Principalele activităţii ştiinţifi ce dezvoltate de academicianul Anatolie Jacotă în ultimii ani au cuprins reacţiile adaptive ale plantelor la diverse niveluri de organizare – organism, organe, ţesuturi, molecular; determinismul genetic al rezistenţei plantelor la factorii stresogeni abiotici la diferite faze ale ontogenezei; elaborarea şi adaptarea de metode şi modele genetice de identifi care şi localizare în genom a factorilor genetici responsabili de reacţiile adaptive; marcheri morfologici, proteici şi genetici ai caracterelor cantitative, inclusiv ai rezistenţei ecologice; expresia genelor stres-inducibile; polimorfi smul fragmentelor de ADN genomic la genotipuri cu caractere valoroase; biotehnologii vegetale de creare şi selectare a variabilităţii genetice a plantelor cu caractere de rezistenţă, productivitate şi calitate înaltă; evaluarea după rezistenţă la factorii stresogeni a materialului iniţial pentru ameliorare şi a soiurilor noi create. În rezultatul studiilor efectuate cu utilizarea sistemelor automatizate de colectare şi prelucrare a datelor experimentale a fost elaborată metodologia, bazele experimentale şi informaţionale ale analizei reacţiilor de rezistenţă a plantelor în dinamică la nivel de organism integru şi organe. Au fost propuse metode originale de evaluare şi identifi care a genotipurilor de plante rezistente la factorii abiotici stresogeni (principiul de histerozis; viteza de reparaţie post-stres). S-au evidenţiat la nivel de organism integru două strategii de răspuns al plantelor la stresul de natură abiotică: prima prezintă un răspuns dinamic rapid de tranziţie a parametrilor funcţionali la un nivel staţionar nou; a doua – reprezintă un mecanism latent, care se caracterizează printr-o tranziţie lentă a sistemelor funcţionale la o stare nouă. Prima strategie este prezentă preponderent la soiurile şi hibrizii cultivaţi, productivi, iar a doua – la speciile spontane şi formele strămoşeşti de semicultură şi locale. Rezultatele experimentale obţinute au permis evidenţierea următoarelor fenomene noi în reacţiile de răspuns ale plantelor la nivel de organism: *Efectul „Silanciere totală a schimbului de apă”, care se manifestă în stoparea temporară a absorbţiei, transportării şi evaporării apei de către plante în condiţii de temperaturi pozitive scăzute (frig), inclusiv temporar şi în perioada post-stres în condiţii optimale. *Efectul „Supracompensaţia schimbului hidric”, care se manifestă prin amplifi carea de 3-4 ori a intensităţii transportului şi evaporării apei de către plante în perioada post-stres după stresul arşiţei. *Efectul „Oscilarea reacţiilor de răspuns”, care constă în instabilitatea în timp a amplitudinii reacţiilor adaptive în condiţii de temperaturi extremale înalte.*Efectul „Dezintegrarea funcţională”, care se caracterizează în inversarea esenţială a corelaţiilor proceselor fi ziologice în condiţii stresogene şi restabilirea lor prelungită în perioada post-stres. În manifestarea acestor fenomene există un polimorfi sm intra- şi interspecifi c, ceea ce permite de a selecta la nivel de organism genotipuri cu normă largă de reacţie la factorii abiotici stresogeni. Rezultatele obţinute cu utilizarea sistemelor automatizate au permis a formula o ipoteză nouă „Posibilitatea achiziţionării în procesul de evoluţie a unor specii în econişe cu condiţii climaterice instabile concomitent a două mecanisme de fotosinteză – unul bazal C3 şi unul adaptiv – CAM”. Ipoteza se bazează pe stabilirea la Vitis vinifera în condiţii de stres termo-hidric, când mecanismul C3 funcţionează la un nivel scăzut s-au este inhibat (stomatele sunt semi- sau total închise), a capacităţii de a induce mecanismul CAM (metabolismul acidic crasulacean), care se caracterizează printr-un nivel înalt de asimilare nocturnă a CO2 şi acumulare în calitate de produse primare a acizilor organici. Asimilarea nocturnă a CO2 se datorează inducerii şi activării enzimei fosfoenolpiruvatcarboxilazei, care catalizează legarea moleculelor de CO2 la acidul fosfoenolpiruvat (C3) cu formarea acidului malic (C4). La lumină mitocondriile metabolizează malatul cu eliberarea de CO2, care amplifi că procesul de fotosinteză în cloroplastidele plantelor în condiţii stresogene. (Congresul II al Societăţii Unionale a Fiziol. Pl., Moscova, 1992, p. 72.) Ulterior a fost efectuată o serie de cercetări orientate la determinarea controlului genetic al caracterelor cantitative ce caracterizează rezistenţa plantelor la factorii abiotici, îndeosebi la temperaturi extremale şi secetă. Realizarea problemei de identifi care şi cartare a factorilor genetici, a zonelor cromozomiale care conţin gene de rezistenţă la factorii nefavorabili ai mediului, are o mare importanţă pentru asigurarea suportului procesului de ameliorare. În majoritatea cazurilor caracterele de rezistenţă la factorii abiotici sunt caractere cantitative poligenice cu variabilitate tipică continue. După cum au stabilit Serebrovschi (1970), Thoday (1967) se pot evidenţia un număr mic de oligogene, polimorfi smul cărora asigură cea mai mare cotă a variabilităţii caracterului cercetat. Conform altor autori, necătând la complexitatea funcţională a controlului genetic al caracterului cantitativ, un rol principal le aparţin la 1-3 gene (Elston, 1973). Pentru cazul a 3 şi mai multe gene e raţional de a determina efectele rezultative ale acţiunii şi interacţiunii tuturor genelor (Мазер, Джинкс, 1985). Pentru cazurile de heretabilitate mono- şi digenică în laboratorul nostru au fost elaborate modele matematice de identifi care şi localizare a factorilor genetici bazate pe date ale caracterelor cantitative. (Л.М. Полесская, А.Г. Жакотэ, В.С. Цыкэу, Генетика, София 1992 Т. 25, Л.М. Полесская, А.Г. Жакотэ, В.С. Цыкэу, 1993 Bul. AŞM, şt. biol. şi chim. 1993, nr. 6 ş.a.). Metodele de cercetare au inclus analiza hibridologică marcher, metodele matematice pentru stabilirea parametrilor genetici ale frecvenţei recombinaţiei, determinarea coefi cientului de coincidenţă şi efectelor acţiunii factorului megafenic. În calitate de caractere cantitative au fost selectaţi preventiv în studii speciale „Energia germinării seminţelor”; „Capacitatea de germinare a seminţelor”; „Gradul de lezare a frunzelor”; „Acumularea biomasei” şi „Idexul plastocronic”.În cercetările cu tomatele s-a stabilit că în genomul tomatelor sunt prezenţi 7 factori genetici cu efecte puternice asupra rezistenţei plantelor la frig, linkate cu genele marcher aw (cr.2); m-2 (cr.6); sy (cr.3); var (cr.7); yg 6 (cr.11); not (cr.7) şi wd (cr.9). Patru din aceşti factori cuplaţi cu genele, Sy; var; wd si yg 6 ale cromozomilor respectivi nu au fost localizaţi precis în anumite locusuri din cauza absenţei rezolvării ecuaţiei modelului. Gena sy (cr.3) acţionează asupra caracterului de rezistenţă la frig în baza efectului de pleiotropie. Pe cromozomul 11 a fost identifi cat şi localizat un factor puternic de rezistenţă la frig-factorul F1 la o distanţă de 19 morganide de marcherul aw, iar pe cromozomul VI – factorul F2, localizat la distanţa de 24 morganide de gena marcher m-2. Ambii factori cu efecte puternice controlează creşterea frunzelor şi integritatea în condiţii de frig. Pe cromozomul 6 a fost identifi cat şi localizat la o distanţă de 30 morganide de gena m-2 un factor genetic, ce accelerează semnifi cativ dezvoltarea tomatelor după acţiunea frigului asupra plantelor. A fost stabilit, că contribuţia maximală în variabilitatea caracterelor cantitative ale rezistenţei la frig la toate stadiile studiate ale ontogenezei o au interacţiunile epistatice ale genelor. Interacţiunile epistatice şi efectele aditive ale acţiunii genelor sunt orientate spre intensifi carea germinării seminţelor atât la temperaturi scăzute, cât şi la temperaturi optimale. Efectele dominării au o direcţie inversă. S-a stabilit că rezistenţa plantelor la frig la faza de germinare nu este un criteriu absolut al rezistenţei plantelor la frig la fazele ulterioare. S-a evidenţiat că controlul genetic al rezistenţei tomatelor la diferite faze este determinat de subprograme genetice diferite. În cercetările cu porumbul la faza de germinare a seminţelor în condiţii de frig a fost identifi cat un factor genetic de rezistenţă localizat pe cromozomul 4 într-o grupă de linkage cu gena marcher Su 1. La faza de 3-4 frunze după acţiunea frigului s-a stabilit prezenţa unui linkage ai factorilor de rezistenţă cu genele marcher Su1 (cr.4) şi g1 (cr. 10). În procesul de reparaţie s-a evidenţiat de asemenea factorul genetic linkat cu gena Su1 (cr.4) şi cu gena y1 (cr.6), care au accelerat semnifi cativ restabilirea creşterii plantelor. Astfel, se postulează prezenţa unui bloc de gene amplasat pe cromozomul 4, care determină rezistenţa la frig a porumbului la diferite faze ale ontogenezei (germinare, faza juvenilă) şi în reparaţia post-stres. La determinarea efectelor sumare ale genelor ce controlează rezistenţa porumbului la frig s-a stabilit, că în multe combinaţii aportul principal în nelezarea frunzelor în condiţii de temperaturi scăzute pozitive aparţine interacţiunilor interlocice ale genelor (până la 90 % a dispersiei). S-a stabilit, de asemenea, că rezistenţa plantelor la frig la stadiul de germinare nu poate servi drept criteriu de rezistenţă la temperaturi scăzute a genotipului în integritate. Sistemele genetice ce determină intensitatea germinării seminţelor în condiţii de frig şi în normă în mare măsură sunt identice şi se deosebesc esenţial de sistemele genetice, care determină caracterele rezistenţei la frig la fazele juvenile.De aici este generalizată o concluzie principială – controlul genetic al rezistenţei plantelor la frig la diferite stadii ale ontogenezei este determinat de diferite subprograme, cel mai simple fi ind la stadia de germinare. Pe parcursul dezvoltării programul genetic de rezistenţă la frig se completează cu componente noi. Această complexitate este mai exprimată pe parcursul procesului de repartiţie post-stres. Experimental a fost stabilit, că numărul de gene, ce deosebesc formele iniţiale în perioada de reparaţie este mai mare decât în condiţii de stres hipotermic şi în normă. O importanţă deosebită pentru stabilitatea producţiei agricole prezintă rezistenţa plantelor la stresul arşiţei, şocul termic. Pentru studiul acţiunii arşiţei asupra aparatului genetic al plantelor au fost efectuate cercetări ale expresiei genelor nucleare. Pentru aceste studii au fost utilizate metodele biologiei moleculare: extracţia ARNului total, separarea poli (A)+ARN, electroforeza ARN, sinteza cADN în baza retrotranscripţiei cu poli (A)+ARN, hibridarea Norden ADN (32p) cu ploi (A)+ARN, hibridarea în soluţii. Ca obiecte de cercetare au fost alese genotipuri de porumb contraste după rezistenţa la secetă şi arşiţă: linia XL-12 – rezistentă, MK-01 – mediu rezistentă şi linia 092 – nerezistentă. Modelarea diferitor tipuri de arşiţă s-a efectuat în camere cu climă artifi cială. S-a cercetat acţiunea reacţiei porumbului la două tipuri de stres termic – la creşterea lentă a temperaturii – de la 220C până la 440C şi la creşterea bruscă a temperaturii de la 220C până la 440C. S-a stabilit că la creşterea lentă a temperaturii în frunzele porumbului se sintetizează ARN (transcripţi) preponderent cu masa moleculară mare, iar în varianta cu creştere bruscă a temperaturii de la optimală la extremală în pulul general de poli (A) +ARN creşte cota specifi că a transcripţiilor cu masa moleculară mai mică. Aceste rezultate se acordă cu datele referitoare la cercetările cu proteinele de stres, care au demonstrat, că la creşterea bruscă a temperaturii s-a amplifi cat semnifi cativ sinteza polipeptidelor drept masa moleculară mică (8-20kD) (Jacotă A. et. al. 1998). S-a stabilit, de asemenea, că în frunzele porumbului sunt prezenţi şi transcripţi comuni pentru ambele tipuri de stres. Este necesar însă de menţionat, că nivelul de expresie al genelor, ce codifi că sinteza acestor ARN de informaţie a fost mai înalt în varianta cu creşterea lentă a temperaturii de la normală la cea extremală. Pe baza cuantifi cării nivelului de radioactivitate s-a stabilit, că în frunzele porumbului supus şocului termic sunt prezenţi 66-68% de transcripţi specifi ci, pentru stresul arşiţei şi 32-34% – comune pentru condiţii normale şi temperaturi înalte. Aceste date de asemenea corelează cu rezultatele obţinute în studiul acţiunii şocului termic asupra sintezei proteinelor de stres. S-a demonstrat, că la acţiunea temperaturilor înalte asupra plantelor de rând cu proteine ale şocului termic se sintetizează şi unele polipeptide, prezente şi în condiţii normale (Jacotă A. et. al., 1996). Totodată s-a stabilit, că genotipurile de porumb studiate se deosebesc între ele prin cantitatea transcripţilor specifi ci, induşi de către şocul termic. Astfel, la linia 092 cu rezistenţa scăzută la secetă au fost identifi cate doar 8 fracţii de cADN unicatenare, specifi ce pentru stresul temperaturilor înalte cu suma de impulsuri radioactive mai mare de 100. La linia XL-12 rezistentă la secetă au fost evidenţiate 23 fracţii de cADN cu suma de impulsuri mai mare de 100. Astfel, genotipurile de porumb cu rezistenţă înaltă la secetă (şi la arşiţă) sintetizează de 3 ori mai mulţi transcripţi, specifi ci pentru şocul termic, decât genotipul mai puţin rezistent. Analiza nivelului şi componenţei mARN sintetizat a demonstrat, că la genotipuri cu rezistenţa înaltă la şocul termic se păstrează o perioadă mai îndelungată de sinteză intensă a transcripţilor. Ele se caracterizează şi prin prezenţa unor transcripţi longevivi. Scriningul diferencial al bibliotecilor şocului termic de cADN, la soia şi porumb au permis clasifi carea transcripţilor după nivelul de sinteză în două grupe: transcripţi cu un nivel înalt de biosinteză într-un interval relativ larg de temperaturi şi transcripţi cu un nivel înalt de biosinteză numai într-un diapazon îngust de temperaturi. Aceste clone de cADN pot fi utilizate în calitate de marcheri moleculari pentru identifi carea genotipurilor cu normă de reacţie largă şi îngustă la stresul arşiţei. Astfel, reacţia genomului plantelor la acţiunea temperaturilor înalte depinde semnifi cativ de genotip şi viteza creşterii intensităţii arşiţei. În condiţii de şoc termic se realizează expresia atât a genelor inducibile de temperaturi înalte, cât şi a genelor comune pentru norma şi acţiunea stresului. La creşterea lentă a temperaturii şocului termic în plante se sintetizează relativ mai mulţi transcripţi cu masa moleculară mare, iar la acţiunea bruscă a temperaturilor creşte semnifi cativ cota transcripţilor cu masa moleculară mică. Genotipurile cu rezistenţa înaltă la arşiţă se caracterizează printr-o diversitate mai mare a transcripţilor, posedă un nivel mai înalt de biosinteză a mARN şi conţin matrice longevive. În cercetările cu soia s-a stabilit că gena majoră a şocului termic HSP 70 posedă câteva forme apropiate după masa moleculară şi deci prezintă o familie. De exemplu, la soiul Amurskaia 41 la 280C se expresează două gene hsp 70,6 şi câte o genă hsp 71,6 şi hsp 72,4, care codifi că 2 izoproteine cu M 70,6 kD şi câte un component proteic cu M 71,6 şi M 72,4 kD respectiv. La temperatura 400C expresie genelor hsp 70,6 şi hsp 72,4 se blochează, sinteza proteinelor cu M 70,6 şi M 72,4 stopează, iar proteina cu M 71,6kD se sintetizează în cantităţi infi ne. La 430C se manifestă supresia a tuturor 3 gene. În aceste condiţii se activează alte gene, de exemplu hsp 73,3 ş.a. Modelarea teoretică a expresiei genelor şocului termic a demonstrat că sistemul de reglaj al acestor gene inducibile are caracterul unui sistem „trigger” în cadrul căruia sinteza mARN a proteinelor de şoc se realizează viteza, care corespunde vitezei maxime. Sistemul este protejat de infl uenţa fl uctuaţiilor factorilor externi de o concentraţie limită a mARN, sinteza efectivă, având loc numai după depăşirea acestei limite. Una dintre etapele-cheie ale reglajului sintezei-proteinelor şocului termic se realizează la nivel transcripţional, expresia genelor inducibile fi ind determinată de cel puţin doi factori principali: secvenţe ADNcis şi factori proteici trans.Un rol deosebit între factorii ce afectează puternic productivitatea plantelor îi aparţine secetei. Seceta, condiţionată de acţiunea separată sau în complex a defi cienţei apei şi a temperaturilor înalte, este principalul factor limitant pentru agricultură. Există numeroase lucrări, în care se demonstrează, că acţiunea negativă a secetei constă în inducerea a două tipuri de leziuni ale plantelor: deshidratare şi supraîncălzire, şoc termic. Evitarea şi diminuarea efectelor negative ale secetei necesită o cunoaştere profundă a mecanismelor de rezistenţă şi a controlului lor genetic la diferite niveluri de organizare a plantelor. În raportul prezent se expun rezultatele obţinute în cercetările controlului genetic şi a unor aspecte moleculare ale rezistenţei plantelor cultivate la stresul secetei. În rezultatul cercetărilor efectuate în condiţii controlate s-a stabilit că la grâul comun rezistenţa la secetă este determinată de factorii genetici localizaţi în câteva grupe de linkage ale genomurilor A, B şi D, care nu sunt identice pentru diferite caractere cantitative. Astfel, la faza de germinare a seminţelor în soluţii osmotice de zaharoză factorii genetici, ce favorizează încolţirea boabelor la 16-18 atmosfere sunt localizaţi în cromozomii 1B, 2B, 4A, 5 A şi 6D. Diminuează capacitatea de germinare la presiunea osmotică de 18 atmosfere, factorii localizaţi în cromozomii 3A, 6A, 6B, 7B, 5D şi 13D. La presiunea agentului osmotic de 20 atm. au infl uenţat pozitiv germinarea seminţelor factorii genetici ai cromozomilor 2B,3B, 6D şi 7D. La faza vegetativă de creştere rezistenţa înaltă şi medie a aparatului asimilator este determinată de gene situate în cromozomii 1A, 3A, 7A, 3B, 2D, 5D şi 7D. Substituţia cromozomilor 1B,1D,4A,4B, a soiului rezistent la secetă (s.Saratovskaia 29) cu cromozomii identici ai soiului nerezistent (s.Ianeţchis Probat) a produs o lezare puternică (până la 7090%) a aparatului fotosintetic în condiţii de secetă. Îndeosebi de critic a fost efectul substituţiei cromozomului 1D. Pentru formarea recoltei în condiţii de secetă un rol deosebit aparţine factorilor genetici localizaţi în cromozomii 1A, 4A, 5A, 7A, 2B, 4B, 6B, 7B, 3D, 5D, şi 6D, îndeosebi 1A, 4B, 3D, şi 5D. Genelor cromozomilor 1D şi 2D diminuează substanţial recolta de boabe. La soia în condiţii de secetă s-a evidenţiat un linkage genetic al biomasei produse cu genele peroxidazei cu masa moleculară mare a frunzelor. La acţiunea secetei la genotipurile nerezistente la secetă şi cu rezistenţă redusă se exprimă un factor genetic cu sensibilitatea mare, care inhibă capacitatea de germinare şi se manifestă ca un caracter dominant. Gradul de heritabilitate în sens larg în condiţii de secetă a demonstrat valori mari pentru toate caracterele cantitative ale recoltei. În studiile linkagului genetic a caracterelor cantitative de rezistenţă la porumb cu 10 marcheri morfologici localizaţi câte unul pe fi ecare cromozom (bm2, lg1, lg2, su1, pr, y1, ge1, j, wx, g) s-a stabilit, că doar pe cromozomul 4 este situat un factor cu efect puternic, ce determină acumularea biomasei rădăcinii în condiţii de stres hidric. În cercetările la faza timpurie a vegetaţiei marcherii plasaţi pe un singur cromozom (cr.2-lg1; gl2; v4 şi cromozomul 9-sh; wx) s-a remarcat existenţa unui efect evident de cuplare a genei sh (cr.9) şi a genelor V4 şi lg 1 (cr.2) cu factorii genetici ce determină acumularea biomasei în condiţii de secetă. Deosebit de pronunţată la stresul osmotic este reacţia sistemului radicular. Astfel, la genotipurile sensibile cultivate in vitro (embriocultură) creşterea sumară a rădăcinilor în lungime şi biomasa lor deja la un stres mediu (9,6% zaharoză) este inhibată la nivel de 80-90%. La genotipurile rezistente la secetă, în aceleaşi condiţii, stresul osmotic induce o reacţie inversă – o creştere până la 200% a numărului rădăcinilor şi o creştere cu circa 65-70% a lungimii lor sumare. În baza analizei hibridologice şi a modelării matematice a fost identifi cat un factor genetic cu efect puternic asupra creşterii rădăcinii în condiţii de secetă, care a fost localizat pe cromozomul 4 la o distanţă 40-35% unităţi crossovere de gene marcher su1. Acest factor în condiţii de stres hidric induce creşterea rapidă a rădăcinilor, frânând totodată creşterea tulpinii şi a frunzelor. La faza de germinare a seminţelor în determinarea genetică a capacităţii de germinare în condiţii de stres osmotic au fost semnifi cative efectele de acţiune şi interacţiune a genelor de tip aditiv-aditiv şi dominant. Aportul lor e de 36,8 şi 51,2% respectiv şi de 88,0% sumar. La faza de plantulă (3-4 frunze) efectele aditive, dominante, aditiv-dominante şi aditiv-aditive au fost semnifi cative pentru caracterele suprafaţa foliară, biomasa şi înălţimea plantei, dar acţiunea lor a fost orientată în direcţia micşorării valorii caracterelor studiate. În condiţii de secetă în determinarea caracterului biomasa toate efectele au fost relativ mici. Astfel, în condiţii de stres hidric efectele sumare de acţiune şi de interacţiune a genelor pentru hibrizii de porumb a căror forme parentale sunt contraste după rezistenţă la secetă diferă la diferite faze ale ontogenezei. În ultimii ani în studiul molecular al rezistenţei plantelor la factori abiotici, inclusiv secetă, au fost aplicate metode de identifi care a polimorfi smului fragmentelor de ADN, prin tehnica PCR (reacţia polimerazică în lanţ). În experienţele efectuate în comun cu colaboratorii laboratorului „Genetica şi fi ziologia rezistenţei plantelor” s-a cercetat polimorfi smul fragmentelor de ADN genomic la linii de porumb contraste după rezistenţa la secetă cu utilizarea unui set de primiri nucleotidici – OPA1; OPA2; OPA3; OPA10; D8; P2. În rezultat a fost identifi cat un număr mare de fragmente amplifi cate. Aceste fragmente se repartizează în diapazonul 0,2-1,7 kD. Fiecare primer a permis obţinerea unui spectru cu componente comune şi specifi ce de fragmente amplifi cate. Numărul şi intensitatea amplifi cării fragmentelor sunt specifi ce pentru fi ecare genotip. De exemplu, în reacţiile cu primerul OPA1 toate 6 linii de porumb testate se deosebesc esenţial între ele după spectrul de fragmente amplifi cate. Totodată se evidenţiază, că liniile rezistente la secetă şi arşiţă (RF7; XL12;) se deosebesc printr-un polimorfi sm mai mare a fragmentelor de ADN, în comparaţie cu cele mai puţin rezistente (Mf; DH1; 092). La hibrizi F1 dintre liniile rezistente şi cele nerezistente la secetă de regulă predomină, atât după numărul benzilor, cât şi intensitatea lor, profi lul liniilor mai puţin rezistente. Informative sunt şi rezultatele analizei fragmentelor amplifi cate cu primerul OPA-8, care de asemenea demonstrează un specifi c semnifi cativ al fi ecărei linii şi hibrid între ele. Astfel, analiza moleculară a ADN-lui prin tehnica reacţiei polimerazice în lanţ deschide noi orizonturi în identifi carea precisă a genotipurilor şi obţinerea de noi cunoştinţe în controlul genetic al rezistenţei plantelor la factorii nefavorabili ai mediului.Luând în consideraţie, că pentru multe culturi agricole germoplasma existentă a fost în mare măsură deja valorifi cată, tot mai actuală devine problema creării unui material iniţial nou, pentru ameliorare, crearea de noi genotipuri cu caractere specifi ce şi complexe valoroase pentru ameliorare. În acest scop au fost dezvoltate biotehnologii ameliorative, care au permis obţinerea şi selectarea a numeroase forme noi cu caractere valoroase. În rezultat a fost elaborat un principiu nou de potenţiere a variabilităţii genetice prin utilizarea sinergismului în lanţ a recombinaţiei (inter- şi intraspecifi ce), culturii in vitro (a ţesăturilor şi embrionilor) şi mutagenezei induse (raze gamma, raze laser). Acest principiu sporeşte esenţial atât frecvenţa, cât şi spectrul variabilităţii genetice obţinute. Variabilitatea indusă este rezultatul recombinărilor meiotice, mitotice, mutagenezei somaclonale şi induse şi, probabil, a transpoziţiei elementelor mobile. De exemplu, folosirea acestui principiu a permis obţinerea de la o singură combinaţie Lycopersicon esculentum x Lycopersicon hirsutum pentru 40 de clone de descendenţi cu diferite caractere după mărimea, forma şi culoarea fructelor, conţinutul de carotenoizi şi licopină, substanţe uscate, glucide, acizi organici etc. Pentru obţinerea de forme noi cu rezistenţă sporită la factori abiotici culturile in vitro se produc pe fonduri selective care modelează frigul, stresul hidric sau arşiţa. Utilizând aceste tehnologii au fost obţinute numeroase genotipuri noi de tomate cu rezistenţa sporită la frig (+8-100C), ce asigură o germinare de 90,8-98,0% în condiţii de câmp. Pe fonduri selective in vitro (agenţi osmotici, acid abscizic, temperaturi înalte) au fost obţinute o serie de linii de porumb cu rezistenţa înaltă la secetă. De asemenea, prin cultura in vitro au fost create şi forme noi de plante medicinale – Echinacea şi Sylibum. De exemplu la Sylibum s-au obţinut mutanţi cu pigmentaţie clorofi lică de 100% a frunzei, faţă de specia maternă la care 50-60% a suprafeţei foliare este albinoasă şi deci posedă capacitate de fotosinteză redusă. S-a demonstrat posibilitatea de a obţine clone cu capacitate sporită de rezistenţă la frig şi arşiţă din populaţiile homozigote deja existente, ceea ce reprezintă o cale reală de sporire a potenţialul adaptiv al plantelor cultivate. Dl academician A. Jacotă, prin participarea la crearea materialului iniţial şi testarea rezistenţei ecologice a liniilor şi soiurilor create, a conlucrat la crearea a 26 soiuri de plante cerealiere, leguminoase, legumicole, medicinale şi aromatice, 16 dintre care sunt omologate.

Principalele activităţii ştiinţifi ce dezvoltate de academicianul Anatolie Jacotă în ultimii ani au cuprins reacţiile adaptive ale plantelor la diverse niveluri de organizare – organism, organe, ţesuturi, molecular; determinismul genetic al rezistenţei plantelor la factorii stresogeni abiotici la diferite faze ale ontogenezei; elaborarea şi adaptarea de metode şi modele genetice de identifi care şi localizare în genom a factorilor genetici responsabili de reacţiile adaptive; marcheri morfologici, proteici şi genetici ai caracterelor cantitative, inclusiv ai rezistenţei ecologice; expresia genelor stres-inducibile; polimorfi smul fragmentelor de ADN genomic la genotipuri cu caractere valoroase; biotehnologii vegetale de creare şi selectare a variabilităţii genetice a plantelor cu caractere de rezistenţă, productivitate şi calitate înaltă; evaluarea după rezistenţă la factorii stresogeni a materialului iniţial pentru ameliorare şi a soiurilor noi create.În rezultatul studiilor efectuate cu utilizarea sistemelor automatizate de colectare şi prelucrare a datelor experimentale a fost elaborată metodologia, bazele experimentale şi informaţionale ale analizei reacţiilor de rezistenţă a plantelor în dinamică la nivel de organism integru şi organe. Au fost propuse metode originale de evaluare şi identifi care a genotipurilor de plante rezistente la factorii abiotici stresogeni (principiul de histerozis; viteza de reparaţie post-stres). S-au evidenţiat la nivel de organism integru două strategii de răspuns al plantelor la stresul de natură abiotică: prima prezintă un răspuns dinamic rapid de tranziţie a parametrilor funcţionali la un nivel staţionar nou; a doua – reprezintă un mecanism latent, care se caracterizează printr-o tranziţie lentă a sistemelor funcţionale la o stare nouă. Prima strategie este prezentă preponderent la soiurile şi hibrizii cultivaţi, productivi, iar a doua – la speciile spontane şi formele strămoşeşti de semicultură şi locale. Rezultatele experimentale obţinute au permis evidenţierea următoarelor fenomene noi în reacţiile de răspuns ale plantelor la nivel de organism: *Efectul „Silanciere totală a schimbului de apă”, care se manifestă în stoparea temporară a absorbţiei, transportării şi evaporării apei de către plante în condiţii de temperaturi pozitive scăzute (frig), inclusiv temporar şi în perioada post-stres în condiţii optimale. *Efectul „Supracompensaţia schimbului hidric”, care se manifestă prin amplifi - carea de 3-4 ori a intensităţii transportului şi evaporării apei de către plante în perioada post-stres după stresul arşiţei. *Efectul „Oscilarea reacţiilor de răspuns”, care constă în instabilitatea în timp a amplitudinii reacţiilor adaptive în condiţii de temperaturi extremale înalte.*Efectul „Dezintegrarea funcţională”, care se caracterizează în inversarea esenţială a corelaţiilor proceselor fi ziologice în condiţii stresogene şi restabilirea lor prelungită în perioada post-stres. În manifestarea acestor fenomene există un polimorfi sm intra- şi interspecifi c, ceea ce permite de a selecta la nivel de organism genotipuri cu normă largă de reacţie la factorii abiotici stresogeni. Rezultatele obţinute cu utilizarea sistemelor automatizate au permis a formula o ipoteză nouă „Posibilitatea achiziţionării în procesul de evoluţie a unor specii în econişe cu condiţii climaterice instabile concomitent a două mecanisme de fotosinteză – unul bazal C3 şi unul adaptiv – CAM”. Ipoteza se bazează pe stabilirea la Vitis vinifera în condiţii de stres termo-hidric, când mecanismul C3 funcţionează la un nivel scăzut s-au este inhibat (stomatele sunt semi- sau total închise), a capacităţii de a induce mecanismul CAM (metabolismul acidic crasulacean), care se caracterizează printr-un nivel înalt de asimilare nocturnă a CO2 şi acumulare în calitate de produse primare a acizilor organici. Asimilarea nocturnă a CO2 se datorează inducerii şi activării enzimei fosfoenolpiruvatcarboxilazei, care catalizează legarea moleculelor de CO2 la acidul fosfoenolpiruvat (C3 ) cu formarea acidului malic (C4 ). La lumină mitocondriile metabolizează malatul cu eliberarea de CO2 , care amplifi că procesul de fotosinteză în cloroplastidele plantelor în condiţii stresogene. (Congresul II al Societăţii Unionale a Fiziol. Pl., Moscova, 1992, p. 72.) Ulterior a fost efectuată o serie de cercetări orientate la determinarea controlului genetic al caracterelor cantitative ce caracterizează rezistenţa plantelor la factorii abiotici, îndeosebi la temperaturi extremale şi secetă. Realizarea problemei de identifi care şi cartare a factorilor genetici, a zonelor cromozomiale care conţin gene de rezistenţă la factorii nefavorabili ai mediului, are o mare importanţă pentru asigurarea suportului procesului de ameliorare. În majoritatea cazurilor caracterele de rezistenţă la factorii abiotici sunt caractere cantitative poligenice cu variabilitate tipică continue. După cum au stabilit Serebrovschi (1970), Thoday (1967) se pot evidenţia un număr mic de oligogene, polimorfi smul cărora asigură cea mai mare cotă a variabilităţii caracterului cercetat. Conform altor autori, necătând la complexitatea funcţională a controlului genetic al caracterului cantitativ, un rol principal le aparţin la 1-3 gene (Elston, 1973). Pentru cazul a 3 şi mai multe gene e raţional de a determina efectele rezultative ale acţiunii şi interacţiunii tuturor genelor (Мазер, Джинкс, 1985). Pentru cazurile de heretabilitate mono- şi digenică în laboratorul nostru au fost elaborate modele matematice de identifi care şi localizare a factorilor genetici bazate pe date ale caracterelor cantitative. (Л.М. Полесская, А.Г. Жакотэ, В.С. Цыкэу, Генетика, София 1992 Т. 25, Л.М. Полесская, А.Г. Жакотэ, В.С. Цыкэу, 1993 Bul. AŞM, şt. biol. şi chim. 1993, nr. 6 ş.a.). Metodele de cercetare au inclus analiza hibridologică marcher, metodele matematice pentru stabilirea parametrilor genetici ale frecvenţei recombinaţiei, determinarea coefi cientului de coincidenţă şi efectelor acţiunii factorului megafenic. În calitate de caractere cantitative au fost selectaţi preventiv în studii speciale „Energia germinării seminţelor”; „Capacitatea de germinare a seminţelor”; „Gradul de lezare a frunzelor”; „Acumularea biomasei” şi „Idexul plastocronic”.În cercetările cu tomatele s-a stabilit că în genomul tomatelor sunt prezenţi 7 factori genetici cu efecte puternice asupra rezistenţei plantelor la frig, linkate cu genele marcher aw (cr.2); m-2 (cr.6); sy (cr.3); var (cr.7); yg 6 (cr.11); not (cr.7) şi wd (cr.9). Patru din aceşti factori cuplaţi cu genele, Sy; var; wd si yg 6 ale cromozomilor respectivi nu au fost localizaţi precis în anumite locusuri din cauza absenţei rezolvării ecuaţiei modelului. Gena sy (cr.3) acţionează asupra caracterului de rezistenţă la frig în baza efectului de pleiotropie. Pe cromozomul 11 a fost identifi cat şi localizat un factor puternic de rezistenţă la frig-factorul F1 la o distanţă de 19 morganide de marcherul aw, iar pe cromozomul VI – factorul F2 , localizat la distanţa de 24 morganide de gena marcher m-2. Ambii factori cu efecte puternice controlează creşterea frunzelor şi integritatea în condiţii de frig. Pe cromozomul 6 a fost identifi cat şi localizat la o distanţă de 30 morganide de gena m-2 un factor genetic, ce accelerează semnifi cativ dezvoltarea tomatelor după acţiunea frigului asupra plantelor. A fost stabilit, că contribuţia maximală în variabilitatea caracterelor cantitative ale rezistenţei la frig la toate stadiile studiate ale ontogenezei o au interacţiunile epistatice ale genelor. Interacţiunile epistatice şi efectele aditive ale acţiunii genelor sunt orientate spre intensifi carea germinării seminţelor atât la temperaturi scăzute, cât şi la temperaturi optimale. Efectele dominării au o direcţie inversă. S-a stabilit că rezistenţa plantelor la frig la faza de germinare nu este un criteriu absolut al rezistenţei plantelor la frig la fazele ulterioare. S-a evidenţiat că controlul genetic al rezistenţei tomatelor la diferite faze este determinat de subprograme genetice diferite. În cercetările cu porumbul la faza de germinare a seminţelor în condiţii de frig a fost identifi cat un factor genetic de rezistenţă localizat pe cromozomul 4 într-o grupă de linkage cu gena marcher Su 1. La faza de 3-4 frunze după acţiunea frigului s-a stabilit prezenţa unui linkage ai factorilor de rezistenţă cu genele marcher Su1 (cr.4) şi g1 (cr. 10). În procesul de reparaţie s-a evidenţiat de asemenea factorul genetic linkat cu gena Su1 (cr.4) şi cu gena y1 (cr.6), care au accelerat semnifi cativ restabilirea creşterii plantelor. Astfel, se postulează prezenţa unui bloc de gene amplasat pe cromozomul 4, care determină rezistenţa la frig a porumbului la diferite faze ale ontogenezei (germinare, faza juvenilă) şi în reparaţia post-stres. La determinarea efectelor sumare ale genelor ce controlează rezistenţa porumbului la frig s-a stabilit, că în multe combinaţii aportul principal în nelezarea frunzelor în condiţii de temperaturi scăzute pozitive aparţine interacţiunilor interlocice ale genelor (până la 90 % a dispersiei). S-a stabilit, de asemenea, că rezistenţa plantelor la frig la stadiul de germinare nu poate servi drept criteriu de rezistenţă la temperaturi scăzute a genotipului în integritate. Sistemele genetice ce determină intensitatea germinării seminţelor în condiţii de frig şi în normă în mare măsură sunt identice şi se deosebesc esenţial de sistemele genetice, care determină caracterele rezistenţei la frig la fazele juvenile.De aici este generalizată o concluzie principială – controlul genetic al rezistenţei plantelor la frig la diferite stadii ale ontogenezei este determinat de diferite subprograme, cel mai simple fi ind la stadia de germinare. Pe parcursul dezvoltării programul genetic de rezistenţă la frig se completează cu componente noi. Această complexitate este mai exprimată pe parcursul procesului de repartiţie post-stres. Experimental a fost stabilit, că numărul de gene, ce deosebesc formele iniţiale în perioada de reparaţie este mai mare decât în condiţii de stres hipotermic şi în normă. O importanţă deosebită pentru stabilitatea producţiei agricole prezintă rezistenţa plantelor la stresul arşiţei, şocul termic. Pentru studiul acţiunii arşiţei asupra aparatului genetic al plantelor au fost efectuate cercetări ale expresiei genelor nucleare. Pentru aceste studii au fost utilizate metodele biologiei moleculare: extracţia ARNului total, separarea poli (A)+ ARN, electroforeza ARN, sinteza cADN în baza retrotranscripţiei cu poli (A)+ ARN, hibridarea Norden ADN (32p ) cu ploi (A)+ ARN, hibridarea în soluţii. Ca obiecte de cercetare au fost alese genotipuri de porumb contraste după rezistenţa la secetă şi arşiţă: linia XL-12 – rezistentă, MK-01 – mediu rezistentă şi linia 092 – nerezistentă. Modelarea diferitor tipuri de arşiţă s-a efectuat în camere cu climă artifi cială. S-a cercetat acţiunea reacţiei porumbului la două tipuri de stres termic – la creşterea lentă a temperaturii – de la 220 C până la 440 C şi la creşterea bruscă a temperaturii de la 220 C până la 440 C. S-a stabilit că la creşterea lentă a temperaturii în frunzele porumbului se sintetizează ARN (transcripţi) preponderent cu masa moleculară mare, iar în varianta cu creştere bruscă a temperaturii de la optimală la extremală în pulul general de poli (A) + ARN creşte cota specifi că a transcripţiilor cu masa moleculară mai mică. Aceste rezultate se acordă cu datele referitoare la cercetările cu proteinele de stres, care au demonstrat, că la creşterea bruscă a temperaturii s-a amplifi cat semnifi cativ sinteza polipeptidelor drept masa moleculară mică (8-20kD) (Jacotă A. et. al. 1998). S-a stabilit, de asemenea, că în frunzele porumbului sunt prezenţi şi transcripţi comuni pentru ambele tipuri de stres. Este necesar însă de menţionat, că nivelul de expresie al genelor, ce codifi că sinteza acestor ARN de informaţie a fost mai înalt în varianta cu creşterea lentă a temperaturii de la normală la cea extremală. Pe baza cuantifi cării nivelului de radioactivitate s-a stabilit, că în frunzele porumbului supus şocului termic sunt prezenţi 66-68% de transcripţi specifi ci, pentru stresul arşiţei şi 32-34% – comune pentru condiţii normale şi temperaturi înalte. Aceste date de asemenea corelează cu rezultatele obţinute în studiul acţiunii şocului termic asupra sintezei proteinelor de stres. S-a demonstrat, că la acţiunea temperaturilor înalte asupra plantelor de rând cu proteine ale şocului termic se sintetizează şi unele polipeptide, prezente şi în condiţii normale (Jacotă A. et. al., 1996). Totodată s-a stabilit, că genotipurile de porumb studiate se deosebesc între ele prin cantitatea transcripţilor specifi ci, induşi de către şocul termic. Astfel, la linia 092 – 9 – cu rezistenţa scăzută la secetă au fost identifi cate doar 8 fracţii de cADN unicatenare, specifi ce pentru stresul temperaturilor înalte cu suma de impulsuri radioactive mai mare de 100. La linia XL-12 rezistentă la secetă au fost evidenţiate 23 fracţii de cADN cu suma de impulsuri mai mare de 100. Astfel, genotipurile de porumb cu rezistenţă înaltă la secetă (şi la arşiţă) sintetizează de 3 ori mai mulţi transcripţi, specifi ci pentru şocul termic, decât genotipul mai puţin rezistent. Analiza nivelului şi componenţei mARN sintetizat a demonstrat, că la genotipuri cu rezistenţa înaltă la şocul termic se păstrează o perioadă mai îndelungată de sinteză intensă a transcripţilor. Ele se caracterizează şi prin prezenţa unor transcripţi longevivi. Scriningul diferencial al bibliotecilor şocului termic de cADN, la soia şi porumb au permis clasifi carea transcripţilor după nivelul de sinteză în două grupe: transcripţi cu un nivel înalt de biosinteză într-un interval relativ larg de temperaturi şi transcripţi cu un nivel înalt de biosinteză numai într-un diapazon îngust de temperaturi. Aceste clone de cADN pot fi utilizate în calitate de marcheri moleculari pentru identifi carea genotipurilor cu normă de reacţie largă şi îngustă la stresul arşiţei. Astfel, reacţia genomului plantelor la acţiunea temperaturilor înalte depinde semnifi cativ de genotip şi viteza creşterii intensităţii arşiţei. În condiţii de şoc termic se realizează expresia atât a genelor inducibile de temperaturi înalte, cât şi a genelor comune pentru norma şi acţiunea stresului. La creşterea lentă a temperaturii şocului termic în plante se sintetizează relativ mai mulţi transcripţi cu masa moleculară mare, iar la acţiunea bruscă a temperaturilor creşte semnifi cativ cota transcripţilor cu masa moleculară mică. Genotipurile cu rezistenţa înaltă la arşiţă se caracterizează printr-o diversitate mai mare a transcripţilor, posedă un nivel mai înalt de biosinteză a mARN şi conţin matrice longevive. În cercetările cu soia s-a stabilit că gena majoră a şocului termic HSP 70 posedă câteva forme apropiate după masa moleculară şi deci prezintă o familie. De exemplu, la soiul Amurskaia 41 la 280 C se expresează două gene hsp 70,6 şi câte o genă hsp 71,6 şi hsp 72,4, care codifi că 2 izoproteine cu M 70,6 kD şi câte un component proteic cu M 71,6 şi M 72,4 kD respectiv. La temperatura 400 C expresie genelor hsp 70,6 şi hsp 72,4 se blochează, sinteza proteinelor cu M 70,6 şi M 72,4 stopează, iar proteina cu M 71,6kD se sintetizează în cantităţi infi ne. La 430 C se manifestă supresia a tuturor 3 gene. În aceste condiţii se activează alte gene, de exemplu hsp 73,3 ş.a. Modelarea teoretică a expresiei genelor şocului termic a demonstrat că sistemul de reglaj al acestor gene inducibile are caracterul unui sistem „trigger” în cadrul căruia sinteza mARN a proteinelor de şoc se realizează viteza, care corespunde vitezei maxime. Sistemul este protejat de infl uenţa fl uctuaţiilor factorilor externi de o concentraţie limită a mARN, sinteza efectivă, având loc numai după depăşirea acestei limite. Una dintre etapele-cheie ale reglajului sintezei-proteinelor şocului termic se realizează la nivel transcripţional, expresia genelor inducibile fi ind determinată de cel puţin doi factori principali: secvenţe ADNcis şi factori proteici trans. – 10 – Un rol deosebit între factorii ce afectează puternic productivitatea plantelor îi aparţine secetei. Seceta, condiţionată de acţiunea separată sau în complex a defi cienţei apei şi a temperaturilor înalte, este principalul factor limitant pentru agricultură. Există numeroase lucrări, în care se demonstrează, că acţiunea negativă a secetei constă în inducerea a două tipuri de leziuni ale plantelor: deshidratare şi supraîncălzire, şoc termic. Evitarea şi diminuarea efectelor negative ale secetei necesită o cunoaştere profundă a mecanismelor de rezistenţă şi a controlului lor genetic la diferite niveluri de organizare a plantelor. În raportul prezent se expun rezultatele obţinute în cercetările controlului genetic şi a unor aspecte moleculare ale rezistenţei plantelor cultivate la stresul secetei. În rezultatul cercetărilor efectuate în condiţii controlate s-a stabilit că la grâul comun rezistenţa la secetă este determinată de factorii genetici localizaţi în câteva grupe de linkage ale genomurilor A, B şi D, care nu sunt identice pentru diferite caractere cantitative. Astfel, la faza de germinare a seminţelor în soluţii osmotice de zaharoză factorii genetici, ce favorizează încolţirea boabelor la 16-18 atmosfere sunt localizaţi în cromozomii 1B, 2B, 4A, 5 A şi 6D. Diminuează capacitatea de germinare la presiunea osmotică de 18 atmosfere, factorii localizaţi în cromozomii 3A, 6A, 6B, 7B, 5D şi 13D. La presiunea agentului osmotic de 20 atm. au infl uenţat pozitiv germinarea seminţelor factorii genetici ai cromozomilor 2B,3B, 6D şi 7D. La faza vegetativă de creştere rezistenţa înaltă şi medie a aparatului asimilator este determinată de gene situate în cromozomii 1A, 3A, 7A, 3B, 2D, 5D şi 7D. Substituţia cromozomilor 1B,1D,4A,4B, a soiului rezistent la secetă (s.Saratovskaia 29) cu cromozomii identici ai soiului nerezistent (s.Ianeţchis Probat) a produs o lezare puternică (până la 70- 90%) a aparatului fotosintetic în condiţii de secetă. Îndeosebi de critic a fost efectul substituţiei cromozomului 1D. Pentru formarea recoltei în condiţii de secetă un rol deosebit aparţine factorilor genetici localizaţi în cromozomii 1A, 4A, 5A, 7A, 2B, 4B, 6B, 7B, 3D, 5D, şi 6D, îndeosebi 1A, 4B, 3D, şi 5D. Genelor cromozomilor 1D şi 2D diminuează substanţial recolta de boabe. La soia în condiţii de secetă s-a evidenţiat un linkage genetic al biomasei produse cu genele peroxidazei cu masa moleculară mare a frunzelor. La acţiunea secetei la genotipurile nerezistente la secetă şi cu rezistenţă redusă se exprimă un factor genetic cu sensibilitatea mare, care inhibă capacitatea de germinare şi se manifestă ca un caracter dominant. Gradul de heritabilitate în sens larg în condiţii de secetă a demonstrat valori mari pentru toate caracterele cantitative ale recoltei. În studiile linkagului genetic a caracterelor cantitative de rezistenţă la porumb cu 10 marcheri morfologici localizaţi câte unul pe fi ecare cromozom (bm2, lg1, lg2, su1, pr, y1, ge1, j, wx, g) s-a stabilit, că doar pe cromozomul 4 este situat un factor cu efect puternic, ce determină acumularea biomasei rădăcinii în condiţii de stres hidric. În cercetările la faza timpurie a vegetaţiei marcherii plasaţi pe un singur cromozom (cr.2-lg1; gl2; v4 şi cromozomul 9-sh; wx) s-a remarcat existenţa unui efect evident de cuplare a genei sh (cr.9) şi a genelor V4 şi lg 1 (cr.2) cu factorii genetici ce determină acumularea biomasei în condiţii de secetă. Deosebit de pronunţată la stresul osmotic este reacţia sistemului radicular. Astfel, la genotipurile sensibile cultivate in vitro (embriocultură) creşterea sumară a rădăcinilor în lungime şi biomasa lor deja la un stres mediu (9,6% zaharoză) este inhibată la nivel de 80-90%. La genotipurile rezistente la secetă, în aceleaşi condiţii, stresul osmotic induce o reacţie inversă – o creştere până la 200% a numărului rădăcinilor şi o creştere cu circa 65-70% a lungimii lor sumare. În baza analizei hibridologice şi a modelării matematice a fost identifi cat un factor genetic cu efect puternic asupra creşterii rădăcinii în condiţii de secetă, care a fost localizat pe cromozomul 4 la o distanţă 40-35% unităţi crossovere de gene marcher su1. Acest factor în condiţii de stres hidric induce creşterea rapidă a rădăcinilor, frânând totodată creşterea tulpinii şi a frunzelor. La faza de germinare a seminţelor în determinarea genetică a capacităţii de germinare în condiţii de stres osmotic au fost semnifi cative efectele de acţiune şi interacţiune a genelor de tip aditiv-aditiv şi dominant. Aportul lor e de 36,8 şi 51,2% respectiv şi de 88,0% sumar. La faza de plantulă (3-4 frunze) efectele aditive, dominante, aditiv-dominante şi aditiv-aditive au fost semnifi cative pentru caracterele suprafaţa foliară, biomasa şi înălţimea plantei, dar acţiunea lor a fost orientată în direcţia micşorării valorii caracterelor studiate. În condiţii de secetă în determinarea caracterului biomasa toate efectele au fost relativ mici. Astfel, în condiţii de stres hidric efectele sumare de acţiune şi de interacţiune a genelor pentru hibrizii de porumb a căror forme parentale sunt contraste după rezistenţă la secetă diferă la diferite faze ale ontogenezei. În ultimii ani în studiul molecular al rezistenţei plantelor la factori abiotici, inclusiv secetă, au fost aplicate metode de identifi care a polimorfi smului fragmentelor de ADN, prin tehnica PCR (reacţia polimerazică în lanţ). În experienţele efectuate în comun cu colaboratorii laboratorului „Genetica şi fi ziologia rezistenţei plantelor” s-a cercetat polimorfi smul fragmentelor de ADN genomic la linii de porumb contraste după rezistenţa la secetă cu utilizarea unui set de primiri nucleotidici – OPA1; OPA2; OPA3; OPA10; D8; P2. În rezultat a fost identifi cat un număr mare de fragmente amplifi cate. Aceste fragmente se repartizează în diapazonul 0,2-1,7 kD. Fiecare primer a permis obţinerea unui spectru cu componente comune şi specifi ce de fragmente amplifi cate. Numărul şi intensitatea amplifi cării fragmentelor sunt specifi ce pentru fi ecare genotip. De exemplu, în reacţiile cu primerul OPA1 toate 6 linii de porumb testate se deosebesc esenţial între ele după spectrul de fragmente amplifi cate. Totodată se evidenţiază, că liniile rezistente la secetă şi arşiţă (RF7; XL12;) se deosebesc printr-un polimorfi sm mai mare a fragmentelor de ADN, în comparaţie cu cele mai puţin rezistente (Mf; DH1; 092). La hibrizi F1 dintre liniile rezistente şi cele nerezistente la secetă de regulă predomină, atât după numărul benzilor, cât şi intensitatea lor, profi lul liniilor mai puţin rezistente. Informative sunt şi rezultatele analizei fragmentelor amplifi cate cu primerul OPA-8, care de asemenea demonstrează un specifi c semnifi cativ al fi ecărei linii şi hibrid între ele. Astfel, analiza moleculară a ADN-lui prin tehnica reacţiei polimerazice în lanţ deschide noi orizonturi în identifi carea precisă a genotipurilor şi obţinerea de noi cunoştinţe în controlul genetic al rezistenţei plantelor la factorii nefavorabili ai mediului. – 12 – Luând în consideraţie, că pentru multe culturi agricole germoplasma existentă a fost în mare măsură deja valorifi cată, tot mai actuală devine problema creării unui material iniţial nou, pentru ameliorare, crearea de noi genotipuri cu caractere specifi ce şi complexe valoroase pentru ameliorare. În acest scop au fost dezvoltate biotehnologii ameliorative, care au permis obţinerea şi selectarea a numeroase forme noi cu caractere valoroase. În rezultat a fost elaborat un principiu nou de potenţiere a variabilităţii genetice prin utilizarea sinergismului în lanţ a recombinaţiei (inter- şi intraspecifi ce), culturii in vitro (a ţesăturilor şi embrionilor) şi mutagenezei induse (raze gamma, raze laser). Acest principiu sporeşte esenţial atât frecvenţa, cât şi spectrul variabilităţii genetice obţinute. Variabilitatea indusă este rezultatul recombinărilor meiotice, mitotice, mutagenezei somaclonale şi induse şi, probabil, a transpoziţiei elementelor mobile. De exemplu, folosirea acestui principiu a permis obţinerea de la o singură combinaţie Lycopersicon esculentum x Lycopersicon hirsutum pentru 40 de clone de descendenţi cu diferite caractere după mărimea, forma şi culoarea fructelor, conţinutul de carotenoizi şi licopină, substanţe uscate, glucide, acizi organici etc. Pentru obţinerea de forme noi cu rezistenţă sporită la factori abiotici culturile in vitro se produc pe fonduri selective care modelează frigul, stresul hidric sau arşiţa. Utilizând aceste tehnologii au fost obţinute numeroase genotipuri noi de tomate cu rezistenţa sporită la frig (+8-100 C), ce asigură o germinare de 90,8-98,0% în condiţii de câmp. Pe fonduri selective in vitro (agenţi osmotici, acid abscizic, temperaturi înalte) au fost obţinute o serie de linii de porumb cu rezistenţa înaltă la secetă. De asemenea, prin cultura in vitro au fost create şi forme noi de plante medicinale – Echinacea şi Sylibum. De exemplu la Sylibum s-au obţinut mutanţi cu pigmentaţie clorofi lică de 100% a frunzei, faţă de specia maternă la care 50-60% a suprafeţei foliare este albinoasă şi deci posedă capacitate de fotosinteză redusă. S-a demonstrat posibilitatea de a obţine clone cu capacitate sporită de rezistenţă la frig şi arşiţă din populaţiile homozigote deja existente, ceea ce reprezintă o cale reală de sporire a potenţialul adaptiv al plantelor cultivate. Dl academician A. Jacotă, prin participarea la crearea materialului iniţial şi testarea rezistenţei ecologice a liniilor şi soiurilor create, a conlucrat la crearea a 26 soiuri de plante cerealiere, leguminoase, legumicole, medicinale şi aromatice, 16 dintre care sunt omologate.