Исследование мутагенного действия диоксида углерода на сою (Glycine max (L.) Merrill) линии Т-219
Аннотация
Изучена мутагенная активность диоксида углерода (СО2) на мутантной линии сои Т-219
(Glycine max (L.) Merrill), у которой синтез хлорофилла зависит от аллельного состояния гена.
Доминантный аллель Y11 обусловливает темно-зеленую окраску листьев, а рецессивный
аллель y11 – желтую окраску. Изучали уровень соматических мутаций по наличию светлозеленых пятен на темно-зеленых листьях и желтых пятен на светло-зеленых листьях (прямая
мутация Y11→y11), а также светло-зеленых пятен на желтых листьях (обратная мутация
y11→Y11). В качестве положительного контроля использовали метилметансульфонат (ММС),
мутаген прямого действия. Семена сои, обработанные ММС в течение 24 ч., проращивали
в обычных лабораторных условиях и в условиях повышенной концентрации СО2 (5000 ppm)
в специализированном боксе с регулируемым содержанием СО2. У растений, выращенных в
условиях повышенной концентрации СО2, частота соматических мутаций листьев была на уровне
контроля. Однако у растений, семена которых были замочены в ММС и выращены в обычных
условиях лаборатории, общее количество пятен на лист статистически значимо возросло в
4,3 раза (р<0,05). При обработке семян мутагеном с последующим выращиванием в условиях
высокой концентрации СО2 общее количество пятен на лист возросло в 6,3 раза (р<0,001)
по сравнению с контролем и в 14,1 раза (р<0,001) по сравнению с вариантом выращивания в
условиях высокой концентрации СО2. Выявлен комутагенный эффект, оказываемый СО2 при
совместном действии с мутагеном. Изучено влияние СО2 на морфофизиологические параметры
растений – высоту и интенсивность фотосинтеза. На 10 день эксперимента наибольшая
высота была у растений, выращенных в условиях повышенной концентрации СО2, и составила
7,60±0,92 см. У растений, выращенных в обычных условиях (контроль), высота растений была
меньше в 1,4 раза (p<0,05). При обработке семян ММС с последующим проращиванием как в
обычных условиях, так и при повышенной концентрации СО2 высота растений была на уровне
контроля. Однако ускоренный рост растений в условиях повышенной концентрации СО2
наблюдался только в течение первых двух недель, в дальнейшем они погибали. Интенсивность
фотосинтеза в условиях высокой концентрации СО2 увеличилась в 2,0 раза, но разница
статистически не значима. При выращивании растений при повышенных концентрациях СО2
отмечено увеличение интенсивности фотосинтеза в 2,0 раза по сравнению с контролем,
однако разница статистически не значима. У растений, выращенных из обработанных ММС
семян, интенсивность фотосинтеза по сравнению с контролем была ниже в 1,7 раза (р<0,05),
но при выращивании в условиях повышенной концентрации СО2 – увеличилась в 1,6 раза. При
этом интенсивность фотосинтеза уменьшилась в 2,2 раза (р<0,05) в сравнении с контролем.
Проведен корреляционный анализ между величинами изученных морфофизиологических
параметров опытных растений сои. Коэффициент корреляции составил r=0,91, что
свидетельствует о высокой положительной корреляции между интенсивностью фотосинтеза
и высотой изучаемых растений. Таким образом, СО2 не проявил мутагенной активности
при воздействии на мутантную линию сои Т-219. Однако при совместном действии СО2 с
классическим мутагеном ММС наблюдалось статистически значимое увеличение частоты
мутаций гена, ответственного за синтез хлорофилла. Полученные результаты свидетельствуют
о способности диоксида углерода к комутагенному действию.
Ключевые слова: соя, диоксид углерода, мутация, комутаген, хлорофилл, мутантная линия.
