1. Ядро мен цитоплазманың тұқым қуалау кезіндегі салыстырмалы рөлі

Андрогенез кезіндегі тұқым қуалау. Тұқым қуалаудағы ядро-ның және цитоплазманың салыстырмалы ролін анықтауға мүм-кіндік беретін сенімді әдіс — цитоплазмасы бір түрге жататын,. ал ядросы екінші түрге жататын клеткалар алу.

Ядроны алмастырудың бір әдісі — бір түрдің жұыртқа клеткасындағы ядросын жойып, оны екінші түрдің сперматозоидымен ұрықтандыру. Мұндай гаплоидты зиготалар дамығанда гаплоидты андрогенді особьтар пайда болуы тиіс, өйткені ондайг особьтар аталық ядро мен аналық цитоплазмадан шыққан. Бірақ гаплоидты зиготалар әдетте эмбриональдық стадияның ер-терек кезеңінде өледі. Сондықтан Б. Л. Астауров жібек құты-ның екі ВотЬух тогі және В. тапсіагіпа түрлерін шағылыстыру арқылы диплоидты андрогенді будандар алу жолын іздеді.

Жібек көбелегінде гетерогаметалы жыныс (ХУ) ұрғашысы,, ал гомогаметалы жыныс (XX) еркегі. Онан басқа көптеген на-секомдардағы сияқты, жібек көбелегінде де полиспермия қүбы-лысы байқалады.

Жібек көбелектерін шағылыстыруда В. тапсіагіпаХВ. тоіі еркегінің әр түрлі хромосомаларының рецессивті үш гені таң-баланды, сһ — личинкаларының сарғыштау қоңыр түсі, ті — жұлдыз қүрттарының сүттей ақ түсі, р — көбелектердің ақ түсі. Үрғашысының тиісінше үш доминантты ген-личинкалардың қа~ ра реңін анықтайтын, жұлдыз қүрттардың сүр түсін, көбелектер-дің қоңыр түсін анықтайтын гендері болды (53-сурет). Демек, мұндай шағылыстыру кезінде қалыпты будан үрпақтардың бә-рінің личинкалары қара түсті, жүлдыз құрттары сүр түсті және көбелектері қоңыр түсті болуы керек, ал андрогенді особьтарда мынадай рецессивті белгілер пайда болуы тиіс: личинкалар сар-ғыш қоңыр түсті, жүлдыз құрттар мен көбелектер ашық түсті болуы керек.

Жүмыртқа клеткадағы ядроны бұзу екінші мейоздық бөліну кезінде 40°С температурамен әсер ету арқылы жүргізілді. Әр жолы салынған гренаның бір бөлігіне 40°С температурамен әсер етілді, екінші белігі бақылау үшін қалдырылды. ТәжірибедегІ топта аналық ядро елтірілгендіктен, екі аталық пронуклеус әза-ра құйылысып, диплоидты бір ядро түзген жағдайда ғана жаңа организмнің дамуы жүруі мүмкін. Осының нәтижесінде дамы-ған барлық особьтар еркек жынысты (XX) және олардың ре-цессив белгілері болды, өйткені еркек организм рецессивті ген-дері бойынша гомозиготалы болды (53-сурет). Осы тәжірибенің нәтижелерін түқым қуалауда ядроның жетекші роль атқаратын-дығының және цитоплазманың айтарлықтай әсері болмайтын-дығының тікелей дәлелі ретінде қарастыруға болады.

53-сурет. Тұқым қуалауды ядро мен цитоплазманың салыстырмалы қызметін анықтауға мүмкіндік беретін тәжірибе схемасы (жібек көбелегіне жылумен әсер ету әдісі арқылы диплодты андроген особьтар алу):сһ—личинканың ңара түсі; сһ—личинканың саргыш ңоңыр түсі; рМ—көбелектің нүцгірт түсі; р— аң түсі; МІ— жүлдыз ңүртының сүр түсі; ті— ақ түсі.

2. Хромосомасыз, яғни цитоплазмалық тұқым қуалау

Пластидтік тұқым қуалау. Пластидтер өсімдік организмінде углеводтарды синтездеуші ерекше лаборатория болып табылады (1-тарауды қараңыз). Оларда ДНҚ бар, бөліну арқылы көбейе-ді және жас клеткаларға таралады. Клетка пластидтерінің жи-ынтығы тұқым қуалаушы информацияны бере алатын құрылым ретінде пластидом деп аталған болатын.

Пластидтік тұқым қуалау жөнінде алғашқы мәліметтерді ге-нетиканың дамуының бастапқы кезінде (1909 ж.) Э. Баур мен К. Корренс хабарлады. Мысалы, Қорренс түн сұлуы (МігаЬіііа ]а1ара) атты өсімдіктегі ала жапырақтылықтың тұқым қуалау-ын зерттеді. Осы түрде ала жапырақты өсімдіктер кездеседі, олардың өсу нүктелерінде әр түрлі клеткалар топтары: қалыпты пластидтілері және хлорофилл түзуге қабілетсіз пластидтілері бар. Осының салдарынан өсімдіктерде кейде таза жасыл түсті немесе аппақ түсті бұтақтар түзіледі. Ақ түсті бұтақтан алынған дәыдер тіршілік етуге қабілетсіз өскіндер береді, өйткені ондай өскінде фотосинтез процесі жүрмейді.

Ала жапырақты бүтақтардағы гүлдерді жасыл түсті жапырақты бұтақтардан алынған гүл тозаңдарымен тозаңдандырғанда және керісінше шағылыстырғанда әр түрлі нәтиже алынады. Бірінші жағдайда (' ? ала жапырақты X сГ жасыл жапы-рақты) будан өсімдіктер ала жапырақты, жасыл жапырақты не-месе ақ жапырақты (өледі) болады. Керісінше шағылыстырған кезде ( $ жасыл жапырақтыХ <? ала жапырақты) үрпақтағы барлық өсімдіктер жасыл жапырақты болады. Жасыл бұтақтардың гүлдері тек қана жасыл түсті үрпақ береді, ал ақ түсті бұтақтардың гүлдері қандай өсімдік тозаңымен тозаңдандырғанына қарамай ақ түсті үрпақ береді (тіршілік ете алмайды) (54-сурет). Осының негізінде мынадай қорытынды жасалды: ала жапырақтылықтың тұқым қуалауы клетка бөлінуі кезінде екі түрлі пластидтің — жасыл түсті және бояусыз пластидтердің — берілуі және таралуымен байланысты, бүл кезде пластидтер жұмыртқа клеткасымен беріледі, осының нәтижесінде тұқым қуалау аналық линия бойынша іске

асады. Алайда кейбір жағ-

54-сурет.өсімдігінде ала жапырақтылықтың тұқым қуалауы. Аналық форма ретінде мынадай жапырақтары бар өсімдіктер алынған:3— жасыл түсті; 2— ала .

55-сурет Клетка бөлінуі кезінде ақ және жасыл түсті пластидтердің кездей-соқ бөліну схемасы:

1—екі түрлі клетканың түзілуі, оның біреуі (а) аң түсті, ал екіншісі (б) ала түсті учяпке береді. 2—екі түрлі клеткяның түзілуі, оның біреуі (в) жасыл түсті, ал екіншісі (г) ала түсті учаске береді; АБ және ВГ—клеткалардың бөліну сызыңтары. дайларда, мысалы қазтамақ өсімдігінде пластидтер жұмыртқа клеткасы арқылы ғана беріліп қоймайды, цитоплазмасы бар спермия арқылы да беріледі. Бұл кезде ала жапырақтылык ана-лық қана емес, аталық линиямен де тұқым қуалайды, яғни екі ата-аналық жолмен тұқым қуалайды.

Екі түрлі пластиді бар зиготадан өсімдіктердің ақ түсті не-месе жасыл түсті бөліктерінің дамуы әр түрлі пластидтердің өзін-өзі өндіру жылдамдығы және клеткалық бөлінулер бары-сында олардың таралуымен анықталады. Тек жасыл түсті плас-тидтер алған клеткалар тканьдердің жасыл түсті учаскелерін береді, ал боялмаған пластидтері ғана бар клеткалардан ақ түс-ті учаскелер пайда болады. Егер екі сортты пластиді бар клетка АВ сызығы бойынша бөлінсе (55-сурет), екі түрлі учаске бере-тін (ақ түсті—а және ала түсті—б) екі клетка түзіледі; ВГ сы-зығы бойынша бөлінгенде жасыл түсті және ала түсті беліктер (е, г) пайда болады.

Р. Сэджер 1972 жылы бір клеткалы балдыр хламидомонада (Сіатісіотопаз геіпһагсіі) хлоропластардың генетикалық аппа-раты сақиналанған тіркесу тобына үйымдасқандығын анықта-ды. Бактерияларда да генетикалық аппарат осындай қүрылысты болады.Митохондриялар арқылы тұқым қуалау. Митохондриялар-дың тыныс алу процесіне тікелей қатысы бар (1-тарауды қара-ңыз). Олар беліну арқылы өзін-өзі өндіруге қабілетті. Олардан ДНК табылды. Бәліну нәтижесінде жас клеткалар аналық клетка митохондрияларының жартысын алады

Гиллоидты спорал&р Дип/гоид

56-сурет. Ашытқы саңырауқұлақтардыңжырап айрылушы және вегетативті ергежейлі штаммаларының генетикалық анализінің схемасы.

і— ңалынты; 2-ажырап айрылу кездегісі; 3— вегетатив-тісі.

Кейбір саңырауқұлақтарда (ашытқы саңырауқұлақтарда, нейроспорада) тыныс алу процесінің жеткіліксіз екендігі табылды, ол жағдай митохондриялар қызметіндегі тұқым қуалайтын қайтымсыз өзгеріс-цитохромоксидаза активтігі жоғалғандығы-мен қамтамасыз етілген.

Б. Эфрусси Зассһаготусез сегеүізіае ашытқы саңырауқұлақтың спонтанды пайда болатын тыныс алу процесі жеткіліксіз ергежейлі колониялар түзетін штаммаларын тапты. Колониялар гаплоидты саңырауқұлақтардың вегетативті көбеюі кезінде түзі-летіндіктен, олар вегетативті ергежейлілер деп аталды. Вегета-тивті ергежейлі колониялармен қатар, фенотипі — өсуі және тыныстану жетімсіздігі бойынша біріншіге ұқсас форма табыл-ды, бірақ ол ядролық бір генмен анықталған секілді ергежейлік белгісі бойынша ажырау берді. Бұл форма ажыраушы ергежей-лі штамма деп аталды.

Вегетативті және ажыраушы ергежейлі штаммаларға (56-су-рет) генетикалық анализ жасау мынаны көрсетті: ажыраушы ергежейліліктіқ фенотипі ядролық генмен анықталады, өйткені шағылыстыру кезінде аскоспоралардың ажырауы 1 : 1 қатынасында болады. Вегетативті ергежейлілер мен қалыпты ашытқы саңырауқұ.лақтарды шағылыстырғанда алынған диплоидты зи-гота (мұнда қалыпты форманың митохондриялары бар) ажырау бермейді, аскоспоралардан ұсақ колониялар пайдаболмайды. Демек, бұл формалардың геномдары бірдей, тек цитоплазмасында ғана айырма бар. Мейозда цитоплазма типімен ажырау болмайды. Бұл экспериментте цитоплазмалық тұқым қуалау фактісі айқын байқалады.

Ашытқы саңырауқұлақтардан тыныс алу жеткіліксіздігінің ьтұқым қуалау арқылы берілуінде митохондриялардың ролін көрсететін тікелей дәлел алынды. Клетка қабықтары жоқ вегетативті ергежейлілер қалыпты саңырауқұлақтардың оқшауланған митохондриялары бар жағдайда өсірілді. Осының нәтижесінде түзілген колониялардың бір бөлігінің (2—2,5%) үлкендігі қалыптағыдай болды. Бүл фактіні мынадай болжау жасап түсіндіуге болады: «қалыпты» митохондриялар вегетативті ергежейлілердің клеткаларына түсіп, олардың тыныс системасындағы кемістігін жойды, бөліну барысында клеткадан клеткаға беріле отырып, қалыпты колониялар түзілуге себеп болды.

I Ңитоплазмалық аталық стерильділігі. Цитоплазмалық түқым қуалаудың ең айқын да нақты мысалының біреуі — цитоплазмалық аталық стерильділік (ЦМС) қүбылысы ол жүгері, жуақызылша, зығыр сияқты көптеген өсімдіктерден табылды. Жүгерідегі цитоплазмалық аталық стерильділігін 30-жылдары СССР-де М. И. Хаджинов және АҚШ-та М. Родс бір мезгілде ашты. Жүгері бір үйлі өсімдік, оның аналық гүлдері собыққа,аталық гүлдері шашаққа жиналған. Жүгерінің кейбір сорттарынан шашақтарында көбінесе ішінде тозаңы жоқ, бос, кейде жетілмеген стерильді тозаңдары болатын жетілмеген тозаңдықтары бар өсімдіктер табылды. Бүл белгі цитоплазманың ерекшеліктерімен анықталатын болып шықты. Аталық стерильділігі бар өсімдіктерді басқа өсімдіктердің қалыпты тозаңымен тозаңдандырса,көпшілік жағдайда үрпағы стерильді тозаңы бар өсімдіктер береді. Бүл шағылыстыруды бірнеше үрпақ бойы қайталағанда, аталық стерильділік белгі аналық линия арқылы беріле отырып, жоғалып кетпейді. Тіпті стерильді тозақы бар өсімдіктердің 10 жұп хромосомаларын фертильді тозаңы бар өсімдіктердің хромосомаларымен ауыстырғанда да, аталық стерильділік сақталады. Осы белгінің цитоплазма арқылы түқым қуалауына бүл сенімді дәлел болды. Тозаңның стерильділігін қамтамасыз ететін цитоплазма (стерильді цитоплазма) белгісімен, фертильді тозаңы бар өсімдіктердің цитоплазмасы (қалыпты цитоплазма) белгісімен көрсетіледі.

Стерильді цитоплазманың қасиетіне өсімдіктің генотипі бел-гілі дәрежеде әсер ете алатыны анықталды. Өсімдік генотипінде рецессивті ген гомозиготалы күйінде болса ғана цитоплаз-ма тозаңның стерильді болуын қамтамасыз ете алады.. Егер осы ген доминантты аллель Я күйінде болса, онда өсімдігінің немесе өсімдігінің тозаңы калыпта-ғыдай болады. Сонымен аллелі тозаңның фертильділігін қал-пына келтіруші болып табылады. Демек, өсімдіктердің бәрінде фертильді бола алады, өсімдігінің ғана тозаңдары толық стерильді болады.

Шағылыстыруларын көп қайтала-ғанда да әр уақытта ұрпақтарындағы тозаң толық стерильді болады. Тек шағылыс-тырулары кезінде ғана цитоплазмасының болғанына қарамай, барлық өсімдіктерінде қалыпты

тозаңы бар үрпақ алы-

Фертильділігі Стермльаілкі 57-сурет. Цитоплазмалық аталық стерильділігінің тұқым қуалау схемасы: цитоплазма стерильді; К/—ген — тозаңның фертиль-ділігін ңалпына келтіруші.нуы мүмкін (57-сурет). цитоплазманың құрылымы мен ерекшелігін өзгертпейтінін, тек оның әсерінің көрінуін те-жейтіндігін тағы да ерекше атап өтуді қажет етеді.