Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 19, № 1 (2015)
Скачать выпуск PDF

К 150-летию работы Г. Менделя «Опыты над растительными гибридами»

7-12 340
Аннотация

Грегор Мендель и его работы традиционно и заслуженно привлекают к себе внимание научной общественности. Исследованы предпосылки становления Г. Менделя как личности и ученого, мотивация его научных интересов и открытия, положившие начало возникновению генетики. Сравнительный анализ литературных источников указал на высокую мотивационную роль образа жизни в детстве, деятельности отца, владения тонкими приемами работы с растениями. Очевидными предпосылками развития Г. Менделя как личности стали его природная одаренность, любознательность и страсть к учению. Большое влияние на него оказало обучение у теоретика гибридизации и селекции профессора Франца Дибеля. Ключевую роль в становлении Менделя как исследователя и возникновении у него идеи о существовании единиц наследственности (Anlagen), передающихся следующему поколению посредством половых клеток, сыграли учеба в Венском университете и общение с ботаником и цитологом профессором Францем Унгером. Приведены описание опытов Г. Менделя и его интерпретация выявленных закономерностей. Сделан вывод о том, что воспроизводимость результатов на разных объектах и признаках, а также поддающаяся проверке интерпретация полученных данных придали исследованию объективность и устойчивость к критике. Механизмы, обеспечивающие реализацию числовых закономерностей наследования, выявленных Менделем, стали понятны после установления полного их соответствия строению и функциям аппарата наследственности. В заключение названы основные достижения Г. Менделя, которые легли в основу генетики и стимулировали развитие ряда направлений общей биологии. 

 

13-26 339
Аннотация

Горох посевной (Pisum sativum L.) является важнейшей зернобобовой, овощной и кормовой культурой и улучшает плодородие почв за счет симбиотической азотфиксации. Горох является первым генетическим объектом, поскольку именно
на нем проводил опыты создатель генетики Г. Мендель. У гороха также была найдена первая в истории генетики транслокация. Время генерации гороха может быть сокращено до 35 суток, 
что сопоставимо с арабидопсисом. Однако небольшие трудноразличимые хромосомы затормозили развитие цитогенетики гороха, а рекомбинационные генетические карты вплоть до 1990-х гг. оставались не вполне адекватными и были исправлены лишь с применением молекулярных маркеров. До сих пор у гороха сосуществуют две разные нумерации – одна для групп сцепления, другая для хромосом как цитологических объектов. В последнее время к гороху с успехом был применен весь арсенал молекулярных маркеров – изоферменты, RAPD-, SSR-, RFLP-, AFLP-, STS-, CAPS-, sCAPS-, SNP-маркеры, а также методы обратной генетики, такие как тиллинг и вирусиндуцированный геномный сайленсинг; ожидается применение ассоциативного картирования. Проведен ряд транскриптомных исследований. В то же время полный ядерный геном гороха до сих пор не расшифрован; его расшифровка ожидается в 2016 г. Для разработки молекулярных маркеров у гороха активно используется синтения его генома с расшифрованным геномом Medicago truncatula. Генетическая трансформация гороха весьма затруднена. В качестве модельного генетического объекта горох был использован для исследования таких важных фундаментальных вопросов, как генетический контроль симбиоза с азотфиксирующими бактериями, влияние изменчивости генов гистона Н1 на фенотип, механизм конфликта ядра и цитоплазмы в отдаленных скрещиваниях, возникновение В-хромосом у растений, генетический контроль морфологии сложного листа. 

27-38 204
Аннотация

Статья августинского монаха Грегора Менделя «Опыты над растительными гибридами» 150 лет назад определила рождение новой науки – генетики. В ней были сформулированы законы, которые гласят, что любой признак определяется двумя факторами. С одной стороны, менделевская идея двоичного кодирования признака объясняется влиянием школы знаменитого физика Христиана Доплера, на кафедре которого Мендель консультировался в течение семи лет.
С другой – закономерности, открытые Менделем, подтвердили интуитивные восприятия высшего начала природы с рациональными принципами жившего в VI в. до нашей
эры Пифагора, который первым указывал на духовную подоплеку природного бытия: мир создан числом, а число есть нематериальная, неощутимая реальность. Все исследователи
до Менделя, разрабатывая проблему наследственности, прослеживали в ряду поколений судьбу признака, Мендель же для понимания механизма наследственности проследил в ряду поколений судьбу не признака, а двух невидимых факторов- детерминант, определяющих признак. Есть основание считать, что бинарная комбинаторика и математические вероятностные варианты возникли у Менделя в ходе длительных раздумий –
в мысленном эксперименте. Эксперименты с горохом использовались Менделем лишь для подтверждения размышлений о существовании конструкции из невидимых двоичных детерминант наследственности. Опыты по скрещиванию гороха требовались лишь только для того, чтобы проверить такое чисто умозрительное предположение.
С помощью методов, взятых из статистической физики, Менделю удалось расшифровать процесс, происходящий в модельном эксперименте на горохе: судьба признака определяется действием двух невидимых факторов. 

39-49 436
Аннотация

Экспериментальная генетика дрозофилы ведет свое начало
с обнаружения Т.Х. Морганом в 1910 г. сцепленной с полом мутации «белые глаза» –
white. С этого началось преобразование «наследственных факторов» Г.И. Менделя в более конкретные, но от этого не менее таинственные, «гены» В.Л. Иогансена. Благодаря своим биологическим характеристикам дрозофила оказалась универсальным модельным объектом исследований среди эукариот в исследованиях по генетике, эмбриологии, морфологии, физиологии, молекулярной и клеточной биологии. В сущности история открытий на видах рода Drosophila отражает основные этапы развития генетики. Результаты изучения дрозофилы заложили основы представлений генетики о природе гена, генетического сцепления, сегрегации хромосом при митозе и мейозе, механизмов мутагенеза и рекомбинации, генетической нестабильности и о мобильных генетических элементах, о закономерностях онтогенеза и генетики индивидуального развития, микроэволюционных процессов в популяциях. В работе рассмотрены этапы и ключевые моменты развития генетики на примерах американской и русской генетических школ. Для американской генетики был характерен «редукционизм», в то время как для русской генетики присущ «космизм»: через процессы микроэволюции в природных популяциях дрозофилы стремление понять закономерности макроэволюции. Благодаря простоте формально-генетического изучения в сочетании с существующей гомологией по генам- ортологам и по фундаментальным метаболическим путям эукариот, исследования на дрозофиле стали полигоном для испытания новых генетических методов и продолжают оказывать значительное влияние на биомедицинские исследования. Обозначены некоторые из приоритетных направлений в современных исследованиях, проводимых
на дрозофиле. 

ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ

50-57 224
Аннотация

Обобщены результаты многолетних исследований по симбиогенетике и селекции зернобобовых культур на примере гороха Pisum sativum L. С использованием метода химического и радиационного мутагенеза на разных сортах гороха создана и генетически изучена коллекция симбиотических мутантов. Установлены разные sym-гены. Из большой группы симбиотических мутантов для селекционных целей выделено два типа – супер- и гиперклубеньковые. Суперклубеньковые мутанты – рецессивные, а гиперклубеньковые – доминантные. Среди изученных сортов гороха выделены гиперклубеньковые мутанты, в основном среди стародавних сортов. Однако сорта резко различались между собой по степени гипернодуляции. Для разработки селекционных методов на повышение азотфиксации выбраны формы, маркированные рецессивными генами супернодуляции (nod4) и доминантными генами гипернодуляции (Nod5). Разработан рекуррентный метод использования симбиотических мутантов в селекции гороха на повышение азотфиксации. Лучшие результаты получены при объединении в одном генотипе гороха двух sym-генов – доминантного гена гипернодуляции Nod5 и рецессивного гена супернодуляции nod4. Создана серия рекуррентных линий, одновременно маркированных этими двумя генами.
В настоящее время эти линии используются в селекции как доноры на повышение азотфиксации при хорошей продуктивности. Кроме того, это хорошие предшественники для последующих культур. После уборки таких форм в почве накапливается большое количество корневой и бактериальной биомассы с повышенным содержанием азота. Причем этот азот пролонгируется на несколько лет, тогда как минеральный – быстро вымывается дождями и снегом. Эндемичные формы гороха, происходящие из разных регионов, можно с успехом использовать в качестве исходного материала в селекции на повышение азотфиксации. Лучшие результаты получены в опытах с формами из Египта и Сирии. Проведена оценка
по нодуляции и активности азотфиксации 7 сортов трех перспективных линий гороха селекции СибНИИРС. 

58-62 185
Аннотация

Сафлор красильный – Carthamus tinctorius L. – малораспространенная культура, генетика которой слабо изучена. Исследователи выделяют 4 типа окраски цветков: красную, оранжевую, желтую и белую. Данные о наследовании окраски неполные и противоречивые. Цель работы – изучение наследования желтой окраски цветков у сафлора. Исследования проводились в 2009–2013 гг. Были использованы 11 образцов с красной, оранжевой, желтой и белой окраской венчика. Образцы были получены в результате самоопыления в течение нескольких лет. Для генетического анализа были использованы результаты искусственного и свободного опыления. Во время искусственного опыления для кастрации материнских цветков были использованы две методики: методика массовой кастрации цветков с помощью целлофанового изолятора, применяемая в Индии, и разработанная нами методика смыва пыльцы. Статистическая обработка проводилась с использованием метода χ2. Показано, что существует несколько типов наследования признака желтой окраски. При скрещивании растения с желтыми цветками с растением с другой окраской цветков гибриды первого поколения имели желтую окраску.
В поколении F
2 в расщеплении наблюдались все 4 типа окраски, а растения с желтой окраской цветков представляли самый большой класс. Реже наблюдалась ситуация, когда во втором поколении выщеплялось меньшее количество растений с желтой окраской цветка при преобладании растений с окраской венчика другого типа. При этом желтая окраска
не наблюдалась у участвовавших в скрещивании родительских растений. Доминантный ген, обуславливающий развитие желтой окраски, предложено обозначать буквой
C (от англ. Chrome). Рецессивный аллель этого гена дает возможность проявления других типов окраски. 

63-68 179
Аннотация

Изучение генетической закономерности наследственности
и изменчивости признаков хазмо- и клейстогамного типов цветка хлопчатника на основе внутривидовой гибридизации вида
Gossypium barbadense L. – весьма важная задача генетики, с которой неразрывно связаны практические цели селекции и семеноводства. В настоящем исследовании закономерности наследования альтернативного признака хазмо- и клейстогамного типов цветка у внутривидовых гибридов G. barbadense L. Это имеет большое теоретическое и практическое значение при создании изогенных форм, линий и сортов с герметично закрытым клейстогамным типов цветка, обладающих важными хозяйственно ценными признаками. Впервые разработана методика определения генетического контроля хазмо- и клейстогамного типа цветка при внутривидовой гибридизации вида G. barbadense L., являющаяся продолжением наших исследований по межвидовым гибридам хлопчатника. Для генетического анализа гибридных растений использованы две схемы: (1) парные реципрокные гибриды F1, F2 и (2) беккросс-гибриды Fb. На этой основе установлены генетические закономерности наследования признаков типа цветка у реципрокных гибридов F1, которые имеют генотип с1cg1Сg2сg2, фенотип – хазмогамный, причем реципрокные различия не отмечены. Выявлено, что в F2 происходят генотипическое расщепление классов по схеме 1 cg1cg1Сg2Сg2 : 2 cg1cg1Сg2сg2 : 1 сg1cg1сg2сg2, где клейстогамия в двойном рецессиве (этот признак наследуется по типу полного доминирования), а также расщепление на два фенотипических класса в соотношении 3 хазмогамных и 1 клейстогамный тип цветка. Показано, что в Fb по генотипу происходит следующее расщепление: хазмогамный – 1 cg1cg1Сg2Сg2; клейстогамный – 1 cg1cg1cg2cg2. Таким образом, следует отметить, что в потомстве гибридов F1, контрастных по форме цветка, у хлопчатника доминирует хазмогамный тип цветка и расщепление в гибридных популяциях F2 происходит по закону Г. Менделя с соотношением 3 : 1, характерным для полного доминирования монофакториальных аллельных скрещиваний с подтверждением соотношения в Fb 1 : 1. 

69-73 186
Аннотация

В Западной Сибири активное цветение Fragaria vesca приходится на первую декаду июня, а плодоношение – на конец июня – начало июля. Во время экспедиционных обследований 2002–2013 гг. дикорастущих популяций Fragaria vesca L. в Западной Сибири нами выявлены случаи вторичного цветения растений в августе – октябре. Цель настоящей работы – изучить генетический контроль проявления ремонтантности в дикорастущих популяциях Fragaria vesca. Материалом для исследования служили образцы F. vesca из экспедиционных сборов, а также сеянцы, выращенные из семян, собранных в августе – октябре в естественных местах произрастания лесной земляники. Кроме того, проводился генетический анализ сеянцев, полученных из семян от самоопыления образцов экспедиционных сборов. Повторное цветение и плодоношение было изучено у 1 486 сеянцев, полученных от растений
с однократным типом плодоношения. В анализе участвовали представители 32 популяций из Западной Сибири и 856 сеянцев из 10 популяций. Генетический анализ повторно цветущих растений
Fragaria vesca, произрастающих в природных условиях, показал, что они, как правило, являются гомозиготными по доминантному аллелю – однократное плодоношение. Проявление повторного цветения F. vesca в Западной Сибири рассматривается как временная реакция генотипа растения на конкретные для сезона вегетации условия произрастания. Лишь в одной популяции лесной земляники, расположенной в предгорье Кузнецкого Алатау, выявлены гетерозиготные растения по типу плодоношения. Характер сегрегации
в потомстве от самоопыления растений этой популяции свидетельствует о том, что ремонтантность контролируется монофакториально с рецессивным типом наследования
и имеет такую же природу происхождения, как и в альпийских популяциях
F. vesca

74-82 193
Аннотация

Казахстанско-Сибирский питомник (КАСИБ) улучшения яровой мягкой пшеницы под эгидой СИММИТ за десятилетний период идентифицирован по пяти изученным блокам на состав глиадина (1B/1R транслокация), состав высокомолекулярных субъединиц (ВМС) и низкомолекулярных субъединиц (НМС) глютенина и класс твердозерности. Состав ВМС глютенина приведен в соответствии с регламентом UPOV (Union for the Protection of New Varieties of Plants – Союз охраны селекционных достижений) по 27, 28 и 29 признакам системы тестирования на однородность, отличимость и стабильность для 188 однородных сортообразцов. Основная часть сортов яровой мягкой пшеницы характеризуется формулами по составу глютенина «2* 7+9 5+10» (до 40 % из всех однородных сортов), «2* 7+9 2+12» (до 30 %) и «1 7+9 5+10» (до 8 % сортообразцов). В сортовом генофонде Казахстана обнаружены генотипы с новой субъединицей 4+10 в хромосоме 1D в образцах Эритроспермум 55/94-01-20, Фитон 41. Сорт Иридост отмечен как носитель относительно редкого аллеля 5,5+10 в хромосоме 1D, ранее выявленного у сортов Целиноградка, Целинная 24, Акмола 3. Для генотипов Э-607 и Э-757 характерна редкая субъединица 7*+8. Уровень однородности сортообразцов наиболее высок в 3 блоках КАСИБ (8–9; 10–11; 12–13) и составляет 74–84 %. Пшенично-ржаная транслокация 1BL.1RS идентифицирована преимущественно у образцов селекции Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства (СибНИИСХоз) и Восточно-Казахстанского научно- исследовательского института сельского хозяйства (ВКНИИСХ) в каждом КАСИБ, для всех образцов, представленных ЗАО «Кургансемена», ТОС «Агросемконсалт», и образцов селекции ТОО «Фитон». Сорта Алтайская 105, Курганская 5, Лютесценс 1300, Фитон 42, Лютесценс 53/95-98-1, Лютесценс 53/88-94-12, Лютесценс 54, Лютесценс 30-94, Эритроспермум 607 и Актобе 1574 в различных условиях выращивания характеризовались широким спектром изменчивости по твердозерности – от полумягкозерных до твердозерных. 

83-90 179
Аннотация

Пырей сизый Agropyron glaucum (Desf. ex DC) Roem. & Schult является ценным источником генов устойчивости к болезням, морозостойкости, выносливости к засолению. Для передачи генетического материала от этого вида мягкой пшенице был использован 76-хромосомный нестабильный амфидиплоид, объединяющий в себе геномы А и В мягкой пшеницы сорта Аврора, часть (6) хромосом генома D этого сорта и полный набор хромосом Ag. glaucum (2n = 42). Получен большой
набор интрогрессивных линий мягкой пшеницы сорта Аврора, различающихся по комплексу морфо-биологических признаков. Для эффективного использования полученных линий в селекции проводятся цитологический и молекулярно-генетический анализы, оценка по устойчивости к болезням и качеству зерна. 

В данной статье рассмотрены результаты исследования 25 ранее не изученных интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Ag. glaucum. Определено, что за исключением линии Д43 все остальные в МI мейоза формируют 21 бивалент. В линиях Д3, Д21 и Д23 генетический материал Ag. glaucum представлен в виде транслокационного сегмента, а в линии Д7, Д43 и Д49 – в виде замещенных хромосом и предположительно транслокаций. У 18 линий замещена одна пара хромосом пшеницы. Для идентификации транслокаций и замещенных хромосом был проведен микросателлитный анализ с использованием специфичных к хромосомам D-генома маркеров. Интрогрессии затронули все хромосомы генома D, за исключением 3D и 4D. Исследуемые линии различаются
по содержанию белка и клейковины, качеству клейковины и общей хлебопекарной оценке. Изучение спектров глиадина выявило изменение формулы глиадина у 7 из 12 линий
по сравнению с сортом-реципиентом Аврора. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о генетическом разнообразии и ценности исследуемых интрогрессивных линий для селекции мягкой пшеницы. 

91-96 184
Аннотация

Гибридизация между гексаплоидными видами пшеницы (Triticum L.) и тритикале (× Triticosecale Wittm.) широко используется в фундаментальных исследованиях по генетике и селекции для изучения взаимной интрогрессии генетической информации в исходные виды. Исходя из того, что гексаплоидное тритикале, полученное в Институте генетических ресурсов (ИГР НАН Азербаджана), обладает широким формообразовательным потенциалом, мы задались целью использовать его в скрещиваниях с мягкой пшеницей. В процессе формообразования в гибридных популяциях второго и третьего поколений, полученных от скрещивания гексаплоидного тритикале с различными сортами (Опал и Чайниз Спринг) и разновидностью мягкой пшеницы (Triticum aestivum var. velutinum), выщеплялись растения с пшеничным, ржаным, промежуточным и тритикальным типом колоса. Начиная с третьего поколения среди гибридных растений были выделены константные формы короткостебельных растений с ветвистыми колосьями вавилоидного типа. Несмотря на нестабильность и наличие множества нарушений мейоза у растений первого поколения, в последующих поколениях у гибридных растений, в том числе и у ветвистых морфотипов, наблюдалась как мейотическая, так и морфологическая стабильность. Молекулярно-цитогенетическими методами FISH (fluorescence in situ hybridization) и GISH (genome in situ hybridization) охарактеризован хромосомный состав одной из этих линий (378/3SD), и она идентифицирована как замещенная линия. Хромосомная паспортизация таких линий позволит использовать их в качестве моделей для генетических исследований, в том числе для изучения признака вавилоидности колоса, а также обеспечит им дальнейшее применение в генетических исследованиях по заданным свойствам.

97-103 125
Аннотация

StY-геномная группа видов рода Elymus представляет особый интерес, поскольку большинство видов заходит на территорию России с южных приграничных территорий, преимущественно из Китая. Перекрывание ареалов Elymus pendulinus, E. ciliaris и E. amurensis в пределах России наблюдается только в южной части Дальнего Востока. В отечественной систематике считается, что E. ciliaris филогенетически близок к E. pendulinus и, вероятно, от гибридизации этих видов произошел самостоятельный вид E. amurensis. В Китае E. amurensis признается одной из разновидностей E. ciliaris. С целью выявления видовой специфичности проведено изучение полиморфизма белков эндосперма методом SDS-электрофореза у E. pendulinus, E. ciliaris и E. amurensis из ряда районов Приморского края. Образцы видов из мест общего произрастания анализировались с целью обнаружения общих полипептидных компонентов, которые могли бы появиться в результате генетической интрогрессии. Визуальный анализ электрофоретических спектров, а также построение дендрограмм с использованием различных мер сходства показали высокую степень видовой специфичности E. ciliaris и E. pendulinus и не выявили признаков интрогрессии, несмотря на то что два вида часто произрастают в общих экотопах и даже образуют стерильные гибриды.
Не обнаружены также признаки происхождения E. amurensis от высокообособленных видов E. ciliaris и E. pendulinus. Показана необходимость привлечения методов биосистематики и экспериментальной генетики для подтверждения происхождения и таксономического ранга новых и ряда общепризнанных видов рода Elymus. 

Селекция и биотехнология растений

104-110 269
Аннотация

В статье рассмотрены значение и степень использования генетических коллекций в деле создания новых адаптивных, отвечающих современным требованиям, сортов яблони. Показано, что в селекционных учреждениях, в том числе и во ВНИИСПК, еще в недостаточной степени используется генетическое разнообразие имеющихся коллекций. Установлено, что ценными исходными формами в селекции яблони в России и мире являются сорта Мекинтош, Джонатан, Уэлси, Голден Делишес, Мелба, Антоновка обыкновенная, Ранетка пурпуровая, Папировка. Опыт селекции яблони во ВНИИСПК показал, что, несмотря на наличие большой генетической коллекции, при выведении около 50 сортов было задействовано в качестве исходных родительских форм только 48 сортов, что составляет менее 7 % от имеющегося в учреждении генофонда в более чем 700 сортов. Наиболее ценными исходными сортами оказались Мекинтош (с его помощью получено 12 новых сортов), иммунный к парше Сеянец 814 (9 сортов), Антоновка обыкновенная (7 сортов), Папировка тетраплоидная (11 сортов), Сеянец SR 0523 (7 сортов), Антоновка краснобочка (8 сортов), Редфри (9 сортов), Уэлси (8 сортов), Бессемянка мичуринская (4 сорта) и Пепин шафранный (4 сорта). В работе приводятся источники и доноры для селекции яблони на колонновидность, зимостойкость, скороплодность и высокую продуктивность, длительную лежкость плодов, высокую устойчивость и иммунитет к парше, а также доноры диплоидных гамет для селекции триплоидных сортов, источники и доноры высокого содержания в плодах сахаров, титруемых кислот, биологически активных веществ (аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ). 

111-120 316
Аннотация

Технология получения удвоенных гаплоидов (DH (double haploid)-технологии) через культуру пыльников или микроспор in vitro – один из способов генетического улучшения сельскохозяйственных растений. С помощью DH-технологии полностью гомозиготные растения можно получить в течение одного года, в отличие от классических методов селекции,
при использовании которых процесс инбридинга занимает 6–12 лет. Преимущество этого биотехнологического подхода также состоит в расширении формообразовательного процесса за счет гаметоклональной изменчивости. Наибольший успех в получении DH-растений через культуру микроспор достигнут у некоторых сортов рапса (
Brassica napus L.). Эффективность DH-технологии у других представителей рода Brassica остается по-прежнему низкой. На индукцию эмбриогенеза микроспор влияют многочисленные факторы: условия выращивания донорных растений, их генотип, стадия развития микроспор, состав питательной среды, условия культивирования. Перепрограммирование микроспор с гаметофитного пути развития на спорофитный происходит под действием различных стрессовых воздействий. К факторам, способным повысить эффективность эмбриогенеза у представителей рода Brassica, относятся предобработка пыльников и микроспор повышенной температурой или колхицином. Улучшение процесса регенерации растений из эмбриоидов может быть достигнуто за счет использования регуляторов роста (этилен, абсцизовая кислота, индолилуксусная кислота). Оптимальное значение и комбинация этих факторов являются необходимым условием для успешного эмбриогенеза. В данной обзорной статье обобщен опыт зарубежных и российских ученых в области разработки технологии получения удвоенных гаплоидов капустных культур, показаны различные факторы, влияющие на процессы получения DH-растений, а также подходы, позволяющие повысить индукцию эмбриогенеза из микроспор у растений рода Brassica

121-127 234
Аннотация

Современные молекулярно-биологические исследования характеризуются применением совокупности методологических платформ, позволяющих изучать организмы как на геномном
и протеомном уровнях, так и на уровне метаболомов. Однако для обоснования возможности применения метаболомного анализа в селекции необходимо проведение исследований 
на широком спектре видов и сортов растений. В данной работе с использованием метода газовой хроматографии, сопряженной с масс-спектрометрией, проведена оценка содержания низкомолекулярных метаболитов в семенах разных сортов рапса, которые относились к одной репродукции.
В каждом метаболическом профиле было аннотировано по 168 соединений, из которых 52 идентифицировано. Идентифицированные соединения включали аминокислоты, органические и жирные кислоты, токоферолы, фитостеролы. Обработка полученных данных осуществлялась методами мультивариантной статистики: методом главных компонент (МГК), методом дискриминантного анализа проекций на латентные структуры (ПЛС-ДА) и методом множественного регрессионного анализа проекций на латентные структуры. Созданные МГК и ПЛС-ДА модели демонстрировали достоверные различия между метаболомами исследованных сортов рапса. Наиболее значимый вклад в формирование моделей вносили аминокислоты и органические кислоты. Суммарный процент объясненной информации для МГК и ПЛС-ДА моделей составил в среднем 65 %. Достоверность ПЛС-ДА модели, согласно перекрестной проверке по методу «венецианские жалюзи», составила 91,67 %. Таким образом, показано, что метаболомный подход может служить эффективным инструментом для идентификации сортовой принадлежности семян. Необходимым условием при этом является создание постоянно обновляемой базы метаболомных профилей, характерных для конкретных сортов. Применение дискриминантного анализа проекций на латентные структуры позволит сравнивать метаболомы неизвестных образцов семян с имеющимися в базе данных метаболомными профилями и на этой основе классифицировать новые образцы семян.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА

128-135 157
Аннотация

Интерпретация сигнала гена cytb мтДНК как молекулярного маркера в филогенетических и популяционно-генетических исследованиях может быть осложнена суммарным влиянием параллельных мутаций (энтропией нуклеотидных последовательностей), которые не позволяют в конечном итоге произвести дифференциацию эффектов гибридизации, естественного полиморфизма и артефактов, вносимых псевдогенами. Мы проанализировали возможные ограничения применения гена cytb мтДНК в качестве молекулярного маркера на примере некоторых представителей рода Apodemus, для чего были рассчитаны значения энтропии нуклеотидных последовательностей и выполнен поиск вероятных трактов генной конверсии для выборок разных видов из изолированного района Тибета, Кореи, юга Приморского края России и Западной Европы. Обнаружено значительное количество гаплотипов, содержащих мотивы, идентифицируемые как тракты генной конверсии. Выявлен высокий уровень изменчивости нуклеотидных последовательностей у видов с Тибетского нагорья, в наибольшей степени – у A. draco. Причинами этого явления могут быть влияние низкой эффективной численности на скорость накопления точечных мутаций, а также роль цитохрома b в процессах адаптации к неблагоприятным условиям среды. Рассмотрены эффекты гипервариабельности нуклеотидной последовательности гена cytb в некоторых выборках, ведущие к росту энтропии информационного сигнала этого молекулярного маркера, что может имитировать явления генной конверсии при сопоставлении с другими выборками представителей данного рода. Также приведены примеры вероятного присутствия в опубликованных нуклеотидных последовательностях продуктов секвенирования соответствующих псевдогенов. Высказано предположение, что стратегия использования гена cytb в популяционно- генетических и филогенетических исследованиях может различаться в зависимости от степени его вариабельности. Отмечена необходимость тщательного контроля за первичными данными на всех этапах работы с ними. 

МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА

144-150 162
Аннотация

Основными компонентами аберрантного метилирования ДНК клеток опухоли являются гиперметилирование промоторов некоторых генов и гипометилирование значительной части ДНК, в частности повторяющихся последовательностей ретротранспозонов. В опухолевой ткани при раке легкого (РЛ) выявлено гипометилирование ретротранспозонов семейства LINE-1. Известно, что при онкологических заболеваниях в составе циркулирующей ДНК (цирДНК) плазмы и цирДНК, связанной с поверхностью клеток крови (скп-цирДНК), накапливаются фрагменты опухолеспецифичных аберрантно метилированных ДНК, которые являются потенциальными онкомаркерами. В настоящей работе проведен сравнительный анализ уровня метилирования LINE-1 ретротранспозонов в цирДНК плазмы и скп-цирДНК 21 больного РЛ до лечения и 23 здоровых доноров. Определяли концентрацию метилированных фрагментов LINE-1 района 1 (LINE-1 methylated, LINE-1met) методом количественной метил-специфичной ПЦР. Для нормирования данных по метилированию оценивали концентрацию всех фрагментов LINE-1 района 2 (LINE-1 Independent, LINE-1Ind). Выявлена тенденция снижения концентрации метилированных фрагментов LINE met (в 1,4 раза) во фракции цирДНК, связанной с клетками крови, у больных РЛ (критерий Манна-Уитни, р = 0,16). Оказалось, что в группе больных РЛ концентрация всех фрагментов LINE-1Ind, которая не зависит от статуса метилирования, в 3 раза ниже (при аденокарциноме – в 4 раза) относительно здоровых доноров. Поэтому в скп-цирДНК крови при РЛ вместе с ожидаемым снижением общей концентрации LINE-1met выявлено неожиданное увеличение их относительной концентрации (LINE-1met/LINE-1Ind) за счет значительного снижения общего количества LINE-1Ind. В цирДНК плазмы индекс метилирования (LINE-1met/LINE-1Ind) у больных РЛ не отличается от здоровых доноров (критерий Манна-Уитни р = 0,40). Полученные результаты подтверждают более ранние данные о том, что фракция скп-цирДНК является высокоинформативным источником материала для диагностики рака легкого. 

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА

136-143 151
Аннотация

Аминоазокрасители и другие гепатоканцерогенные вещества ингибируют глюкокортикоидную индукцию адаптивных ферментов печени, в том числе тирозинаминотрансферазы (ТАТ), в печени мышей и крыс. Имеется определенное соответствие между величиной ингибирующего влияния на индукцию ТАТ и канцерогенностью соединения для печени данных животных. Если развитие опухолей, как предполагают, вызывают не сами применяющиеся канцерогены, а их активированные метаболиты, возникает вопрос, ингибируют ли индукцию ферментов также активированные метаболиты канцерогенов или это делают исходные соединения. Мы попытались ответить на этот вопрос. Были использованы инбредные мыши, различающиеся по чувствительности как к канцерогенному, так и к антиглюкокортикоидному (ингибирующему индукцию ТАТ) действию специфичного для мышей гепатоканцерогена орто-аминоазотолуола (ОАТ), в серии экспериментов с изменением статуса половых и глюкокортикоидных гормонов (удалением половых желез и надпочечников), а также с введением ингибиторов (CoCl2, пентахлорфенол) и индукторов (3,4-бензпирен, 20-метилхолантрен, ароклор 1254) активности ферментов метаболизма ксенобиотиков) и др. Полученные результаты однозначно свидетельствуют о том, что глюкокортикоидную индукцию ТАТ у мышей ингибируют активированные метаболиты (метаболит) ОАТ, а не исходное соединение. При этом неспецифические генотоксические агенты, такие как цисплатин и циклофосфамид, не оказывают влияния на индукцию ТАТ глюкокортикоидными гормонами. Массовость (индукция фермента подавляется практически в каждой экспрессирующей его клетке) и быстрая обратимость этого вызываемого канцерогеном антиглюкокортикоидного эффекта указывают на то, что он осуществляется не на генетической, а на эпигенетической основе. 



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


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