Calculation of United Quality Latent Indices of Deschampsia antarctica plants adaptability of different origin grown in vitro
Loading...
Date
2021
Authors
Miryuta, Natalia
Parnikoza, Ivan
Poronnik, Oksana
Myryuta, Ganna
Rojek-Jelonek, М.
Dykyi, Evgen
Kunakh, Viktor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The research was to develop and describe in detail the algorithm for calculating the United Quality Latent Index (UQLI, Iq ) of plant adaptability from the collection of Deschampsia antarctica Ė. Desv. genotypes obtained from seeds collected at different sites in the Argentine Islands region, the maritime Antarctic, and grown in vitro at the laboratory conditions. Genome size and genetic distances by ISSR and IRAP markers according to data from published articles were used as basic indices of initial genetic heterogeneity for analyzed plant genotypes. To assess individual adaptability indices for eleven D. antarctica genotypes, we used measurement of the leaf length morphometric index and determination of the flavonoids content by rutin and the content of photosynthetic pigments. The spectra of reserve and protective proteins in leaves were investigated by polyacrylamide gel electrophoresis. To obtain the United Quality Latent Index of Adaptability (Iq i, UQLI), the method of extreme grouping was used. The estimation of Iq i (UQLI) was performed using pairwise comparisons of indices from differences sets for each pair of genotypes. We developed and described in detail the algorithm for Iq i estimation for eleven D. antarctica genotypes. As an example of application, correlation models of probability relations of the indices are presented. To evaluate the complex adaptability for eleven D. antarctica genotypes grown in vitro we used developed algorithm for the UQLI calculation. The individuality of the adaptive portrait for all studied genotypes under in vitro cultivation conditions was shown. The influence of basic genetic characteristics (genome size and genetic distances) on auxin metabolism-related indices of leaf length and flavonoid content was shown. Such effect may be carried out by genetic characteristics both individually and together, probably via auxin metabolism. Among the eight genotypes researched, we distinguish four different variants by correlation models and two (positive and negative) by the general Iq i value. Thus the Iq i (UQLI) is proposed to describe a large number of source data at different organization levels which characterize sample genotypes by reducing the dimensions to one dimensionless number. This genotypes’ individuality and the peculiarities of their grouping by Iq i should be taken into account when doing experimental studies using these genotypes as model plants, especially in experiments studying the regulation of productivity and the effect of the various exogenous factors, etc.
Розроблено і детально описано алгоритм розрахунку зведеного латентного показника пристосовуваності (Iq i, ЗЛПП) рослин із колекції генотипів Deschampsia antarctica Ė. Desv., отриманих з насіння з різних локалітетів регіону Аргентинських островів, морська Антарктика, і вирощуваних in vitro в лабораторних умовах. Як базові показники вихідної генетичної гетерогенності аналізованих культивованих генотипів рослин використано розмір генома (значення 2С ядерної ДНК для одинадцяти генотипів) та величини генетичних відстаней за ISSR та IRAP маркерами за даними, наведеними в опублікованій в роботі. Для оцінки окремих показників пристосовуваності для одинадцяти генотипів D. antarctica застосовано методи вимірювання морфометричного показника довжини листка, визначення кількості флавоноїдів за рутином та вмісту фотосинтетичних пігментів. Спектри запасних і захисних білків листків досліджено за допомогою електрофорезу в поліакриламідному гелі. Для отримання Iq i застосовано метод екстремального групування. Розрахунок ЗЛПП проводили за допомогою попарних порівнянь рядів різниць показників для кожної пари генотипів. Розроблено і детально описано алгоритм розрахунку Ii на прикладі одинадцяти генотипів D. antarctica. Як приклад застосування, наведено кореляційні моделі ймовірнісних відносин виміряних показників. Розроблений алгоритм розрахунку Iq i було успішно використано для оцінки комплексної адаптованості одинадцяти генотипів D. antarctica, вирощуваних in vitro. Показано індивідуальність адаптаційного портрету усіх досліджуваних генотипів в умовах стандартизованого вирощування. Показано вплив основних генетичних характеристик: розміру генома та генетичних відстаней на пов’язані з ауксиновим метаболізмом показники пристосовуваності: довжину листків та вміст флавоноїдів. Серед восьми досліджуваних генотипів ми виділяємо чотири різні варіанти за кореляційними моделями та два (позитивні та негативні) за загальним Iq i. Запропонований інтегральний показник (Iq i, ЗЛПП) може бути використаний для опису великої кількості вихідних даних, що характеризують генотипи в умовах вирощування in vitro на різних рівнях організації, за допомогою методів зниження розмірності, кінцевим результатом застосування яких є одне число без розмірності. Індивідуальність генотипів та їх групування за особливостями Iq i слід враховувати під час проведення експериментальних досліджень із використанням цих генотипів як модельних рослин, особливо в дослідах з вивчення і регуляції продуктивності, вивчення впливу різних екзогенних чинників тощо.
Розроблено і детально описано алгоритм розрахунку зведеного латентного показника пристосовуваності (Iq i, ЗЛПП) рослин із колекції генотипів Deschampsia antarctica Ė. Desv., отриманих з насіння з різних локалітетів регіону Аргентинських островів, морська Антарктика, і вирощуваних in vitro в лабораторних умовах. Як базові показники вихідної генетичної гетерогенності аналізованих культивованих генотипів рослин використано розмір генома (значення 2С ядерної ДНК для одинадцяти генотипів) та величини генетичних відстаней за ISSR та IRAP маркерами за даними, наведеними в опублікованій в роботі. Для оцінки окремих показників пристосовуваності для одинадцяти генотипів D. antarctica застосовано методи вимірювання морфометричного показника довжини листка, визначення кількості флавоноїдів за рутином та вмісту фотосинтетичних пігментів. Спектри запасних і захисних білків листків досліджено за допомогою електрофорезу в поліакриламідному гелі. Для отримання Iq i застосовано метод екстремального групування. Розрахунок ЗЛПП проводили за допомогою попарних порівнянь рядів різниць показників для кожної пари генотипів. Розроблено і детально описано алгоритм розрахунку Ii на прикладі одинадцяти генотипів D. antarctica. Як приклад застосування, наведено кореляційні моделі ймовірнісних відносин виміряних показників. Розроблений алгоритм розрахунку Iq i було успішно використано для оцінки комплексної адаптованості одинадцяти генотипів D. antarctica, вирощуваних in vitro. Показано індивідуальність адаптаційного портрету усіх досліджуваних генотипів в умовах стандартизованого вирощування. Показано вплив основних генетичних характеристик: розміру генома та генетичних відстаней на пов’язані з ауксиновим метаболізмом показники пристосовуваності: довжину листків та вміст флавоноїдів. Серед восьми досліджуваних генотипів ми виділяємо чотири різні варіанти за кореляційними моделями та два (позитивні та негативні) за загальним Iq i. Запропонований інтегральний показник (Iq i, ЗЛПП) може бути використаний для опису великої кількості вихідних даних, що характеризують генотипи в умовах вирощування in vitro на різних рівнях організації, за допомогою методів зниження розмірності, кінцевим результатом застосування яких є одне число без розмірності. Індивідуальність генотипів та їх групування за особливостями Iq i слід враховувати під час проведення експериментальних досліджень із використанням цих генотипів як модельних рослин, особливо в дослідах з вивчення і регуляції продуктивності, вивчення впливу різних екзогенних чинників тощо.
Description
Keywords
Deschampsia antarctica, in vitro plant culture, the United Quality Latent Index of plant adaptability, probabilistic relation correlation models of different indices, article, Deschampsia antarctica, культура рослин in vitro, зведений латентний показник пристосовуваності рослин, кореляційні моделі ймовірнісних відносин різних показників
Citation
Calculation of United Quality Latent Indices of Deschampsia antarctica plants adaptability of different origin grown in vitro / N. Miryuta, I. Parnikoza, O. Poronnik, G. Myryuta, М. Rojek-Jelonek, E. Dykyi, V. Kunakh // Ukrainian Antarctic Journal. - 2021. - Vol. 2021, Issue 1. - P. 56-81. - https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.667