnurenkoor vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT bannikovamo vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT morgunbv vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT kučukmv vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu AT grodzinsʹkijdm vzaêmozvâzokekologíčnoíplastičnostíelítnihsortívozimoípšenicíípolímorfízmuprofílívmetiluvannâdnkumežahsortu
first_indexed	2025-07-08T11:14:19Z
last_indexed	2025-07-08T11:14:19Z
_version_	1837077113920815104
fulltext	57 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2): 57—67 doi: http://dx.doi.org/10.15407/scin12.02.057 © О.П. КРАВЕЦЬ, Д.О. СОКОЛОВА, А.М. БЕРЕСТЯНА, О.Р. ШНУРЕНКО, М.О. БАННИКОВА, Б.В. МОРГУН, М.В. КУЧУК, Д.М. ГРОДЗИНСЬКИЙ, 2016 Досліджено зв’язок екологічної пластичності восьми елітних сортів озимої пшениці з поліморфізмом профілів метилування ДНК в межах сорту у проростків з насіння, що проростає з різною швидкістю. Рівень поліморфізму, або «епігенетичну відстань», у спектрах рестрикційних фрагментів електрофореграм розподілу продуктів полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) кількісно оцінювали за показником Неї. Встановлено існування кореляції (Rs = 0,69) між рангом, що визначається по продуктивності та екологічній пластичності, і рівнем поліморфізму профілів метилуван- ня ДНК сорту. Показано, що найбільша «епігенетична відстань» (D ≥ 0,1) спостерігається у сортів з найвищим рангом по продуктивності та екологічній пластичності. Запропоновано використовувати оцінку показника епігенетичної від- стані у селекції нових сортів для зон з нестійкими кліматичними умовами. К л ю ч о в і с л о в а: пшениця, екологічна пластичність, епігенетичний поліморфізм, відстань за Неї, рестрикцій- ний аналіз. О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна, О.Р. Шнуренко, М.О. Банникова, Б.В. Моргун, М.В. Кучук, Д.М. Гродзинський Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК ЕКОЛОГІЧНОЇ ПЛАСТИЧНОСТІ ЕЛІТНИХ СОРТІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ І ПОЛІМОРФІЗМУ ПРОФІЛІВ МЕТИЛУВАННЯ ДНК У МЕЖАХ СОРТУ Зміна клімату та широкомасштабне забруд- нення довкілля висуває додаткові вимоги до ство рення нових сортів. Однією з нагальних су- часних потреб є пришвидшення селекційного процесу та створення сортів не тільки з висо- ким продукційним потенціалом в оптимальних умовах росту і розвитку, але й з високою еко- логічною пластичністю і адаптивними можли- востями, що дозволяють формувати високі вро- жаї за певною мірою екстремальних умов. Сучасна селекція, озброєна молекулярно- ге нетичними підходами, широко застосовує метод генетичних маркерів, що дозволяє вия- вити генетичний поліморфізм великих обсягів селекційного матеріалу, пришвидшує та ро- бить більш цілеспрямованим одержання но- вих еліт них сор тів із заданими генетичними характеристиками. Водночас наукові здобут- ки останніх років свідчать [1—3], що адаптив- ний процес зумовлюється зміною експресії ве- ликих ансамблів генів і значною перебудовою ізоферментних спектрів. Ці дані підтверджу- ють, що високим адаптивним потенціалом бу- дуть володіти сорти з високою здатністю до таких перебудов. Сучасна популяційна генетика разом з по- няттям генетичного поліморфізму оперує по- няттям поліморфізму епігенетичного, під яким мається на увазі залежність гетерогенності фе- нотипів від різноманіття їх епігенетичних про- грам при збереженні тотожності генотипу. Дані досліджень останніх років свідчать про значну роль кліматичних чинників у визначен- ні епігенетичного поліморфізму популяцій, що передається спадково протягом декількох по- колінь і забезпечує пристосування до нестій- ких умов зростання. На прикладі ряду техніч- 58 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна та ін. них культур показано [4], що генетичний по- ліморфізм визначає тільки декілька відсотків адаптивного по тенціалу сорту, основний вне- сок у пластичність сорту пов’язаний з епігене- тичними змінами та зміною рівня епігенетич- ного поліморфізму, що визначає норму реакції рослинного організму. Зі встановленням факту виникнення і роз- ширення епігенетичного поліморфізму між по- пу ляціями одного сорту у зв’язку з їх ростом у різних кліматичних умовах виникає таке запи- тання: чи існує у довільній популяції рослин деякий початковий (існуючий вже на стадії насінини і зародка) епігенетичний полімор- фізм, що дозволяє забезпечити популяційний гомеостаз, тобто успішні проростання, ріст та відтворення виду і сорту у можливих для да- ного регіону кліматичних нестабільностях, що можуть знищити певну частину популяції? Будь-яка вибірка насіння, яке не знаходить- ся у стані спокою, належить до одного виду, сор- ту і врожаю, характеризується певною варіа- бельністю термінів проростання після ініціації цього процесу. Фактично для більшості видів рослин не спостерігається гетерокарпія і швид- кість проростання є єдиною фенотиповою озна- кою, що дозволяє перехід від вивчення феноти- пічного по ліморфізму до поліморфізму епігене- тичного. У серії досліджень [5—8] на прик ладі кукурудзи встановлено зв’язок різної швид кос- ті проростан ня насіння довільної вибірки з ви- хідним поліморфізмом профілів метилуван- ня функціонально різних послідовностей ДНК про ростків та їх стійкістю до абіотичних фак- торів, що дозволяє розглядати характер мети- лування ДНК як фактор індивідуальної стій- кості організму, а поліморфізм профілів мети- лування — як фактор популяційної стійкості [5]. Показано, що адаптивний потенціал субпо- пуляцій рослин також по в’я заний з активністю процесу їх проростання та вихідним станом ме- тилування функціонально різних послідовнос- тей ДНК проростків, а адаптивні можливості популяції рослин — з полі морфізмом профілів метилування ДНК [5—8]. Таким чином, стан питання на сьогодні до- зволяє зробити висновок, що екологічна плас- тичність, яка досягається епігенетичними ме- ханізмами, є однією з універсальних захисних реакцій, що визначають різноманітність відпо- відей на дію стресових чинників і забезпечу- ють виживаність і репродуктивний потенціал популяцій диких і культурних рослин. Одер- жані дані вказують на можливість практично- го застосування оцінок рівня епігенетичного поліморфізму сортів як прогностичного кри- терію успішності їх продукційного процесу. Метою нашого дослідження була оцінка зв’яз- ку екологічної пластичності елітних сортів ози- мої пшениці з рівнем їх епігенетичного полі- мор фізму, що полягає у вихідній відмінності профілів метилування ДНК рослин одного вро жаю у межах сорту, та розробка на основі проведених оцінок прогностичного критерію, застосування якого у селекційній практиці мо- же вияви тися корисним при цілеспрямовано- му одержан ні сортів для зон критичного зем- лекористуван ня та в умовах кліматичної не- стабільності. 1. РОЛЬ МЕТИЛУВАННЯ ДНК У ОРГАНІЗАЦІЇ ПОЛІМОРФНОГО ЕПІГЕНОМУ Одним із функціональних механізмів епіге- нетичного поліморфізму як залежності гетеро- генності фенотипів від різноманітності їх епі- генетичних програм при збереженні тотожнос- ті генотипу є хімічна модифікація азотистих основ ДНК (метилування цитозину). Дана мо- дифікація успадковується епігенетично завдя- ки існуванню системи, що розпізнає геміме- тильовані послідовності та перетворює їх у су- цільно метильовані ділянки. Епігенетична міт- ка послідовності знімається разом з усуненням метильних груп [9, 10]. Неоднакове співвідношення активності різ- но манітних механізмів метилування в різних клітинах спричиняє появу «мозаїк метилу- вання». При цьому окрім «підтримуючого» ме- тилування, що забезпечує постмітотичну мо- дифікацію симетричних сайтів, метилтранс- 59ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК ферази виконують метилування de novo, а до заздалегідь за програмованого селективного знят тя метилування додається випадкова де- репресія як наслідок пасивного та активного деметилування [11]. Метилування ДНК трапляється здебільшого на визначених «цільових» послідовностях (пе- реважно CpG та CpNpG) і являє собою важли- ву форму поліморфізму. Через ці модифікації продукуються нові алелі, «епіалелі», спільною рисою яких є їх обов’язковий прояв у фенотипі та які є епігенетичною основою фенотипової мінливості. Проте не всі епіалелі та результати їх перебудови помітні як видимі зміни феноти- пу, тому дослідження епігенетичної спадковос- ті в масштабах суцільного геному актуалізу- валися з появою молекулярних методів. Так, завдяки аналізу MSAP (Methylation-Sensitive Amplified Polymorphism) показано, що природ- ні популяції значно більше варіюють за рівнем метильованості ДНК, ніж за складом нуклео- тидних послідовностей, і мають вище епігене- тичне різноманіття, ніж генетичне [12, 13]. Крім того, зафіксовано явище спадкового закріплен- ня стрес-індукованих змін епігеному [6, 14—16, 17]. Застосування високопродуктивних мето- дів сиквенсу демонструє значно вищу частоту епіалелів (порівняно з генетичними мутаціями) та реверсивність метильованих ділянок ДНК [8]. Метастабільність епіалелів вказує на те, що багато із спонтанно утворених унікальних епігенетичних ознак нездатні достатньо довго існувати, аби забезпечувати еволюційні зміни належної тривалості. Проте реверсивність епіа- лелів є фактором, котрий змушує їх підпадати під загальні правила фенотипової селекції і за- кріплення ознак. Отже, метастабільні епіалелі, індуковані довкіллям, забезпечують феноти- пове різноманіття популяції [5]. Як зазначено вище, різна швидкість пророс- тання насіння також має епігенетичний меха- нізм виникнення і підтримки, а епігенетичний поліморфізм насіння пов’язаний із швидкістю його проростання і стійкістю проростків до абіо тичних чинників [7, 5]. Існує суттєва різни- ця між адаптивним потенціалом проростків і епігенетично різними групами одного й того ж виду і сорту рослин [6—8]. Це вказує на мож- ливий біологічний сенс зв’язку епігенетичного поліморфізму насіння із швидкістю його про- ростання: варіабельність термінів проростання і відмінність подальшої стійкості проростків є одним з механізмів збереження гомеостазу по- пуляції у змінних умовах середовища. 2. ОЦІНКА СТУПЕНЯ ЕПІГЕНЕТИЧНОГО ПОЛІМОРФІЗМУ ЕЛІТНИХ СОРТІВ ОЗИМОЇ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦІ Дослідження проводили на 11-добових про- ростках восьми районованих сортів м’якої пше- ниці (Да ру нок Поділля, Лимарівна, Наталка, Но во ки їв ська, Подолянка, Смуглянка, Сотниця, Фаворитка); оригінаторами сортів є Інститут фізіології рослин і генетики НАН України та Ми ронівський інститут пшениці ім. В.М. Ре- мес ла НААН України. Вивчення зв’язку епігенетичного полімор фіз- му з екологічною пластичністю (виробничою на дійністю) сорту виконували в кілька етапів: 1) аналіз паспортних даних елітних сортів пше ниці та їх ранжування за продуктивністю та екологічною пластичністю; 2) характеристика сортів за співвідношенням субпопуляцій насіння з різною швидкістю про- ростання; 3) виділення ДНК, оцінка її нативності, про- ведення рестрикції з подальшою ПЛР; 4) аналіз спектрів ампліконів, оцінка «епіге- нетичної відстані» за Неї у межах сорту; 5) оцінка рангової кореляції за Спірменом між екологічною пластичністю та епігенетич- ною відстанню у межах сорту. Реакції ISSR-PCR, ITS-PCR та рестрикцій- ний аналіз проводили за стандартними прото- колами. Реакційна суміш для ISSR-PCR об’є- мом 20 мкл містила: 1 од. (0,8 мкл) Taq-по лі ме- рази, інгібованої для «гарячого старту», 10 мкл PCR-розчинника, 2,5 мМ MgCl 2, 200 мкМ кож- ного dNTP, 0,1 мкМ праймера (1,6 мкл), 200 нг загальної ДНК (2 мкл), 6,4 мкл деіонізованої 60 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна та ін. води. Суміш покривали шаром вазелінової олії (20 мкл). Ампліфікація з ISSR-праймерами вклю чала наступні етапи: почат ко ва денату- рація 5 хв при 94 °С (40 циклів); денатурація при 94 °С — 45 с; відпал при 52 °С — 45 с; елон- гація при 72 °С — 90 с; кінцева елонгація при 72 °С — 7 хв [18]. Реакційна суміш для ITS-PCR об’ємом 20 мкл містила: 1 од. Taq-полімерази, інгібованої для «га- рячого старту»; 10 мкл PCR-розчинника; 2,5 мМ MgCl2; 200 мкМ кожного dNTP; 0,1 мкМ кож- ного праймера (по 0,8 мкл); 200 нг загальної ДНК (2 мкл); 6,4 мкл деіонізованої води. Су- міш покривали шаром вазелінової олії (20 мкл). Ампліфікація з ITS-прайме ра ми включала на- ступні етапи: початкова денатурація 1,5 хв при 94 °С; 40 циклів денатурації при 94 °С — 15 с; відпал при 55 °С — 15 с; елонгація при 72 °С — 15 с; «закріплення»: денатурація при 94 °С — 10 с, температура відпалу 55 °С — 10 с; кінцева елонгація при 72 °С — 5 хв [19]. Рестрикційний аналіз (подібно до ампліфіка- ції) проводили в 4-канальному ДНК-амп лі фі- ка торі «Терцик» («ДНК-технология», РФ). За- стосовували три типи рестриктаз: MspI, MboI та HpaII (Fisher Thermo Scientific, США). Реакція рестрикції з ферментом MspI про- ходила в об’ємі 25 мкл, містила 0,6 од. фермен- ту (0,9 мкл), 2 мкл 10хBuffer Tango, 500 нг за- гальної ДНК (5 мкл), а також 17,1 мкл деіонізо- ваної води. Реакційні суміші для рестрикцій- ного аналізу MboI та HpaII об’ємом 25 мкл містили по 0,2 од. ферменту (0,3 мкл), 2 мкл 10хBuffer Tango, 500 нг загальної геномної ДНК (5 мкл), 17,7 мкл деіонізованої води. Усі суміші покривали шаром вазелінової олії (20 мкл). Ре- акція рестрикції тривала 16 год при 37 °С, зу- пинка реакції — 20 хв при 65 °С (для MboI) або 20 хв при 80 °С (для MspI). Отримані продукти ПЛР і рестрикційного аналізу розділяли в 1,7%-му агарозному гелі з ТБЕ-буфером за присутності бромистого ети- дію та візуалізували на UV-трансілюмінаторі. При постановці електрофорезу в лунку ге лю вносили однаковий об’єм продуктів ПЛР і ре- стрикції (5 мкл). Як маркер молекулярної ма си використовували SM0373 GeneRuler 50 bp. Епігенетичну відстань (ЕВ) оцінювали за до- помогою модифікованого підходу Неї [20]. Приймали, що якщо X і Y є двома незалежни- ми наборами ампліконів продуктів рестрикції, тоді xi та yi є частотами окремих смуг в цих на- борах. Ймовірність ідентичності двох випадко- вим чином вибраних смуг jX = ∑xi 2 — для набору X; jY = ∑yi 2 — для набору Y. Ймо вірність іден- тичності смуги з набору X із смугою з Y — jXY = ∑xi yi. Таким чином, нормована ідентич- ність смуг між X та Y виражається як I = JXY , (1) де JX , JY і JXY — середні арифметичні jX , jY та jXY відповідно. Епігенетична відстань між X та Y має такий вигляд: D = –ln I. (2) Тут D = 0 у випадку абсолютного збігу смуг в наборах ампліконів і D = 1 за умови пов ного розходження набору смуг (маси ампліконів). Заключним етапом був розрахунок ранго- вої кореляції за Спірменом між рангом сорту та показником різниці між спектрами амплі- конів в межах сорту («епігенетичної відстані») та статистична обробка з використанням про- грамного забезпечення MS Office Excel. Зерна пророщували в термостаті на піддо- нах із зволоженим фільтрувальним папером за температури 24—25 °С. На другу добу проро- щені зерна розділяли на дві групи: швидко проростаючі (довжина паростка >1 см) та по- вільно проростаючі (зерна, що ледве наклюну- лись). Рівновеликі вибірки з двох груп розмі- щувалися на зволожених підкладках в чашках Петрі та витримувалися в термостаті (Т = 24— 25 °С) до четвертої доби, після чого продовжу- вали пророщування в просторому прозорому посуді до 11-ї доби під лампами денного освіт- лення Electrum 36W/54 (4 тис. люкс) при освіт- лювальному режимі 16/8. √ JX JY 61ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК ДНК виділяли з проростків з використанням наборів реагентів NeoPrep50 DNA («NeoGene», Україна) та GeneJET Plant Genomic DNA Pu ri- fication Mini Kit (Fisher Thermo Scientific, США) за стандартними протоколами фірм-вироб ни- ків. Ви мір концентрації отриманого розчину ДНК проводили на спектрофотометрі BioPho- tometer Plus Eppendorf v.1.35 з використан ням стандартної методики [21]. ПЛР проводили в 4-канальному ДНК-амп- лі фі каторі «Терцик» («ДНК-технологія», РФ). Ви ко ристовували праймери до мінісателіт них послідовностей ISSR (inter simple sequence re- peat 15-soro, послідовність — 5′-AC-AC-AC-AC- AC-AC-AC-AC-<C>-3′), та до послідовностей, що транскрибуються, ITS1 (internal transcribed spa cer 1, 5′-TCC-GTA-GCT-GAA-CCT-GCC- G-3′) і ITS4 (internal transcribed spacer 4, 5′- TCC-TCC-GCT-TAT-TGA-TAT-GC-3 ′). Обидва типи праймерів синтезовані фірмою «Me tabion» (Гер ма нія). Використовували та- кож ліофілізовані сухі суміші для ампліфіка- ції ДНК (GenPak®PCR Core). 2.1. АНАЛІЗ ПАСПОРТНИХ ДАНИХ СОРТІВ ТА ЇХ РАНЖУВАННЯ ЗА ПРОДУКТИВНІСТЮ ТА ЕКОЛОГІЧНОЮ ПЛАСТИЧНІСТЮ При аналізі ступеня екологічної пластичнос- ті (виробничої надійності) елітних сортів пше- ниці використовували паспорти сортів, надані організаціями-оригінаторами. Паспортні дані свідчать про значну гетеро- генність обраної групи елітних сортів пшениці за основними показниками як врожайності, так і їх екологічної пластичності. В паспортах одні сорти визначені як «сорт для добрих гос по- дарів», тобто таким чином підкреслена їх ви- могливість до кліматичних умов висівання, попередника, підживлення добривами та об- робки від шкідників; для інших сортів підкрес- люється їх «ви робнича надійність» (іншими словами — не вибагливість до умов формуван- ня врожаю, екологічна пластичність). Існуючі на сьогодні дані не дозволяють провести пря- мий економічний аналіз за співвідношенням затрати/врожай, то му при класифікації сор- тів доречно ввести просте ранжування як за Таблиця 1 Характеристики сортів м’якої озимої пшениці та їх ранжування за продуктивністю та екологічною пластичністю (виробничою надійністю) Сорт Продуктивність Екологічна пластичність, бали Сума балів Ранг сорту ц/га бали Смуглянка 60,0—115,1 3+ 0 3+ 1 Подолянка 60,0—96,0 1+ 6+ 7+ 5 Сотниця 50,2—102,6 2+ 2+ 4+ 2 Наталка 50,3—93,6 1+ 4+ 5+ 3 Дарунок Поділля 50,4—91,4 1+ 3+ 6+ 4 Фаворитка 50,6—124,0 3+ 3+ 6+ 4 Лимарівна 61,2—100,0 1+ 6+ 7+ 5 Ново київська 50,7—104,8 2+ 6+ 8+ 6 Примітка. Продуктивність: 1+ — максимальна врожайність до 100 ц/га; 2+ — максимальна врожайність до 110 ц/га; 3+ — максимальна врожайність > 110 ц/га. Виробнича надійність = екологічна пластичність: 1+ — невисокі вимоги до строків висіву; 2+ — невисокі вимоги до строків висіву + невисокі вимоги до рівнів мінеральних добрив; 3+ — невисокі вимоги до строків висіву + невисокі вимоги до попередника + невисокі вимоги до рівнів мінеральних добрив. 62 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна та ін. показниками продуктивності, так і за показ- никами виробничої на дійності, інакше кажу- чи — екологічної пластич ності (табл. 1). Ви ко- ристано три показники, що свідчать про еко- логічну пластичність сорту, а саме: вимоги до строків висіву, вимоги до по передника та до рівнів мінеральних добрив. 2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТІВ ЗА СПІВВІДНОШЕННЯМ СУБПОПУЛЯЦІЙ НАСІННЯ З РІЗНОЮ ШВИДКІСТЮ ПРОРОСТАННЯ У попередніх дослідженнях [5—8] був від- працьований протокол розподілу експеримен- тальної вибірки насіння за швидкістю пророс- тання. Вибірку розподіляли на три групи: з високою, середньою та низькою швидкістю проростання. Були встановлені нестабільності роз мірів і цитогенетичних параметрів групи проростків, що походять із субпопуляцій насін- ня, яке проростає із «середньою» швидкістю [6]. Тому у подальших дослідженнях оцінки епі генетичного поліморфізму були сфокусова- ні на граничних групах проростків — із швидко та повільно проростаючого насіння. Такий під- хід доцільно використовувати при дослідженні епігенетичного поліморфізму різних сортів пше- ниці, тому що саме він дозволить очікувати і виявити найширшу розбіжність, найбільшу «від- стань» у профілях метилування ДНК. Насіння кожного сорту було розподілено на групи за швидкістю проростання (рис. 1). За співвідношенням зерен, що проростають швидко/повільно (БП/МП), виявлено: сорти з переважанням насіння, яке проростає повіль- но (МП) (Смуглянка, Сотниця, Фаворитка); яс краво вираженою перевагою насіння, що про- ростає швидко (БП) (Подолянка, Наталка, Да- рунок По ділля, Лимарівна); приблизно рів- номірним спів відношенням кількості БП/МП (Но во ки ївська). Отримані результати свідчать про мож ливу різнорідність адаптаційних стра- тегій у се лекційно виведених культиварів. Ос- кільки всі вісім сортів позиціонуються як елітні і характерними високими показниками врожа- їв, то розходження і подібності було відмічено в хо ді аналізу поліморфізму профілів метилу- вання ДНК. 2.3. ВИВЧЕННЯ ПРОФІЛІВ МЕТИЛУВАННЯ ДНК ПРОРОСТКІВ ПШЕНИЦІ ЕЛІТНИХ СОРТІВ, ЩО ПОХОДЯТЬ З СУБПОПУЛЯЦІЙ НАСІННЯ З РІЗНОЮ ШВИДКІСТЮ ПРОРОСТАННЯ Електрофореграми контролю нативності ДНК, одержані попередньо, засвідчили висо- ку якість виділення ДНК, що дозволило по- дальший аналіз характеру її метилування. Як приклад одержаних первинних даних за особливостями метилування ДНК проростків із насіння, що розрізняється швидкістю про- ростання, наведено ряд електрофореграм. Чіт- ку різницю у спектрах ампліфікованих рест- риктів виявлено на отриманих електрофоре- грамах ампліфікації рестриктів HpaII-ендо- нук леазою з ISSR-праймерами між групами швидко- та по віль нопроростаючих проростків для сортів Смуг лянка, Подолянка та Сотниця. Для сорту Сот ниця різниця між спектрами амп ліфікованих продуктів рестрикції не спо- стерігалася, що свід чить про відсутність різ- ниці у метилуванні відповідних сайтів ДНК про рост ків, що по ходять із зерен, які пророс- тають швидко чи повільно (рис. 2). На електрофореграмах ампліфікації рестрик- тів MboI-ендо нук леазою з ISSR-праймерами Рис. 1. Оцінка співвідношення груп насіння кожного сорту, що проростає швидко (БП) та повільно (МП) 63ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК Рис. 2. Електрофореграми ампліфікації рестриктів HpaII з ISSR-праймером: М — маркер молекулярної маси Thermo Scientific GeneRuler 100bp Plus DNA Ladder. Доріжки: 1 — SG, 1 —Смуглянка; 2 — FG, 1 — Смуглянка; 3 — SG, 2 — По до лянка; 4 — FG, 2 — Подолянка; 5 — SG, 3 —Сотниця; 6 — FG, 3 — Сотниця; 7 — SG, 4 — Наталка; 8 — FG, 4 — Наталка Рис. 3. Електрофореграми ампліфікації рестриктів MboI з ISSR-праймерами: М — маркер молекулярної маси Thermo Scientific GeneRuler 100bp Plus DNA Ladder. Доріжки: 1 — SG, 1 — Смуглянка; 2 — FG, 1 — Смуглянка; 3 — SG, 2 — По долянка; 4 — FG, 2 — Подолянка; 5 — SG, 3 — Сотниця; 6 — FG, 3 — Сотниця; 7 — SG, 4 — Наталка; 8 — FG, 4 — Наталка Рис. 4. Електрофореграми ампліфікації рестриктів MspI з ISSR-праймерами: М — маркер молекулярної маси Thermo Scientific GeneRuler 100bp Plus DNA Ladder. Доріжки: 1 — SG, 1 — Смуглянка; 2 — FG, 1 — Смуглянка; 3 — SG, 2 — По долянка; 4 — FG, 2 — Подолянка; 5 — SG, 3 —Сотниця; 6 — FG, 3 — Сотниця; 7 — SG, 4 — Наталка; 8 — FG, 4 — Наталка 64 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна та ін. різниця в кількості смуг від сутня для сортів Смуглянка, Сотниця та На талка і наявна для сорту Подолянка (рис. 3). На електрофореграмах ампліфікації ре ст- рик тів MspI-ендо нук леазою з ISSR-прай ме- ра ми різниця у спектрах ампліконів присутня для сортів Подолянка та На талка і відсутня для сортів Смуглянка та Сот ниця (рис. 4). Одержані дані свідчать про тотожність спек- трів ампліконів продуктів рестрикції HpaII- ендонуклеази, що, в свою чергу, є відображен- ням відсутності різниці у метилуванні відпо- відних сайтів не тільки в межах сорту, але й у межах групи обраних сортів. Сорти Дарунок По- ділля, Фаворитка, Лимарівна та Ново ки їв ська при ампліфікації рестриктів MboI-ен до нук ле- ази з ISSR-праймерами показали різний спектр ампліконів, що свідчить про різницю у профі- лях метилування сателітної ДНК пророст ків, що належать до SG- та FG-груп. При розділен- ні продуктів ампліфікації рестриктів MspI-ен- до нуклеази з ISSR-праймерами різницю спект- ру ампліконів виявлено тільки у сорту Лима- рівна. Електрофореграма розділення продук- тів ампліфікації рестриктів MspI-ендонукле ази з ITS-праймерами свідчить про поліморфізм спектрів ампліконів, що різняться за молекуляр- ною масою, у сорту Дарунок Поділля (5 та 4 ти- пів ампліконів), сорту Фаворитка (3 та 5 типів), та сорту Новокиївська (5 та 4 типів) (рис. 5). На основі аналізу одержаних серій електро- фореграм було розраховано «епігенетичну від- стань» — різницю у спектрах метилування са- телітної ДНК проростків певного сорту, що різ- няться за швидкістю проростання (табл. 2). Таким чином, встановлено існування знач но- го поліморфізму профілів метилування ДНК у восьми елітних сортів м’якої озимої пшениці. Ці дані підтвердили результати досліджень попе- редніх років, які показали існування полімор- Рис. 5. Електрофореграма ампліфікації рестриктів MspI з ITS-праймером: М — маркер молекулярної маси Ther mo Scientific GeneRuler 100bp Plus DNA Ladder. Доріж ки: 1 — SG, 5 — Дарунок Поділля; 2 — FG, 5 — Дарунок По- діл ля; 3 — SG, 6 — Фаворитка; 4 — FG, 6 — Фаворитка; 5 — SG, 7 — Лимарівна; 6 — FG, 7 — Лимарівна; 7 — SG, 8 — Но во київська; 8 — FG, 8 — Новокиївська Таблиця 2 Характеристики сортів м’якої озимої пшениці, їх ранжування та епігенетична відстань у межах кожного сорту Сорт Продуктивність Екологічна пластичність Сума балів Ранг сорту D, епігенетична відстаньц/га бали Смуглянка 60,0—115,1 3+ 0 3+ 1 0,020 Подолянка 60,0—96,0 1+ 6+ 7+ 5 0,126 Сотниця 50,2—102,6 2+ 2+ 4+ 2 0,004 Наталка 50,3—93,6 1+ 4+ 5+ 3 0,108 Дарунок Поділля 50,4—91,4 1+ 3+ 6+ 4 0,010 Фаворитка 50,6—124,0 3+ 3+ 6+ 4 0,0056 Лимарівна 61,2—100,0 1+ 6+ 7+ 5 0,210 Новокиївська 50,7—104,8 2+ 6+ 8+ 6 0,098—0,100 65ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК фізму метилування ДНК у рослин, що розвива- ються з насіння, яке має різну швидкість пророс- тання, а також зв’язок поліморфізму метилуван- ня ДНК з різницями у стійкості до абіотичних факторів і адаптивного потенціалу цих рослин. Наступний етап дослідження полягав у оцін- ці статистичного зв’язку по Спірмену між ран- гами сортів та показником епігенетичної від- стані. Розраховані значення рангової кореляції становлять Rs = 0,69 при α > 0,05, що свід чить про достатньо високу щільність кореляційного зв’язку за умов невеликої вибірки. ВИСНОВКИ Отже, можна зробити висновок, що для сор- тів з високою виробничою надійністю (еколо- гічною пластичністю) характерна і більша «епі- генетична відстань» між поліморфними спек- трами довжин рестрикційних фрагментів ДНК рослин, що розвиваються з насіння граничних за фенотиповим показником груп — швидкого та повільного проростання. Значення показ- ника D ≥ 0,1 свідчить про належність сорту до найвищих — 5-го та 6-го — рангів за показчи- ками виробничої надійності. Кількісний показник ступеня поліморфіз- му — епігенетична відстань у межах сорту — може використовуватися як прогностичний по- казник, маркер екологічної пластичності сор- ту. Його практичне визначення, тобто алгоритм оцінки епігенетичного показника-маркера еко- логічної пластичності сорту, що на практиці відповідає його виробничій надійності, може бути представлене у чотири етапи: 1) розподіл насіння на групи за швидкістю проростання; 2) виділення ДНК; 3) проведення рестрикції з подальшою ISSR- ПЛР; 4) аналіз розмаїття спектрів ампліконів, оцін- ка «епігенетичної відстані» за Неї у межах сорту. Робота проводилася у рамках науково-тех- ніч ного проекту ІІ-13-14 «Впровадження моле- кулярних систем визначення генетичного й епі- генетичного поліморфізму озимої пшениці для отримання високопродуктивних спеціалізова- них сортів». Реєстраційний номер 0114U002736, м. Київ, 2014 р. ЛІТЕРАТУРА 1. Лекявичус Э. Элементы общей теории адаптации. — Вильнюс: Мокcлас, 1986 — 272 с. 2. Coleman M, Yin E, Peterson L. et al. Low dose irradiation alters the transcript profiles of human lymphoblastoid cells including genes associated with cytogenetic ra dio- adaptive response // Radiat. Res. — 2005. — V. 164, № 41. — P. 369—382. 3. Zhong L, Xu Y, Wang J. DNA-methylation changes in du- ced by salt stress in wheat Triticum aestivum // Afr J Bio- tech. — 2009. — V. 8, № 22. — P. 6201—6207. 4. Yi C, Zhang S, Liu X. Does epigenetic polymorphism con- tribute to phenotypic variances in Jatropha curcas L.? // BMC Plant Biol. — 2010. — V. 10. — P. 1—14. 5. Sokolova D, Vengzhen G, Kravets A. The Effect of DNA Modification Polymorphism of Corn Seeds on Their Ger- mination Rate, Seedling Resistance and Adaptive Ca- pacity under UV-C Exposure // Amer J Plant Biol. — 2014. — V. 1, № 1. — Р. 1—14. 6. Соколова Д, Венгжен Г, Кравец А. Влияние эпи ге не- тического полиморфизма семян кукурузы на ско- рость их прорастания и устойчивость проростков к УФ-С облучению // Цитология и генетика. — 2014. — Т. 48, № 4. — С. 31—38. 7. Соколова Д., Венгжен Г., Кравец А. Роль эпиге не ти- чес кого полиморфизма проростков кукурузы в реак- циях на УФ-С облучение // Физиология растений и ге нетика. — 2014. — Т. 46, № 3. — С. 221—229. 8. Sokolova D., Vengzhen G., Kravets A. An analysis of the correlation between the changes in satellite DNA me- thy lation patterns and plant cell responses to the stress // CellBio. — 2013. — V. 2. — P. 163—171. 9. Tsaftaris et al. Epigenetic mechanisms in plants and their implications in plant breeding // Proceedings of the In- ternational Congress «In the Wake of the Double Helix: From the Green Revolution to the Gene Revolution». — 2003. — P. 157—171. 10. Salmon A., Clotault J. et al. Brassica oleracea displays a high level of DNA methylation polymorphism // Plant Sci. — 2008. — V. 174, № 1. — P. 61—70. 11. Shan X., Wang X. et al. Analysis of the DNA methylation of maize (Zea mays L.) in response to cold stress based on methylation-sensitive amplified polymorphisms // J. Plant Biol. — 2013. — V. 56. — P. 32—38. 12. Scheid G., Scheid M. Epigenetic responses to stress: trip le defense? // Curr Opin Plant Biol. — 2012. — № 5. — P. 568—573. doi: 10.1016/j.pbi.2012.08.007. 66 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) О.П. Кравець, Д.О. Соколова, А.М. Берестяна та ін. 13. Luna E., Bruce T., Roberts M. et al. Next-generation sys te- mic acquired resistance // Plant Physiol. — 2012. — V. 158. — P. 844—853. 14. Rasmann S., De Vos M. et al. Herbivory in the previous generation primes plants for enhanced insect resistan- ce // Plant Physiol. — 2012. — V. 158. — P. 854—863. 15. Becker C. et al. Spontaneous epigenetic variation in the Arabidopsis thaliana methylome // Nature. — 2011. — V. 480. — P. 245—249. 16. Herman J., Sultan S. Adaptive transgenerational plasticity in plants: Case studies, mechanisms, and implications for natural populations // Front Plant Sci. — 2011. — V. 2, № 102. — P. 1—10. 17. Boyko A., Kovalchuk I. Genome instability and epigene- tic modification — heritable responses to environmental stress? // Curr Opin Plant Biol. — 2011. — V. 14, № 3. — P. 260—266. doi: 10.1016/j.pbi.2011.03.003. 18. Tikunov Yu. M., Khrystaleva L. I. Application of ISSR Mar kers in the Genus Lycopersicon // Euphitica. — 2003. — V. 131. — P. 71—80. 19. Bartlett J., Stirling D. PCR protocols. — Humana Press Inc. — 2003. 20. Nei M, Crow F, Denniston C. A new measure of genetic distance // Genetic distance. — 1974. — P. 63—76. 21. Ausubel F. et al. Current Protocols in Molecular Bio- logy. — 2004. REFERENCES 1. Lekjavichus Je. Elementy obshchei teorii adaptatsii. Vil- njus: Mokclas, 1986 [in Russian]. 2. Coleman M., Yin E., Peterson L. et al. Low dose ir ra dia- tion alters the transcript profiles of human lym pho blas to id cells including genes associated with cytoge ne tic ra dio- adaptive response. Radiat. Res. 2005. 164(41): 369—382. 3. Zhong L., Xu Y., Wang J. DNA-methylation changes in- duced by salt stress in wheat Triticum aestivum. Afr J Biotech. 2009. 8(22): 6201—6207. 4. Yi C., Zhang S., Liu X. Does epigenetic polymorphism con tribute to phenotypic variances in Jatropha curcas L.? BMC Plant Biol. 2010. 10: 1—14. 5. Sokolova D., Vengzhen G., Kravets A. The Effect of DNA Modification Polymorphism of Corn Seeds on Their Ger- mination Rate, Seedling Resistance and Adaptive Ca- pacity under UV-C Exposure. Amer J Plant Biol. 2014. 1(1): 1—14. 6. Sokolova D., Vengzhen G., Kravets A. Vliianie epi ge ne- ticheskoho polimorfizma semian kukuruzy na skorost ih prorastaniia i ustoichivost prorostkov k UF-S oblu che niiu. Tsitologiia i henetika. 2014. 48(4): 31—38 [in Russian]. 7. Sokolova D., Vengzhen G., Kravets A. Rol epihe ne ti- cheskoho polimorfizma prorostkov kukuruzy v reaktsiiah na UF-S obluchenie. Fiziologiia rastenii i henetika. 2014. 46(3): 221—229 [in Russian]. 8. Sokolova D., Vengzhen G., Kravets A. An analysis of the correlation between the changes in satellite DNA me- thylation patterns and plant cell responses to the stress. CellBio. 2013. 2: 163—71. 9. Tsaftaris et al. Epigenetic mechanisms in plants and their implications in plant breeding. Proceedings of the International Congress «In the Wake of the Double Helix: From the Green Revolution to the Gene Revolution». 2003: 157—171. 10. Salmon A., Clotault J. et al. Brassica oleracea displays a high level of DNA methylation polymorphism. Plant Sci. 2008. 174(1): 61—70. 11. Shan X., Wang X. et al. Analysis of the DNA methylation of maize (Zea mays L.) in response to cold stress based on methylation-sensitive amplified polymorphisms. J. Plant Biol. 2013. V.56: 32—8. 12. Scheid G., Scheid M. Epigenetic responses to stress: triple defense? Curr Opin Plant Biol. 2012. no 5: 568— 573. doi: 10.1016/j.pbi.2012.08.007. 13. Luna E., Bruce T., Roberts M. et al. Next-generation systemic acquired resistance. Plant Physiol. 2012. V.158: 844—853. 14. Rasmann S., De Vos M. et al. Herbivory in the previous generation primes plants for enhanced insect resistance. Plant Physiol. 2012. V.158: 854—863. 15. Becker C. et al. Spontaneous epigenetic variation in the Arabidopsis thaliana methylome. Nature. 2011. V.480: 245—249. 16. Herman J., Sultan S. Adaptive transgenerational plas- ticity in plants: Case studies, mechanisms, and imp li- cations for natural populations. Front Plant Sci. 2011. 2(102): 1—10. 17. Boyko A., Kovalchuk I. Genome instability and epi ge- ne tic modification - heritable responses to environmen- tal stress? Curr Opin Plant Biol. 2011. 14(3): 260—266. doi: 10.1016/j.pbi.2011.03.003. 18. Tikunov Yu. M., Khrystaleva L. I. Application of ISSR Markers in the Genus Lycopersicon. Euphitica. 2003. V.131: 71—80. 19. Bartlett J., Stirling D. PCR protocols. Humana Press Inc., 2003. 20. Nei M., Crow F., Denniston C. A new measure of genetic distance. Genetic distance. 1974: 63—76. 21. Ausubel F. et al. Current Protocols in Molecular Biolo- gy. 2004. 67ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2016, 12(2) Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК А.П. Кравец, Д.А. Соколова, А.Н. Берестяная, О.Р. Шнуренко, М.А. Банникова, Б.В. Моргун, Н.В. Кучук, Д.М. Гродзинский Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ЭЛИТНЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ПОЛИМОРФИЗМА ПРОФИЛЕЙ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК В ПРЕДЕЛАХ СОРТА Исследована взаимосвязь экологической пластичности восьми элитных сортов озимой пшеницы и полиморфизма профилей метилирования ДНК в пределах сорта у про- ростков семян, прорастающих с разной скоростью. Уро- вень полиморфизма, или «эпигенетическое расстояние», в спектрах рестрикционных фрагментов електрофореграм разделения продуктов ПЦР количественно оце нивали по показателю Неи. Установлено существование корреляции (Rs = 0,69) между рангом сорта, определяемым по продук- тивности и экологической пластичности, и уровнем поли- морфизма профилей метилирования ДНК в пределах сор- та. Показано, что наибольшее «эпи ге не тическое расстоя- ние» (D ≥ 0,1) наблюдается у сортов с самым высоким рангом по продуктивности и эко ло ги ческой пластич нос- ти. Предложено использовать оценку показателя эпи ге- нетического расстояния в селекции новых сортов для зон с неустойчивыми климатическими условиями. Ключевые слова: пшеница, экологическая пластич- ность, эпигенетический полиморфизм, расстояние по Неи, рестрикционный анализ. O.P. Kravets, D.O. Sokolova, A.M. Berestyana, O.R. Shnurenko, М.O. Bannikova, B.V. Morgun, M.V. Kuchuk, D.M. Grodzinsky Institute of Cell Biology and Genetic Engineering, the NAS of Ukraine, Kyiv CONNECTION BETWEEN ECOLOGICAL PLASTICITY OF ELITE WINTER WHEAT VARIETIES AND DNA METHYLATION PATTERN POLYMORPHISM WITHIN VARIETY Connection between ecological plasticity of eight elite winter wheat varieties and DNA methylation pattern po- lymorphism within variety using seedlings from seeds with different germination rate was investigated. Polymor- phism degree or «epigenetic distance» in restriction frag- ments’ range of PCR products was assessed using Nei in- dex. Correlation (Rs = 0,69) between variety grade deter- mined by its productivity and ecological plasticity and degree of DNA methylation pattern polymorphism within variety was found. The prevalence of the greatest «epige- netic distance» (D ≥ 0,1) in most productive and ecologi- cally plasticized varieties was proved. The application of the «epigenetic distance» assessment in selection of new varieties for arias with unstable climate conditions was recommended. Keywords: wheat, ecological plasticity, epigenetic poly- mor phism, Nei distance, restriction analysis. Стаття надійшла до редакції 27.07.15

Взаємозв’язок екологічної пластичності елітних сортів озимої пшениці і поліморфізму профілів метилування ДНК у межах сорту

Institution

Ähnliche Einträge