Stadiul Actual al Cercetarilor Privind Ereditatea Extranucleara la Porumb

Stadiul actual al cercetărilor privind ereditatea extranucleară la porumb

Cap.1 Ereditatea principalelor caractere la porumb

Caractere cu determinism nuclear

Caractere cu ereditate citoplasmatică

Interacțiunea nucleo-citoplasmatică

Cap. 2 Elemente citoplasmatice la porumb

Morfologia și funcțiile cloroplastelor

Morfologia și funcțiile mitocondriilor

Morfologia și funcțiile ribozomilor

Cap. 3 Utilizarea determinismului genetic extracromozomal în ameliorarea și producerea de sămânță la porumb

Sisteme genetice citoplasmatice implicate în ereditatea unor caractere la porumb

Particularitățile eredității extracromozomale

Androsterilitatea citoplasmatică la porumb

Crearea liniilor consangvinizate isonucleare

Rezultate privind studiul genetic al liniilor isonucleare de porumb

CAP.1 EREDITATEA PRINCIPALELOR CARACTERE LA PORUMB

Ereditatea poate fi definită ca totalitatea funcțiilor care asigură transmiterea capacității de a dezvolta aceleași caractere din generație în generație. Ereditatea, în sens biologic este fenomenul moștenirii însușirilor și caracterelor de la o generație la alta. În cazul plantelor cu înmulțire sexuată, apariția unei noi generații se produce în timpul fecundării, întregul transfer al elementelor ereditare de la părinți la urmași se face prin intermediul celor două celule sexuale (MUREȘAN, 1967).

Celula, ca unitate funcțională a oricărui organism, reprezintă expresia interdependenței dintre nucleu și citoplasmă, citoplasma nefiind viabilă fără nucleu, iar genele din nucleu nu se manifestă în lipsa citoplasmei. Pe temeiul legilor mendeliene și a principiilor care stau la baza teoriei cromozomice a eredității au fost explicate o serie de fenomene dintre care pot fi amintite: dominanța și recesivitatea caracteristicilor la descendenții obținuți prin încrucișare

Determinanții ereditari sunt localizați fie în nucleul celular (pe cromozomi), alcătuiesc genotipul organismului și constituie baza materială a ereditații nucleare (cromozomale), fie în citoplasma celulei, alcătuiesc în totalitate plasmotipul organismului și constituie baza materială a ereditații necromozomiale.

CARACTERE CU DETERMINISM NUCLEAR

Ansamblul factorilor ereditari localizați în nucleu împreună cu însușirile legate de existența lor, alcătuiesc ereditatea genomului sau ereditatea genotipică. Ereditatea genotipică se transmit de la părinți la urmași prin intermediul nucleului, factorii ireditari fiind localizați în cromozomi.

Androsterilitatea nucleară sau genică este controlată de unul sau mai mulți loci plasați pe cromozomii nucleari. Acest tip de androsterilitate este datorat unor gene nucleare caer inhibă dezvoltarea normală a anterelor și polenului. Androsterilitatea nucleară poate fi controlată de una sau mai multe gene recesive. Sistemul genetic care determină androsterilitatea nucleară a porumbului a fost descris de PATTERSON citat de DEMARLY (1977). În liniile normale, formele androfertile produc 50% polen normal și 50% polen steril ms. Dacă se reușește împiedicarea participării polenului normal, se obține o descendență androsterilă 100%. Anumite aberații cromozomale pot împiedica însă transmiterea alelelor normale de către polen. Grăunciorii de polen cu alelele ms asigură fecundația, iar cel care posedă cromozomul translocat nu participă la fecundare datorită unei dezvoltări lente a tubului polinic. Acest sistem este foarte complicat pentru a fi utilizat pentru producerea de sămânță hibridă, fiind preferată androsterilitatea nucleo-citoplasmatică și genele de restaurare a fertilității (SAVATTI și colab., 2004).

CARACTERE CU EREDITATE CITOPLASMATICĂ

MUREȘAN (1967) afirmă că anumite însușiri pot fi transmise prin intermediul unor factori ereditari situați în afara nucleului, anume în componenții vii ai plasmei celulare, aceștia fiind doar acei componenți care posedă însușirea de a se înmulți prin creștere și diviziune. Doar aceștia pot fi luați în considerare ca suport material al factorilor ereditari plasmidici datorită proprietății lor de a se reproduce și a fi repartizați identic în cele două celule fiice rezultate din diviziunea unei celule. Ceilalți componenți ai citoplasmei nu sunt repartizați de la început în noile celule, ci se refacă după diviziunea celulară, astfel se întelege că nu pot fi purtători ai unor factori ereditari. În citoplasmă se întâlnesc o serie de determinanți genetici (gene necromozomale sau plasmagene) care afectează caracteristicile ereditare, se autoduplică și sunt transmise stabil de la o generație la alta. Ereditatea citoplasmatică condiționează manifestarea caracterelor de tip matern, cu comportare deosebită față de cele determinate de genele nucleare, fără subordonare la legile eredității mendeliene, de aceea este numită ereditate nonmendeliană (GALLIA BUTNARU, 2004).

După anul 1909, când CORRENS citat de BAYNES și BRAWN (1973), a raportat primele exemple de ereditate citoplasmatică, alte exemple au fost descoperite: ereditatea plastidelor, androsterilitatea citoplasmatică, productivitatea, perioada de vegetație, înălțimea plantei și înălțimea de inserție a știuletelui principal etc. (DUVICK, 1965; FLEMING și colab., 1960).

Informația genetică citoplasmatică, sub forma unei surse de diversitate genetică, a fost ignorată mult timp, lucru surprinzător având în vedere că mitocondriile și cloroplastele au cel mai important rol în conversia energiei celulare, fiind astfel responsabile pentru performanța și productivitatea culturii. Inițial, atenția acordată determinismului citoplasmatic a fost superficială, interesul crescând după epidemia de Helmithosporium maydis rasa T care a devastant în anul 1970 un procent foarte ridicat din suprafețele cultivate cu porumb (AYALA și ZUBER, 1977).

Androsterilitatea citoplasmatică (cms) este folosită în lucrările de ameliorare și producere a seminței la porumb, având aceleași caracteristici ca și androsterilitatea nucleo-citoplasmatică. Acest fenomen este moștenit pe linie maternă, determinanții genetici aparținând genomului aflându-se în mitocondrii. Genele restauratoare sunt gene nucleare dominante, care suprimă efectele androsterilității citoplasmatice. Androsterilitatea citoplasmatică este una dintre cele mai studiate caracteristici cu ereditate extracromozomală la porumb (DUVICK și NOBLE, 1978; LEVINGS, 1993; BENTOLILA și colab., 2002). Genele citoplasmatice sunt transmise cel mai des pe cale maternă. Androsterilitatea citoplasmatică este comună în rândul plantelor, fiind raportată la 140 specii din 47 genuri și 20 familii (LEVINGS, 1990; FUJII și TORIYAMA, 2009).

Totalitatea determinanților ereditari regăsiți în citoplasma porumbului au implicații în diverse anomalii: plante debile (DUVICK, 1965) palee și frunze striate (ANDERSON, 1923; DEMEREC, 1927, citați de Gallia BUTNARU, 2004), albinism, embrioni neviabili.

În vederea elucidării eredității de tip matern, COE (1983) a realizat un studiu prin care a comparat două genotipuri aberante striate (NCS2 și NCS3), cele două fiind comparate atât între ele cât și cu forma normală. În cazul genotipului NCS2, pe plantulă și pe frunzele plantei mature pot fi observate striuri de culoare verde pal, acestea fiind relaționate cu o creștere moderat deficitară, iar la genotipul NCS3, extinderea striurilor pe parcursul creșterii și formării frunzelor superioare a fost asociată cu anomalii ale organogenezei, plantule și plante distorsionate, asimetrii ale frunzelor. NEWTON și colab. (1990) și LIN și YU (1995) au observat un alt fenomen moștenit pe cale maternă: dungile non-cromozomale NCS5, care afectează în mod negativ creșterea plantelor și randamentul acestora. Plantele mutante au o înălțime redusă, dungi galbene pe frunze și boabe avortate. Acest fenomen a fost corelat cu recombinarea mitocondrială și reducerea genei funcționale cox II.

Tipuri deosebite de ereditate citoplasmatică sunt variegarea și albinismul, anomalii manifestate la formele homozigote ale genei nucleare ij (iojap), genă mutantă recesivă care afectează dezvoltarea locală a plastidelor, ducând la pierderea clorofilei din frunze. Expresia fenotipică a alelei recesive ij este condiționată de baza ereditară în care se află, astfel încât manifestarea genei poate fi observată prin apariția frunzelor albe sau a unor striații albe dispuse paralel cu nervura. Expresia genelor ij este influențată de citoplasma provenită de la specia Euchlaena mexicana și se manifestă prin reducerea vigorii plantelor și formarea unor semințe cu unele defecte (MAZOTI, 1978, citat de GALLIA BUTNARU, 2004). Gena nucleară cm (mutator cloroplastic) condiționează apariția indivizilor variegați și albino, fără a diminua drastic fenotipul și fără a reduce numărul ribozomilor din cloroplast (WALBOT și COE, 1980). La porumb au fost stabilite mai multe condiții ereditare materne, determinate distinct de genele ij, EP și cm.

Lucrările desfășurate în domeniul culturilor de țesuturi și cele de fuziune a protoplaștilor și realizare a hibrizilor somatici (cibrizi) au evidențiat aspecte inedite ale eredității extracromozomale. Aceste cercetări au demonstrat resursele de variabilitate somaclonală și mutageneză existente la nivel mitocondrial (GEGENBACH și colab., 1981) și posibilitatea utilizării protoplaștilor în lucrările de inginerie genetică (HARMAS, 1982; NEGRUȚIU și colab., 1987; VEDEL și colab., 1994). Utilizarea în aceste lucrări a genomului citoplasmatic oferă posibilități deosebite ca urmare a dezmembrării cloroplaștilor și mitocondriilor în secvențe moleculare elementare de ADN și/sau ARN, recombinarea acestora de la genoame mitocondriale sistematic foarte îndepărtate și construirea de noi sisteme genice citoplasmatice sau nuclear citoplasmatice (CĂBULEA, 2004).

KALSY și SHARMA (1972) au studiat diferențele citoplasmatice în urma încrucișării a zece varietăți de porumb. Variațiile datorate efectelor încrucișărilor reciproce au fost foarte semnificative pentru toate caracterele. În urma cercetărilor efectuate s-a observat că precocitatea unui material biologic este determinată de forma maternă, astfel pentru inducerea timpurietății se recomandă utilizarea părintelui mai precoce ca mamă. În cadrul aceluiași studiu au fost identificate trei varietăți cu un număr redus de knobi, care s-au manifestat mai proeminent în exprimarea efecte citoplasmatice în diferite combinații, acest lucru indicând ca fie unele citoplasme sunt mai active în determinismul efectelor citoplasmatice, fie că unele citoplasme interacționează mai frecvent cu materialul genetic nuclear.

INTERACȚIUNEA NUCLEO-CITOPLASMATICĂ

Androsterilitatea nucleo-citoplasmatică este determinată de interacțiunea unor factori ereditari situați atât în nucleu cât și în citoplasmă. Acțiunea androsterilității poate fi modificată de acțiunea genelor restauratoare de fertilitatea situate pe cromozomi. În prezența unei alelele dominante, restauratoare de fertilitate citoplasma sterilă devine inoperantă iar anterele vor produce polen normal, în prezența alelei recesive se va manifesta androsterilitatea. Formele androsterile de acest fel, încrucișate cu o serie de forme producătoare de polen fertil, dau descendențe sterile. Diferite genotipuri nu au exercitat nici o influență asupra caracterului de androsterilitate transmis în descendență, ereditatea acestuia realizându-se prin citoplasmă. Sunt întâlnite și unele linii care încrucișate cu forma androsterilă respectivă produc o descendență cu polen fertil. Prin urmare, genotipul anumitor linii fertile este capabil să restabilească fertilitatea polenului la descendența rezultată din încrucișarea cu forma sterilă; androsterilitatea de acest gen este determinată de o interacțiune între nucleu și citoplasmă (ARDELEAN, 1986; SAVATTI și colab., 2004). HANSON și BENTOLILA (2004) afirmă că restauratorii de fertilitate sunt un exemplu de gene nucleare care afectează expresia unor gene citoplasmatice și identificarea lor poate clarifica interacțiunea dintre cele două genoame.

Capacitatea de producție poate fi considerată cel mai complex caracter din punct de vedere genetic. Ereditatea acestei însușiri se poate aprecia că este expresia întregului sistem genetic al plantei care, controlează direct sau indirect procesele metabolice fundamentale implicate (fotosinteză, asimilație azot și săruri, asimilație apă), dezasimilație (fotorespiratorie, respirația la întuneric), în procesele de creștere (multiplicarea celulară și morfogeneza), precum și în procesele de dezvoltare (diferențierea fazială, echilibrul hormonal, gametogeneza) (CĂBULEA., 2004). Urmare a numărului considerabil de gene implicate, interacțiunile genice posibile în activitatea acestora, starea de heterozigoție, precum și interacțiunile complexe cu factorii de mediu, fac din capacitatea de producție unul dintre cele mai dificile obiective de studiu genetic și unul dintre caracterele cu cea mai scăzută heritabilitate (HALLAUER și MIRANDA, 1981).

Rezultate genetice (corelații la nivel aditiv și la nivel citoplasmatic) au fost stabilite între cantitatea (mg/g.s.p) pigmenților clorofilieni a, b și raportul a/b, din frunze și producția de boabe, unele elemente ale producției, unele procese fiziologice (fotosinteza netă, respirația) apariția stigmatelor. Raportul dintre clorofilele a/b poate constitui un indicator genetic atât al producției de boabe cât și al precocității la apariția stigmatelor (OCHEȘANU și colab., 1981).

Este bine cunoscută relația generală dintre lungimea perioadei de vegetație și capacitatea de producție precum și corelația genetică aditivă dintre acestea, mai ales în zonele cu resurse termice limitate. Puternica relație genetică dintre perioada de vegetație și producție, antagonistă obiectivului de ameliorare a unor genotipuri timpurii cu performanțe productive, a determinat numeroase cercetări pentru găsirea și a altor indici multipli genetic eficienți pentru selecție (BERNARDO, 1991; ETA-NDU și OPENSHAW, 1992).

Numeroase studii au fost realizate pentru determinarea acțiunilor genice implicate în ereditatea constituienților biochimici ai bobului de porumb: CĂBULEA și colab. (1970, 1984, 1985), citat de CĂBULEA (2004); CĂBULEA și ZETEA (1973), SENE (2000), KRISTIN BILYEU și colab. (2001), LARISSA WILSON și colab (2004). Determinismul genetic al proteinei și al zeinei este semnificativ corelat la nivel genetic aditiv fiind controlat, în relație cu formele parentale incluse în sistemul dialel analizat, prin acțiuni genice aditive și citoplasmatice (CĂBULEA și ZETEA, 1973) sau numai prin interacțiuni genice (CĂBULEA și colab., 1984). Între proteine și carotenoide au fost determinate corelații genetice negative, la nivel citoplasmatic și nuclear-citoplasmatic în timp ce la nivel neaditiv corelațiile s-au dovedit semnificativ pozitive. Cantitatea substanțelor grase din bobul de porumb s-a dovedit controlată prin acțiuni genice materne, fiind probabil legată de caracteristicile cantitative ale embrionului, iar între grăsimi și carotenoide, s-au determinat corelații genetice semnificative la nivelul interacțiunilor genice. În ce privește carotenoidele (totale și cele cu rol de provitamine A) acestea s-au dovedit preponderent controlate prin acțiuni genice aditive, fără a fi însă exclusă participarea semnificativă și a interacțiunilor neaditive și chiar a acțiunilor citoplasmatice (CĂBULEA, 2004).

Analiza corelațiilor genetice dintre sistemele poligenice implicate în ereditatea proteinelor, grăsimilor și carotenoidelor și sistemele poligenice ce controlează unele caractere agronomice ale porumbului au relevat că între cantitatea proteinelor din bob și producția de boabe s-au găsit legături pozitive la nivelul interacțiunilor genice, starea generală de heterozigoție a acestor caracteristici influențând semnificativ și corelația cu precocitatea la înflorit și chiar la maturitate. De asemenea a fost determinată corelația pozitivă la nivelul interacțiunilor nuclear-citoplasmatice dintre cantitatea grăsimilor din boabe și producția de boabe, căderea și frângerea plantelor. Conținutul de carotenoide s-a determinat a fi corelat genetic pozitiv la nivel citoplasmatic cu numărul zilelor la mătăsit (total carotenoide) și cu umiditatea boabelor la recoltare (CĂBULEA, 2004).

CAP. 2 ELEMENTE CITOPLASMATICE LA PORUMB

Citoplasma este masa fundamentală a celulei vegetale, în care au loc procesele vitale și în care se află înglobați ceilalți constituenți vii ai acesteia. Prin organitele pe care le conține, citoplasma este purtătoare de ereditate (citoplasmon). Alcătuirea îi este împărțită convențional în matrixul citoplasmatic și organelele citoplasmatice. Matrixul citoplasmatic este un sistem heterogen, format din lanțuri sau agregate polipeptidice lungi, printre care se află multe enzime și rezerve metabolice. În grupa organelelor citoplasmatice intră plastidele-cloroplastele, mitocondriile, ribozomii și aparatul Golgi. Matrixul citoplasmic este substratul în care se desfășoară activitatea genelor, îndeplinind totodată și rol reglator al informației genetice (GALLIA BUTNARU, 2004).

Citoplasma este sediul desfășurării proceselor vitale și reprezintă în accepțiunea clasică regiunea cuprinsă între membrana plasmatică și nucleu. Cuprinde matricea citoplasmatică sau hialoplasma sau citosolul (reprezintă acea parte a citoplasmei care nu este cuprinsă în compartimentele celulare, delimitate de membrane), citoscheletul (care controlează mișcările din interiorul celulei și definește forma celulei), organitele citoplasmatice (ELENA TĂMAȘ și RAICA, 2010).

Celulele eucariote prezintă mai multe tipuri de compartimente: compartimentul citosolic (citoplasmă lipsită de organite interne, delimitată la exterior de membrana plasmatică, include ribosomii, citoscheletul și incluziunile); sistemul de endomembrane (membrana nucleară, reticulul endoplasmatic neted și rugos, complexul Golgi, lizosomii, vacuola și veziculele de transport); organitele celulare (mitocondriile, plastidele și peroxizomii) (ELENA TĂMAȘ și RAICA, 2010).

Citoplasma are capacitatea de a se autoreproduce pe baza substanțelor organice și anorganice care se găsesc în ea. Ca și compoziție chimică, citoplasma conține 70% apă și 30% substanțe organice, cum ar fi proteine, ARN, lipide, aminoacizi, enzime, foarte puține săruri minerale, fiind constituită ca un sistem coloidal (DOINA STANA, 2003).

În citoplasmă se întâlnesc o serie de determinanți genetici (gene necromozomale sau plasmagene) care afectează caracteristicile ereditare, se autoduplică și sunt transmise stabil de la o generație la alta. Ereditatea citoplasmatică condiționează manifestarea caracterelor de tip matern, cu comportare deosebită față de cele determinate de genele nucleare, fără subordonare la legile eredității mendeliene, de aceea este numită ereditate nonmendeliană (GALLIA BUTNARU, 2004).

Totalitatea determinanților ereditari regăsiți în citoplasma porumbului au implicații în diverse anomalii: plante debile, palee și frunze, albinism, embrioni neviabili. În vederea elucidării eredității de tip matern, COE (1983) a realizat un studiu prin care a comparat două genotipuri aberante striate (NCS2 și NCS3), cele două fiind comparate atât între ele cât și cu forma normală. În cazul genotipului NCS2, pe plantulă și pe frunzele plantei mature pot fi observate striuri de culoare verde pal, acestea fiind relaționate cu o creștere moderat deficitară, iar la genotipul NCS3, extinderea striurilor pe parcursul creșterii și formării frunzelor superioare a fost asociată cu anomalii ale organogenezei, plantule și plante distorsionate, asimetrii ale frunzelor. Ambele genotipuri și-au păstrat caracteristicile fenotipice distincte în urma hibridării și back-crossing-ului cu diferite tipuri de ereditate nucleară. Proporția plantelor anomale identificate la părinți a fost diferită comparativ cu cea din descendența F1, însă foarte apropiată de generația F2. Autorul studiului a concluzionat ca deficiențele de creștere sunt datorate eredității materne, fiind atribuite mitocondriilor datorită implicării acestora în limitarea constituenților vitali din celulă.

Tipuri deosebite de ereditate citoplasmatică sunt variegarea și albinismul, anomalii manifestate la formele homozigote ale genei nucleare ij (iojap), genă mutantă recesivă care afectează dezvoltarea locală a plastidelor, ducând la pierderea clorofilei din frunze. Expresia fenotipică a alelei recesive ij este condiționată de baza ereditară în care se află, astfel încât manifestarea genei poate fi observată prin apariția frunzelor albe sau a unor striații albe dispuse paralel cu nervura. În urma studiilor efectuate de către MAZOTI (1950, 1958, 1963, 1978) citat de GALLIA BUTNARU (2004) se poate afirma că expresia genelor ij este influențată de citoplasma EM (provenită de la Euchlaena mexicana) prin reducerea vigorii plantelor și formarea de semințe defective. BROWN și DUVICK (1985) au identificat plante firave, de culoare verde pal, mascul sterile și cu semințe defective în urma utilizării citoplasmei liniei consangvine P2, a citoplasmei teositului Florida (DUVICK, 1965), precum și în citoplasma EP (provenită de la Zea perennis). Gena nucleară cm (mutator cloroplastic) condiționează apariția indivizilor variegați și albino, fără a diminua drastic fenotipul și fără a reduce numărul ribozomilor din cloroplast (WALBOT și COE, 1980). La porumb au fost stabilite mai multe condiții ereditare materne, determinate distinct de genele ij, EP și cm.

MORFOLOGIA ȘI FUNCȚIILE CLOROPLASTELOR

Plastidele sunt organite celulare, polimorfe, specifice celulelor vegetale și au rol în procesele de fosinteză, de depozitare a unor substanțe de rezervă precum și de sinteză a unor molecule necesare organizării și funcționării celulelor. Totalitatea plastidelor incluse în citoplasma celulei formează plastidomul. În funcție de natura pigmenților pe care îi conțin și de substanțele organice pe care le elaborează și acumulează, plastidele se grupează în proplastide, cloroplaste, leucoplaste și cromoplaste.

Urmărind evoluția plastidelor în cadrul dezvoltării ontogenetice a plantelor și în raport cu condițiile ecofiziologice, se poate afirma că există un singur tip de plastidă, care se prezintă sub diferite aspecte. Ca urmare, din punct de vedere genetic plastidele sunt omoloage și se pot transforma unele în altele (ELENA TĂMAȘ și RAICA, 2010).

Cloroplastele sunt organite celulare întâlnite în celulele vegetale, responsabile cu fotosinteza. În cazul plantelor superioare, cloroplastele sunt structuri complexe, în cursul evoluției dimensiunile acestora fiind reduse, concomitent cu creșterea complexității lor structurale și funcționale. Aceste plastide conțin pigmenți asimilatori: clorofila A și B, având un important rol în procesul de fotosinteză. În cloroplast, energia luminii solare se transformă în energie chimică și bioxidul de carbon este fixat sub formă de glucide. Cloroplastele se constituie de asemenea ca formațiuni implicate în sinteza aminoacizilor și a acizilor grași și furnizează spațiu pentru stocarea temporară a amidonului.

Cloroplastele conțin acizi nucleici și sunt bogate în enzime cu rol în fotosinteză și fosforilare, participând la transmiterea caracteristicilor lor ereditare care determină culoarea frunzelor (verde, verde-gălbui, vărgate, albe) (CRĂCIUN și colab., 1978). Într-o celulă se pot regăsi până la 50 de cloroplaste, iar pe o suprafață de 1 mm2 de frunză se pot întâlni până la 500 000 de cloroplate.

Un cloroplast complet diferențiat cuprinde o anvelopă plastidială de natură lipoproteică și un sistem membranar caracteristic, situat în interiorul matricei, denumită stroma. Cloroplastul conține o membrană dublă, formată dintr-o foiță externă care formează o barieră între matrixul plastidial și citoplasmă, și alta internă, de natură proteică, fiecare cu grosime de 75-80 Å și separate de un spațiu de 100-120 Å (ANGHEL, 1981).

În plus față de membranele interioare și exterioare ale anvelopei, cloroplastele conțin un sistem intern abundent de tilacoide care realizează, de exemplu, procesele critice de captare lumină, transportul de electroni și fotofosforilare. Aceste membrane anexează trei compartimente interne: spațiul intermembranar, stroma și lumenul tilacoid (ANNA ALBINIAK și colab., 2011).

Stroma plastidială este traversată de către tilacoide, un sistem de corpușoare lenticulare suprapuse, care formează granele. Tilacoidele sunt grupate în structuri complexe în funcție de gradul de evoluție a speciilro, de tipul celulei și de stadiul ontogenetic de dezvoltare al plastidei. Sistemul tilacoidal este foaret complex, fiind format din tilacoide granale (grana) și tilacoide intregranale (stromatice). ANGHEL și colab. (1981) afirmă că tilacoidele stromatice au aspectul unor membrane simple, de aproximativ 7 nm grosime, traversând parțial sau total matrixul plastidial și realizând interconexiunea dintre grane, iar tilacoidele granale sunt vezicule puternic aplatizate, cu o grosime de aproximativ 15 nm și cu asprctul unei lamele duble, discoidale. Grana se formează prin unirea a 2 – 8 tilacoide, fiind delimitată de lamele stromatice sau formarea granei mai poate avea loc prin unirea unui tilacoid cu o lamelă stromatică. La nivelul acestor formațiuni este localizată clorofila, care împreună cu lipoproteinele reprezintă substratul reacțiilor fotochimice care au loc în procesul de fotosinteză. Cei doi pigmenți (clorofila a și b) se întâlnesc doar la nivelul tilacoidelor, fiind absenți în restul cloroplastului. În funcție de prezența sau absența granei cloroplastele se împart în două categorii: cloroplaste granulare (conțin grana) și lamelare (fără grana). Cele două tipuri pot coexista în același organism, un bun exemplu fiind plastidele granulare din mezofilul frunzei de porumb și cele lamelare din celulele perifasciculare.

Granele cloroplatelor sunt traversate de lamele stromatice care contribuie în acest fel la unirea lor. Lamele stromatice străbat de asemenea și zonele intergranale. Fiecare membrană intergranală (70 Å) este constituită din două straturi întunecate (fiecare cu o grosime de 20 Å), delimitând un strat luminos de 30 Å. HODGE (1959) citat de ANGHEL (1979) a observat o cantitate dublă de lamele intergranale în cloroplastele de porumb.

Cloroplastul are propriul genom, însă majoritatea proteinelor din acesta sunt codificate de genomul nuclear și transportate post-translațional în cloroplast de către un aparat importor numit complexul TOC/TIC (transportor la exteriorul/ interiorul membranei cloroplastului) (ABDALLAH și colab., 2000; SOLL și SCHLEIFF, 2004; ARONSSON ȘI JARVIS, 2009; ANNA ALBINIAK și colab., 2011. JARVIS și SOLL (2002) afirmă că acest sistem importă proteinele între cele două membrane, în stare nepliată, în „site-urile de contact”, după care substraturile se repliază în stroma. Multe proteine importate funcționează în stroma, astfel biogeneza acestora fiind, în principal completă. Cu toate acestea, un număr însemnat de proteine sunt orientate mai departe, în rețeaua de tilacoide, fie în membrană, fie prin membrană în spațiul lumenal. În ultimii ani a devenit clar că traficul de proteine este foarte bine organizat, având cel puțin patru căi diferite de operare pentru direcționarea protenelor tilacoide (ANNA ALBINIAK și colab., 2011).

Lamelele tilacoide sunt constituite din lipide, proteine, pigmenți clorofilieni, carotenoizi, xantofilieni, transportori de electroni și numeroase enzime. Proteinele membranare integrale sunt inserate în tilacoide prin două căi diferite. Un subgrup de proteine, și anume proteinele LHCP (light-harvesting chlorophyll-binding proteins) sunt introduse printr-o cale care necesită acțiunea unei particule de recunoaștere a semnalului cloroplastului (cpSRP) și FtsY în stroma, împreună cu proteina Alb3 în membrana tilacoidă (BALS și colab., 2010).

Analiza la microscopul electronic a preparatelor de membrane tilacoidale, colorate negativ, a reliefat prezența pe suprafața acestora a unor particule globulare, ovoidale, de aproximativ 20 nm lungime, 15,5 nm lățime și cu o grosime de 10 nm, denumite de către PARK și POM (1963) citați de ANGHEL și colab. (1981) cuantozomi. Aceștia au fost definiți ca fiind cele mai mici unități morfoanatomice și funcționale, la nivelul cărora se desfășoară reacțiile fotochimice ale fotosintezei (ANGHEL și colab., 1981).

Captarea energiei luminoase și transformarea acesteia în forme care pot fi utilizate direct pentru a conduce reacțiile metabolice ale organismelor vii, prin procesul de fotosinteză are loc în membranele tilacoide ale cloroplastelor (HOHMANN-MARRIOT și BLANKENSHIP, 2011). Sistemul membranar intern este diferențiat lateral într-o zonă dens stivuită (grana) și regiunile nestivuite (lamelele stroma) (MUSTÁRDI și GARAB, 2003; SHIMONI și colab., 2005; MUSTÁRDI și colab., 2008; AUSTIN și STAEHELIN, 2011; KOUŘIL și colab., 2011). Membrana tilacoidă este un sistem dinamic, foarte capabil de adaptare la schimbările condițiilor de mediu (JANIK și colab., 2013). KOUŘIL și colab. (2012) afirmă că diametrul mare al discurilor grana, nivelul ridical de stivuire al tilacoidelor în granum, precum și distanțele verticale mari între granele stivuite sunt caracteristici ale plantelor slab iluminate.

Sistemul tilacoidal este înglobat în substanța fundamentală a plastidei, matrix sau stromă. Matrixul cloroplastelor constituie un complex chimic în cadrul căruia au o pondere însemnată sistemele enzimatice care catalizează reacțiile din cadrul procesului de fotosinteză. La microscopul electronic, stroma apare foarte heterogenă, având o serie de formațiuni structural-funcționale: ribosomi, plastoglobule, granule de amidon și molecule de ADN (ANGHEL și colab., 1981).

În țesuturile meristematice ale plantelor superioare nu se găsesc cloroplaste dezvoltate, fiind prezente doar proplastidele, care vor evolua în plastide și care se vor multiplica odată cu diviziunea celulei. CRĂCIUN și colab. (1978) consideră proplastidele se transmit urmașilor prin intrmediul citoplasmei gametului femel, având în vedere că gametul mascul este lipsit de citoplasmă și implicit și de plastide. Cloroplastul posedă propriul sistem de transcripție și traducere al informației ereditare, însă are capacitatea de a produce toate proteinele enzimatice de care are nevoie, acestea fiind importate din citoplasmă (GALLIA BUTNARU și colab., 1999).

ADN-ul cloroplastelor este alcătuit din zeci sau sute de nucleotide, comparativ cu miliarde de nucleotide ale ADN-ului cromosomal. Mărimea moleculelor de ADNct (ADN-plastidic) diferă în funcție de specia plantei, între 120 și 200 kb, în cazul porumbului fiind de 140 kb. Genomul cloroplastului posedă gene pentru codificarea ARNr și ARNt, ARN-polimerază și unele proteine ribosomale (GALLIA BUTNARU și colab., 1999).

Genele din genomul plastidic codifică însușirile de menținere a morfologiei plastidei, ARNr, ARNt, a proteinelor ribozomale și a celor necesare fotosintezei. Deoarece majoritatea genelor au rol esențial pentru formarea unei plante verzi, în genomul plastidic au putut fi localizate puține mutante. Există mutante naturale și induse, care determină toleranță la agenții adverși. Cel mai bine studiat este caracterul de rezistență la atrazin, rezultat în urma substituției unui acid aminat din gena plastidică psbA (HIRSCHBERG și McINTOSH, 1983, citați de GALLIA BUTNARU, 2004).

MORFOLOGIA ȘI FUNCȚIILE MITOCONDRIILOR

Mitocondriile sunt organite citoplasmatice care se găsesc în toate celulele vegetale și animale, cu excepția procariotelor, fungiilor și hematiilor adulte. La nivelul acestor formațiuni sunt localizate principalele procese respiratorii. Dimensiunile și formele mitocondriilor sunt foarte variate, în funcție de tipul celulei din care fac parte, astfel se întâlnesc organite cu formă de bastonaș, sferice, filiforme etc. Indiferent de formă, toate mitocondriile au aceiași structură.

Numărul mitocondriilor dintr-o celulă variază în funcție specie, de țesut, fiind întâlnite într-un număr mai mare în țesuturile cu activitate intensă (celulele meristematice) și chiar de la un individ la altul. Numărul mitocondriilor la porumb variază în funcție de genotip (GALLIA BUTNARU, 2004).

Mitocondriile sunt organite capabile de autoreplicare, creștere, stocare și transmitere a informației genetice, având un comportament specific unor organite semiautomate, cu o continuitate citologică și genetică. ADN-ul mitocondrial este implicat în ereditatea extracromozomală. Rata ridicată a mutațiilor influențează și diferențiază funcțiile mitocondriilor.

Datorită organizării dublu-membranare, mitocondria prezintă cinci compartimente distincte: membrana externă, spațiul intermembranar, membrana internă, cristele și matrixul. Mitocondriile sunt alcătuite din două membrane, cea externă, cu o grosime mai mare, netedă și fără particularități specifice și cea internă, puternic pliată, aceste invaginări fiind numite „criste mitocondriale” de către PALADE (1959) citat de ANGHEL și colab. (1981).Cristele sunt variabile ca număr și sunt dispuse perpendicular pe axa mitocondriei.

Matrixul mitocondrial este spațiul delimitat de membrana internă, format din proteine structurale și proteine contractile care permit realizarea funcției mitocondriale, enzime, ribosomi mitocondriali, ADN și ARN mitocondrial. La nivelul matrixului au fost evidențiați acizi nucleici mitocondriali, reprezentați de ADN mitocondrial și ARN mitocondrial (ARN-ribosomal, ARN-mesager și ARN de transfer) (ELENA TAMAȘ și RAICA, 2010).

Matrixul granular al mitocondriei cuprinde copii de ADNmt, ARNmt, ribozomi specifici, proteinele necesare ciclului Krebs, metabolizării ureei, oxidării acizilor grași, a ionilor de Ca și P (GALLIA BUTNARU, 2004). ANGHEL și colab. (1981) afirmă că forma, numărul și orientarea cristelor variază în funcție de tipul de celulă și chiar în cadrul aceleiași celule, în funcție de stadiul ontogenetic și condițiile ecofiziologice. La plantele superioare, cristele sunt lamelare, sub formă de septe. Numărul cristelor este în strânsă legătură cu activitatea celulară, astfel celulele cu o activitate oxidativă conțin mitocondrii cu un număr mare de criste, iar în celulele cu o activitate fiziologică slabă se reduce numărul mitocondriilor, iar sistemul de criste este slab dezvoltat. Numărul cristelor este influențat de asemenea de vârsta celulei, fiind mai dezvoltat în celulele tinere și în care nu sunt supuse stresului. O celulă poate conține o singură mitocondrie sau câteva mii, numărul lor fiind variabil de la o specie la alta și de la un țesut la altul. ANGHEL (1979) afirmă că structura mitocondriilor din celulele plantelor de porumb crescute la 40-50C este dezorganizată. Prin transferarea plantelor la lumină difuză sau întuneric, matricea mitocondriilor devine mai densă, iar numărul cristelor crește.

Partea interioară a mitocondriei este ocupată de substanța fundamentală numită matrix sau stoma, bogată în enzime cu rol în respirația celulară și în sinteza proteinelor. Mitocondriile conțin proteine, acizi nucleici, acizi grași, aminoacizi, vitamine, enzime etc. În mitocondrii au loc reacții importante și transformări ale unor compuși cu eliberare de energie în procesul de respirație, precum și a energiei blocate în sistemul adenozidtrifosfatic, mitocondriile fiind considerate centrele energetice ale celulei (CAMELIA CHICINAȘ, 2010). Aceste organite sunt implicate de asemenea în trasnferul electronilor și fosforilarea oxidativă, precum și în procesele metabolice și de sinteză (CRĂCIUN, 1970).

Mitocondria are capacitatea de a sintetiza în totalitate cantitatea de acizi nucleici proprii, precum și o parte din proteinele proprii. GALLIA BUTNARU și colab. (1999) afirmă că majoritatea proteinelor sunt sintetizate în citosol de către ribozomii liberi, fiind transferați ulterior în mitocondrie. ADN-mitocondrial (ADNmt) este bicatenar închis, dispus circular, de mărime variabilă în funcție de organismul din care face parte, având o greutate moleculară de aproximativ 107 daltoni și este alcătuit din 15.000 – 17.000 perechi de baze. Genomul mitocondrial de porumb are mărimea de 570 kb.

Într-o mitocondrie există între 3 și 8 molecule de ADNmt, cu capacitate de autoreplicare (PALII, 1998). Fiecare mitocondrie are ribozomi mitocondriali, ARN informațional, ARN de transport și enzimele necesare sintezei proteice proprii (COMAN, 2003).

Genomul mitocondrial reprezentat de ADNmt, cu structură dublu catenară, helicoidală circulară, comparativ cu ADN-ul nuclear, care este liniar. În asociere cu ribozomii, toate tipurile de acizi nucleici participă la sinteza unui număr mic de proteine specific mitocondriale. ADNmt este implicat în ereditatea extranucleară de tip matern, în manifestarea heterozisului (heterozis mitocondrial). ADNmt este supus mutației cu o rată destul de ridicată, comparativ cu ADNcp care este relativ stabil, fapt pentru care cele două organite au funcții diferențiate (GALLIA BUTNARU, 2004). Densitatea ADNmt este diferită comparativ cu cea a ADN-ului nuclear, cu care nu se hibridează, fiind astefl demonstrată lipsa înrudirii dintre cei doi acizi. Mitocondriile mai conțin ARNr și ARNt (ARN de transport) specific, tipuri diferite de acizi față de cei nucleari. ADNmt, ARN-polimeraza, ARNt și ARNr (ARN ribozomal) participă la sinteza unui număr redus de proteine mitocondriale, sintezp independentă de activitatea nucleară. Majoritatea enzimelor mitocondriale sunt de origine nucleară (GALLIA BUTNARU și colab., 1999).

În replicarea ADNmt este implicată o ADN-polimerază diferită față de cea din nucleu, ADN-polimeraza-ᵞ și topoizomerazele, prima fiind una dintre cele mai mari enzime, cu o masă de 150 – 300 kdal, iar topoimerazele catalizează tăierea și închid catenele duplexului Două molecule de ARNr și toate ARNt necesare sintezei proteinelor mitocondriale sunt sintetizate datorită ADNmt. Majoritatea proteinelor mitocondriale (enzime necesare sintezei ARN-ului și proteinelor) sunt codificate de genele localizate pe ADN-ul nuclear și sintetizate în citoplasmă. Acestea sunt introduse ulterior în mitocondrie prin procesul de translocație post-translațional (GALLIA BUTNARU și colab., 1999).

Ambele celule parentale conțin mitocondrii, descendenții exprimă fenotipic numai ADNmt matern, generând o ereditate de tip matroclin. În urma singamiei, mitocondriile din celulele gametice haploide se amestecă în zigotul diploid, asigurând astfel o recombinare genetică între ADNmt provenit de la formele parentale (GALLIA BUTNARU și colab., 1999). Complexitatea aparentă a ADNmt la plante este datorată acestei recombinări.

Numărul mitocondriilor poate crește în urma procesului de diviziune. Între două diviziuni celulare, mitocondriile se replică în mod regulat, astfel încât fiecare celulă-fiică primește aproximativ jumătate din numărul total de mitocondrii la celulei-mamă, acest aspect demonstrează continuitatea genetică a mitocondriilor și capacitatea lor de a se schimba prin mutație.

Fenomenele importante cu implicații practice majore: androsterilitatea, heterozisul și toleranța la factorii de stres, au la bază ereditatea mitocondrială. Mitocondrionul (totalitatea genelor din mitocondrii) a fost și este subiectul unor studii datorită implicației acestuia în androsterilitatea de tip cms (LEVINGS și PRING, 1979) și în toleranța plantei la factori de mediu nefavorabili (KONSTANTINOV și colab., 2000). Porumbul dispune de cinci genomuri mitocondriale, trei dintre acestea fiind asociate cu androsterilitatea citoplasmatică cms (cms-T, cms-S și cms-C) și două cu citoplasma normală, fertilă (tipul NB și NA) (FAURON și CASPER, 1994).

În genomul mitocondrial, datorită aranjamentelor și rearanjamentelor, au fost generate o mulțime de episomi, molecule lineare și circulare de ADN. În ADNmt al genotipului cms-S au fost identificați doi episomi (S 1 și S 2) care dacă sunt integrați în genomul de bază au efect restaurator al fertilității (LEVINGS și colab., 1980).

ADNmt posedă secvențe din genomul plantidic, rbcL, gene de ADNr și alte gene (STERN și PALMER, 1984), însă doar o singură secvență plastidică de 2,3 kb are un rol esențial în funcția mitocondriei de porumb (ARNttrp UGG), această secvență fiind întâlnită și la Zea diploperennis, precum și la plantele dicotiledonate (GALLIA BUTNARU, 2004).

Episomii porumbului sunt implicați în replicarea ADNmt. Unele molecule de ADN circular sunt păstrate în stare liberă, nu se integrează în genomul mitocondrial, fiind considerate purtătoare a secvențelor cis, necesare pentru replicare. Secvențierea unui sector din cromozomul circular a relevat sinonimie cu secvența ARS de la ciuperci (secvență de replicare autonomă/ autonomous replicating sequences). Prin această trăsătură aparte, genomul mitocondrial ar putea fi utilizat ca vector în transferul de gene (LUDWIG și colab., 1985) citați de (GALLIA BUTNARU, 2004).

Sistemul genetic citoplasmatic, cloroplastic și mitocondrial funcționează semiautonom, însă sunt reglate prin intermediul genomului nuclear. În mitocondriile plantelor superioare sunt întâlnite recombinări reciproce, active constant în timpul ciclului de viață al plantelor și recombinări ireversibile, rare, care au capacitatea de a produce rearanjări în ADNmt. Striațiile necromozomale (NCS) pe plantele de porumb mutante conțin deleții în zonele esențiale: nad4, cox2 și rps3/rpl16 (NEWTON și colab., 1990; HUNT și NEWTON, 1991; MARIENFELD și NEWTON, 1994; NEWTON și colab., 2004). Creșterea plantelor este redusă de fiecare defect, rațiile de ADNmt normal și ADNmt mutant fiind diferite. Delețiile sunt rare în ADNmt, însă generează genotipuri mitocondriale noi, stabile (NEWTON și colab., 2004).

Destabilizarea genomului mitocondrial a fost studiată în urma analizei liniei P2, provenită din rasa [NUME_REDACTAT] de popcorn, descrisă ca având anomalii transmise pe cale maternă (creșterea deficitară a plantelor, striații de culoare deschisă pe frunză). Linia P2 este caracterizată prin destabilizarea genomului mitocondrial datorită unor muatții nucleare recesive. Aceste alele modifică numărul de copii de subgenoame mitocondriale și perturb transferal normal al componentelor genomice mitocondriale la descendenți, rezultând diferențe între ADNmt plantelor sib, respectiv între ADNmt părinților și al descendenților. ADNmt acumulează numeroase rearanjări cu diferențe între plantele sib. S-a demonstrat că în urma introducerii genelor de la linia P2 la tată pot avea loc schimbări dramatice în structura ADNmt și crearea de genotipuri noi, linia fiind considerată un sistem mutagen mitocondrial la porumb, deoarece accelerează divergența genomului mitocondrial prin amplificarea rapidă a produselor de recombinare aberante și prin provocarea pierderii componentelor normale ale genomului mitocondrial (KUZMIN și colab., 2005). A fost analizat ADNmt de la plante individuale, reprezentând două familii foarte înrudite. Un set de 20 de cosmide clonate (fiecarea cu un conținut de ADNmt de 25 – 35 kb), reprezentând întregul genom mitocondrial al liniei de porumb B37N (citoplasmă NB) (FAURON și HAVLIK, 1988) au fost utilizate pentru hibridizare în vederea evidențierii polimorfismului ADNmt în cele două familii. Cosmidele mitocondriale arată că andamblul genotipurilor mitocondriale P2 este asemănător cu cel NB. Mitocondria porumbului NB conține 2,3 kb de plasmide liniare, purtătoare ale genei Trp a ARNt. Rezultatele studiului demonstrează că în fiecare linie sib P2 numărul secvențelor poate să crească sau să scadă, iar indivizii liniei sib pot moșteni diferite rearanjări ale ADNmt părintelui matern. Genele nucleare P2 sunt responsabile pentru apariția fenotipurilor defective ale plantelor mutante P2. Au fost întâlnite plante cu frunze de culoare galbenă, verde-deschis, cu striații necrotice etc., uneori fiind întâlnite combinații ale unor modele diferite de striații în aceeași plantă (KUZMIN și colab., 2005).

MORFOLOGIA ȘI FUNCȚIILE RIBOZOMILOR

Ribozomii sunt structuri celulare submicroscopice ribo-proteice lipsite de membrană, însă cel mai adesea legate de membrane. Aceste formațiuni sunt specifice tuturor bacteriilor, eucariotelor și altor organite celulare (mitocondrii și cloroplaste). Structura ribozomilor este constantă, forma lor este sferică asimetrică sau elipsoidală, fiind liberi în citoplasmă sau asociați cu reticulul endoplasmatic. Numărul și mărimea lor este diferită în funcție de celulele din care fac parte, astfel după constanta de sedimentare (S, unități Svedberg) într-un centrifugat, dimensiunile ribozomilor sunt 80 S la eucariote, 73 S la mitocondrii și 55 S la cloroplaste (GALLIA BUTNARU și colab., 1999). Ribozomul este alcătuit din 60 de proteine unice și din patru tipuri de ARNr (ARN ribozomal). Ribozomii au un conținut ridicat de ARN (ARN ribozomal) asociat prin legături necovalente cu diferite proteine de bază și fosfolipide. Numărul ribosomilor depinde de tipul celulei, de activitatea metabolică și de momentele funcționale ale acesteia. Cel mai mare număr de ribosomi se întâlnește în celulele secretorii, unde activitatea de biosinteză proteică este foarte intensă.

Ribosomii sunt alcătuiți din ARN și proteine în cantități aproximativ egale, fosfolipide, apă și ioni de Ca2+ și Mg2+. Datorită prezenței ARN-ului, ribosomii sunt responsabili de caracterul bazofil al celulei. Moleculele de ARNr conțin baze azotate purinice (guanină și adenină) și baze azotate pirimidinice (citozină și uracil). Proteinele ribosomale sunt bogate în reziduuri bazice (arginină și lizină) și au o masă moleculară mică. Ele sunt legate strâns sau lax de ARN, fiind localizate în interiorul celor două subunitați. Până în prezent au fost izolate peste 50 de tipuri de proteine ribosomale, unele cu rol structural, altele cu rol în asamblarea subunitaților ribosomale (ELENA TĂMAȘ și RAICA, 2010).

În celulele eucariote, ribozomii sunt liberi sau atașați, grupându-se sub formă de rozete sau spirale, respectiv atașându-se de membrana reticulului endoplasmatic. Ribozomii liberi sunt legați de fibrele citoscheletului celular și au capacitatea de a încorpora aminoacizi, participă la biosinteza proteinelor destinate procesului de diferențiere a celulelor, protoenzimelor, proteinelor specifice și a celor care formează organitele citoplasmatice. Ribozomii atașați sunt strâns legați de reticulul endoplasmatic și participă la sinteza proteinelor destinate secreției celulare și a proteinelor de rezervă (GALLIA BUTNARU și colab., 1999). În celulele meristematice, în care reticulul endoplasmatic este slab dezvoltat, dominanți sunt ribozomii liberi, în timp ce în celulele diferențiate, marea majoritate a ribozomilor sunt asociați cu reticulul endoplasmatic (ANGHEL și colab., 1981).

Ribozomii se ordonează frecvent în grupe de câte 4 – 50, constituind unități funcționale cunoscute sub denumirea de polizomi sau poliribozomi. Legătura dintre ribozomi în agregate este realizată de moleculele de ARNm, purtătorul informației genetice înscrisă în ADN. Prin colorarea negativă cu acetat de uranil s-a observat molecula de ARNm de forma unui filament, lung de 1500 Å și gros de 10 – 20 Å. Se apreciază că numărul ribozomilor dintr-un polizom depinde de lungimea moleculei de ARNm, iar flexibilitatea acesteia determină formele variate pe care le prezintă polizomii (WARNER și colab., 1963) citați de Anghel și colab. (1981).

Fiecare ribozom este constituit din două subunități inegale: una mică, ovală și o subunitate mare, aproximativ sferică. Prin scăderea concentrației ionilor de magneziu, ribozomii de 80 S se scindează într-o subunitate mare de 60 S și una mică de 40 S. Ribozomii de 70 S se scindează într-o subunitate de 50 S și una de 30 S (ANGHEL și colab., 1981; COMAN, 2003). Subunitățile ribozomale sunt unite între ele prin ioni de magneziu care stabilesc punți între grupările fosfatice ale macromoleculelor de ARN din cele două subunități. Cele două subunități fuzionează sau lasă între ele un spațiu, evidențiat prin colorare negativă la ribozomii de Escherichia coli și la cei plastidiali. Sub acțiunea concentrației ionilor de magneziu ribozomii au capacitatea de a se disocia în subunități constitutive, dar au de asemenea tendința de asociere, formându-se dimeri sau polimeri. Concentrația ionilor de magneziu variază, astfel diferitele tipuri de ribozomi sunt în echilibru dinamic controalt de pH-ul mediului celular (ANGHEL și colab., 1981). La eucariote, cele două subunități ribozomale se generează la nivelul nucleolului, în prezența ARNr, sintetizat în nucleol și a proteinelor ribozomale, importate din citoplasmă, prin complexul porului nuclear. Cele două subunități ribozomale sunt apoi exportate în citoplasmă, pentru a participa la biosinteza proteică (ELENA TĂMAȘ și RAICA, 2010).

Funcția estențială a ribozomilor este de realizare a sintezei proteice, ARN mesager prin legarea unui număr de 4 – 5 ribozomi constituie un polisom activ, formațiune unde sunt fabricate proteinele celulare. Prin această funcție, ribozomii, deși nu au material genetic, contribuie în mod esențial la realizarea fenomenelor ereditare (COMAN, 2003).

Ribozomii citoplamatici sunt de două tipuri: atașați la reticulul endoplasmic, formând reticulul endoplasmic rugos, fiind implicați diferențiat în procesul de sinteză a diferitelor clase de proteine, destinate exportului din celulă, și ribozomii citoplasmatici liberi, sintetizând proteinele care rămân în interiorul celulei.

Ribozomii plastidelor sunt asociați în polizomi care participă la sinteza clorofilei, carotenoizilor și a altor sisteme de transport a electronilor. Existența ribozomilor în cloroplaste este foarte variabilă, de la prezență la absență. Sub acțiunea diferitelor gene nucleare are loc uneori pierderea totală a ribozomilor din cloroplast (ij). Gena nucleară cm (mutator cloroplastic), determină diminuarea numărului ribozomilor din cloroplast, dar în măsură mult mai mică comparativ cu cea produsă de gena ij (WALBOT și COE., 1980). Erodarea conținutului de ribozomi din plastide are loc de timpuriu în ontogenia organelor, gena ij exprimându-și efectul chiar de la germinare. Mecanismul de „pierdere” a ribozomilor cloroplastici este greu de elucidat, deoarece nu există nici o corelație între diminuarea și dispariția lor și activitatea genomului cloroplastic în care nu au fost decelate modificări (GALLIA BUTNARU, 2004).

Ribozomii mitocondriali sunt unitățile cele mai mici, se asociază cu ARNm/mt formând poliribozomii implicați în sintezele proteice specifice mitocondriei, în asociere cu enzime produse de gene nucleare.

CAP. 3 UTILIZAREA DETERMINISMULUI GENETIC EXTRACROMOZOMAL ÎN AMELIORAREA ȘI PRODUCEREA DE SĂMÂNȚĂ LA PORUMB

SISTEME GENETICE CITOPLASMATICE IMPLICATE ÎN EREDITATEA UNOR CARACTERE LA PORUMB

Organitele citoplasmatice sunt o unitate funcțională complexă, însă între acestea pot fi diferențiate particularități structurale și funcționale specifice. În urma fragmentării ADN-ului citopalsmatic cu ajutorul enzimelor de restricție și a analizelor electroforetice efectuate pentru diferențierea polimorfismului secvențelor moleculare rezultate au putut fi evidențiate particularitățile anterior menționate. Asemănarea organizării structurale a organitelor plantelor superioare cu structura materialului genetic al procariotelor, sugerează ipoteza originii lor endosimbiotice pe scara evoluției. Pentru aceeași ipoteză pledează și numeroase funcții cu exprimarea identică, determinate de plasmagene (secvențe moleculare), identificate la organisme situate pe trepte foarte îndepărtate ale evoluției organice. Revoluția determinată de biotehnologiile neconvenționale ale ingineriei genetice, fundamentate în mare măsură pe manipularea acestor organite, ne determină a considera și în viitor cercetările privitoare la sistemele genice citoplasmatice, de mare importanță și actualitate pentru elucidarea a numeroase aspecte insuficient clarificate (CĂBULEA, 2004).

Mitocondriile și cloroplastele au un rol esențial în conversia energiei din celulă, fiind parte a determinismului producției porumbului. Cele mai multe schimbări majore din timpul creșterii și diferențierii plantelor superioare sunt asociate sau depind de numărul, structura și activitatea metabolică a uneia sau ambelor organite menționate anterior (LEAVER și GRAY, 1982; TOPPING și LEAVER, 1990). Ele reprezintă, de asemenea, o sursă a diversității genetice în sensul că ambele conțin ADN-ul lor specific și mijloacele necesare transcripției și translației pentru a exprima aceste informații sub formă de ARN și proteine. Cu toate acestea, biogeneza ambelor organite necesită expresia coordonată a ambelor genoame: nuclear și citoplasmatic (SCHUSTER și BRENNICKE, 1994).

Sistemul genetic plastidial la porumb

Sistemul genetic plastidial este reprezentat de gene situate la nivelul plastidelor, numite plastogene și poartă informația genetică pentru transcrierea ARNr, ARNt și ARNm, care este tradus în proteine specifice, reprezentând suportul enzimelor implicate în procesul de fotosinteză (BOTEZ și ELENA TĂMAȘ, 2001). Dintre organitele citoplasmatice, o importanță crescută o au plastidele și în special cloroplastele datorită implicării acestora în fotosinteza celulei. Plastidele sunt transmise în descendență prin in termediul citoplasmei ovulului.

Descifrarea secvenței nucleotidică a cloroplastului ADN-ului de porumb a fost finalizată. Structura dublu catenară a ADN-ului, care constă din 140.384 perechi de baze, conține o pereche de regiuni inversate (IRA și IRB), fiecare cu 22.748 perechi de baze și care sunt separate de o regiune mică (SSC – [NUME_REDACTAT] Copy) și una mare (LSC- [NUME_REDACTAT] Copy) de 12.536, respectiv 82.352 perechi de baze. Conținutul de gene și pozițiile relative ale unui total de 108 gene (74 gene codifică peptide, 30 gene ARNt și 4 gene ARNr) sunt identice cu ADN-ul din cloroplastele de orez (Oryza sativa) (MAIER și colab., 1995; TILLICH și colab., 2001).

Indivizii cu frunze albinotice, împestrițate, vărgate sau dungate se pot întâlni la majoritatea speciilor de plante, fiind astfel dovedit că aceste modificări sunt cauzate de schimbări în structura și funcțiile plastidelor. Mutațiile pot genera defecte în aparatul fotosintetic al plantelor verzi și sunt caracterizate prin apariția unor cloroplaste nefuncționale, lipsite de clorofilă. Capacitatea de a forma clorofilă este condiționată de foarte multe gene localizate în nucleu. În cazul porumbului se menționează existența a peste 50 de gene cu acțiune asupra procesului de fotosinteză care condiționează apariția unei game în colorarea frunzelor, de la verde intens până la absența totală a clorofilei. Există cazuri în care frunzele sunt pestrițe sau variegate. Rezultă că o serie de mutații care alterează cloroplastele se găsesc sub controlul genelor cromozomale și se moștenesc după legile mendeliene, fiind însă întâlnite și cazuri de mutații clorofiliene ai căror determinanți sunt localizați în citoplasmă (CRĂCIUN și colab., 1978). Iojap (ij) este un mutant recesiv cu striații care afectează dezvoltarea plastidelor de porumb într-o manieră locală dependentă de poziția pe frunze. Plastidele afectate de ij sunt transmise la o parte din descendenți chiar dacă funcția genei nucleare este restabilită. Defectele de dezvoltare în timpul embriogenezei și proliferării frunzelor sunt alte caracteristici fenotipice ale ij (HAN și colab., 1992). RHOADES (1943, 1946, 1950) citat de CĂBULEA (2004) a studiat fenomenul împestrițării frunzelor de porumb, rezultatele cercetării demonstrând că plantele homozigote pentru alela recesivă ij (iojap) pot fi pestrițe, cu dungi albe sau galbene, verzi sau albinotice (letale în stadiu de plantulă). Gena ij este localizată pe cromozomul 7 și a apărut ca rezultat al unei mutații, inducând schimbarea plastidelor. S-au încrucișat plante normale, verzi (IjIj) folosite ca formă maternă și plante dungate (ijij) ca părinte patern, iar descendența F1 (Ijij) a fost normală, culoarea plantelor fiind verde. Încrucișarea plantelor dungate (ijij) cu polenizatorul IjIj (normal, plante verzi) a produs în F1 (ijIj) trei fenotipuri: verde normal, dungate și complet albe. În acest fel s-a demostrat că deși constituția genetică a primei generații este aceeași, comportarea diferită a descendenței F1 se datorează citoplasmei sacului embrionar al formei parentale ijij, transmiterea plastidelor fiind asigurată pe cale maternă.

Funcțiile codificate ale genomului plastidial sunt necesare construirii și activității plastidelor, precum și pentru desfășurarea fotosintezei ca proces vital existenței plantelor. Implicarea cloroplaștilor în procesul vital al fotosintezei este demonstrat și de faptul că la nivelul ADN-ului acestor organite nu s-au conservat mutații naturale defective ci numai eventualele mutații spontane care au conferit avantaje desfășurării proceselor de supraviețuire. O astfel de mutație este cea specifică rezistenței la triazine, conferită de gena psbA (CĂBULEA, 2004).

BEDBROOK și BOGORAD (1976) au inițiat studii la nivel molecular, referitoare la identificarea și localizarea genelor la nivelul plastidelor. Aceste cercetări au fost continuate de LARRINVA și colab. (1983), RODERMEL și BOGORAD (1985), WETZEL și RODERMEL (1995) și TILLICH și colab. (2001), astfel genele specifice cloroplaștilor de porumb au fost clasificate în următoarele grupe:

gene de tip ribozomal (r) care codifică structuri de tip ARN cu constante de sedimentare diferite (S);

gene care codifică ARN t (de transfer) (trn) cu specificitate particulară pentru fiecare din cei 16 aminoacizi proteici ai codului genetic;

gene care codifică structural proteine ale clorofilei „a” (ps1 și psa) specifice fotosistemului I;

gene care codifică structural proteine ale clorofilei „b” (psb) specifice fotosistemului II, inclusiv gena psbA care conferă rezistența la erbicidele trazinice și care a fost transferată și altor plante de cultură, cu aceeași funcție;

gene implicate în biosinteza proteinelor citocromului (pet);

gene atp implicate în biosinteza unor proteolipide specifice cloroplastului;

gene care codifică proteine ribozomale (rps) unele omoloage celor de la Escherichia coli (rpl);

gene care codifică proteinele specifice stromei cloroplaștilor (rbc, rpo);

gene care codifică proteine specifice membranei (ndh, nominalizate uneori și ca ORF) (CĂBULEA, 2004).

Sistemul genetic mitocondrial la porumb

Sitemul genetic mitocondrial cuprinde totalitatea genelor din mitocondrii (condriogene) localizate la nivelul ADN-ului mitocondrial și este considerat cel mai dinamic element al sistemului ereditar citoplasmatic, având implicații majore în coordonarea structurală și funcțională a plastidelor, ribozomilor și episomilor. Fiecare celulă vegetală cuprinde aproximativ 100 de mitocondrii,iar fiecare dintre acestea conține în medie 10 molecule de ADN. ADN-ul mitocondrial este susceptibil la recombinare, poartă informația genetică necesară transcrierii ARNr și ARNt specific mitocondrial, precum și transcrierii ARNm (BOTEZ și ELENA TĂMAȘ, 2001).

Legătura genetică dintre mitocondrii și exprimarea androsterilității citoplasmatice de tip T, precum și sensibilitatea acesteia față de patogenul Helmithosporium maydis rasa T a fost studiată de către LEVINGS și PRING (1977), iar cercetările ulterioare au determinat existența mai multor structuri de genoame mitocondriale (LAUGHNAN și colab., 1982; LONSDALE și colab., 1984; FAURON și HAVLIK, 1988; FAURON și CASPER, 1994). În urma cercetărilor anterior menționate au fost identificate cinci genoame mitocondriale la porumb: două genoame funcțional caracteristice grupurilor normale (NA și NB), unul specific pentru androsterilitatea cms-T, unul caracteristic tipului de androsterilitate cms-C și unul pentru tipul de androsterilitate cms-S.

Cercetările care au identificat și localizat secvențele moleculare ale genomului mitocondrial atestă prezența înlănțuită circular a unor secvențe de ADN și de ARN, adesea cu caracteristici repetitive, de provenința plastidică, ribozomală sau chiar episomatică. Această complexitate este atestată prin implicarea genelor mitocondriilor în procese funcționale complexe: codificarea ARN-ului ribozomal (gene rrn); codificarea proteinelor structurale ale ribozomilor (gene rpl și rps); codificarea specificității aminoacizilor transportați de ARN t (16 gene trna fiecare corespunzând unei triplete de nucleotizi implicați în biosinteza proteică); codificarea unor enzime implicate în procesele de respirație și biogeneză (gene atp = ATP sintază; cox = citocromoxidază; cob = apocitocrom b; nad = dehidrogenază ADN; ccl = biogeneza citocromului; orf = biogeneza transmembranelor); codificarea unor procese de diferențiere structurală în gametogeneză (genele urf dintre care T-urf 13 (LEVINGS și WILLIAMS, 1989) direct implicată în cmsT și sensibilitatea la patoxina de Helmithosporium maydis) (FAURON, 1996). Gena mitocondrială T-urf13 prezentă în citoplasma cms-T și absentă în citoplasma normală, este responsabilă pentru sterilitatea masculă de tip T și sensibilitatea față de toxina patogenului Helmithosporium maydis (CUI și colab., 1996).

FORDE și LEAVER (1980) au studiat polipeptidele sintetizate de mitocondria de porumb, astfel au concluzionat că degenerarea mitocondriei anterelor plantelor cms-T este primul semn al anomaliei în dezvoltarea polenului. Mitocondria plantelor sterile de tip T poate fi diferențiată ușor de cea aparținând citoplasmei normale, datorită sensibilității față de toxina patogenului Helmithosporium maydis rasa T. A fost demonstrat că există diefrențe calitative între polipeptidele sintetizate de mitocondriile citoplasmei normale, mitocondriile aparținând cms-T, cms-C și cms-S.

Genomul mitocondrial este în general mare, multicircular și conține secvențe diferite de stoichiometrie. Evoluția acestor gene complexe pare să apară prin reorganizarea unor secvențe, mai degrabă decât prin mutație. În cadrul fiecărei specii există diferențe în ceea ce privește genomul mitocondrial, majoritatea diferențelor însă neavând influențe asupra fenotipului. Totuși, în cadrul unor linii, unele fenotipuri au fost determinate de modificări ale genelor existente sau de recombinarea unor noi gene aberante intra sau inter moleculare (KÖHLER și colab. 1991, LÖSSL și colab. 1999). Aceste gene sunt exprimate ca polipeptide care variază și par a fi relaționate cu sterilitatea masculă sau cu sensibilitatea față de toxine (BRAUN și colab., 1989).

Sistemul genetic ribozomial la porumb

Ribozomii (sau granulele lui Palade) constituie a treia componentă informațională a sistemului genetic citoplasmatic, alături de mitocondrii și cloroplaști. Acest component citoplasmatic este constituit din proteine structurale specifice, codificate probabil de ADN-ul nuclear și ADN mitocondrial, precum și formațiuni moleculare de ARN – ribozomal cu rol preponderent în transferul informației ereditare de la ADN la proteine, prin intermediul ARN-ului mesager (ARNm) și a celui de transport (ARNt) (CĂBULEA, 2004).

Rolul de componentă esențială a sistemului citoplasmatic al ribozomilor îl atestă faptul că ARN-ribozomal este practic prezent în toate formațiunile citoplasmatice fiind integrat atât în molecula mitocondrială cât și în cea a cloroplastului, constituind și formațiuni citoplasmatice autonome, libere. A fost demonstrată, de asemenea, importanța ribozomilor pentru biosinteza pigmenților clorofilieni și carotenoizi și prin acestea participarea lor la procesele complexe de transport ale electronilor.

Controlul genetic nuclear asupra structurii și funcțiilor ribozomilor este atestat de acțiunea blocantă a unor oligogene (y, cm), care inhibând funcțiile genetice ale ribozomilor dereglează biosinteza pigmentului clorofilian și exprimarea culorii verde în frunzele de porumb.

PARTICULARITĂȚILE EREDITĂȚII EXTRACROMOZOMALE

Efectele extracromozomale în cultura plantelor au primit mai puțină atenție în comparație cu abordarea genetică clasică. Efectele citoplasmatice adaugă în mod clar o nouă dimensiune asigurând o mai mare variabilitare pentru materialul ce urmează a fi ameliorat (BAYNES și BRAWN, 1973).

Ereditatea citoplasmică (extracromozomială) condiționează manifestarea caracterelor de tip matern, cu comportare deosebită față de cele determinate de genele nucleare, fără subordonare la legile eredității mendeliene, de aceea este numită ereditate nonmendeliană. (GALLIA BUTNARU, 2004).

Între primele observații privind ereditatea extracromozomală la porumb au fost cele ale lui ANDERSON (1923) citat de CĂBULEA (2004) privitor la ereditatea maternă a pigmentației clorofilei plantelor variegate. Ulterior RHOADES (1946) citat de CĂBULEA (2004), analizând transmiterea ereditară a mutației clorofiliene determinată de gena „ij” (iojap), localizată pe cromozomul 7, constată că exprimarea fenotipică a acestei mutante se realizează exclusiv pe linie maternă, numai în cazul încrucișărilor ij ij x ij ij sau ij Ij x Ij ij și niciodată la încrucișarea [NUME_REDACTAT] x ij ij sau [NUME_REDACTAT] x [NUME_REDACTAT].

Interacțiuni probabil similare cu alte oligogene implicate în determinismul pigmenților clorofilieni au fost sesizate pentru unele gene din sistemul „hcf” (high clorophile fluorescence) de către LETO (1982).

STROUP (1970) constată că genea nucleară „cm” (cloroplast mutator) poate activa asupra plasmagenelor determinând modificări ereditare în exprimarea acestora pe linie maternă.

Interacțiuni similare între oligogenele nucleare și caracteristicile citoplasmatice sunt cele dintre genele Rf și androsterilitatea citoplasmatică, studiate de către numeroși cercetători (DUVICK, 1965; EDWARDSON, 1970; BECKETT, 1971; LEVINGS, 1993).Ereditatea extracromozomală a fost observată de unii cercetători datorită diferențelor de exprimare fenotipică a caracteristicilor agronomice dintre hibrizii reciproci la porumb (FLEMING și colab., 1960; CRANE și NYQUIST, 1967; BHAT și DHAWAN, 1971; BAYNES și BRAWN, 1973; BAGNARA și DAYNARD, 1983; VOICHIȚA HAȘ și colab. 1989).

JINKS (1964), citat de CĂBULEA (2004) menționează că determinismul genetic extracromozomal este consecința acțiunii factorilor genetici localizați în special în citoplasmă, care au rol direct sau în interacțiune cu factorii nucleari în controlul desfășurării și exprimării tuturor proceselor metabolice ale organismului vegetal. Între acești factori, un rol prioritar este atribuit mitocondriilor fără a fi exclus rolul plastidelor (cloroplaștilor cromoplaștilor și amiloplastidelor), al ribozomilor și episomilor, ca organite purtătoare a informațiilor genetice.

Caracteristicile specifice ale acestui tip de ereditate, denumită generic citoplasmatică sau maternă pot fi definite prin următoarele: transmiterea ereditară de tip nemendelian a segregării caracterelor în descendențele hibride; transmiterea ereditară exclusiv pe linie maternă; constanța caracterelor în cazul substituirii nucleului prin încrucișare repetată cu un genotip patern; diferențe calitative și cantitative semnificative între hibrizii reciproci (CĂBULEA, 2004).

Ereditatea extracromozomală poate fi exprimată și prin utilizarea termenilor ereditate citoplasmatică, ereditate extranucleară sau ereditate nonmendeliană. Termenii ereditate extracromozomală, extranucleară și citoplasmatică exprimă localizarea, delimitează partea din celulă în care se manifestă acest tip de ereditate (CRĂCIUN și colab., 1991). Spre deosebire de ereditatea cromozomală mendeliană unde genele de la cei doi părinți contribuie în mod egal la formarea constituției genetice a urmașilor, în cazul eredității extracromozomale principala caracteristică fiind transmiterea trăsăturilor genetice materne la descendenți (CRĂCIUN, 1970). Acest fenomen este datorat calității gametului femel de a poseda atât nucleu, cât și citoplasma în care se află plasmagenele, comparativ cu gametul mascul care are, în general, doar nucleu. Plasmagenele controlează caracteristicile plastidelor, ale mitocondriilor, fertilitatea sau sterilitatea polenului (CRĂCIUN și PĂTRAȘCU, 1978).

Cercetările privind ereditatea extracromozomală au fost mult amplificate la porumb după descoperirea androsterilității citoplasmatice și a posibilităților de utilizare a acesteia în producerea semințelor hibride. Această tehnologie de producere de sămânță a fost utilizată intens, însă folosirea unui singur tip de androsterilitate, cms-T, a dus la declanșarea epidemiei cu Helmithosporium maydis rasa T din anii 1969-1970 (LAUGHNAN și GABAY (1983), LEVINGS (1990, 1993), BENTOLILA și colab. (2002).

Ereditatea extracromozomală a dus la dezvoltarea unor cercetări fundamentale de genetică, fiind concretizate o serie de particularități:

între citoplasme aparținând la diferite genotipuri pot exista diferențe semnificative cantitative și calitative de exprimare (BECKETT, 1971; BHAT și DHAWAN, 1971;; BAYNES și BRAWN, 1973; RAO și FLEMING, 1978; CĂBULEA și colab., 1984, 1994; VOICHIȚA HAȘ și colab., 1989; NAGY și CĂBULEA, 1996; NAGY și colab., 1996; BÂGIU și colab., 2000).

implicarea eredității citoplasmatice în procesele metabolice ale plantei de porumb (HAGEMAN și colab., 1967; CRISWELL și colab., 1974; CĂBULEA și colab., 1981, 1984, 1985) citați de CĂBULEA (2004).

implicarea eredității citoplasmatice în exprimarea heterozisului la porumb (SCWARTZ și LAUGHNER, 1969; DABALĂ și GRECU, 1970; SARKISSIAN, 1972; BERVILLE și colab., 1976; BERVILLE și CHARBONNIER, 1982) citați de CĂBULEA (2004).

între sistemul genetic nuclear și sistemul genetic citoplasmatic există interacțiuni cu evidentă specificitate prin exprimarea fenotipică a caracterelor și mai ales prin desfășurarea proceselor metabolice (WEISSINGER și ALBERTSON, 1984);

sensibilitatea unor citoplasme sau a interacțiunilor lor nucleare față de unii agenți patogeni (HOOKER, 1974; GRACEN și colab., 1979; RAO și FLEMING, 1978; NAGY și CĂBULEA, 1997; NAGY și colab., 1976) citați de CĂBULEA (2004).

vulnerabilitatea genetică a citoplasmelor ca urmare a relativ redusei lor heterogenități exprimată în descendența obligat maternă și a relativ reduselor posibilități de recombinare a plasmagenelor la nivelul organitelor citoplasmatice (ULLSTRUP, 1972; WEISSINGER și ALBERTSON, 1984);

ADN-ul și ARN-ul organitelor citoplasmatice și în mod deosebit al mitocondriilor poate avea diverse structuri ultra-microscopice și moleculare, corelate cu formații genetice și exprimări fenotipice specifice (LEVINGS și PRING, 1977, PRING și colab., 1977; LAUGHNAN și GABAY, 1982; WEISSINGER și ALBERTSON, 1984;; LEVINGS și WILLIAMS, 1989);

spre deosebire de structura liniară bicatenară a ADN-ului din cromozomii nucleari, ADN-ul mitocondrial și plastidic este organizat tot bicatenar, dar în structuri circulare (LONDSDALE și colab., 1984);

au fost identificate, izolate, și localizate numeroase gene mitocondriale și plastidice (LONSDALE și colab., 1984; RODERMEL și BOGORAD, 1985; FAURON și HAVLIK, 1988; VEDEL și colab., 1994);

au fost elaborate hărțile genetice ale mitocondriilor la porumb (FAURON și CASPER, 1994) și ale cloroplaștilor (WETZEL și RODERMEL, 1995).

Cu toate dificultățile de regenerare specifice porumbului, au fost realizate în acest fel și la această plantă numeroase transferuri transgenice de la bacterii (Salmonella typhymurinum, Streptomyces spp., Bacillus thuringiensis) sau chiar de la plante (Arabidopsis thaliana), majoritatea la nivel citoplasmatic (KOZIEL și colab., 1993; DALE și IRWIN, 1995). Realizarea în acest mod a unor hibrizi transgenici de porumb, înzestrați cu rezistență la erbicide și la Ostrinia nubilalis a fost confirmată prin extinderea continuă a acestor noi creații transgenice în producția agricolă, la peste 10 milioane de hectare anual.

Valorificarea resurselor genetice extracromozomale prin metodele biotehnologice neconvenționale poate determina progrese genetice cu efecte semnificativ inedite pentru ameliorarea acestei plante. Schimburile intense de material genetic constante între organitele citoplasmatice și chiar între acestea și AND-ul nuclear oferă posibilități practice nelimitate de valorificare a acestor mecanisme prin inginerie genetică (CĂBULEA, 2004).

ANDROSTERILITATEA CITOPLASMATICĂ LA PORUMB

Androsterilitatea este o deficiență în producția de polen care poate determina formarea unui polen lipsit de capacitatea funcțională, până la lipsa totală a polenului în antere. Acest fenomen este întâlnit în general al plantele alogame supuse consangvinizării sau hibridării îndepărtate (PALII, 1998). SAVATTI și colab. (2004) definesc androsterilitatea ca fiind un mecanism genetic prin care la plantele alogame cât și la cela autogame, polenizarea străină devine obligatorie. Sunt considerate androsterile doar acele plante care nu produc deloc polen, sau polenul parțial viabil eliberat este capabil să germineze într-o proporție maximă de 5%.

Androsterilitatea este provocată de anumite aberații cromozomale, de acțiunea unor gene, de factori citoplasmatici, sau de acțiunea combinată a acestora. Androsterilitatea duce la modificări ale florii și în special ale organelor sexuale mascule, favorizând apariția polenului steril. Plantele androsterile pot fi întâlnite în populațiile tuturor speciilor autogame sau alogame, selecția artificială fiind însă cea care ajută la păstrarea acestor forme dacă prezintă interes pentru procesul de ameliorare. Selecția naturală alimină formele androsterile dintr-o populație (ARDELEAN, 1986; SAVATTI și colab., 2004).

În urma cercetărilor citologice efectuate asupra diferitelor tipuri de androsterilitate s-a urmărit procesul de maturație a microsporilor și s-a ajuns la concluzia că procesul de meioză decurge normal, iar degenerarea polenului se produce în stadiul de doi nuclei. Ca deosebiri fiziologice și biochimice față de formele fertile, s-a stabilit încetarea acumulării de amidon și de prolamină și acumularea unei cantități de alanină mai mare decât la formele fertile, în stadiul de tetradă (DUVICK și NOBLE, 1978). În grăunciorii de polen fertil se înregistrează mari cantități de amidon, zaharuri, proteine, aminoacizi, substanțe fiziologice active, precum și o bogată activitate a diferiților fermenți. Grăunciorii de polen sterili sunt lipsiți de aceste substanțe și fermenți (FLAVELL, 1974). Formele androsterile conțin asparagină, în timp ce formele fertile sunt lipsite în această substanță.

În anul 1904, CORRENS citat de MUREȘAN (1967) a observat androsterilitatea la specia Satureja hortensis și consideră că fenomenul ar putea fi determinat de unele particularități structurale ale citoplasmei. În urma polenizării plantelor androsterile cu polen de la plante fertile au fost obținute forme androsterile până în generația F6, demonstrând astfel că sterilitatea masculă se moștenește pe linie maternă. În 1921 este descrisă androsterilitatea citoplasmatică la in de către BATESON și GIARDNES citați de MUREȘAN (1967), iar JOHNSOHN citat de MUREȘAN (1967) descoperă în anul 1924 androsterilitatea la ceapă, fiind primul care propune utilizarea în vederea obținerii de hibrizi.

În cazul porumbului, androsterilitatea a fost descoperită în anul 1930 de către HADJINOV într-o probă provenită din Azerbaidjan și de către RHOADES în porumb din Peru. Materialul privind androsterilitatea a fost unul bogat, însă a fost necesară descoperirea eredității citoplasmatice pentru a se putea trece la utilizarea practică în producerea hibrizilor simpli și dubli. În vederea obținerii hibrizilor de porumb pe bază de androsterilitate este nevoie de o mamă sterilă și de o formă paternă restauratoare de fertilitate. Restauratorii de fertilitate au fost identificați în populații de porumb în 1950 de către JONES și în 1951 de către JONES și MANGELSDORF (MUREȘAN, 1967).

Descoperirea fenomenelor de androsterilitate citoplasmatică și restaurare a fertilității polenului de către gene localizate în nucleu, printr-un mecanism de interacțiune între acești doi componenți fundamentali ai celulei, a permis elucidarea a noi probleme legate de fenomenul androsterilității citoplasmatice. S-a constatat că în citoplasma porumbului se găsesc mai multe tipuri de gene care condiționează androsterilitatea, fiecare tip de androsterilitatea deosebindu-se după gradul de degenerare a polenului și fiecărui tip îi corespunde anumite gene nucleare dominante Rf, care prin interacțiune cu citoplasma restaurează fertilitatea polenului Genele nucleare numite restauratori de fertilitate (Rf) au capacitatea de a suprima fenotipul mascul-steril și prin urmare restabilesc producția de polen a plantelor purtătoare de genom mitocondrial defect (BENTOLILA și colab., 2002)

Din punct de vedere genetic androsterilitatea este de trei feluri: nucleară, citoplasmatică și nucleo-citoplasmatică. În procesele de ameliorare ale porumbului sunt importante androsterilitatea citoplasmatică și nucleo-citoplasmatică. Androsterilitatea nucleară este determinată exclusiv de către genotip ereditatea acestui tip de sterilitate fiind controlată de un locus, în care alela normală Ms în stare homozigotă sau heterozigotă produce polen normal, iar alela mutantă recesivă ms, în stare homozigotă nu produce polen viabil. Datorită transmiterii androsterilității nucleare pe baza legilor clasice ale eredității genotipice nu este posibilă obținerea unei descendențe omogen androsterile, iar revenirea la forme fertile este extrem de dificilă, astfel încât acest tip de androsterilitate nu poate fi utilizat practic în producerea de sămânță hibridă la porumb (MUREȘAN, 1967; SAVATTI și colab., 2004).

Androsterilitatea nucleo-citoplasmatică este determinată de interacțiunea dintre factorii citoplasmatici și cei nucleari. Formele androsterile de acest fel, încrucișate cu o serie de forme producătoare de polen fertil, dau descendențe sterile. Diferite genotipuri nu au exercitat nici o influență asupra caracterului de androsterilitate transmis în descendență, ereditatea acestuia realizându-se prin citoplasmă. Sunt întâlnite și unele linii care încrucișate cu forma androsterilă respectivă produc o descendență cu polen fertil. Prin urmare, genotipul anumitor linii fertile este capabil să restabilească fertilitatea polenului la descendența rezultată din încrucișarea cu forma sterilă; androsterilitatea de acest gen este determinată de o interacțiune între nucleu și citoplasmă (ARDELEAN, 1986; SAVATTI și colab., 2004).

Androsterilitatea citoplasmatică (cms) este folosită în lucrările de ameliorare și producere a seminței la porumb, având aceleași caracteristici ca și androsterilitatea nucleo-citoplasmatică. Acest fenomen este moștenit pe linie maternă, determinanții genetici aparținând genomului aflându-se în mitocondrii. Plantele sunt puternic afectate în ceea ce privește abilitatea de a produce polen viabil. Genele restauratoare sunt gene nucleare dominante, care suprimă efectele androsterilității citoplasmatice. Androsterilitatea citoplasmatică este una dintre cele mai studiate caracteristici cu ereditate extracromozomală la porumb. Studii genetice ample asupra androsterilității citoplasmatice a porumbului au fost realizate de către numeroși cercetători: DUVICK (1965), EDWARDSON (1970), BECKETT (1971), DUVICK și NOBLE (1978), JOSEPHSON și colab. (1978), GRACEN și colab. (1979), LAUGHNAN și GABAY (1983), LEVINGS (1990, 1993), BENTOLILA și colab. (2002), SANDRA CLIFTON și colab. (2004), NEWTON și colab. (2004), ALLEN (2005), ALLEN și colab. (2007).

Genele citoplasmatice sunt transmise cel mai des pe cale maternă. Androsterilitatea citoplasmatică este comună în rândul plantelor, fiind raportată la 140 specii din 47 genuri și 20 familii. Dintre acestea, mai mult de jumătate au apărut în mod natural, 20% au fost descoperite în urma încrucișărilor intraspecifice, iar restul în încrucișări interpecifice (LEVINGS, 1990; FUJII și TORIYAMA, 2009).

Cercetările genetice realizate asupra fenomenului de androsterilitate citoplasmatică au atestat atât natura unui control genetic mitocondrial, cât și posibilitatea restabilirii fertilității polenului ca urmare a acțiunii genelor nucleare Rf (restorer of fertility). Aceste constatări au determinat considerarea fenomenului de androsterilitate citoplasmatică cu o cauzalitate genetică nuclear-citoplasmatică, fiind deosebit calificativ de androsterilitatea controlată nuclear de către genele „ms”, prin modul de transmitere exclusiv în descendența maternă (BENTOLILA și colab., 2002; CĂBULEA, 2004; OROIAN GEORGETA, 2010).

Tipuri de androsterilitate citoplasmatică

În urma unor studii de analiză genetică a genotipurilor androsterile s-a concluzionat că, în funcție de comportamentul față de genele nucleare Rf, acestea pot fi clasificate în patru grupe genetice diferite: genotipuri de tip T (citoplasma Texas), de tip C (citoplasma Charrua și Cuarantenos), de tip S (citoplasma USDA) și de tip Ep (citoplasma de Euchlena perennis) (BECKET, 1971; GRACEN și colab., 1979; LAUGHAN și GABAY, 1983).

Grupul de citoplasme de tip T cuprinde citoplasmele H, P, Q, RS și SC, toate fiind stabile din punct de vedere al exprimării androsterilității și restaurării fertilității polenului prin acțiunea complementară a genelor nucleare dominante Rf1 și Rf2, localizate pe cromozomii 3 și 9 (DUVICK și colab., 1961; SNYDER și DUVICK, 1969). Androsterilitatea citoplasmatică a fost utilizată în producerea de sămânță hibridă la porumb începând cu anul 1950, reprezentând o nouă etapă în sporirea calității semințelor și a eficienței economice. Prima formă de porumb androsteril folosită în tehnologia porumbului hibrid, a fost tipul-T (Texas) identificat de P. MANGELSDORF și V. EDWARDSON citati de MUREȘAN (1967) în anii 1951-1953 la soiul de porumb [NUME_REDACTAT]. Androsterilitatea de tip Texas a fost larg răspândită fiind stabilă și ușor de folosit în procesul de transformare a liniilor cu citoplasmă normală în linii mascul sterile. Linile androsterile de porumb se deosebesc esențial după structura ADNmt, polimorfismul fragmentelor de restricție, structura ARNmt și produsele mitocondriale de translație. Androsterilitatea de tip T este vulnerabilă la unele boli (Helminthosporium maydis rasa T și Phyllosticta maydis), iar datorită epidemiei din anul 1970 din S.U.A. folosirea acestui tip de androsterilitate a fost sistată. Corelația pozitvă între androsteriltatea citoplasmatică tip-T și sensibiltatea la atacul fungic a fost determinată și de faptul că materialul utilizat pentru producerea hibrizilor respectivi prezenta o înaltă uniformitate genetică. [NUME_REDACTAT], androsterilitatea cms-T a fost folosită începând cu anul 1963 până în 1974, majoritatea hibrizilor de porumb fiind obținuți pe baza acestui tip de sterilitate. Datorită epidemiei cauzate de Helmithosporium maydis, care s-a resimțit și în vestul continentului european, începând cu anul 1975 s-a renunțat la folosirea acestui tip de androsterilitate în țara noastră. În zonelor nordice ale României, unde condițiile ecologice nu sunt favorabile dezvoltării agentului patogen, citoplasma de tip Texas a continuat să fie utilizată în crearea hibrizilor de porumb (ULLSTRUP, 1972; CĂBULEA, 2004; DUCA MARIA și colab., 2012).

Plantele posesoare de citoplasmă de tip T posedă o genă mitocondrială T-urf13 care codifică o proteină de 13kD, determinând formarea unor pori în membrana internă a mitocondriei. Datorită acțiuni complementare a alelelor Rf1 și Rf2 se poate restabili fertilitatea plantelor, Rf 1 reducând acumularea de T-urf13, iar gena Rf2 codifică o proteină solubilă care se acumulează în matricea mitocondriei (CUI și colab., 1996; LIUA și colab., 2001; DUCA MARIA și colab., 2012).

După anul 1970 studiile de ameliorare s-au reorientat spre alte tipuri de citoplasmă, cele mai cunoscute fiind androsterilitatea cms-C (Charrua și Cuarantenos) și cms-S (USDA), care sunt rezistente la Helmithosporium maydis rasa T. DUVICK și NOBLE (1978) atrag atenția ca dacă se vor utiliza doar sursele cms-C și cms-S, datorită unei îngustări ale bazei genetice se poate ajunge din nou la apariția și răspândirea unor rase specifice ale agenților patogeni. Literatura de specialitate impune folosirea mai multor tipuri de androsterilitate citoplasmatică, însă doar după studierea, verificarea în condiții ecologice diferite și alegerea atentă a celor mai valoroase surse pentru producerea de sămânță (SARCA și colab., 1990; VOICHIȚA HAȘ, 2002).

Grupul cms-C (Charrua și Cuarantenos) a conținut inițial doar citoplasmele cms-C și cms-RB, ulterior fiind adăugate și citoplasmele ES și PR de proveniență Central și [NUME_REDACTAT] și proveniențele Italiene din Cuarentenos IB, IR–1, IR–3 și Pl. Sursele sunt relativ stabile, însă unele linii prezintă o apariție întârziată a anterelor („late-break„) după 5-10 zile de la apariția stigmatelor. Restaurarea fertilității în cazul acestui tip de androsterilitate este realizat prin acțiunea complementară a genelor nucleare: Rf4, Rf5 și Rf6 (JOSEPHSON și colab. 1978; GRACEN și colab., 1979; LAUGHNAN și colab. 1982). Un fapt evident pozitiv al acestei citoplasme îl constituie vulnerabilitatea redusă a acesteia față de agenți patogeni.

Cel mai divers grup în ceea ce privește stabilitatea androsterilității în diferite condiții și a modului de reacție a genelor restauratoare de fertilitate este cms-S (citoplasmă USDA). Unele citoplasme de tip S indică o frecvență ridicată a mutațiilor sau a reversiilor la androfertilitate. PRING și colab. (1977), KAMPS și CHASE (1996), SHI și colab. (1996), GABAY-LAUGHNAN și CHASE (2000) consideră că restaurarea fertilității este atribuită unei singure gene majore Rf3, dar aflată sub control gametofitic.

JOSEPHSON și colab. (1978) au ajuns la concluzia că în cazul citoplasmei androsterile S doar microsporii care conțin gena dominantă Rf3 pentru restaurarea fertilității vor dezvolta grăunciori de polen fertili. Microsporii care conțin alelele recesive (rf3rf3) avortează. În cazul folosirii polenului de la plante cu gena majoră de restaurare în stare heterozigotă, 50% dintre graunciorii de polen vor fi viabili, iar 50% neviabili. Doar genotipurile cu polen viabil determină restaurarea.

Datorită interesului deosebit pentru utilizarea androsterilității citoplasmatice (cms) în producerea semințelor hibride au fost transferate, mai ales pe citoplasmele „C” și „S”, numeroase linii consangvinizate elită, folosite ca forme parentale pentru crearea hibrizilor. În urma acestor ample programe au fost constatate atât unele particularități generale ale citoplasmelor, cât și caracteristici specifice interacțiunilor cu părinții androsterili folosiți. Cele mai surprinzătoare exprimări fenotipice s-au constatat privitor la restaurarea fertilității polenului citoplasmelor de tip „C” și „S”, la care în mod frecvent, în relație cu genotipurile parentale încrucișate apar în descendența hibridă F1, atât plante complet sterile cât și plante cu apariție întârziată a anterelor cu polen parțial fertil sau chiar plante fertile (CĂBULEA, 2004).

Determinarea tipurilor de androsterilitate citoplasmatică

Pentru identificarea tipurilor de androsterilitate se realizează încrucișări cu o serie de linii indicatoare. În urma încrucișărilor aceleiași linii indicatoare cu un anumit tip de sterilitate va rezulta o descendență fertilă sau parțial fertilă atunci când este încrucișată cu un alt tip de androsterilitate.

În literatura de specialitate sunt recomandate următoarele linii indicatoare (HADJINOV, 1960) citat de VOICHIȚA HAȘ, 2002:

Liniile A344, W153R, W28 restaurează fertilitatea pentru formele androsterile T și C și fixează androsterilitatea de tip S sau M

Liniile A114, CO87, T248, TB367, A665 restaurează fertilitatea formelor androsterile S și fixează androsterilitatea de tip T

Liniile KY21, T127, NC55, K55 restaurează fertilitatea formelor androsterile T și S

Liniile A188, A357 fixează androsterilitatea de tip T și S.

În cazul în care o sursă nouă de androsterilitate este încrucișată cu indicatorii sus amintiți se poate stabili dacă aceasta aparține unuia dintre tipurile de androsterilitate cunoscute sau dacă este un nou tip.

Existența unor linii restauratoare universale, care au capacitatea de a restaura două tipuri de androsterilitate (S și T sau C și T) nu contrazice existența unor diferențe între cele trei tipuri de androsterilitate, această însușire fiind datorată reunirii factorilor restauratori ai câtor două tipuri de androsterilitate în aceași linie (MUREȘAN, 1967).

Influența condițiilor de mediu asupra manifestării androsterilității citoplasmatice

Un rol important în manifestarea androsterilității revine condițiilor de mediu JOSEPHSON și colab. (1978) menționează că seceta și arșița din timpul înfloritului au determinat la formele restauratoare o fertilitate parțială, iar la formele parțial restauratoare, producerea unor cantități sporite de polen. Formele cu gene restauratoare pe citoplasmă androsterilă produc mai puțin polen, în special tipul S, care produce aproximativ 50% din cantitatea de polen a formelor restauratoare de tip C sau a celor cu citoplasmă normală. Din acest motiv, unii producători de sămânță folosesc un amestec de sămânță produsă pe bază de androsterilitate cu cea produsă pe citoplasmă androfertilă.

Datorită utilizării androsterilității citoplasmatice pe scară largă s-au realizat numeroase studii privind producția formelor androsterile comparativ cu cele fertile. Majoritatea cercetărilor au dovedit ca producția formelor mascul sterile este egală sau uneori ușor superioară producției formelor fertile (GEORGETA OROIAN, 2010). Studiul hibrizilor obținuți pe două tipuri de citoplasmă androsterilă (cms-C și cms-S), precum și cei obținuți pe diferite surse de citoplasmă din tipul C (cms-RB, cms-ES), alături de citoplasma androfertilă, a evidențiat că citoplasmele studiate au interacționat semnificativ cu localitățile (pentru producție, umiditatea boabelor și frângerea tulpinilor) și cu genotipurile studiate (SARCA și colab., 1990).

Comparațiile efectuate la S.C.A. Turda între hibrizii produși pe cms-T și cms-C și analogii lor cu citoplasmă normală, au arătat că citoplasma cms-C s-a dovedit superioară pentru producția de boabe față de cms-T și semnificativ inferioară pentru rezistența tulpinilor la frângere. Stabilitatea hibrizilor produși pe cms-C a fost mai slabă comparativ cu aceia pe cms-T, privind producția și rezistența plantelor la cădere și frângerea tulpinii în relație cu specificitatea formulei de hibridare (CĂBULEA și colab., 1994). Pe baza datelor obținute și a cunoștințelor existente în literatura de specialitate, se impune folosirea mai multor surse de androsterilitate citoplasmatică doar după studierea și verificarea în condiții ecologice diferite.

Androsterilitatea citoplasmatică în producerea de sămânță la porumb

Utilizarea androsterilității în producerea de sămânță hibridă la porumb reprezintă o sursă de sporire a eficienței economice și de îmbunătățire a purității genetice a seminței. Liniile consangvinizate de porumb necesită un studiu aprofundat asupra reacției la androsterilitate în vederea obținerii unor forme parentale materne sterile, precum și a formelor paterne restauratoare de fertilitate. Plantele obținute pe baza androsterilității de tip Texas sunt sensibile la Helmithosporium maydis, astfel încât în prezent cele mai utilizate surse de androsterilitate sunt cms-C și cms-S. Orice linie consangvinizată de porumb poate fi transformată în formă androsterilă prin metoda hibridării regresive folosind o sursă de sterilitate cunoscută. În vederea realizării hibrizilor simpli sau dubli fertili este necesară utilizarea unor forme paterne restauratoare a fertilității polenului. Liniile restauratoare se obțin utilizând metoda backcross-ului. În programele de ameliorare a porumbului bazate pe folosirea formulelor perfecționate, identificarea liniilor după componența alelelor genelor Rf este un procedeu dificil, însă foarte necesar. Utilizarea formelor androsterile în producerea de sămânță elimină operațiunea castratului, lucrare delicată, costisitoare și obligatorie în cazul formelor materne fertile (VOICHIȚA HAȘ, 2002; GEORGETA OROIAN, 2010).

Utilizarea androsterilității citoplasmatice în producerea hibrizilor de porumb are o deosebită importanță, atât din punct de vedere economic, costurile aferente producerii semințelor fiind mai scăzut, cât și din punct de vedere biologic, puritatea varietală fiind mai ridicată. Cel mai utilizat tip de androsterilitate a fost cel de tip Texas (T), citoplasma fiind stabilă și ușor de folosit în procesul de transformare a liniilor fertile în linii androsterile cmsT și în linii restauratoare de fertilitate a polenului. Folosirea androsterilității de tip T a fost sistată datorită sensibilității la Helmithosporium maydis rasa T și Phyllosticta maydis, sensibilitate care a determinat apariția în anul 1970 a unei epidemii în [NUME_REDACTAT] ale Americii, urmată de răspândirea bolilor și în vestul Europei. În țara noastră acest tip de androsterilitate a fost folosit intensiv între anii 1963 și 1974, iar începând cu anul 1975 s-a renunțat la utilizarea în crearea hibrizilor, exceptând hibrizii timpurii cultivați în zonele nespecifice dezvoltării helmitosporiozei. În prezent androsterilitatea cms-T este folosită doar în partea nordică a țării (SARCA și colab., 1990; VASILCHIA SARCA, 2004).

După anul 1970 a fost necesară întoarcerea la folosirea formelor androfertile, acțiune care a determinat unele greutăți, astfel încât amelioratorii și producătorii de sămânță s-au reorientat spre folosirea altor tipuri de androsterilitate. După anul 1980 au apărut la I.C.C.P.T. Fundulea și la S.C.A. Turda primii hibrizi produși pe citoplasmă androsterilă cms-C (VOICHIȚA HAȘ și colab., 1989; CĂBULEA și colab., 1994; VASILCHIA SARCA, 2004).

Producerea seminței hibride de porumb pe bază de forme materne fertile necesită efectuarea operațiunii de castrare, iar prin utilizarea androsterilității castrarea este eliminată, costurile de producție sunt mai scăzute, iar calitatea și uniformitatea semințelor este foarte ridicată (DUVICK și NOBLE 1978; SMITH și WHITE, 1988).

În urma cercetărilor referitoare la androsterilitatea citoplasmatică la porumb s-a ajuns la concluzia că orice linie fertilă poate fi transformată în forma androsterilă. Pentru transformarea liniilor este nevoie de o sursă de androsterilitate citoplasmatică, care se folosește la încrucișarea cu forma fertilă. Încrucișarea se repetă până la înlocuirea cromozomilor de la forma mamă cu cromozomii de la forma tată, polenizatoare. În urma acestui transfer de cromozomi forma androsterilă devine identică cu forma polenizatoare, menținându-și însușirea de androsterilitate, transmisă prin citoplasmă. Acest procedeu genetic este mult folosit în ameliorarea porumbului, liniile astfel transformate putând fi folosite ca forme materne în procesul de hibridare, fără a mai fi nevoie de operația de castrare. Liniile obținute astfel se numesc analogi androsterili. Pentru crearea analogului androsteril al unei linii consangvinizate fertile se folosește metoda hibridării back-cross, linia fertilă fiind încrucișată cu forma androsterilă, iar hibridul obținut se retroîncrucișează de 4-5 ori cu linia fertilă. Din încrucișarea unei linii androsterile cu o linie normală, formă paternă rezultă un hibrid simplu androsteril. În urma încrucișării hibridului androsteril cu un hibrid simplu fertil va rezulta un hibrid dublu androsteril, deoarece androsterilitatea citoplasmatică se transmite pe linie maternă (MUREȘAN, 1967; OROIAN GEORGETA, 2010).

Pentru obținerea unor hibrizi simpli sau dubli fertili este necesară folosirea unor forme paterne restauratoare de fertilitate. O linie nerestauratoare de fertilitate poate fi transformată în linie restauratoare prin metoda backcross-ului timp de 4-5 generații cu o formă restauratoare.

Folosirea în producerea de sămânță hibridă de porumb a formelor materne cu citoplasmă androsterilă (fără castrare) în locul formelor androfertile (care necesită castrare) a redus costul producerii semințelor și a determinat obținerea unor produse cu calitate și uniformitate foarte ridicată (DUVICK și NOBLE 1978; SMITH și WHITE, 1988).

CREAREA LINIILOR CONSANGVINIZATE ISONUCLEARE

Termenul de „multiplasm” a fost folosit prima dată în cercetările referitoare la citoplasma mascul sterilă, în 1971 de GROGAN citat de ZENG și YANG (2002). În prezent, termenul este folosit în sens larg pentru o serie de materiale genetice: linii homonucleo-hetero citoplasmatice, linii homocitoplasmatice hetero-nucleice, diferite linii cu gene unice, duble sau multiple, inclusiv liniile izogene sau aproape izogene. Ameliorarea unor linii de tip multiplasm a oferit un model nou pentru investigațiile genetice asupra citoplasmei și nucleului, precum și asupra interacțiunilor dintre cele două, a făcut posibilă evitarea utilizării unei singure resurse citoplasmatice, crescând diversitatea germoplasmei utilizate în producția vegetală (ZENG și YANG, 2002).

Studiul liniilor consangvinizate isonucleare a fost inițiat din dorința de a clarifica dacă proveniența citoplasmei influențează pozitiv sau negativ caractere ale știuleților, plantelor, boabelor, precum și unele caractere de interes agronomic. Studiile efectuate pe diferite linii consangvinizate androsterile citoplasmatic au evidențiat unele diferențe între liniile consangvinizate pe diferite tipuri de citoplasmă prin valorile „per se”, dar și diferențe în comportarea hibrizilor realizați cu aceste linii (GRACEN și colab., 1979; VOICHIȚA HAȘ și colab., 2002).

Pentru crearea liniilor isonucleare este nevoie de o linie donor de nucleu și o linie pe a cărei citoplasmă se dorește transferul nucelului. După realizarea încrucișării dintre cele două materiale biologice, se realizează retro încrucișări cu linia donoare a nucleului timp de mai multe generații, până când se consideră că nucleul a fost transferat în proporție de aproape 100% (ZENG și colab., 1998; CAMELIA CHICINAȘ și colab., 2009).

ZENG și colab. (1998) au dezvoltat un grup de linii multiplasmice folosind nucleul liniei Mo17: (Fli) Mo17 (citoplasmă originală de tip flint), (su1)Mo17, (sh2)Mo17, (bt1)Mo17, (Pop)Mo17, (wx)Mo17, (Teo)Mo17, (cms-T)Mo17, (cms-S)Mo17, (cms-C)Mo17, and (cms-21A)Mo17 etc. După încrucișări, au fost realizate backcross-uri timp de 24 de generații cu linia Mo17. Autorii au considerat că în urma acestor retro încrucișări gradul de homozigoție a atins 99.99999%. Grupul multiplasmic de linii poate fi distins prin utilizarea unor markeri biochimici pentru izoenzime specifice.

CHICINAȘ CAMELIA și colab. (2009) au realizat linii consangvinizate în urma încrucișării unei linii donor de citoplasmă și a unui donor de nucleu, urmată de retroîncrucișări repetate cu linia donoare a nucleului. După această perioadă, menținerea liniilor isonucleare se realizează prin autopolenizare și polenizare SIB. În urma a 10 retroîncrucișări realizate la Stațiunea de [NUME_REDACTAT] Turda, s-a apreciat că nucleul a fost transferat pe noua citoplasmă în proporție de 99,9%.

REZULTATE PRIVIND STUDIUL GENETIC AL LINIILOR ISONUCLEARE DE PORUMB

Cercetări referitoare la liniile isonucleare au fost realizate și în ceea ce privește unele genotipuri de petunie (Petunia hybrida Vilm. și Petunia parodii L.S.M.) (MARIE CONNETT și MAUREEN HANSON, 1990), rapiță (Brassica napus L.) (JURSINIC și PEARCY, 1988; HART și STEMLER, 1990), orez (Oryza sativa L.) (CAILIN și colab., 1998; TANG SHUZHU și colab., 2003, 2005) cruciuliță (Senecio vulgaris L.) (McCLOSKEY și HOLT, 1990, 1991), penisetum (Pennisetum glaucum L.) (VIRK și BRAR, 1993; YADAV, 1996; DELORME și colab., 1997) și multe altele.

În ceea ce privește cultura porumbului, studiul liniilor isonucleare ale acestei specii a atras atenția unor cercetători dintre care pot fi amintiți: HUNTER și GAMBLE (1968), GARWOOD și colab. (1970), BHAT și DHAWAN (1971), RAO și FLEMING (1978, 1980), CONTARINO și FLEMING (1979), McELHANNON și FLEMING (1982), ZENG și colab. (1998), CAMELIA CHICINAȘ și colab. (2011), COSTE și colab, (2011a, b), HAȘ și colab. (2011), VOICHIȚA HAȘ și colab. (2011), TEODORA ȘCHIOP și colab. (2011a, b), ZENG și YANG (2002), CAMELIA RACZ și colab. (2013), LI și colab. (2014)

Rolul citoplasmei de porumb în transmiterea ereditară a unor caractere a fost observat încă de la primele cercetări privind utilizarea androsterilității citoplasmatice (DUVICK, 1965), fiind semnalate modificări ale dimensiunilor paniculului, schimbări în comportamentul hibrizilor fațî de rezistența la frângere și cădere, diferențe în ceea ce privește umiditatea boabelor la recoltat (DUVICK și NOBLE, 1978; VOICHIȚA HAȘ și colab., 1989, 2011). HAȘ și colab. (2011) au studiat rolul diversității citoplasmatice asupra comportării liniilor consangvinizate, observând că transferul nucleului unor linii elită pe diferite tipuri de citoplasmă influențează într-o măsură redusă caracterele plantei, însă caracterele știuletelui și conținutul de substanță uscată în boabe la recoltare sunt influențate semnificativ. De asemenea, autorii au semnalat influența factorilor genetici din citoplasmă și a interacțiunilor nucleo-citoplasmatice asupra variabilității caracterelor plantulei de porumb: lungimea rădăcinii embrionare, lungimea mezocotilului, coleoptilului și a plantulei. În urma analizei variabilității caracterelor la unii hibrizi rezultați din testare a fost concluzionat că influența citoplasmelor și a interacțiunii dintre citoplasmă și nucleu este mai frecventă pentru unele caractere ale stiuleților, calitatea boabelor, frecvența fiind mai redusă pentru caracterele plantei. Tipul de citoplasmă utilizat are influență asupra valorilor efectelor genetice citoplasmatice pentru lungimea știuleților, diametrul știuleților, numărul de boabe/știulete, conținutul de amidon, proteine și grăsimi al boabelor. Dintre caracterele „per se” studiate la știulete la cele mai multe linii isonucleare superioare liniei originale diferențele s-au înregistrat pentru greutatea știuletelui, greutatea boabelor pe știulete și lungimea știuletelui, rezultate similare fiind obținute și de: BHAT și DHAWAN (1971), HUNTER și GAMBLE (1968), RAO și FLEMING (1978, 1980), CONTARINO și FLEMING (1979). Din analiza valorii genetice a liniilor isonucleare studiate de către VOICHIȚA HAȘ și colab. (2011) s-a observat că prin alegerea unor surse valoroase de citoplasmă s-a realizat ameliorarea liniilor originale pentru caracterele știuletelui. Dacă pentru ameliorarea greutății și a lungimii știuletelui cele mai valoroase surse de citoplasmă s-au dovedit a fi cele din grupa diferită de germoplasmă decât a liniei originale, pentru numărul de rânduri de boabe pe știulete, rezultatele obținute au scos în evidență aportul la îmbunătățirea acestui caracter a citoplasmei din grupa de germoplasmă dent; concluzii similare pot fi întâlnite la următorii autori: DIMMOK și DONOVAN (1956) citați de HUNTER și GAMBLE (1968), HALLAUER și MIRANDA (1981), HAȘ (1992, 2001), LEE și TRACY (2009), CARENA și colab. (2010).

Experimentele analitice realizate de ZENG și colab. (1998) pe un grup multiplasmic de linii care utilizează nucleul liniei Mo 17 (Fli) Mo17 (citoplasmă originală de tip flint), (su1)Mo17, (sh2)Mo17, (bt1)Mo17, (Pop)Mo17, (wx)Mo17, (Teo)Mo17, (cms-T)Mo17, (cms-S)Mo17, (cms-C)Mo17, and (cms-21A)Mo17 etc.), au indicat că între liniile studiate nu au existat diferențe între caracterele morfologice, dar materialul biologic utilizat a fost foarte diferit în ceea ce privește caracterele cantitative. Analiza varianței a arătat că nu există diferențe asigurate statistic între (su1) Mo17 și martorul (Fli) Mo17 pentru numărul de rânduri de boabe pe știulete și masa a 1000 de boabe, însă diferențele sunt foarte semnificative pentru lungimea știuletelui, numărul de boabe pe rând, greutatea boabelor de pe știulete și greutatea știuletelui.

Diferențierile fenotipice ale liniilor consangvinizate isonucleare de porumb au fost studiate la S.C.D.A. Turda folosindu-se 12 linii consangvinizate elită pe mai multe tipuri de citoplasmă, pornindu-se de la ipoteza că între diferitele proveniențe de citoplasmă ar putea exista diferențe privind valoarea genetică. S-a observat că proveniențele de citopalsmă infleunțează într-un grad redus caracterele fenotipice ale plantelor la liniile isonucleare, cu excepția lățimii frunzei de la știuletelui principal și implicit suprafața foliară a acesteia. Analiza semnificației diferențelor dintre liniile isonucleare ale aceluiași grup, pentru caracterele plantei și pentru cele ale știuleților, au evidențiat faptul că fiecare linie transferată pe o anumită citoplasmă realizează pentru caractere diferite interacțiuni specifice cu citoplasma gazdă. Transferul unor linii consangvinizate elită pe proveniențe diferite de citoplasmă poate duce la îmbunătățirea caracterelor per se ale liniilor (CAMELIA CHICINAȘ și colab., 2011).

Unele elemente ale productivității liniilor isonucleare de porumb au fost studiate de VOICHIȚA HAȘ și colab. (2011), fiind urmărite următoarele caractere: greutatea știuletelui, greutatea boabelor, lungimea știuletelui, numărul de boabe pe știulete și numărul de boabe pe rând. Sursele de citoplasmă au influențat greutatea știuletelui, greutatea boabelor și lungimea știuletelui, restul caracterelor fiind influențate foarte puțin. Din analiza valorii genetice a liniilor isonucleare se poate observa că prin alegerea unor surse valoroase de citoplasmă s-a realizat ameliorarea liniilor originale luate în studiu pentru caracterele știuletelui; pentru ameliorarea greutății și a lungimii știuletelui cele mai valoroase surse de citoplasmă s-au dovedit a fi cele din grupă diferită de germoplasmă decât a liniei originale, pentru numărul de rânduri de boabe pe știulete, rezultatele obținute au scos în evidență aportul citoplasmei din grupa de germoplasmă dent la îmbunătățirea acestui caracter.

CAMELIA RACZ și colab. (2013) au studiat capacitatea de producție a liniilor isonucleare de porumb, folosind cinci tipuri de citoplasmă și 12 linii donor de nucleu. În urma studiului a fost identificată o variabilitate genetică între grupele de linii isonucleare, în ceea ce privește producția de boabe și substanța uscată la recoltat. În unele cazuri, interacțiunea dintre sursa citoplasmei și nucleu a generat o creștere a producției, iar în toate cazurile analizate, s-a observat o diferență semnificativă pentru conținutul de substanță uscată.

Determinismul conținutului de proteine într-o serie de linii isonucleare a fost studiat de COSTE și colab, (2011a), influența citoplasmei fiind cuprinsă între 15 și 67%. Studiul a determinat că genele nucleare au cel mai important rol în variabilitatea conținutului în proteine, însă și citoplasma și interacțiunile dintre aceasta și nucleu au o influență considerabilă.

În cadrul studiului fenotipic și genetic al conținutului de grăsimi realizat de COSTE și colab. (2011b) au fost utilizate cinci grupe de linii isonucleare, fiecare grupă fiind compusă dintr-o linie consangvinizată elită și șase linii surori pe tipuri de citoplasmă normală diferită, aceste linii au fost încrucișată cu trei sau patru linii consangvinizate tester pentru realizarea unor sisteme experimentale care permit testarea rolului citoplasmelor, a testerilor și interacțiunile citoplasme x testeri. În urma studiului s-a concluzionat că în sistemele în care s-au testat liniile isonucleare, în determinismul conținutului de grăsimi la porumb sunt implicate carianțe ale citoplasmelor, testerilor și interacțiuni nucleo-citoplasmatice. Importanța cea mai ridicată pentru variabilitatea conținutului de grăsimi o au însă genele nucleare. De asemenea, autorii au observat că citoplasmele anumitor linii consangvinizate pot fi utilizate pentru îmbunătățirea conținutului de grăsimi, iar folosirea altor surse de citoplasmă pot reduce semnificativ transmiterea conținutului de grăsimi.

Studiul fenotipic și genetic al conținutului de amidon realizat de TEODORA ȘCHIOP și colab. (2011a) a reliefat că în determinismul genetic al acestui caracter sunt implicate acțiunile genice nucleare,acțiunile genice nucleo-citoplasmatice, dar și factorii genetici localizați în citoplasme. Conținutul de amidon la porumb, studiat pe hibrizii rezultați din testările unor grupuri de linii consangvinizate isonucleare a avut valori de 67.2 % – 71.7%. Influența citoplasmei asupra conținutului de amidon din porumb a fost observată și de către LI și colab. (1998, 1999).

Conținutul în fibre solubile al liniilor isonucleare este influențat prin transferul pe anumite citoplasme, în unele situații fiind îmbunătățit, însă utilizarea unor anumite citoplasme a dus la o scădere semnificativă. Acest caracter nu este influențat de factorii citoplasmatici, studiul realizat de TEODORA ȘCHIOP și colab. (2011b) evidențiază că aceeași citoplasmă a dat valoarea cea mai scăzută și cea mai ridicată a conțiunutului de fibre, astfel fiind demonstrată influența factorilor nucleari. În condiționarea genetică a caracterului amintit, atât efectele genetice aditive cât și cele neaditive sunt foarte importante, în realizarea formulelor de hibridare trebuie considerate efectele interacțiunii nucleo-citoplasmatice, cele materne fiind reduse. Conținutul în fibre, la porumb, studiat prin testarea unor linii isonucleare a avut valori de 3.0-5.0%.

BIBLIOGRAFIE

ABDALLAH F., SALAMINI F., LEISTER D., 2000, A prediction of the size and evolutionary origin of the proteome of chloroplasts of Arabidopsis.Trends in [NUME_REDACTAT] 5, 141–142.

ALBINIAK ANNA M., JACOPO BAGLIERI, COLIN ROBINSON, 2011, Targeting of lumenal proteins across the thylakoid membrane, [NUME_REDACTAT], Science & Mathematics, Journal of [NUME_REDACTAT],Volume 63, Issue 4, 1689-1698.

ALLEN J.O., 2005, Effect of [NUME_REDACTAT] Genomes on [NUME_REDACTAT], Genetics 169: 863-880.

ALLEN J.O., CHRISTIANE M. FAURON, P. MINX, LEAH ROARK, SWETHA ODDIRAJU, GUAN NING LIN, L. MEYER, HUI SUN, KYUNG KIM, CHUNYAN WANG, FEIYU DU, DONG XU, MICHAEL GIBSON, JILL CIFRESE, SANDRA W. CLIFTON, KATHLEEN J. NEWTON, 2007, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT]-[NUME_REDACTAT] Genomes of [NUME_REDACTAT], 177:1173-1192.

ANGHEL T., 1979, Citologie vegetală, Ed. Didactică și pedagogică, București.

ANGHEL., I, AURELIA BREZEANU, N. TOMA, 1981, Ultrastructura celulei vegetale, Atlas, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] România, București.

ARDELEAN M., 1986, Ameliorarea plantelor horticole și tehnica experimentală, [NUME_REDACTAT], Cluj-Napoca.

ARONSSON H., P. JARVIS, 2009, The chloroplast protein import apparatus, its components, and their roles. In: Sandelius A.S., Aronsson H., eds. The chloroplast: interactions with the environment. [NUME_REDACTAT] Monographs, Vol. 13. Heidelberg, Germany: Springer-Verlag, 89–123.

AUSTIN J.R., II, L.A. STAEHELIN, 2011, Three-dimensional architecture of grana and stroma thylakoids of higher plants as determined by electron tomography. [NUME_REDACTAT]. 155: 1601–1611

AYALA J., M.S. ZUBER, 1977, Effects of genotypes and cytoplasms on agronomic performance, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], MNL, 51: 67-68 .

BAGNARA D., T.B. DAYNARD, 1983, Reciprocal differences in kernel growth among four maize inbreds. Maydica, XXVIII: 357–363.

BALS T., B. DÜNSCHEDE, S. FUNKE, D. SCHÜNEMANN, 2010, Interplay between the cpSRP pathway components, the substrate LHCP and the translocase Alb3: an in vivo and in vitro study. FEBS Letters, 584:4138-4144.

BAYNES R.A., R.I. BRAWN, 1973, Influence of cytoplasmatic effects on some agronomic characters in corn, Can. J. [NUME_REDACTAT]. 53: 101-104.

BÂGIU C., O. COSMIN, I. CĂBULEA, I. CIOCĂZAN, 2000, Ereditatea rezistenței la secetă și implicațiile în ameliorarea porumbului. Cer. Gen. Veg. Anim., 45–66.

BECKETT J.B., 1971, Classification of male-sterile cytoplasms in maize (Zea mays L.). [NUME_REDACTAT]., 11: 724–727.

BEDBROOK J.R., L. BOGORAD, 1976, Endonuclease recognition sites mapped on Zea mays chloroplast DNA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 73: 4309-4313.

BENTOLILA S., A.A. ALFONSO, MAUREEN R. HANSON, 2002, A pentatricopeptide repeat-containing gene restores fertility to cytoplasmic male-sterile plants, Proceedings of the [NUME_REDACTAT] of Sciences of the [NUME_REDACTAT] of America, vol. 99 no. 16, 10887-10892).

BERNARDO R., 1991, Retrospective index weights used in multiple trait selection in a maize breeding program. [NUME_REDACTAT]. 31: 1174–1179.

BHAT B. K., N.L. DHAWAN, 1971. The role of cytoplasm in the manifestation of cantitative characters of maize. Genetica, 42: 165–174.

BILYEU KRISTIN D., J.L COLE, J.G. LASKEY, W.R. RIEKHOF, T.J. ESPARZA, MICHELLE D. KRAMER, R.O. MORRIS, 2001, Molecular and [NUME_REDACTAT] of a [NUME_REDACTAT] from Maize, [NUME_REDACTAT], vol. 125, no. 1, 378-386.

BOTEZ C., ELENA TĂMAȘ, 2001, Genetică, Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca.

BRAUN C.J., J.N. SIEDOW, M.E. WILLIAMS, C.S. LEVINGS III, 1989, Mutations in the maize mitochondrial T-urf13 gene eliminate sensitivity to a fungal pathotoxin. Proc. Natl. Acad. Sci. 86: 4435-4439.

BROWN W.I., D.N. DUVICK, 1985, An extreme nuclear-cytoplasmatic interaction, [NUME_REDACTAT]. Coop. News. Lett. 32:120-121.

BUTNARU GALLIA, 2004, Citologia și genetica porumbului, în M. Cristea, I. Căbulea, T. Sarca, Porumbul – studiu monografic, , [NUME_REDACTAT] Române, București.

BUTNARU GALLIA, I. NICOLAE, ELENA TĂMAȘ, 1999, Genetică moleculară, [NUME_REDACTAT], Timișoara, p. 36 – 49.

CAILIN WANG, TANG SHUZHU, TANG YUGENG, 1998, Genetic effects of sterile cytoplasm of isonuclear alloplasmic CMS lines in hybrid rice (Oryza sativa L. subs. Japonica), Institute of [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT]. Nanjing 210014, Jiangsu; [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], 12(2):65-71.

CARENA M.J., A.R. HALLAUER, J.B. MIRANDA, 2010, Handbook of plant breeding: Quantitative genetics in maize breeding, Edit. Springer.

CĂBULEA I., 2004, Genetica porumbului, în Cristea M., I. Căbulea, T. Sarca, Porumbul – studiu monografic, Ed. Academiei române, București 207-296.

CĂBULEA I., VOICHIȚA HAȘ, I. HAȘ, 1994, Cercetări privind diversitatea genetica a citoplasmelor și a interacțiunilor nuclear citoplasmatice la porumb. Contrib. Cerc. Șt. Dez. Agric., Edit. Dacia, vol. V: 85 –104.

CĂBULEA I., C. OCHEȘANU, G. NEAMȚU, V. LEGMAN, GH. ILLYES, 1984, Cercetări privind sistemul genetic al calității bobului la porumb. Analele I.C.C.P.T. Fundulea, vol. LI: 15–26.

CĂBULEA I., F. ZETEA, 1973, Cercetări privind determinismul genetic al proteinelor, fracțiilor proteice și aminoacizilor din bobul de porumb. Probl. Gen. Teor. Aplic., vol. V, nr. 3: 167–179.

CHICINAȘ CAMELIA, 2010, Studiul fenotipic și genotipic al liniilor consangvinizate de porumb diferențiate citoplasmatic, Teză de doctorat, Cluj-Napoca.

CHICINAȘ CAMELIA, I. HAȘ, VOICHIȚA HAȘ, 2009, Phenotypic characterization of maize inbreed lines differentiated through cytoplasm, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT], 41(2), [NUME_REDACTAT], Timișoara.

CHICINAȘ CAMELIA (RACZ), I. HAȘ, VOICHIȚA HAȘ, I.D. COSTE, TEODORA ȘCHIOP (LAZĂR), N. TRITEAN, ANA COPÂNDEAN, 2011, valoarea fenotipică și genetică a unor linii consangvinizate isonucleare de porumb III. Diferențieri fenotipice ale liniilor consangvinizate isonucleare, AN. I.N.C.D.A. Fundulea, VOL. LXXIX, nr. 1, Electronic (Online) ISSN 2067–7758.

CLIFTON SANDRA W., P. MINX, CHRISTIANE M.R. FAURON, M. GIBSON, J.O. ALLEN, HUI SUN, MELISSA THOMPSON, W.B. BARBAZUK, S. KANUGANTI, CATHERINE TAYLOE, L. MEYER, R.K. WILSON, KATHLEEN J. NEWTON, 2004, Sequence and [NUME_REDACTAT] of the Maize NB [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], vol. 136 no. 3 3486-3503.

COE E.H. Jr., 1983, Maternally inherited abnormal plant types in maize, Maydica XXVIII: 151-167.

COMAN N., 2003, Genetică, vol. I, Univ. [NUME_REDACTAT]-Napoca, Fac. [NUME_REDACTAT]-Ecologie.

CONNETT MARIE B., MAUREEN R. HANSON, 1990, [NUME_REDACTAT] Transport through the Cyanide-Sensitive and [NUME_REDACTAT] in [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] Sterile, [NUME_REDACTAT], and [NUME_REDACTAT], 1990, [NUME_REDACTAT], vol. 93, no. 4, 1634-1640.

CONTARINO J.K., A.A. FLEMING, 1979, Effect of cytoplasm on various maize characters. MNL 53.

COSTE I.D., I. HAȘ, TEODORA ȘCHIOP, CAMELIA CHICINAȘ, SIMONA IFRIM, 2011a, Genic, cytoplasmatic and nucleo-cytoplasmatic interactions involved in protein content determinism in a series of isonuclear inbred corn lines, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT], 43 (2), 161-167.

COSTE I.D., I. HAȘ, TEODORA ȘCHIOP (LAZĂR), VOICHIȚA HAȘ, N. TRITEAN, CAMELIA CHICINAȘ (RACZ), 2011b, Valoarea fenotipică și genetică a unor linii consangvinizate isonucleare de porumb IV. Studiul fenotipic și genetic al conținutului de grăsimi, AN. I.N.C.D.A. Fundulea, VOL. LXXIX, nr. 2, Electronic (Online) ISSN 2067–7758.

CRANE P.L., W.E. NYQUIST, 1967, Effects of different gene- cytoplasm systems on quantitative characters in reciprocal F2 crosses of maize (Zea mays L.). [NUME_REDACTAT]. 7: 376–378.

CRĂCIUN T., 1970, Genetică, Ed. Didactică și pedagogică, București.

CRĂCIUN T., MINODORA PĂTRAȘCU, 1978, Mecanismele eredității, Ed. Albatros, București

CRĂCIUN T., I. TOMOZEI, N. COLEȘ, A. NASTA, 1978, Genetica, Editura didactică și pedagogică, București, p. 28-45.

CRĂCIUN T., T. TOMOZEI, N. COLEȘ, GALLIA BUTNARU, 1991, Genetică vegetală, Ed. Didactică și Pedagogică, București.

CUI XIANGQIN, R.P. WISE, P.S. SCHNABLE, 1996, The rf2 nuclear restorer gene of male-sterile T-cytoplasm maize, Science, vol. 272(5266):1334-6.

DALE P.J., I.A. IRWIN, 1995, The release of transgenic plants from containment and the move toward their widespred in agriculture. Euphytica, 85: 425–431.

DELORME V., C.L. KEEN, K.N. RAI, C.J. LEAVER, 1997, Cytoplasmic-nuclear male sterility in pearl millet: comparative RFLP and transcript analyses of isonuclear male-sterile lines, Theor. Appl. Genet, 95: 961-968.

DEMARLY Y., 1977, Genetique et amelioration des plantes, Masson, Paris, [NUME_REDACTAT], Barcelona, London, p. 340.

DUCA MARIA, PORT ANGELA, ZGARDAN D., 2012, Androsterilitatea citoplasmatică la diferite plante de cultură, Buletinul AȘM. Științele vieții. Nr. 1 (316) 2012.

DUVICK D.N., 1965, Cytoplasmic pollen sterility in corn, Adv. In. Genet., 13: 1-56.

DUVICK D.N., S.W. NOBLE, 1978, Current and future use of cytoplasmic male sterility for hybrid seed production. In: “[NUME_REDACTAT] and Genetics”, Edit. D. B. WALDEN; J. [NUME_REDACTAT]–[NUME_REDACTAT], 265–277.

DUVICK D.N., R.J. SNYDER, E.G. ANDERSON, 1961, The cromosomal location of Rf 1, a restorer gene for cytoplasmic pollen sterile maize. Genetics 46: 1245–1252.

EDWARDSON J.R., 1970, Cytoplasmic male sterility. Bot. Rev. 36, 341–420.

ETA – NDU J.T., S.J. OPENSHAW, 1992, Selection criteria for grain yield and moisture in maize yield trials. [NUME_REDACTAT]. 32: 332–335.

FAURON c. M.R., 1996, Update of the physical maps of the maize mitochondrial chromosomes [NUME_REDACTAT]. New. Lett., 70: 133–135.

FAURON C.M.R., M. CASPER, 1994, A second type of normal size mitochondrial genome: an evolutionary link; Genetics.

FAURON c. M.R., M. HAVLIK, 1988, The maize mitochondrial genomes of the normal type and cytoplasmic male- sterile type T have very different organization Curr. Genet., 15: 149–154.

FLAVEL R.B., 1974, A model of the mechanism of cytoplasmatic male sterility in plant, with special reference to maize, [NUME_REDACTAT] Letter 3.

FLEMING A.A., G.M. KOZELNICKY, F.B. BROWNE, 1960, Cytoplasmic characters in a double-cross maize hybrid. Agron., J. 52: 112–115.

FORDE B.G., C.J. LEAVER, 1980, Nuclear and cytoplasmic genes controlling synthesis of variant mitochondrial polypeptides in male-sterile maize, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 77 no. 1, 418-422.

FUJII SOTA, KINYA TORIYAMA, 2009, Suppressed expression of retrograde-regulated male sterility restores pollen fertility in cytoplasmic male sterile rice plants, Proceedings of the [NUME_REDACTAT] of Sciences of the [NUME_REDACTAT] of America vol. 106 no. 23, 9513-9518.

GABAY-LAUGHNAN SUSAN, C.D. CHASE, 2000, Transposon tagging genes that control mithochondrial gene expression. MNL 74:73.

GARWOOD D.L., EVELYN J. WEBER, R.J. LAMBERT, D.E. ALEXANDER, 1970, Effect of [NUME_REDACTAT] on Oil, [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], and [NUME_REDACTAT] in Maize (Zea mays L.), [NUME_REDACTAT] 10:39-41.

GEGENBACH B.G., J.A. CONNELLY, D.R. PRING, M.F. CONDE, 1981, Mitochondrial DNA variation in maize plants regenerated during tissue culture selection. Theor. Appl. Genet., 59: 161–167.

GRACEN V.E., A. KHEYR-POUR, E.D. EARLE, P. GREGORY, 1979, Cytoplasmic inheritance of male sterility and pest resistance. Proc. 34-th Ann. [NUME_REDACTAT]. Res. Conf., 76–91.

HALLAUER A. R., J. B. MIRANDA, 1981 – [NUME_REDACTAT] in [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT] Univ. Press, Ames.

HAN CHANG-DEOK, E.H. COE JR., R.A. MARTIENSSEN, 1992, Molecular cloning and characterization of iojap (ij), a pattern striping gene of maize, The EMBO Journal, vol. 11, 4037-4046.

HANSON MAUREEN, S. BENTOLILA, 2004, Interactions of Mitochondrial and [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Development, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] 2004 vol. 16 no. suppl 1 S154-S169.

HARMaS C.I., 1982, Maize and cereal protoplasts – facts and perspectives. In: W. F. SHERIDAN (Edit.) Maize for [NUME_REDACTAT], 373–384.

HART J.J., STEMLER A., 1990, [NUME_REDACTAT] Performance in [NUME_REDACTAT]-[NUME_REDACTAT] triazine-resistant and [NUME_REDACTAT] napus L., [NUME_REDACTAT], vol. 94, no 3, 1295-1300.

HAȘ, I., 1992, Cercetări privind rolul formelor parentale diferențiate genetic în realizarea heterozisului la porumb, Teză de doctorat.

HAȘ, I., 2001, Priorități în ameliorarea hibrizilor de porumb timpurii, Probl. gen. teor. aplic., XXXIII (1-2):1-25.

HAȘ I., CAMELIA CHICINAȘ (RACZ), VOICHIȚA HAȘ, CORNELIA STAN, TEODORA ȘCHIOP (LAZĂR), I.D. COSTE, N. TRITEAN, 2011, Valoarea fenotipică și genetică a unor linii consangvinizate isonucleare de porumb I. Rolul diversității citoplasmatice asupra comportării liniilor consangvinizate, AN. I.N.C.D.A. Fundulea, VOL. LXXIX, nr. l, Electronic (Online) ISSN 2067–7758.

HAȘ VOICHIȚA, 2002, Identificarea genelor restauratoare de fertilitate a polenului pentru androsterilitatea citoplasmatică (cms) de tipul: C, ES, M, T, la porumb, Analele I.C.C.P.T. Fundulea.

HAȘ VOICHIȚA, C. GRECU, I. CĂBULEA, I. HAȘ, 1989, Efectul unor citoplasme mascul sterile asupra stabilității comportării hibrizilor de porumb, Probl. Gen. Teor. Aplic., vol. Xxi, nr. 3, 149-170.

HAȘ VOICHIȚA, I. HAȘ, CAMELIA CHICINAȘ (RACZ), TEODORA ȘCHIOP (LAZĂR), I.D. COSTE, N. TRITEAN, 2011, Valoarea fenotipică și genetică a unor linii consangvinizate isonucleare de porumb II. Studiul fenotipic și genetic al unor elemente ale productivității, AN. I.N.C.D.A. Fundulea, VOL. LXXIX, nr. L, Electronic (Online) ISSN 2067–7758.

HAȘ VOICHIȚA, I. HAȘ, C. GRECU, 2002, The use of cytoplasmic male-sterility in maize seed production. VIIth Congress of the [NUME_REDACTAT] for Agronomy, Cordoba, Spain, Proc.: 601–602.

HOHMANN-MARRIOTT M.F., BLANKENSHIP R.E., 2011,Evolution of photosynthesis, Annu. Rev. [NUME_REDACTAT]. 62: 515–548.

HUNT M. D., KATHLEEN J. NEWTON, 1991, The NCS3 mutation: genetic evidence for the expression of ribosomal protein gees in Zea mays mitochondria, EMBO J, 10: 1045-1052.

HUNTER R. B., E.E. GAMBLE, 1968 – Effect of cytoplasmic source on the performance of double-cross hybrids in maize, Zea mays L., Crop science, vol. 8: 278-280.

JANIK EWA, JOANNA BEDNARSKA, MONIKA ZUBIK, MICHAL PUZIO, RAFAL LUCHOWSKI, WOJCIECH GRUDZINSKI, RADOSLAW MAZUR, MACIEJ GARSTKA, WALDEMAR MAKSYMIEC, ANDRZEJ KULIK, GIOVANNI DIETLER, WIESLAW I. GRUSZECKI, 2013, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] under Physiological and [NUME_REDACTAT] Conditions: A Study of Lipid–[NUME_REDACTAT] II [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]. 2013 Jun; 25(6): 2155–2170, Published online 2013 Jun 28. doi:  10.1105/tpc.113.113076.

JARVIS P., SOLL J., 2002, Toc, Tic, and chloroplast protein import. Biochimica et [NUME_REDACTAT];1541:64-79.

JOSEPHSON L.M., T.E. MORGAN, J.M. ARNOLD, 1978, Genetic and inheritance of fertility restoration of male-sterile cytoplasms in corn. 33-rd Ann. [NUME_REDACTAT]. Res. Conf., 48–59.

JURSINIC P.A., PEARCY R.W., 1988, Determination of the [NUME_REDACTAT] Step for Photosynthesis in a [NUME_REDACTAT] Rapeseed (Brassica napus L.) [NUME_REDACTAT] to Atrazine, [NUME_REDACTAT], vol. 88, no. 4, 1195-1200.

KALSY H.S., SHARMA D., 1972, Study of cytoplasmic effects in reciprocal crosses of divergent varieties of maize (Zea mays L.), Euphytica, vol.21, no. 3, 0014-2336 (Print) 1573-5060 (Online).

KAMPS T., C. CHASE, 1996, The maize inbred line Va 20 carries a new restoring gene for S-type cytoplasmatic male sterility (cms) MNL 70:24.

KÖHLER R., R. HORN, A. LÖSSL, K. ZETSCHE, 1991, Cytoplasmic male sterility in sunflower is correlated with the co-transcription of a new open reading frame with the atpA gene. Mol. Gen. Genet. 227: 369-376.

KONSTANTINOV Y.M., G.N. LUTSENKO, V.V. ZUKOVA, I.Y. SUBOTA, A.S. ARZIEV, 2000, DNA synthesis in organello in mitochondria of maize and wild perennial crop Elymus sibiricus under different temperature conditions; [NUME_REDACTAT]. Coop. [NUME_REDACTAT]., 74:33–34.

KOUŘIL R., J.P. DEKKER, E.J. BOEKEMA, 2012, Supramolecular organization of photosystem II in green plants. Biochim. Biophys. Acta 1817: 2–12.

KOUŘIL R., G.T. OOSTERGETEL, E.J. BOEKEMA, 2011, Fine structure of granal thylakoid membrane organization using cryo electron tomography. Biochim. Biophys. [NUME_REDACTAT]. 1807: 368–374.

KOZIEL M.G., G.L. BELAND, C. BOWMAN, N.B. CAROZZI, r. CRENSHAW, L. COSSLAND, J. DAWSON, N. DESAI, M. HILL, S. KADWELL, K. LAUNIS, K. LEWIS, D. MADDOX, K. mcPHERSON, M.R. MEGHJI, E. MERLIN, R. RHODES, W.G. WARREN, M. WRIGHT, S.V. EVOLA, 1993, Field performance of elite transgenic maize plants expressing an insecticidial protein derived from Bacillus thuringiensis. Bio/ Technology, 11: 194–200.

KUZMIN EVGENY V., DONALD N. DUVICK, KATHLEEN J. NEWTON, 2005, A [NUME_REDACTAT] System in Maize, [NUME_REDACTAT]. 2005 Feb; 137(2): 779–789.

LARRINVA I.M., K.M.T. MUSKAVITCH, E.J. GUBBINS, L. BOGORAD, 1983, A detailed restriction endonucleese site map of the Zea mays plastid genome. [NUME_REDACTAT]. Biol., 2: 129–140.

LAUGHNAN J.R., SUSAN GABAY – LAUGHNAN, J.E. CARLSON, 1982, Cytoplasmic male – sterile systems in maize and recent approaches to their molecular interpretation. In “ Maize for [NUME_REDACTAT]”, W.F. Sheridan (Edit.), 225–237.

LAUGHNAN J.R., SUSAN GABAY – LAUGHNAN, 1983, Cytoplasmic male sterility in maize. Ann. Rev. Genet., 17: 27–48.

LEAVER C.J., M. GRAY, 1982, Mitochondrial genome organization and expression in higher plants. Ann. Rev. [NUME_REDACTAT]. 33: 373-402.

LEE E.A., W.F. TRACY, 2009, Handbook of maize: Part II. Maize improvement. Modern maize breeding: 141-147. Ed. [NUME_REDACTAT] + [NUME_REDACTAT], LLC.

LETO K., 1982, Photosynthetic mutants of maize. In “Maize for [NUME_REDACTAT]”, W. F. SHERIDAN (Edit.), 317–325.

LEVINGS CHARLES S. III, 1990, [NUME_REDACTAT] Cytoplasm of Maize: [NUME_REDACTAT] Sterility and [NUME_REDACTAT], Science 250, 942-947.

LEVINGS CHARLES S III, 1993,Thoughts on [NUME_REDACTAT] Sterility in cms-T Maize, [NUME_REDACTAT]. 1993 Oct; 5(10): 1285–1290.

LEVINGS C.S., B.D. KIM, D.R. PRING, M.F. CONDE, R.J. MANS, J.R. LAUGHNAN, SUSAN GABAY-LAUGHNAN, 1980, Cytoplasmic reversion of cms-S in maize: association with a transpositional event; Science 209:1021–1023.

LEVINGS III c.s., d.r. pring, 1977, Diversity of mitochondrial genomes among normal cytoplasms of maize. J. Heredit., 68: 350–354.

LEVINGS C.S., D.R. PRING, 1979, Molecular bases of cytoplasmic male sterility in maize; In: J.G. Scandalios., Ed., Physiological genetics, [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], 171–193.

LEVINGS III C.S., M. E. WILLIAMS, 1989, Developments in cytoplasmic male sterility in corn, Proc. 44th Ann. Corn and Sorgh. Res. Conf., 76-86.

LI JL., M. ZENG, Y. LIU, 1998, Breeding and genetic analysis on the multiplasmic lines in maize (Zea mays L.). III. Electron microscope observation on starch grains in the endosperm of maize seed.

LI J.L., J.L.JIA , M. LIU, S.M. ZHAO, Y.N. LIU, M.Q. ZENG, S.R. LI, 1999, Scanning electron microscope observation on endosperm starch grain characters in multiplasmic maize, Acta genetica Sinica, 26(3):249-53.

LI QING, S.R. EICHTEN, P.J. HERMANSON, N.M. SPRINGER, 2014, Inheritance patterns and stability of DNA methylation variation in maize near-isogenic lines, Genetics, Vol. 196, 667–676.

LIN B.Y., H.J YU., 1995, Inheritance of a striped-leaf mutant is associated with the cytoplasmic genome in maize, Theor. Appl. Genet., 91: 915-920.

LIUA FENG, XIANGQIN CUIA, H. HORNERC, H. WEINERD, P. SCHNABLEA, 2001, Mitochondrial ldehyde [NUME_REDACTAT] is Required for [NUME_REDACTAT] in Maize, [NUME_REDACTAT] Cell, vol. 13 no 5, 1063-1078.

LONSDALE D.M., T.P. HODGE, C.M.R. FAURON, 1984, The physical map and organisation of the mitochondrial genome from the fertile cytoplasm of maize. Nucl. [NUME_REDACTAT]. 12: 9249–9261.

LÖSSL A., N. ADLER, U. HORN FREI, G. WENZEL, 1999, [NUME_REDACTAT] Characterization of Potato: Mt a, b, g, d, e and [NUME_REDACTAT]-[NUME_REDACTAT]. Theor. Appl. Genet. 99: 1-10.

MAIER R.M., K. NECKERMANN, G.L. IGLOI, H. KÖSSEL, 1995, [NUME_REDACTAT] of the [NUME_REDACTAT] Genome: [NUME_REDACTAT], Hotspots of Divergence and [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] by [NUME_REDACTAT], Journal of [NUME_REDACTAT], Volume 251, Issue 5, Pages 614–628.

MARIENFELD J.R., KATHLEEN J. NEWTON, 1994, The maize NCS2 abnormal growth mutant has chimeric nad4-nad7 mitochondrial gene and is associated with reduced complex I function, Genetics, 138: 855-863.

McCLOSKEY W.B., J.S. HOLT, 1990, [NUME_REDACTAT] in Senecio vulgaris Parental and Nearly isonuclear [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] with [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], vol. 92 no 4, 954-962.

McCLOSKEY W.B., J.S. HOLT, 1991, Effect of growth temperature on biomass production of nearly isonuclear triazine-resistant and susceptible common grounsel (Senecio vulgaris L.), Plant, Cell & Environment, vol. 14, pag. 699-705.

McELHANNON W.S., A.A. FLEMING, 1982, Effects of cytoplasm on nutrient absorption by maize, Journal of [NUME_REDACTAT], Volume 5, Issue, pag. 1335 – 1342.

MUREȘAN T., 1967, Bazele genetice ale ameliorării plantelor, [NUME_REDACTAT]-silvică, București, 246-268.

MUSTÁRDY L., K. BUTTLE, G. STEINBACH, G. GARAB, 2008, The three-dimensional network of the thylakoid membranes in plants: Quasihelical model of the granum-stroma assembly. [NUME_REDACTAT] 20: 2552–2557.

MUSTÁRDY L., G. GARAB, 2003, Granum revisited. A three-dimensional model—where things fall into place. [NUME_REDACTAT] Sci. 8: 117–122.

NAGY E., I. CĂBULEA, 1996, Breeding maize for tolerance to Fusarium stalk and ear stress. [NUME_REDACTAT]. Res. 5–6: 43–52.

NAGY E., I. CĂBULEA, VOICHIȚA HAȘ, I. HAȘ, 1996, Reacția hibrizilor de porumb cu androsterilitate citoplasmatică de tip T, C, ES și M la îmbolnăvirea tulpinilor și știuleților cu Fusarium spp., Analele I.C.C.P.T. Fundulea, vol. LXIII: 219–229.

NEGRUȚIU I., A. MOURAS, M. HORTH, M. JACOBS, 1987, Direct gene transfer to plants. Present developments and some future prospectives. [NUME_REDACTAT]. Biochem., 25: 493–503.

NEWTON J. KATHLEEN, C. KUNDSEN, SUSAN GABAY-LAUGHAN, J. R. LAUGHAN, 1990, An abnormal growth mutant in maize has a defective mitochondrial cytochrome oxidase gene, [NUME_REDACTAT], 2: 107-113.

NEWTON J. KATHLEEN, SUSAN GABAY-LAUGHAN, R. De PAEPE, 2004, Mitochondrial mutations in plants, In: Day D., H Millasr, J. Whelan, Eds., Plant mitochondria: [NUME_REDACTAT] to Function, Advances in Photosinthesis and Respiration, vol. 17, [NUME_REDACTAT] Publishers, London, 121-142.

OCHEȘANU C., I. CĂBULEA, V. MAROȘAN, 1981, Corelațiile fenotipice și genetice ale conținutului de pigmenti clorofilieni cu unele caractere și însușiri ale plantelor de porumb. Analele I.C.C.P.T. Fundulea, vol. XVVIII, 27–36.

OROIAN GEORGETA, 2010, Cercetări privind utilizarea hibrizilor de porumb produși pe bază de androsterilitate citoplasmatică comparativ cu analogii androfertili și implicațiile asupra managementului producerii de sămânță, Teză de doctorat, Cluj-Napoca .

PALII A., 1998, Genetică, Ed. Museum, Chișinău.

PRING D.R., C.S. LEVINGS III, W.L. HU, D.H. TIMOTHY, 1977, Unique DNA associated with mitochondria in the ”S”-type cytoplasm of male-sterile maize, Proc. Natl. Acad. Sci.USA 74(7):29004-2908.

RACZ CAMELIA, I. HAȘ, VOICHIȚA HAȘ, ANA COPÂNDEAN, 2013, [NUME_REDACTAT] Capacity of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] ([NUME_REDACTAT] L.), [NUME_REDACTAT] Research, NO. 30, Print ISSN 1222-4227; Online ISSN 2067-5720.

RAO A. P., A. A. FLEMING, 1978, Cytoplasmic-genotypic effects in the GT112 maize inbred with four cytoplasms. [NUME_REDACTAT]., 18: 935-937.

RAO A.P., A.A. FLEMING, 1980, Cytoplasmic-genotypic influences on seed viability in a maize inbred. Can. J. [NUME_REDACTAT]. 59: 241.

RODERMEL S.R., L. BOGORAD, 1985, Maize plastid photogenes: mapping and photoregulation of transcript levels during light induced development, J. Cell. Biol.., 100: 436-476

SARCA TR., I. CIOCĂZANU, N. BICA, N. TANISLAV, 1990, Efectul interacțiunii citoplasmelor “C” și “S” și a trei surse de citoplasmă androsterilă de tipul “C” cu genotipul asupra unor însușiri agronomice la porumb (Zea mays L.). Probl. Gen. Teor. Aplic., vol. XXII, nr. 2, 35–60.

SARCA VASILCHIA, 2004, PRODUCEREA SEMINȚELOR LA PORUMB, în Cristea M., I. Căbulea, T. Sarca, Porumbul – studiu monografic, Ed. Academiei române, București, 4693-510.

SAVATTI M., G. NEDELEA, M. ARDELEAN, 2004, Tratat de ameliorarea plantelor, Ed. Marineasa, Timișoara.

SCHUSTER W., A. BRENNICKE, 1994, The plant mitochondrial genome: Physical structure, Information content, RNA editing, and gene migration to the nucleus. Annu. Rev. [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT]. Biol. 45: 61-78.

SENE MOUHAMADOU, MATHILDE CAUSSE, CATHERINE DAMERVAL, CLAUDINE THEVENOT, J.L. PRIOUL, 2000, Quantitative trait loci affecting amylose, amylopectin and starch content in maize recombinant inbred lines, [NUME_REDACTAT] and Biochemistry, vol. 38, issue 6, 459-472.

SHI Y.G., Y.L. ZHENG, J.S.LI, J.L. LIU, 1996, Mapping cms-S restorer gene Rf3 with RFLPs and RAPDs. MNL 70:69.

SHIMONI E., O. RAV-HON, I. OHAD, V. BRUMFELD, Z. REICH, 2005, Three-dimensional organization of higher-plant chloroplast thylakoid membranes revealed by electron tomography. [NUME_REDACTAT] 17: 2580–2586.

SMITH D.R., D.G. WHITE, 1988, Diseases of corn. In “Corn and [NUME_REDACTAT]”, G. F. Sprague, J. W. Dudley.

snyder r.j., d.n. duvick, 1969, Chromosomal location of Rf 2, a restorer gene for cytoplasmic pollen sterile maize. [NUME_REDACTAT]., 9: 156–157.

SOLL J, E. SCHLEIFF, 2004, Protein import into chloroplasts. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Biology 5, 198–208.

STANA DOINA, 2003, Botanica – Anatomia și morfologia plantelor, Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca.

STERN D.B., PALMER J.D., 1984, Extensive and widespread homologies between mitochondrial DNA and chloroplast DNA in plants; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:1946–1950.

STROUP D., 1970, Genic induction and maternal transmission of variegation in Zea mays L., J. Hered., 61: 139-141.

ȘCHIOP (LAZĂR) TEODORA, I. HAȘ, VOICHIȚA HAȘ, I.D. COSTE, CAMELIA CHICINAȘ (RACZ), N. TRITEAN, 2011a, Valoarea fenotipică și genetică a unor linii consangvinizate isonucleare de porumb V. Studiul fenotipic și genetic al conținutului de amidon, AN. I.N.C.D.A. Fundulea, VOL. LXXIX, nr. 2, Electronic (Online) ISSN 2067–7758.

ȘCHIOP TEODORA, I.HAȘ, VOICHIȚA HAȘ, I.D. COSTE, CAMELIA RACZ, 2011b, Gene actions, cytoplasmic actions and cytoplasmic-nuclear interactions involved in the determination of fiber content in a series of isonuclear maize lines, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT], 43 (2)

TANG SHUZHU, SUN YE, ZHANG HONGGEN, GU YANJUAN, LU JUFEI, TIAN SHUN, YU BO, GU MINGHONG, 2005, Comparison on the characteristics of the isonuclear alloplasmic CMS lines in japonica rice, Europe PubMed Central, 19(6):521-526.

TANG SHUZHU, ZHANG YA-DONG, SUN HONG-QIN, YE QUAN-BAO, CHEN XIU-HUA, GU MING-HONG, 2003, Effects of CMS Cytoplasm in [NUME_REDACTAT] CMS Lines with [NUME_REDACTAT] in Rice, [NUME_REDACTAT] Sinica.

TĂMAȘ ELENA, P. RAICA, 2010, Citologie, Editura AcademicPres Cluj-Napoca.

TILLICH M., C. SCHMITZ-LINNEWEBER, R.G. HERRMANN, R.M. MAIER, 2001, The plastid chromosome of maize (Zea mays): Update of the complete sequence and transcript editing sites, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], Volume 75, MNL 75:42-44.

TOPPING J.F., C.J. LEAVER, 1990, Mitochondrial gene expression during wheat leaf development. Planta 182: 399-407.

ULLSTRUP A.J., 1972, The impact of the southern corn leaf blight epidemics 1970–1971. Ann. Rev. Phytopathol. 10: 37–50.

VEDEL F., M. PLA, V. VITART, S. GUTIERRES, P. CHETRIT, R. DePAEPE, 1994, Molecular basis of nuclear and cytoplasmic male sterility in higher plants, [NUME_REDACTAT]. Biochem. 32: 601–618.

VIRK D.S., J.S. BRAR, 1993, Assessment of cytoplasmic differences of near-isonuclear male-sterile lines in pearl millet, Theor. Appl. Genet., 87: 106-112.

WALBOT V., E.H.Jr. COE, 1980, Nuclear genes controlling chloroplast development, In: Leaver C. J., Ed., [NUME_REDACTAT] and Expression in Plants, [NUME_REDACTAT] Corporation.

WEISSINGER A.K., m.c. albertson, 1984, Measurement of cytoplasmic variation and its applications in corn breeding. Proc. 39-th Ann. [NUME_REDACTAT]. Res. Conf., 111–122.

WETZEL C.M., S.R. RODERMEL, 1995, Genetic map of the Zea mays plastid chromosome, [NUME_REDACTAT] New. Lett., 69:268-269.

WILSON LARISSA M., SHERRY R. WHITT, ANA M. IBANEZ, T.R. ROCHEFORD, M.M. GOODMAN, E.S. BUCKLER IV, 2004, Dissection of [NUME_REDACTAT] Composition and [NUME_REDACTAT] by [NUME_REDACTAT] Association, [NUME_REDACTAT] Cell, vol. 16, nr.10, 2719-2733.

YADAV O.P., 1996, Performance of pearl millet isonuclear hybrids involving different cytoplasmic male-sterility systems, [NUME_REDACTAT], vol. 115, Issue 2, pag. 140-142.

ZENG M.Q., S. LIU, T. YANG, S. LI, 1998, Breeding ang genetic analysis on the multiplasmic lines of maize (Zea mays L.) I. Breeding and morphological observation, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], MNL 72:10-11.

ZENG M., T. YANG, 2002, Common and different band for isozyme of the multiplasmic lines in maize (Zea mays L.), [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], MNL 76:2-3.