Человек подвергается воздействию различных химических соединений на протяжении жизни, однако профессиональная специализация обуславливает наиболее опасное воздействие на организм. Важной проблемой является понимание влияния промышленной среды на геномную стабильность у работников. Известно, что контакт с угольной пылью и продуктами сжигания угля (особенно интенсивный в производственных условиях) способен негативно воздействовать на генетический аппарат человека. Тем не менее многие аспекты такого воздействия остаются малоизученными. В частности, пока мало известны эпигенетические эффекты действия производственных факторов и их взаимосвязь с накоплением геномных нарушений. Были обследованы 455 работников угольных теплоэлектростанций г. Кемерово и 448 жителей той же местности, не занятых на производстве. Генетические нарушения оценивались с помощью микроядерного теста с блоком цитокинеза в лимфоцитах крови. В анализ были включены такие показатели, как микроядра, нуклеоплазменные мосты и протрузии. Оценку статуса метилирования промоторных зон генов TP53, BRCA1 и ERCC2 проводили при помощи метил-специфической полимеразной цепной реакции. В результате исследования обнаружено повышение частоты встречаемости цитогенетических повреждений в клетках крови у работников угольных теплоэлектростанций, в отличие от группы сравнения. При изучении распределения степени метилирования промоторных областей генов TP53, BRCA1 и ERCC2 установлена наибольшая частота случаев гиперметилирования промоторов всех изученных генов у работников, в отличие от группы сравнения, что говорит о влиянии производственной среды угольных теплоэлектростанций. Выявлено увеличение частоты встречаемости микроядер, мостов и протрузий у рабочих с гиперметилированными промоторами генов TP53, BRCA1 и ERCC2. Наиболее выраженное изменение профиля метилирования наблюдалось у рабочих, возраст которых был более 50 лет, с производственным стажем выше 25 лет. Полученные данные свидетельствуют о наличии генетических и эпигенетических эффектов действия факторов производственной среды угольных теплоэлектростанций на геномную стабильность работников.
Идентификаторы и классификаторы
Выявлено повышение частоты встречаемости микроядер, мостов, протрузий, а также двуядерных лимфоцитов в апоптозе (p < 0.000001) у работников теплоэлектростанций по сравнению с индивидами, не занятыми на производстве (табл. 3). При этом частота встречаемости клеток на стадии митоза у работников была понижена (p < 0.000001). Установлено различие профиля метилирования промоторов генов TP53, BRCA1 и ERCC2 в сравниваемых группах (табл. 4) (p < 0.001).
Список литературы
1. Васильев С.А., Толмачева Е.Н., Саженова Е.А., Суханова Н.Н., Яковлева Ю.С., Торхова Н.Б., Плаксин М.Б., Лебедев И.Н. Индекс метилирования ретротранспозона LINE-1 коррелирует с уровнем сестринских хроматидных обменов и частотой аберраций хроматидного типа у персонала радиохимического производства с инкорпорированным плутонием-239. Генетика. 2024;60(4):114-122. DOI: 10.31857/S0016675824040106 EDN: CQPQMJ
Vasilyev S.A., Tolmacheva E.N., Sazhenova E.A., Suhanova N.N., Yakovleva Yu.S., Torkhova N.B., Plaksin M.B., Lebedev I.N. LINE-1 methylation index correlates with sister chromatid exchanges and chromatid but not chromosome aberrations in personnel from a nuclear chemical facility with incorporated plutonium-239. Russ J Genet. 2024;60(4):543-550. DOI: 10.1134/S1022795424040148 EDN: AFCPIB
2. Марущак А.В., Минин А.В. Анализ цитогенетических нарушений у жителей промышленного региона в связи с работой на угольных теплоэлектростанциях. Экологическая генетика. 2024;22(4):383-397. DOI: 10.17816/ecogen636243 EDN: FWWLDC
Marushchak A.V., Minin A.V. Analysis of cytogenetic disorders in residents of an industrial region in connection with work at coal-fired thermal power plants. Ekologicheskaya Genetika = Ecological Genetics. 2024;22(4):383-397. (in Russian). DOI: 10.17816/ecogen636243 EDN: FWWLDC
3. Марущак А.В., Торгунакова А.В., Титов Р.А., Соболева О.А., Минина В.И. Ассоциации нарушений ядерной ДНКсиндивидуальными вариантами генов системы репарации ДНК APEX1, ERCC2, ERCC5, PARP1 и hOGG1 у работников угольных теплоэлектростанций. Вестник Пермского университета. Серия Биология. 2024;4:421-432. DOI: 10.17072/1994-9952-20244-421-432 EDN: SUPORN
Marushchak A.V., Torgunakova A.V., Titov R.A., Soboleva O.A., Minina V.I. Associations of nuclear DNA disorders with individual variants of the DNA repair system genes APEX1, ERCC2, ERCC5, PARP1 and hOGG1 in workers of coal thermal power plants. Vestnik Permskogo Universiteta. Seriya Biologiya = Bulletin of Perm University. Biology. 2024;4:421-432. (in Russian). DOI: 10.17072/1994-9952-20244-421-432
4. Минина В.И., Нелюбова Ю.А., Савченко Я.А., Тимофеева А.А., Астафьева Е.А., Баканова М.Л., Мейер А.В., Глушков А.Н. Оценка повреждений хромосом у рабочих угольной теплоэлектростанции. Медицина труда и промышленная экология. 2019;(3):149-154. DOI: 10.31089/1026-9428-2019-59-3-149-154
Minina V.I., Nelyubova Yu.A., Savchenko Ya.A., Timofeeva A.A., Astafieva Ye.A., Bakanova M.L., Meier A.V., Glushkov A.N. Estimation of chromosome disorders in workers at coal thermal power plant. Meditcina Truda i Promyshlennaya Ekologiya = Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2019;(3): 149-154. (in Russian). DOI: 10.31089/1026-9428-2019-3-149-154
5. Федосеев В.И., Степанов Д.Д., Минина В.И. Изучение генотоксических эффектов действия производственной среды на рабочих угольной теплоэлектростанции с помощью микроядерного теста на лимфоцитах крови. Экологическая генетика. 2021;19(1):77-88. DOI: 10.17816/ecogen42363 EDN: PFQQYO
Fedoseev V.I., Stepanov D.D., Minina V.I. Examination of the working environment genotoxic effects on the workers of a coal-fired power plant using the micronucleus test in blood lymphocytes. Ekologicheskaya Genetika = Ecological Genetics. 2021;19(1):77-88. (in Russian). DOI: 10.17816/ecogen42363 EDN: PFQQYO
6. Barbour J.A., Ou T., Yang H., Fang H., Yue N.C., Zhu X., Wong-Brown M.W., Wong Y.T., Bowden N.A., Wu S., Wong J.W.H. ERCC2 mutations alter the genomic distribution pattern of somatic mutations and are independently prognostic in bladder cancer. Cell Genom. 2024;4(8):100627. DOI: 10.1016/j.xgen.2024.100627 EDN: OUWHYC
7. Bollati V., Baccarelli A., Sartori S., Tarantini L., Motta V., Rota F., Costa G. Epigenetic effects of shiftwork on blood DNA methyla tion. Chronobiol Int. 2010;27(5):1093-1104. DOI: 10.3109/07420528.2010.490065 EDN: NZPTST
8. Bukowska B., Sicińska P. Influence of benzo(a)pyrene on different epigenetic processes.Int J Mol Sci. 2021;22(24):13453. DOI: 10.3390/ijms222413453 EDN: GFTZAZ
9. Carmona J.J., Sofer T., Hutchinson J., Cantone L., Coull B., Maity A., Vokonas P., Lin X., Schwartz J., Baccarelli A.A. Short-term airborne particulate matter exposure alters the epigenetic landscape of human genes associated with the mitogen-activated protein kinase network: a cross-sectional study. Environ Health. 2014;13:94. DOI: 10.1186/1476-069X-13-94 EDN: EYYIJI
10. Carugno M., Maggioni C., Crespi E., Bonzini M., Cuocina S., Dioni L., Tarantini L., Consonni D., Ferrari L., Pesatori A.C. Night shift work, DNA methylation and telomere length: an investigation on hospital female nurses.Int J Environ Res Public Health. 2019;16(13):2292. DOI: 10.3390/ijerph16132292
11. Darst R.P., Pardo C.E., Ai L., Brown K.D., Kladde M.P. Bisulfite sequencing of DNA. Curr Protoc Mol Biol. 2010;91:7.9.1-7.9.17. DOI: 10.1002/0471142727.mb0709s91
12. Devóz P.P., Gomes W.R., De Araújo M.L., Ribeiro D.L., Pedron T., Greggi Antunes L.M., Batista B.L., Barbosa F. Jr., Barcelos G.R.M. Lead (Pb) exposure induces disturbances in epigenetic status in workers exposed to this metal. J Toxicol Environ Health A. 2017;80(19-21):1098-1105. DOI: 10.1080/15287394.2017.1357364
13. Dias Nunes J., Demeestere I., Devos M. BRCA mutations and fertility preservation.Int J Mol Sci. 2023;25(1):204. DOI: 10.3390/ijms25010204 EDN: ZWAKRH
14. Dou X., Boyd-Kirkup J.D., McDermott J., Zhang X., Li F., Rong B., Zhang R., Miao B., Chen P., Cheng H., Xue J., Bennett D., Wong J., Lan F., Han J.J. The strand-biased mitochondrial DNA methylome and its regulation by DNMT3A. Genome Res. 2019;29(10):1622-1634. DOI: 10.1101/gr.234021.117
15. Fenech M., Chang W., Kirsch-Volders M., Holland N., Bonassi S., Zeiger E. HUMN project: detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures. Mutation Res. 2003;534(1-2):65-75. DOI: 10.1016/s1383-5718(02)00249-8 EDN: MGVWXP
16. Heyn H., Li N., Ferreira H.J., Moran S., Pisano D.G., Gomez A., Diez J., … Heath S.C., Valencia A., Gut I.G., Wang J., Esteller M. Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians. Proc Natl Acad Sci USA. 2012;109(26):10522-10527. DOI: 10.1073/pnas.1120658109
17. Horvath S. DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biol. 2013;14(10):R115. DOI: 10.1186/gb-2013-14-10-r115 EDN: SPCGMB
18. Hu G., Li P., Cui X., Li Y., Zhang J., Zhai X., Yu S., Tang S., Zhao Z., Wang J., Jia G. Cr(VI)-induced methylation and down-regulation of DNA repair genes and its association with markers of genetic damage in workers and 16HBE cells. Environ Pollut. 2018;238:833-843. DOI: 10.1016/j.envpol.2018.03.046 EDN: VEZCVP
19. Isubakova D.S., Tsymbal O.S., Bronikovskaya E.V., Litviakov N.V., Milto I.V., Takhauov R.М. Methylation of promoters of apoptosisrelated genes in blood lymphocytes of workers exposed to occupational external irradiation. Bull Exp Biol Med. 2021;171(3):357-361. DOI: 10.1007/s10517-021-05227-y EDN: ETBFLG
20. Janasik B., Reszka E., Stanislawska M., Jablonska E., Kuras R., Wieczorek E., Malachowska B., Fendler W., Wasowicz W. Effect of arsenic exposure on NRF2-KEAP1 pathway and epigenetic modification. Biol Trace Elem Res. 2018;185(1):11-19. DOI: 10.1007/s12011-017-1219-4 EDN: QWTPQJ
21. Kile M.L., Fang S., Baccarelli A.A., Tarantini L., Cavallari J., Christiani D.C. A panel study of occupational exposure to fine particulate matter and changes in DNA methylation over a single workday and years worked in boilermaker welders. Environ Health. 2013;12(1):47. DOI: 10.1186/1476-069X-12-47 EDN: JCFCFD
22. King D.E., Sparling A.C., Lloyd D., Satusky M.J., Martinez M., Grenier C., Bergemann C.M., Maguire R., Hoyo C., Meyer J.N., Murphy S.K. Sex-specific DNA methylation and associations with in utero tobacco smoke exposure at nuclear-encoded mitochondrial genes. Epigenetics. 2022;17(12):1573-1589. DOI: 10.1080/15592294.2022.2043591 EDN: HIKXNA
23. Landrigan P.J., Stegeman J.J., Fleming L.E., Allemand D., Anderson D.M., Backer L.C., Brucker-Davis F., … Vezzulli L., Weihe P., Zeka A., Raps H., Rampal P. Human health and ocean pollution. Ann Glob Health. 2020;86(1):151. DOI: 10.5334/aogh.2831 EDN: VHAAMZ
24. Langie S.A., Koppen G., Desaulniers D., Al-Mulla F., Al-Temaimi R., Amedei A., Azqueta A., … Woodrick J., Zhang L., van Larebeke N., Kirsch-Volders M., Collins A.R. Causes of genome instability: the effect of low dose chemical exposures in modern society. Carcinogenesis. 2015;36(S1):S61-S88. DOI: 10.1093/carcin/bgv031 EDN: UQLHHX
25. Li C., Yang X., Xu M., Zhang J., Sun N. Epigenetic marker (LINE-1 promoter) methylation level was associated with occupational lead exposure. Clin Toxicol (Phila). 2013;51(4):225-259. DOI: 10.3109/15563650.2013.782410
26. Li Z., Wu Y., Zhao Y., Wang L., Zhu H., Qin L., Feng F., Wang W., Wu Y. Analysis of coal tar pitch and smoke extract components and their cytotoxicity on human bronchial epithelial cells. J Hazard Mater. 2011;186(2-3):1277-1282. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.11.123
27. Liu A., Li X., Hao Z., Cao J., Li H., Sun M., Zhang Z., Liang R., Zhang H. Alterations of DNA methylation and mRNA levels of CYP1A1, GSTP1, and GSTM1 in human bronchial epithelial cells induced by benzo[a]pyrene. Toxicol Ind Health. 2022;38(3):127-138. DOI: 10.1177/07482337211069233 EDN: SCXARP
28. Pandelides Z., Sturgis M.C., Thornton C., Aluru N., Willett K.L. Benzo[a] pyrene-induced multigenerational changes in gene expression, behavior, and DNA methylation are primarily influenced by paternal exposure. Toxicol Appl Pharmacol. 2023;469:116545. DOI: 10.1016/j.taap.2023.116545 EDN: SURHHN
29. Paul S., Banerjee N., Chatterjee A., Sau T.J., Das J.K., Mishra P.K., Chakrabarti P., Bandyopadhyay A., Giri A.K. Arsenic-induced promoter hypomethylation and over-expression of ERCC2 reduces DNA repair.
30. capacity in humans by non-disjunction of the ERCC2-Cdk7 complex. Metallomics. 2014;6(4):864-873. DOI: 10.1039/c3mt00328k
31. Pavanello S., Bollati V., Pesatori A.C., Kapka L., Bolognesi C., Bertazzi P.A., Baccarelli A. Global and gene-specific promoter methylation changes are related to anti-B[a]PDE-DNA adduct levels and influence micronuclei levels in polycyclic aromatic hydrocarbon-exposed individuals.Int J Cancer. 2009;125(7):1692-1697. DOI: 10.1002/ijc.24492
32. Pavanello S., Pesatori A.C., Dioni L., Hoxha M., Bollati V., Siwinska E., Mielzyńska D., Bolognesi C., Bertazzi P.A., Baccarelli A. Shorter telomere length in peripheral blood lymphocytes of workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons. Carcinogenesis. 2010;31(2):216-221. DOI: 10.1093/carcin/bgp278
33. Polosak J., Roszkowska-Gancarz M., Kurylowicz A., Owczarz M., Dobosz P., Mossakowska M., Szybinska A., Puzianowska-Kuznicka M.
34. Decreased expression and the Lys751Gln polymorphism of the XPD gene are associated with extreme longevity. Biogerontology. 2010;11(3):287-297. DOI: 10.1007/s10522-009-9246-y EDN: LSXRTI
35. Ren J., Cui J.P., Luo M., Liu H., Hao P., Wang X., Zhang G.H. The prevalence and persistence of aberrant promoter DNA methylation in benzene-exposed Chinese workers. PLoS One. 2019;14(8):e0220500. DOI: 10.1371/journal.pone.0220500
36. Rossnerova A., Honkova K., Pelclova D., Zdimal V., Hubacek J.A., Chvojkova I., Vrbova K., … Ondracek J., Ondrackova L., Kostejn M., Klema J., Dvorackova S. DNA methylation profiles in a group of workers occupationally exposed to nanoparticles.Int J Mol Sci. 2020;21(7):2420. DOI: 10.3390/ijms21072420 EDN: LGXKVH
37. Sahin E., DePinho R.A. Axis of ageing: telomeres, p53 and mitochondria. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012;13(6):397-404. DOI: 10.1038/nrm3352 EDN: PLAZVR
38. Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol:chloroform. CSH Protoc. 2006;1:pdb.prot4455. DOI: 10.1101/pdb.prot4455
39. Santini V., Stahl M., Sallman D.A. TP53 mutations in acute leukemias and myelodysplastic syndromes: insights and treatment updates. Am Soc Clin Oncol Educ Book. 2024;44(3):e432650. DOI: 10.1200/EDBK_432650 EDN: NZURED
40. Savchenko Y.A., Minina V.I., Bakanova M.L., Ryzhkova A.V., Soboleva O.A., Kulemin Y.E., Voronina E.N., Glushkov A.N., Vafin I.A. Role of genegene interactions in the chromosomal instability in workers at coal thermal power plants.Russ J Genet. 2018;54(1):91-102. DOI: 10.1134/S1022795418010106 EDN: XXIPIT
41. Silva I.R., Ramos M.C.A.S., Arantes L.M.R.B., Lengert A.V.H., Oliveira M.A., Cury F.P., Martins Pereira G., Santos A.G., Barbosa F. Jr., Vasconcellos P.C., Cuenin C., Herceg Z., Silveira H.C.S. Evaluation of DNA methylation changes and micronuclei in workers exposed to a construction environment.Int J Environ Res Public Health. 2019;16(6):902. DOI: 10.3390/ijerph16060902 EDN: ELFUFP
42. Silva I.R., Francisco L.F.V., Bernardo C., Oliveira M.A., Barbosa F. Jr., Silveira H.C.S. DNA methylation changes in promoter region of CDKN2A gene in workers exposed in construction environment. Biomarkers. 2020;25(7):594-602. DOI: 10.1080/1354750X.2020.1817981 EDN: MWRRLT
43. Sinitsky M.Y., Minina V.I., Gafarov N.I., Asanov M.A., Larionov A.V., Ponasenko A.V., Volobaev V.P., Druzhinin V.G. Assessment of DNA damage in underground coal miners using the cytokinesis-block micronucleus assay in peripheral blood lymphocytes. Mutagenesis. 2016;31(6):669-675. DOI: 10.1093/mutage/gew038 EDN: XFRWWF
44. Suzuki T., Fujii M., Ayusawa D. Demethylation of classical satellite 2 and 3 DNA with chromosomal instability in senescent human fibroblasts. Exp Gerontol. 2002;37(8-9):1005-1014. DOI: 10.1016/s0531-5565(02)00061-x EDN: BBDLPX
45. Tian M., Zhao B., Zhang J., Martin F.L., Huang Q., Liu L., Shen H. Association of environmental benzo[a]pyrene exposure and DNA methylation alterations in hepatocellular carcinoma: a Chinese casecontrol study. Sci Total Environ. 2016;541:1243-1252. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.003
46. Unnikrishnan A., Freeman W.M., Jackson J., Wren J.D., Porter H., Richardson A. The role of DNA methylation in epigenetics of aging. Pharmacol Ther. 2019;195:172-185. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2018.11.001
47. van de Kooij B., Schreuder A., Pavani R., Garzero V., Uruci S., Wendel T.J., van Hoeck A., … Luijsterburg M.S., van Vugt M.A.T.M., Nussenzweig A., van Attikum H., Noordermeer S.M. EXO1 protects BRCA1-deficient cells against toxic DNA lesions. Mol Cell. 2024;84(4):659-674.e7. DOI: 10.1016/j.molcel.2023.12.039 EDN: HVGKFV
48. Van Der Stukken C., Nawrot T.S., Alfano R., Wang C., Langie S.A.S., Plusquin M., Janssen B.G., Martens D.S. The telomere-mitochondrial axis of aging in newborns. Aging (Albany NY). 2022;14(4):1627-1650. DOI: 10.18632/aging.203897 EDN: CEWAXQ
49. Wang W., Mu M., Zou Y., Deng S., Lu Y., Li Q., Li Z., Tao H., Wang Y., Tao X. Glycogen metabolism reprogramming promotes inflammation in coal dust-exposed lung. Ecotoxicol Environ Saf. 2022;242:113913. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.113913 EDN: FQMVTU
50. Wei Y., Sun Z., Wang Y., Xie Z., Xu S., Xu Y., Zhou X., Bi J., Zhu Z. Methylation in the TP53 promoter is associated with ischemic stroke. Mol Med Rep. 2019;20(2):1404-1410. DOI: 10.3892/mmr.2019.10348
51. Yu L.B., Tu Y.T., Huang J.W., Zhang Y.N., Zheng G.Q., Xu X.W., Wang J.W., Xiao J.Q., Christiani D.C., Xia Z.L. Hypermethylation of CpG islands is associated with increasing chromosomal damage in Chinese leadexposed workers. Environ Mol Mutagen. 2018;59(6):549-556. DOI: 10.1002/em.22194
52. Zhang H., Li X., Ge L., Yang J., Sun J., Niu Q. Methylation of CpG island of p14: p15(INK4b) and p16(INK4a) genes in coke oven workers. Hum Exp Toxicol. 2015;34(2):191-197. DOI: 10.1177/0960327114533576
53. Zhao M., Wang T., Gleber-Netto F.O., Chen Z., McGrail D.J., Gomez J.A., Ju W., … Multani A.S., Pickering C.R., Chen J., Myers J.N., Zhou G. Mutant p53 gains oncogenic functions through a chromosomal instability-induced cytosolic DNA response. Nat Commun. 2024;15(1):180. DOI: 10.1038/s41467-023-44239-2 EDN: YUHZTY
Выпуск
Другие статьи выпуска
В настоящее время особый интерес представляет установление влияния удвоения числа хромосом на селекци-онно значимые признаки в процессе селекции. В 2018-2021 гг. проведены полевые и лабораторные исследования с целью сравнительной оценки по хозяйственно ценным признакам и свойствам исходных диплоидных сортов ржи и полученных на их основе тетраплоидных аналогов в условиях Западной Сибири. Материалом для исследования послужили две пары аналогов: диплоидные сорта Короткостебельная 69 и Чулпан и их тетраплоидные формы Тетра короткая и Влада. Cравнительный анализ показал сходство признаков по высоте и зимостойкости растений при переходе с диплоидного на тетраплоидный уровень, так как наследование этих признаков носит полигенный характер, что благоприятно влияет на устойчивость растений к стрессу. У тетраплоидных аналогов отмечено достоверное увеличение урожайности на 17.2-23.5 % и крупности зерна в 1.2-1.5 раза. Следовательно, удвоение числа хромосом приводит к выраженности изменчивости признака урожайности и массы 1000 зе-рен. Кроме того, наблюдалось повышение массы зерна с колоса на 0.07-0.72 г и массы зерна с растения на 1.08-1.83 г, что в конечном итоге повысило урожайность по сравнению с исходными диплоидными формами. Установлено нежелательное влия-ние удвоения числа хромосом на такие признаки, как озерненность, продуктивная кустистость, натура зерна, число падения и вегетационный период. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что полиплоидизация у ржи по-вышает эффективность использования в сельскохозяйственном производстве тетраплоидных сортов озимой ржи в условиях Западной Сибири благодаря высоким показателям зимостойкости, устойчивости к полеганию, урожайности и крупности зерна.
Повышение содержания антиоксидантов в зерне пшеницы является актуальной общемировой тенденцией наряду с увеличением урожайности. С использованием ДНК-маркеров к генам биосинтеза антоцианов были выделены три гибридные линии с черной окраской зерна и шесть - с фиолетовой и светло-фиолетовой в потомстве от скрещивания образца к-44126 Triticum petropavlovskyi и линии сорта мягкой пшеницы Саратовская 29 - С29чз4. Все изученные линии, независимо от окраски зерна, имели более крупную зерновку относительно С29чз4, достигающую 53-59 мг у линий со светло-фиолетовым зерном. При этом Л1 и Л2 с черным зерном, а также Л7, Л8 и Л9 со светло-фиолетовым, несмотря на снижение числа колосков и зерен в колосе, демонстрировали увеличение массы зерен с колоса и растения в 1.3-2.1 раза по сравнению с С29чз4, а Л2 имела максимальное число зерен с растения, на 44 % превышающее показатель С29чз4. Наиболее высоким содержанием антоцианов характеризовались чернозерные Л1 и Л2, а Л7 со светло-фиолетовой окраской зерна не уступала линиям с фиолетовой окраской по содержанию антоцианов и фенольных соединений, а также по показателям антиоксидантной активности, но отличалась более высокой продуктивностью.
Цель работы - оценка адаптивного потенциала сортов ячменя, созданных в селекционных учреждениях Сибири, по урожайности в северной лесостепи Новосибирского Приобья. Исследования проводились в 2014-2023 гг. в севообороте Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции - филиала ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Материалом исследования были 52 сорта ячменя, включенные в Госреестр РФ (районированные) по Западно-Сибирскому (10) и Восточно-Сибир скому (11) регионам. Сорта оценены по показателям: общая адаптивность к условиям внешней среды, устойчивость к экстремаль ным факторам по годам, стабильность формирования урожайности в контрастных условиях. Адаптивность сортов определяли по методике Л. А. Животкова с коллегами, устойчивость сортов к стрессовым условиям - по формулам в изложении А. А. Гончаренко, размах урожайности - по методике В. А. Зыкина с коллегами. Высокую общую адаптивность к условиям внешней среды показали сорта по группам спелости: раннеспелые - Червонец, Танай и Симон (100-102 %); среднеранние - Саша, Абалак, Колчан, Талан, Золотник, Омский 88, Омский 86 (107-117 %); среднеспелые - Салаир, Ворсинский, Ворсинский 2, Омский 85 (117-122 %). Наиболее высокий потенциал урожайности за 10 лет показали сорта: Омский 85 (1070 г/м2), Ворсинский 2, Саша (1025 г/м2), Салаир (1017 г/м2) и Нарымчанин (1016 г/м2). Устойчивость к стрессу (наименьшая разница между максимальной и минимальной урожайностями) имели сорта: раннеспелые - Заларинец, Червонец, Айхал, Алтан-Булаг (-371…-437 г/м2); среднеранние - Омский 88, Золотник, Паллидум 394 и Омский 80 (-237…-387 г/м2); среднеспелые - Красноярский 1, Омский 87, Ворсинский, Енисей, Обской и Никита (-434…-563 г/м2). Компенсаторной способностью (наибольшей средней урожайностью в контрастных условиях) характеризуются: раннеспелые - Танай, Червонец, Симон и Казьминский (550-591 г/м2); среднеранние - Колчан, Саша, Омский 90, Ворсинский, Абалак, Талан и Омский 86 (650-720 г/м2); среднеспелые - Омский 95, Салаир, Омский 85, Ворсинский и Омский 90 (682-707 г/м2). Стабильную урожайность в контрастных условиях продемонстрировали: раннеспелые - Червонец, Танай, Заларинец; среднеранние - Паллидум 394, Абалак, Колчан, Омский 80, Талан; среднеспелые - Омский 95, Красноярский 1, Ворсинский и Омский 87. Данные сорта рекомендуются для широкого использования в селекционном процессе.
Мягкая пшеница Triticum aestivum L. является аллополиплоидом (2n = 6x = 42). Ее геном включает в себя геномы трех предковых видов, что позволяет хорошо переносить анеуплоидию ввиду наличия нескольких копий одних и тех же генов, находящихся в гомеологичных хромосомах. Это свойство было продемонстрировано на созданных на основе ряда сортов мягкой пшеницы анеуплоидных линиях. Отсутствие хромосомы 3В у мягкой пшеницы ведет к аномалиям мейотического деления, в том числе к снижению числа хиазм и асинапсису. Замещение хромосомы 3В мягкой пшеницы гомеологичной хромосомой 3R ржи Secale cereale L. приводит к нарушению хиазмообразования и асинапсису, нарушению компактизации хромосом, асинхронному поведению хромосом во втором делении мейоза и нарушениям в динамике микротрубочкового цитоскелета. Вероятно, в хромосоме 3R ржи, в отличие от гомеологичной хромосомы 3B мягкой пшеницы, отсутствуют гены, играющие ключевую роль в контроле нормального протекания мейоза у мягкой пшеницы. Цель данной работы - сравнительный анализ мейотических генов в хромосомах 3B и 3R мягкой пшеницы и диплоидной ржи соответственно. В результате проведенного анализа баз данных обнаружено, что в хромосоме 3R отсутствуют три мейотических гена: TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2), TraesCS3B02G048300 (FANCM), TraesCS3B02G458900 (EMS1). При этом лишь для гена TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) показано отсутствие гомеологов в геноме мягкой пшеницы. На основе известных мейотических генов (mei-гены) мягкой пшеницы были построены и проанализированы генные сети. Гены TraesCS3B02G048300 (FANCM), TraesCS3B02G458900 (EMS1) располагались вне построенных генных сетей, тогда как ген TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) вместе с основными описанными генами мейоза формировал сеть из 22 генов. На основании полученных результатов сделано предположение, что отсутствие гена TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) у пшенично-ржаной замещенной линии 3R(3B) по большей части определяет характер аномалий мейотического процесса у пшенично-ржаной замещенной линии 3R(3B) Саратовская 29/рожь Онохойская.
Издательство
- Издательство
- НИИТПМ
- Регион
- Россия, Новосибирск
- Почтовый адрес
- 630089, г. Новосибирск, ул. Б. Богаткова, 175/1, Метро "Золотая нива", Автобус "Молодежная, Кошурникова"
- Юр. адрес
- 630090, г. Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 10
- ФИО
- Рагино Юлия Игоревна (Руководитель)
- Контактный телефон
- +7 (383) 3730981
- Сайт
- https://iimed.ru/