В статье авторы исследовали генетические особенности лука репчатого, лука-батуна, лука клубненосного, а именно количество и структуру хромосом, уровень плоидности, количество и содержание ДНК. Произведён расчет размера генома исследованных видов и размера их хромосом. Наименьший размер генома характерен для лука Батуна (24,34 млрд. пар нуклеотидов). Самый большой геном у лука клубненосного (62,24 млрд. пар нуклеотидов).
Ключевые слова: Allium, плоидность, хромосома, цитометрия, размер генома.
Род Allium L. (Лук) — представляет двулетние и многолетние травянистых растений. По современной классификации относится к подсемейству луковые, семейства амариллисовые порядка спаржецветные. По всему миру распространено более 900 видов лука рода Allium виды рода произрастают в луговых, степных и лесных экосистемах [1]. Представители рода используются человеком в пищевых, декоративных и лекарственных целях. Многие виды луков культивируются в связи со своими вкусовыми и ароматическими качествами. Практически все виды можно использовать в пищу в свежем и обработанном виде. Виды рода повсеместно используются в декоративных целях, в ландшафтном дизайне и озеленении. Некоторые виды используются в лекарственных целях и народной медицине, при лёгочных заболеваниях, в фармацевтике и косметологии. Содержат в своем составе витамины, полифенолы, флавоноиды и другие полезные соединения, а также проявляют антиоксидантную активность [2, 3]. Одними из самых распространенных видов лука, зелёная часть которых используется в пищу являются: лук репчатый, лук-батун и лук клубненосный (джусай). Данные виды в виде зелени встречаются в повседневной жизни и на приусадебных участках.
Лук репчатый один из самых распространённых видов лука, используемых человеком. Выведено очень много сортов, используемых по всему миру. У лука-батуна в пищу используется чаще используются листья или все растение. Лук клубненосный более распространён в странах Азии в России менее известен. Используется в виде декоративных растений, в качестве ароматизатора и традиционной медицине. В кулинарии применим в связи со своим чесночным ароматом. В большинстве случаем обычные потребители не отличают данные виды принимая это за один вид — зелёный лук. Целью нашего исследования являются исследования плоидности количества хромосом и размера генома лука репчатого, лука-батуна и лука клубненосного.
Материалы и методы.
Для определения содержания ДНК использовали метод проточной цитометрии с окрашиванием йодидом пропидия. В качестве образцов использовали свежие листья. Образцы измельчали вместе со стандартом с использованием лезвий в буфере Tris-MgCl, дополненном йодидом пропидия (50 мкг/мл), РНКазой (10 мкг/мл) и 2-меркаптоэтанолом (0,2 %) [4]. Анализы проводили на цитометре Partec CyFlow PA. В качестве внутреннего стандарта использовали Pisum sativum с содержание ДНК 2C = 9,09 пг и Vicia faba с содержание ДНК 2C = 26,9 пг [5]. Прямой подсчет хромосом проводили методом давленных препаратов с окрашиванием 1 %-ным ацетоорсеином. После этого окрашенные кончики корней срезали и раздавливали в капле 45 % уксусной кислоты. Метафазные пластинки наблюдали и фотографировали с помощью микроскопа Carl Zeiss Axio Imager A2.
Результаты
В результате исследования нами проанализирован размер генома и количество хромосом видов A. cepa , A. fistulosum и A. tuberosum представленные в таблице 1.
Таблица 1
Содержание ДНК, размер генома и уровень плоидности исследованных видов лука
|
Вид |
2C, пг |
SD, пг |
CV, % |
1C, Gbp |
x |
2n |
2C/ 2 n |
|
Allium tuberosum Spreng. |
63,644 |
0,308 |
0,48 % |
62,24392 |
4 |
32 |
1,989 |
|
Allium cepa L. |
33,626 |
2,609 |
7,76 % |
32,88585 |
2 |
16 |
2,102 |
|
Allium fistulosum L. |
24,881 |
0,657 |
2,64 % |
24,33398 |
2 |
16 |
1,555 |
По нашим данным лук репчаты является диплоидом с количеством хромосом 2n = 16 и содержанием ДНК 2С = 33,626 пг. Лук батун является диплоидом с количеством хромосом 2n = 16 и содержанием ДНК 2С = 24,881 пг. Лук клубненосный является тетраплоидом с количеством хромосом 2n = 32 и содержанием ДНК 2С = 63,664 пг. Примеры гистограмм и набора хромосом представлены на рис. 1.
Рис. 1. Примеры гистограмм и препаратов хромосом. А — Allium fistulosum ; Б — Allium cepa ; В — Allium tuberosum
Тем самым, данные виды луков отличаются друг от друга количеством хромосом, уровнем плоидности и размером генома. Различия в размере генома связаны с уровнем плоидности и длинной хромосом. На что указывает средней размер хромосомы в пикограммах (2С/2n). Несмотря на внешнюю схожесть зелёной части данные виды луков значительно различаются генетически. Наиболее эффективным методом разграничения данных видов является метод проточной цитометрии.
Благодарности
Исследования проведены на базе Алтайского государственного университета в ходе школьного научного лагеря BioCamp.
Литература:
1. Allium // [Электронный ресурс] The Plant List. URL: http://www.theplantlist.org/1.1/browse/A/Amaryllidaceae/Allium (дата обращения: 19.07.2024).
2. Манукян К. А., Айрапетова А. Ю., Шаталова Т. А. Получение и исследование антиоксидантной активности экстрактов листьев лука медвежьего и лука победного // The Journal of scientific articles «Health and Education Millennium», 2017, Т. 19, № 3, p. 150–153.
3. Безматерных К. В., Ширшова Т. И., Бешлей И. В., Матистов Н. В., Смирнов Г. В., Октябрьский О. Н., Володин В. В. Оценка антиоксидантной активности экстракта Allium schoenoprasum L. и Rubus chamaemorus L. произрастающих в Республике Коми // Химико-фармацевтический журнал, 2014, Т. 48, № 2, с. 36–40.
4. Pfosser M., Heberle-Bors E., Amon A., Lelley T. Evaluation of sensitivity of flow-cytometry in detecting aneuploidy in wheat using disomic and ditelosomic wheatrye addition lines // Cytometry, 1995, № 21, р. 387–393.
5. Doležel J., Sgorbati S., Lucretti S. Comparison of three DNA fluorochromes for flow cytometric estimation of nuclear DNA content in plants // Physiologia Plantarum, 1992, № 85, p. 625–631.
