Регулација експресије гена цветања применом вернализације код купуса (Brassica oleracea var. capitata L.)

Abstract

Двогодишње културе међу којима се убраја и врста Brassica oleracea var. capitata L., дужим излагањем ниским позитивним температурама, уз оптималне услове у влази, светлости и кисеонику, могу прећи из вегетативног стадијума у репродуктивни и тиме учинити практичнију и економичнију производњу семена. Физиолошка појава која омогућава трансформацију вегетативног меристемског ткива у репродуктивни, у наведеним условима, назива се вернализација. Вернализација, у случају купуса главичара, својим генетичким механизмом не дозвољава формирање једне етапе органогенезе, формирање главице. Она омогућава да биљка директно из розете, која презимљава, изврши морфогенезу репродуктивне фазе – процвета и донесе плод и семе. Пут цветања вернализацијом снажно је блокиран FLC (Flowering locus C) локусом (BoFLC хомолог за купус главичар). Његова основна улога је да инхибира цветне сигнале из листова ка меристемском ткиву, блокира експресију FT (Floweing Time) (и других) локуса и тиме не дозоволи да биљка процвета у неповољним условима зиме. Током хладног периода експресија FLC локуса значајно опада, јер ниска температура активира експресију тзв. епигенетског фактора: VRN1 (Vernalization 1), VRN2 (Vernalization 2), VIN1 (Vernalization Insensitive 1) који деметилише FLC локус. Крај процеса вернализације подразумева активацију свих цветних гена, који са појавом одговарајуће температуре, започињу своју манифестацију на биљкама. Ради испитивања практичне користи од процеса вернализације у производњи семена код купуса главичара креиран је оглед са три родитеља и три њихова F1 хибрида, на пољима Института за повртарство из Смедеревске Паланке. Одабрани родитељи су: Scc (касни-јесењи купус пореклом из центра извођења огледа), B (такође касни јесењи купус са простора Семберије) и N (рана сорта Номер пореклом из европске Русије где је дан дужи а ниже температуре у односу на наше услове)...

Biennial culture and Brassica oleracea var. capitata L. species among them, when exposed to low positive temperatures and optimal content of moisture, light and oxygen, can pass from the vegetative to the reproductive stage and thus make the seed production more practical and cost effective. The physiological phenomenon of conversion of vegetative meristem to reproduction tissue, in favorable conditions, is vernalization. Genetic mechanism of vernalization does not allow one part of organogenesis: formation of head. This process enables the plant to perform the morphogenesis of reproductive phase directly from the overwintering rosette and to flower, fructify and provide seed. Flowering process is strongly blocked by FLC (Flowering locus C) locus (BoFLC homolog for head cabbage). Its main role is to inhibit the flowering signals from leaves towards the meristem tissue, block the expression of FT (Floweing Time) locus (and other loci) and thus does not allow the plants to flower in unfavorable winter conditions. During the cold winter period the expression of FLC significantly decreases since low temperature activates the expression of epigenetic factor: VRN1 (Vernalization 1), VRN2 (Vernalization 2), VIN1 (Vernalization Insensitive 1) which demethylates FLC locus. The vernalization process ends when all flower genes are activated that together with favorable temperature start to manifest on plants. In order to research practical uses of vernalization in process of cabbage seed production, a trial with three parents and its three hybrids has been set at the trial field of the Institute for Vegetable Crops, Smederevska Palanka. The selected parents were: Scc (late, autumn cabbage originating from The Institute for Vegetable Crops), B (also late autumn cabbage from Semberia) and N (early variety Nomer originating from European part of Russia, where the day is longer and the temperatures are lower comparing to Serbia). F1 hybrids were obtained from diallele crossing: SccxB, BxN, SccxN. The trial, in vivo with six genotypes and totally 1.440 plants in four repetitions was set during three different temperature seasons: 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013 (in this order: averagely cold, cold and warm)...