Особенности мейоза у экспериментальных гибридов слепушонок (Ellobius tancrei, Mammalia, Rodentia)


https://doi.org/10.18699/VJ19.488

Полный текст:


Аннотация

Хромосомные перестройки могут приводить к формированию новых устойчивых кариотипов, изменяя при этом архитектонику ядра. Различия в локализации хромосом, вероятно, обусловливают неслучайность робертсоновских (Rb) транслокаций и влияют на мейотический драйв как в пользу измененных хромосом, так и против них. Мы предположили, что благодаря гибридизации и мейотическому драйву могут возникать новые хромосомные формы у слепушонок Ellobius tancrei. Был поставлен эксперимент по гибридизации двух форм с одинаковым 2n = 50, но с разными робертсоновскими метацентриками. За десять лет инбредных скрещиваний (сестра – брат) получено девять поколений гибридов (262 помета, 578 животных). У гибридов первого поколения сохранялось диплоидное число 2n = 50, но в силу неполной (монобрахиальной) гомологии в профазе мейоза I помимо 20 бивалентов были выявлены два тривалента и один тетравалент. Гибриды первого поколения имели более низкую плодовитость по сравнению с родительскими формами. Начиная с третьего поколения плодовитость повышалась. Вместо возвращения к родительским кариотипам гибриды второго и последующих поколений получили новые наборы хромосом, отличающиеся диплоидным числом (48, 49, 51, 52) и комбинациями робертсоновских метацентриков. Анализ мейоза у гибридов F4, F7 и F9 показал, что гомологичный синапсис хромосом может быть затруднен из-за наличия гетерозигот и монобрахиальной гомологии, однако некоторые клетки успешно проходят мейоз, что приводит к формированию жизнеспособных гамет и рождению гибридов. Проведенный нами эксперимент воспроизводит процессы, происходящие в естественных условиях, и дает основания считать мейотический драйв основным механизмом, обеспечивающим диверсификацию и быструю фиксацию возникающих хромосомных форм в природе.

Об авторах

В. Г. Тамбовцева
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук.
Россия
Москва.


С. Н. Матвеевский
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук.
Россия
Москва.


А. А. Кашинцова
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук.
Россия
Москва.


А. В. Третьяков
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук.
Россия
Москва.


О. Л. Коломиец
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук.
Россия
Москва.


И. Ю. Баклушинская
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук.
Россия
Москва.


Список литературы

1. Baker R.J., Bickham J.W. Speciation by monobrachial centric fusions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986;83:8245-8248. DOI 10.1073/pnas.83.21.8245.

2. Bakloushinskaya I., Matveevsky S. Unusual ways to lost Y chromo-some and survive with changed autosomes: a story of mole voles Ellobius (Mammalia, Rodentia). OBM Genetics. 2018;2(3). DOI 10.21926/obm.genet.1803023.

3. Bakloushinskaya I.Yu., Romanenko S.A., Graphodatsky A.S., Mat- veevsky S.N., Lyapunova E.A., Kolomiets O.L. The role of chromo¬some rearrangements in the evolution of mole voles of the genus Ellobius (Rodentia, Mammalia). Russ. J. Genetics. 2010;46:1143- 1145. DOI 10.1134/S1022795410090346.

4. Bakloushinskaya I., Romanenko S.A., Serdukova N.A., Grapho-datsky A.S., Lyapunova E.A. A new form of the mole vole Ellobius tancrei Blasius, 1884 (Mammalia, Rodentia) with the lowest chro¬mosome number. Comp. Cytogenet. 2013;7:163-169. DOI 10.3897/ CompCytogen.v7i2.5350.

5. Berrios S., Fernandez-Donoso R., Ayarza E. Synaptic configuration of quadrivalents and their association with the XY bivalent in sper¬matocytes of Robertsonian heterozygotes of Mus domesticus. Biol. Res. 2017;50(1):38. DOI 10.1186/s40659-017-0143-6.

6. Bogdanov Yu.F., Kolomiets O.L. Synaptonemal Complex - Indicator of the Dynamics of Meiosis and Chromosome Variation. Moscow: KMK Scientific Press, 2007. (in Russian)

7. Castiglia R., Capanna E. Contact zones between chromosomal races of Mus musculus domesticus. 2. Fertility and segregation in laboratory- reared and wild mice multiple heterozygous for Robertsonian rear¬rangements. Heredity. 2000;85:147-157. DOI 10.1046/j.1365-2540. 2000.00743.x.

8. Cremer T., Cremer C. Chromosome territories, nuclear architecture and gene regulation in mammalian cells. Nat. Rev. Genet. 2001;2(4):292- 301. DOI10.1038/35066075.

9. de la Fuente R., Parra M.T., Viera A., Calvente A., Gomez R., Suja J.A., Rufas J.S., Page J. Meiotic pairing and segregation of achiasmate sex chromosomes in eutherian mammals: the role of SYCP3 protein. PLoS Genet. 2007;3(11):e198. DOI 10.1371/journal.pgen.0030198.

10. de Villena F.P., Sapienza C. Female meiosis drives karyotypic evolution in mammals. Genetics. 2001;159:1179-1189.

11. Dobigny G., Britton-Davidian J., Robinson T.J. Chromosomal poly-morphism in mammals: an evolutionary perspective. Biol. Rev. 2017;92(1):1-21. DOI 10.1111/brv.12213.

12. Faria R., Navarro A. Chromosomal speciation revisited: rearranging theory with pieces of evidence. Trends Ecol. Evol. 2010;25:660-669. DOI 10.1016/j.tree.2010.07.008.

13. Ford C.E., Hamerton J.L. A colchicine, hypotonic citrate, squash se-quence for mammalian chromosomes. Stain Techn. 1956;31:247- 251. DOI 10.3109/10520295609113814.

14. Graphodatsky A.S., Radjabli S.I. Chromosomes of Farm and Labora-tory Mammals. Atlas. Novosibirsk: Nauka Publ., 1988. (in Russian)

15. Graphodatsky A.S., Stanyon R., Trifonov V.A. The genome diversity and karyotype evolution of mammals. Mol. Cytogenet. 2011;4:22. DOI 10.1186/1755-8166-4-22.

16. King M. Species Evolution. The Role of Chromosome Change. Cam-bridge: Univ. Press, 1993.

17. Kolomiets O.L., Matveevsky S.N., Bakloushinskaya I.Yu. Sexual di-morphism in prophase I of meiosis in mole vole (Ellobius talpinus Pallas) with isomorphic (XX) chromosomes in males and females. Comp. Cytogenet. 2010;4:55-66. DOI 10.3897/compcytogen.v4i1.25.

18. Lindholm A.K., Dyer K.A., Firman R.C., Fishman L., Forstmeier W., Holman L., Johannesson H., Knief U., Kokko H., Larracuente A.M., Manser A., Montchamp-Moreau C., Petrosyan V.G., Pomiankow- ski A., Presgraves D.C., Safronova L.D., Sutter A., Unckless R.L., Verspoor R.L., Wedell N., Wilkinson G.S., Price T.A.R. The eco¬logy and evolutionary dynamics of meiotic drive. Trends Ecol. Evol. 2016;31:315-326. DOI 10.1016/j.tree.2016.02.001.

19. Lyapunova E.A., Bakloushinskaya I.Y., Saidov A.S., Saidov K.K. Dynamics of chromosome variation in mole voles Ellobius tan- crei (Mammalia, Rodentia) in Pamiro-Alay in the period from 1982 to 2008. Russ J. Genetics. 2010;46:566-571. DOI 10.1134/ S1022795410050091.

20. Lyapunova E.A., Ivnitskii S.B., Korablev V.P., Yanina I.Yu. Complete Robertsonian fan of the chromosomal forms in the mole-vole su¬perspecies Ellobius talpinus. Doklady Akademii Nauk SSSR = Pro¬ceedings of the Academy of Sciences of the USSR. 1984;274:1209- 1213. (in Russian)

21. Matveevsky S., Bakloushinskaya I., Kolomiets O. Unique sex chro-mosome systems in Ellobius: How do male XX chromosomes re-combine and undergo pachytene chromatin inactivation? Sci. Rep. 2016;6,29949. DOI 10.1038/srep29949.

22. Matveevsky S., Bakloushinskaya I., Tambovtseva V, Romanenko S., Kolomiets O. Analysis of meiotic chromosome structure and be-havior in Robertsonian heterozygotes of Ellobius tancrei: a case of monobrachial homology. Comp. Cytogenet. 2015;9(4):691-706. DOI 10.3897/CompCytogen.v9i4.5674.

23. Matveevsky S.N., Kolomiets O.L. Synaptonemal complex configura-tions in Robertsonian heterozygotes. Tsitologia. 2016;58(4):309-314.

24. Matveevsky S., Kolomiets O., Bogdanov A., Hakhverdyan M., Bak-loushinskaya I. Chromosomal evolution in mole voles Ellobius (Cri- cetidae, Rodentia): Bizarre sex chromosomes, variable autosomes and meiosis. Genes. 2017;8(11):306. DOI 10.3390/genes8110306.

25. Nunes A.C., Catalan J., Lopez J., da Graja Ramalhinho M., da Luz Mathias M., Britton-Davidian J. Fertility assessment in hybrids be¬tween monobrachially homologous Rb races of the house mouse from the island of Madeira: implications for modes of chromosomal evolution. Heredity. 2011;106:348-356. DOI 10.1038/hdy.2010.74.

26. Peters A.H., Plug A.W., van Vugt M.J., De Boer P. A drying-down technique for the spreading of mammalian meiocytes from the male and female germline. Chromosome Res. 1997;5(1):66-68.

27. Potter S., Bragg J.G., Blom M.P., Deakin J.E., Kirkpatrick M., El- dridge M.D., Moritz C. Chromosomal speciation in the genomics era: disentangling phylogenetic evolution of Rock-wallabies. Front. Genet. 2017;8:10. DOI 10.3389/fgene.2017.00010.

28. Qumsiyeh M.B. Structure and function of the nucleus: anatomy and physiology of chromatin. Cell. Mol. Life Sci. 1999;55:1129-1140.

29. Ratomponirina C., Brun B., Rumpler Y. Synaptonemal complexes in Robertsonian translocation heterozygous in lemurs. In: Brand- ham P.E. (Ed). Kew Chromosome Conference 3. London: HMSO, 1988;65-73.

30. Romanenko S.A., Serdyukova N.A., Perelman P.L., Trifonov V.A., Golenishchev F.N., Bulatova N.S., Stanyon R., Graphodatsky A.S. Multiple intrasyntenic rearrangements and rapid speciation in voles. Sci. Rep. 2018;8:14980. DOI 10.1038/s41598-018-33300-6.

31. Sandler L., Novitski E. Meiotic drive as an evolutionary force. Am. Nat. 1957;91:105-110.

32. Seabright M. A rapid banding technique for human chromosomes. Lancet. 1971;2:971-972. DOI 10.1016/S0140-6736(71)90287-X.

33. Searle J.B., Wojcik J.M. Chromosomal evolution: the case of Sorex araneus In: Wojcik J.M., Wolsan M. (Eds.). Evolution of Shrews. Bialowieza: Mammal Research Institute PAS, 1998;219-268.

34. Shapiro J.A. Genome organization and reorganization in evolution: formatting for computation and function. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2002;981:111-134. DOI 10.1111/j.1749-6632.2002.tb04915.x.

35. Vorontsov N.N., Lyapunova E.A., Borissov Y.M., Dovgal V.E. Variabi¬lity of sex chromosomes in mammals. Genetica. 1980;52/53:361-372


Дополнительные файлы

Просмотров: 36

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)