О.О. Тимина, В.С. Фещенко, А.Н. Малов*, О.А. Корфуненко

Известно, что лазерное излучение обладает биологической активностью [1-3], в том числе и в отношении генных систем [4-7]. Существуют различные трактовки, объясняющие эффект такого воздействия [1, 8, 9]. Интересные данные, свидетельствующие о том, что у растений под воздействием когерентного излучения меняется гормональная экспрессия, в частности, у облученных семян различных сельскохозяйственных культур происходит, на ряду с другими физиологическими изменениями, высвобождение связанных форм гибберелина, приводящее к стимуляции прорастания, были получены еще в 70-е годы [1]. В тоже время известно, что гормон, как правило, воздействует на группу генов и, меняя активность генов-регуляторов, адекватно изменяет экспрессию структурных генов [10]. В связи с этим, задачей наших исследований являлось выявление у сладкого перца отзывчивости к лазерному излучению и определение групп генов, ответственных за экспрессию ряда хозяйственных признаков.

В работе использованы семена и растения сладкого перца вида Capsicum annuum, var. grossum L: линии Л-5/92 ms, Л-Т-119/8 и гибрид между ними F₁ 5/92? Т-119/8. Линия 5/92 и F₁ относятся к группе раннеспелых, а Л-Т-119/8 - к группе среднеспелых. Семена изучаемых генотипов облучали когерентным излучением от одномодового гелий-неонового лазера до энергий 2,3 Дж и 6,85 Дж. Облучению подвергались как сухие, покоящиеся семена, так и набухшие (время набухания 20 часов). Контрольными образцами служили соответствующие семена без облучения. Затем семена помещали во влажные камеры и проращивали в темноте при температуре 23-25⁰С. Повторность в варианте - стократная, повторность вариантов - трехкратная. Учитывали энергию всхожести проростков, % всхожести и интенсивности роста корешков проростков, измеряемые в динамике (через 7 и 14 дней). Экспрессию признаков устойчивости к фитофторозу перца изучали на инфекционном фоне у этих же генотипов. Облученные семена высевали и проращивали по общепринятой технологии в парнике при температуре20-22⁰С, а в возрасте 4-5 настоящих листьев сеянцы пекировали в ящики с зараженной почвой. Ящики с рассадой помещали во влажную камеру при постоянной температуре 18⁰С. Растения в ящиках подтапливали водой до корневой шейки для обеспечения максимального заражения патогеном. Повторность в варианте - 10 растений, повторность вариантов - пятикратная.

Для качественного анализа закономерностей наследования чувствительности растений к когерентному излучению и характера действия генов подсчитывали степень доминантности, коэффициенты корреляции между признаками общепринятыми методами [11].

Полученные результаты по изучению экспрессии признаков энергии всхожести, процента всхожести и интенсивности роста корешков у перца под действием He-Ne лазера при различной мощности облучения представлены в таблице 1. Эти данные свидетельствуют о дифференцированной чувствительности генотипов перца к когерентному облучению. Так, у линии 5/92 отмечена реакция только по признаку интенсивность роста в вариантах со всеми дозами облучения, у линии Т-119/8 - на энергию всхожести, всхожесть и интенсивность роста, хотя и с прямо противоположными эффектами, а у гибрида F₁ 5/92? Т-119/8 - только на интенсивность роста при облучении сухих семян дозой 6,85 Дж. Воздействие лазерного излучения на семена изучаемых генотипов позволяет косвенно, на наш взгляд, отдифференцировать три блока генов, функционирующих самостоятельно и соответственно отвечающих за признаки: энергию всхожести, всхожесть и интенсивность роста. Соответственно и генотипы можно подразделять на чувствительные к когерентному облучению, нечувствительные по комплексу признаков и промежуточные по чувствительности. У чувствительных генотипов отмечается стимулирующий эффект, у нечувствительных - индифферентная реакция либо ингибирование (табл. 2), у промежуточных наблюдается увеличение порога чувствительности в 3 раза к дозе излучения.

Кроме того, у чувствительных образцов наблюдается эффект насыщения: увеличение дозы облучения в 2 раза не усиливает экспрессию в ту или другую сторону, а остается на достигнутом уровне, а последующее увеличение дозы в 3 раза вызывает уже слабое ингибирование проявления признаков. Поскольку в наших экспериментах были использованы контрольные по чувствительности к лазерному облучению линии в качестве родительских форм и гибрид F₁ между ними, то мы имели возможность выяснить как наследуется тип чувствительности к когерентному лазерному излучению в зависимости от дозы и активности семян (табл. 3).

В зависимости от дозы и состояния активности семян у гибрида F₁ наблюдается преобладание промежуточного доминирования, а поскольку значения L_p по абсолютной величине близки к 0, правомерно предположить аддитивный характер взаимодействия генов, обуславливающих экспрессию данного признака. Таким образом, чувствительность к лазерному излучению обусловлена количественными генами, и данный признак наследуется. Интересна видимая взаимосвязь между еще одним полилинейно определяемым признаком у перца, таким как раннеспелостью и чувствительностью к когерентному излучению (табл. 4).

1. . Инюшин В.М, Ильясов Г.У., Федорова Н.Н. Лазер - стимулятор развития сельскохозяйственных культур.- Алма-Ата, 1973, С.111.
2. Мальцева С, Илиева В. Повышение раннеспелости у культуры перца в результате лазерного воздействия.//Докл. 3 Нац. Конф. с междунар. Участием “Оптика и лазерная техн.”, Варна 18-20 май, 1987: Оптика-87, т.2,- София, 1987, с.481-484.
3. Лукьяненко А.С., Ковальчук В.Н., Ковальчук Г.М. Применение низкоэнергетических физических факторов в биологии и сельском хозяйстве.:// Тез. Всесоюзн. научной конференции 3-6 июля 1989, М., 1989, с.127-128.
4. Брилль Г.Е., Панина Н.П., Сигарева А.Е. Влияние излучения гелий-неонового лазера на область ядрышкового организатора хромосом хирономид. // “Применение лазеров в науке и технике” Материалы V международного семинара, - Новосибирск: ТОО “СиЛаП”, 1992, с. 72-73.
5. Слабкая Е.В., Мешкова Р.Я. Соотношение одно и двухспиральных нуклеиновых кислот в лимфоцитах доноров, подвергнутых лазерному облучению in vitro.// “Применение лазеров в науке и технике” Материалы V международного семинара, - Новосибирск: ТОО “СиЛаП”, 1992, с. 77-79.
6. Тимина О.О., Малов А.Н., Фещенко А.Н. Экспрессия признака соматического эмбриоидогенеза у баклажан Solanum melongena L.// “Международный симпозиум по селекции и семеноводству овощных культур”, РАСХН – М., 1999. С. 354- 359.
7. Мученко А.А., Корочкина С.К., Ютин Ю.И. и др. Влияние химических и физических факторов на частоту генетических рекомбинаций. // Тез. докл Всесоюзн. конф. “Экологическая генетика растений и животных”, 8-10 июля, 1981, с. 192-194.
8. Гаряев П.П. Волновой генетический код. - М.: ИПУ РАН, 1997, с. 1-108.
9. Выговский Ю.Н. Люшаков И.В., Малов А.Н., Малов С.Н., Фещенко В.С. Концептуальные вопросы биооптики и лазеротерапии. // Препринт №1, ИФ ИЛФ СО РАН: Иркутск, 1997, с. 1-74.
10. Константинова И.М., Гаузе Л.Н. ? -РНП: Большое в малом. // Наука В России, №1, 1998, с.28-33.
11. Жученко А.А., Андрющенко В.В. и др. Изменчивость и наследование хозяйственно-ценных признаков у томатов. - Кишинев: Картя Молдавеняскэ, 1973, с.1-631.