Эпигеномная и эпипластомная изменчивость у гаплоидных и дигаплоидных растений сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) | Analysis of epigenomic and epiplastome variability in the haploid and dihaploid sugar beet (Beta vulgaris L.) plants

Russian. Исследование проводилась в 2009-2012 гг. в г. Новосибирске. В качестве материала использовались семена диплоидных мужско-стерильных гибридов сахарной свеклы Роксана, Ленора, Ирис (контроль, поколение А0), а также их дигаплоидные и гаплоидные апозиготические семенные потомства (поколение А1). Дигаплоиды и гаплоиды получали при партеногенетическом воспроизводстве семян (беспыльцевой режим). Корни высаживали на изолированном участке, и в период цветения у каждого растения определяли фенотипы пыльников и пыльцевых зерен. Рассмотрена изменчивость числа хлоропластов в замыкающих клетках устьиц и интегральные показатели ткани, которые сравниваются с гармоническими пропорциями (числа Фибоначчи, золотые пропорции). Оценивали число хлоропластов в замыкающих клетках устьиц и число пластотипов в эпидермальной ткани. Определяли среднее значение числа хлоропластов и пластотипов в замыкающих клетках устьиц у гаплоидных, дигаплоидных и диплоидных (контроль) растений. На основании полученных данных определяли коэффициенты эпигеномной стабильности (показатель D). D представляет собой логарифмическое отношение числа хлоропластов к числу пластотипов и характеризует физиологическую и эпипластомную стабильность клеточных популяций. У дигаплоидов показатель D всегда был выше, чем у гаплоидов (1,24-1,51 против 1,16-1,17). Впервые показано, что интегральные показатели ткани соответствуют т.н. гармоническим пропорциям - числам, известным в математике как числа Фибоначчи. У диплоидов и дигаплоидов этот показатель соответствовал первым членам гармонической последовательности (с 1-го до 5-го), у гаплоидов — членам гармонической последовательности от 8-го и более.

English. The research was realized in 2009-2012 in Novosibirsk. The diploid (control, generation A0), dihaploid and haploid (generation A1) seed progeny of sugar beet (male sterile hybrids Roksana, Lenora, Iris) were used. Dihaploids and haploids were obtained by the parthenogenetic reproduction mode (pollen less condition). Roots were planted in separated plots; phenotypes of pollen and anthers of each individual plants were estimated during flowering period. A variability of chloroplast number in stomata guard cells and integral tissue characteristic was considered. Data obtained are compared with harmonious proportions (Fibonacci number, golden ratio). It was studied following parameters: a) a chloroplast number in stomata the guard cells; b) a plastotype number in the epidermal tissue. It was determined the average value of chloroplasts and plastotypes number in stomatal guard cells of haploid, diploid and dihaploid plants. On the base of obtained data the ratios of epigenetic stability (D-ratio) in haploid, diploid and dihaploid (control) sugar beet plants were estimated. D is logarithmic ratio of the chloroplast number to plastotypes and indicates the physiological and epiplastome stability of cell populations. D-ratio in dihaploids is always above than one in the haploids (1.24-1.51 versus 1.16-1.17). It was established for the first time that integral tissue characteristic (D-ratio) corresponds to harmonious proportions (bio-logical invariants), i.e. Fibonacci numbers. In diploids and dihaploids this ratio corresponds to the first terms of the harmonious series (from first to fifth), in haploids D-ratio corresponds to eighth and higher terms of the harmonious sequence.