Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 19, № 3 (2015)
Скачать выпуск PDF

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

247-254 201
Аннотация

Глиомы – опухоли головного мозга, происходящие из клеток глии и их предшественников. Несмотря на применяемые методы лечения, выживаемость пациентов остается крайне низкой. Высокая смертность больных связана с устойчивостью этих опухолей к терапии, в большинстве случаев даже после хирургического удаления опухоли и последующего лечения сохраняется высокая вероятность рецидива заболевания. В настоящее время развитие глиом связывают с так называемыми опухолевыми стволовыми (ОСК), или опухоль-инициирующими, клетками. Широкое распространение получила иерархическая модель структурной организации опухоли, при которой вся опухоль развивается из одной клетки. Такие клетки, обладающие характеристиками стволовых клеток, за счет способности к самообновлению и дифференцировке, а также наличия генетических нарушений обеспечивают развитие опухоли. Таким образом, даже наличие небольшого числа таких клеток после удаления основной массы опухоли может привести к повторному развитию злокачественной опухоли. Накопленные за последнее время данные свидетельствуют о важной роли ОСК в развитии устойчивости опухоли к действию химио- и радиотерапии. В данном обзоре помимо общей информации о классификации глиом и методах лечения этих опухолей также рассматриваются результаты исследований, связанных именно с влиянием лучевой терапии на жизнеспособность ОСК, а также с определением роли процесса репарации ДНК в восстановлении опухолевых стволовых клеток. Можно сделать вывод, что процесс репарации ДНК вносит значимый вклад в развитие устойчивости ОСК к действию ионизирующего излучения. Также получены данные, свидетельствующие о том, что ингибирование репарации в таких клетках приводит к увеличению чувствительности опухоли к радиотерапии.

255-263 442
Аннотация

Рецептор глюкокортикоидных гормонов (ГР) является лигандзависимым фактором транскрипции, регулирующим экспрессию сотен генов. В отсутствие гормона ГР находится в цитоплазме клетки в комплексе c молекулярными шаперонами hsp90, hsp70, p23, Hop, FKBP51, FKBP52 и др. В составе этого комплекса ГР приобретает конформацию, обладающую высоким сродством к глюкокортикоидам. После связывания с гормоном рецептор высвобождается из комплекса с шаперонами и переходит в клеточное ядро, где взаимодействует со специфическими участками ДНК (GREs) генов-мишеней глюкокортикоидов, влияя на интенсивность их транскрипции. Затем свободный от гормона ГР выходит из клеточного ядра в цитоплазму, завершая ядерно-цитоплазматический цикл этого белка. Согласно современным представлениям, существуют также внутриядерные хроматиновый и шапероновый циклы ГР. Хроматиновым циклом называется цикл связывания/диссоциации/повторного связывания гормонрецепторных комплексов с GREs, занимающий от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Шапероновый цикл происходит после диссоциации гормон-рецепторного комплекса в ядрах, когда ГР связывается с присутствующими в них теми же молекулярными шаперонами, которые взаимодействуют с этим белком в цитоплазме, и в результате чего вновь связывает гормон, затем высвобождается из комплекса с шаперонами и снова взаимодействует с GREs. Предполагается, что главным образом за счет существования шаперонового цикла ГР удерживается в ядре клетки в течение нескольких часов. В настоящем обзоре обобщены имеющиеся в литературе данные, на основании которых были построены модели хроматинового и внутриядерного шаперонового циклов ГР и проведен их критический анализ.

264-269 218
Аннотация

Материнская РНК, накапливаемая в ооците во время созревания, необходима не только для формирования зиготы, но и для поддержания определенного числа клеточных делений до активации генома зародыша. К одним из существенных этапов исследования транскриптома ооцитов относятся адаптация методик экстракции РНК и характеристика профиля экспрессии РНК. Адекватной моделью для исследования динамики накопления РНК в ходе оогенеза представляются яичники доместицированных видов птиц. В настоящей работе оптимизированы методы экстракции РНК из цитоплазмы и нуклеоплазмы ооцитов домашней курицы (Gallus gallus domesticus) и охарактеризованы изменения в профиле длинных и коротких РНК в ходе роста ооцита. Во фракциях РНК из цитоплазмы ооцитов курицы выявлено наличие 28S и 18S рибосомных РНК (рРНК), малых РНК и гетерогенных по размеру длинных РНК. В профиле тотальной РНК из ядер растущих ооцитов присутствуют преимущественно пики низкомолекулярной РНК, соответствующей по размеру транспортным, малым ядерным и коротким регуляторным РНК. В ядрах растущих ооцитов самок курицы зарегистрированы следовые количества или отсутствие 28S и 18S рРНК, что обусловлено инактивацией единственного ядрышкового организатора. В ооцитах домашней курицы выявлены три отличающиеся по размеру группы коротких (от 20 до 40 н.) РНК, которые могут соответствовать классам коротких регуляторных РНК. Показано накопление коротких РНК в цитоплазме ооцита курицы в ходе его роста. Предполагается, что запасаемые в цитоплазме ооцитов птиц короткие РНК могут использоваться на ранних стадиях эмбриогенеза для регуляции функций генома.

ГЕНЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

270-276 169
Аннотация

Выяснение путей распространения инфекции и идентификация источников патогена являются актуальными проблемами в системе профилактических мероприятий, направленных на борьбу с инфекционными заболеваниями человека и животных. Быстрый и точный метод идентификации бактериальных штаммов (генотипирование) позволяет на научной основе планировать противоэпизоотические мероприятия. Несмотря на обилие методов генотипирования микроорганизмов, не существует унифицированного подхода, применимого к разным видам патогенов. В исследовании была поставлена цель – разработать метод генотипирования, позволяющий идентифицировать штаммы E. coli, циркулирующие у кур различных птицефабрик России. Метод основан на ранее выдвинутой нами идее двойного расщепления и избирательного мечения рестрикционных фрагментов ДНК (ДРИМ). Геномная ДНК микроорганизма расщепляется одновременно двумя ферментами рестрикции и метится биотинилированным дезоксицитозинтрифосфатом с помощью ДНК-полимеразы. Ферменты подбираются in silico для каждого вида микроорганизма таким образом, чтобы в результате получить ограниченное число меченых фрагментов ДНК, которые легко разделить в обычном агарозном геле. В ходе выполнения экспериментальной работы на изолятах E. coli были доказаны воспроизводимость метода и его высокая дискриминационная способность. Данный подход был реализован при генотипировании ряда других патогенных микроорганизмов. К числу преимуществ предлагаемого метода относятся быстрота выполнения анализа, доступность реактивов и приборов. Показаны передача возбудителя между курами в пределах одной птицефабрики и возможность присутствия в разных органаходной особи генетически близких штаммов E. coli. Для генотипирования подходят бактериальные изоляты кур, выделенные из любых органов, кроме желудочно-кишечного тракта. В кишечнике присутствуют эндогенные бактериальные штаммы E. coli, что затрудняет интерпретацию результатов генотипирования. В работе показана возможность использования метода ДРИМ на полевых изолятах E. coli для решения вопросов молекулярной эпизоотологии.

Генетика и селекция животных

277-285 268
Аннотация

Геномная селекция – отбор, при котором племенная ценность животного предсказывается по маркерам, равномерно покрывающим весь геном. В работе обобщены сведения о некоторых современных тенденциях в области геномной селекции молочного крупного рогатого скота, а также о применении репродуктивных технологий для повышения эффективности отбора. Основные тенденции в развитии метода геномной селекции заключ аются в повышении точности племенных оценок путем объединения референсных популяций; включ ении в селекционные программы генотипирования коров; предсказании генотипов отсутствующих SNP на основе чипов с более низкой плотностью маркеров и предсказании генотипов животных по генотипам родственников. В сочетании с современными репродуктивными биотехнологиями (сексирование семени, множественная овуляция и пересадка эмбрионов, трансвагинальная аспирация ооцитов с последующим экстракорпоральным оплодотворением, генотипирование эмбрионов, клонирование лучших животных-производителей и т. д.) отбор по геному потенциально способен давать еще большую экономическую выгоду. При геномной селекции молочного скота биотехнологические манипуляции с половыми клетками и эмбрионами делают возможным улучшение множества факторов, от которых зависит эффективность отбора: его интенсивности, надежности племенной оценки и интервала между поколениями. Разработаны успешные подходы для генотипирования эмбрионов по большому числу маркеров после биопсии на стадии морулы или бластоцисты, основанные на увеличении количества ДНК эмбриона путем предварительной полногеномной амплификации. В перспективе это позволит разработать новые подходы для снижения интервала между поколениями, селекции элитных маток, снижения степени инбридинга и т. д.

286-291 716
Аннотация

Несмотря на значительное внимание исследователей, систематика и таксономия млекопитающих рода Canis относятся к наиболее спорным и запутанным. Многие таксоны, входящие в этот род, не соответствуют ни одной из существующих концепций вида, а генетические различия между видами малы. Обзор существующих противоречий, новейших данных и таксономических альтернатив позволяет рекомендовать наиболее обоснованные и практически целесообразные решения таксономических проблем. Границы рода подлежат пересмотру: два вида африканских шакалов (C. adustus и C. mesomelas) должны быть выделены в отдельный род Lupulella. Систематическое положение представителей рода, обитающих на востоке Северной Америки, вызывало ожесточенные дискуссии. Последние данные подтверждают видовую самостоятельность и древнее гибридное происхождение волков алгонкинского (C. lycaon lycaon) и рыжего (C. l rufus и недавно истребленных подвидов), а также недавнее гибридное происхождение двух других популяций. Особенно противоречивы систематическое положение, внутривидовая классификация, происхождение и таксономия собаки. Ее классифицируют как подвид или группу подвидов серого волка (C. lupus), подвид динго (C. dingo) или, наоборот, как самостоятельный вид (C. familiaris) с динго в качестве подвида. Анализ имеющихся данных показывает, что собака должна классифицироваться как самостоятельный вид с четырьмя подвидами, поскольку ее происхождение от общего с современным серым волком предка, вопреки распространенному мнению, предшествовало доместикации, а способность к гибридизации с серым волком в природе ограничена. Возможно, что первично популяции собак существовали в Юго-Восточной Азии до недавнего времени или даже существуют до сих пор.

292-295 284
Аннотация

Обзор мировой практики разведения шиншилл позволил систематизировать данные о показателях и условиях воспроизводства, предопределяющих рентабельность звероферм. Шиншиллы клеточного разведения полигамны и полиэстричны. О сохранении некоторой сезонности размножения шиншилл свидетельствуют различия в органо-соматических индексах, количестве жизнеспособных сперматозоидов у самцов, а также в продолжительности половых циклов самок в зависимости от времени года. Репродуктивные способности шиншилл сохраняются в течение 15 лет, при этом для сохранения потомства важно избегать преждевременного спаривания самок, не достигших шестимесячного возраста. Хотя в яичнике самок шиншилл созревают 10–16 фолликулов, средняя годовая плодовитость шиншилл составляет 2,2–4 щенка на самку в год. Естественному годовому ритму шиншилл соответствует получение от самки двух пометов при характерной для шиншилл способности приносить 1–3 приплода в год. На интервал рождаемости значительно влияют возраст самок, фотопериод и регулирование интенсивности освещения. Увеличение количества ежегодных щенений вызывает чрезмерное изнашивание организма самки и влечет за собой сокращение периода репродуктивности шиншиллы. На размер пометов шиншилл влияют генотип и экстерьер зверьков, а также паратипические факторы в период беременности и щенения. Для улучшения фертильности шиншилл особенно важен подбор самок и самцов. Повышению плодовитости шиншилл способствует применение репродуктивных технологий, в том числе электроэякуляция и криоконсервация спермы, индукция эструса, гормональное стимулирование овуляции и другие. Прибыльность промышленного разведения шиншилл в значительной мере зависит от совершенствования как качественных (окраски), так и количественных признаков (плодовитости) зверьков, что актуально для российского звероводства.

296-302 168
Аннотация

Изучено плейотропное влияние генов, затрагивающих окраску меха, на показатели генерации активных форм кислорода (АФК) и антиоксидантной защиты в тканях органов американских норок четырех генотипов: standard (+/+), royal pastel (b/b), silver blue (р/р) и sapphire (a/a р/р). Показано, что дирецессивная комбинация sapphire (a/a р/р) вызывает не только самые высокие показатели активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, но и на порядок величин повышает содержание продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-реактивных продуктов – ТБК‑РП), по которому можно судить об уровне перекисного окисления липидов (ПОЛ). В сердечной мышце с преобладающим аэробным типом энергопродукции модулирующее действие мутаций проявляется как на уровне генерации АФК, так и на уровне низкомолекулярных антиоксидантов. Если мутация royal pastel (b/b) дает самый высокий уровень генерации АФК, то комбинация sapphire (a/a р/р) – самый низкий (по сравнению с норками standard). Мутации способны модулировать в легочной ткани напряженность генерации и нейтрализации АФК: royal pastel (b/b) в сравнении с нормой (+/+), с одной стороны, снижает общий уровень генерации АФК, а с другой – повышает уровень генерации супероксидного аниона-радикала. Кластерный анализ, объединенный в общую дендрограмму, показал, что наиболее удаленные от норок standard (+/+) норки royal pastel (b/b) и sapphire (a/a р/р) характеризуются и наибольшим проявлением модулирующих эффектов. Можно допустить, что это обстоятельство вносит определенный вклад в генетическую пластичность американской норки в ходе успешного освоения различных экологических ниш первоначально на территории исторического ареала обитания в Северной Америке, а позже, в ходе интродукции, – на территории Северной Евразии и Южной Америки.

Генетика и селекция растений

303-309 198
Аннотация

Микросателлиты, или короткие тандемные (простые) повторы, широко распространены в геномах эукариот, включая геномы растений. Особенности строения и локализации микросателлитных локусов определяют их потенциал в качестве молекулярно-генетических маркеров и могут оказывать влияние на предполагаемые функции микросателлитов в важных биологических процессах. Идентификация и изучение распределения микросателлитных локусов в богатых генами районах генома мягкой пшеницы и разработка на их основе новых микросателлитных маркеров представляют практический интерес и важны для исследования организации генома мягкой пшеницы. Последовательности BAC -клонов, содержащие гомеологичные гены WFZP мягкой пшеницы Triticum aestivum L., контролирующие развитие колоса, послужили основой для идентификации и локализации микросателлитных локусов в богатых генами районах хромосом 2AS, 2BS и 2DS. В изученных последовательностях наиболее распространены ди- и тринуклеотидные микросателлитные повторы. Среди динуклеотидных мотивов преобладают AG, GA/TC; динуклеотидные повторы встречаются в некодирующих областях генов, мобильных элементах и неаннотированных последовательностях ДНК. Большая часть тринуклеотидных повторов ассоциирована с мобильными генетическими элементами. Обнаружено, что гомеологичные микросателлитные локусы располагаются либо в генах, либо в неаннотированных последовательностях ДНК. Сравнение структуры гомеологичных локусов показало, что дивергенция в них связана как с изменением числа повторов, так и с нуклеотидными заменами. Разработаны новые микросателлитные маркеры, которые на генетических картах колокализованы с генами WFZP‑A‑B‑D и могут использоваться для маркирования этих генов в молекулярно-генетических исследованиях и в контролируемой маркерами селекции.

310-315 181
Аннотация

Для защиты мягкой пшеницы от патогенов, и в первую очередь от ржавчинных болезней, широко привлекают интрогрессивные гены устойчивости, локализованные в чужеродных транслокациях. Для использования их в практической селекции необходимы пребридинговые исследования, которые определяют влияние транслокаций на адаптационные свойства растений, элементы продуктивности, урожайности зерна и качества конечной продукции. С целью решения этих задач изучались почти изогенные линии Л653 и Л654 сорта яровой мягкой пшеницы Добрыня, устойчивые к листовой ржавчине и несущие комбинацию транслокаций T7DS • 7 DL-7Ae#1L + T2AL • 2AS‑2MV#1 с генами Lr19/Sr25 от Agropyron elongatum (Host.) P.B. и Lr37/ Sr38/ Yr17 от Aegilops ventricosa Tausch. В качестве контролей использовали сорт-реципиент Добрыня и сорт-стандарт Фаворит. Фитопатологические тесты показали, что Л653 и Л654 высокоустойчивы к Puccinia triticina и к расе Ug99 + Lr24 (TTKST) Puccinia graminis, но умеренно восприимчивы к саратовской популяции патогена. Пребридинговые исследования линий Л653 и Л654 выявили, что комбинация транслокаций T7DS • 7 DL-7Ae#1L + T2AL • 2AS-2MV#1: 1) увеличивает
продолжительность периода всходы – колошение на 7 дней и высоту растений в среднем на 10 см; 2) не влияет на устойчивость к полеганию, массу 1000 семян и продуктивность зерна как в засушливые годы, так и в годы с эпифитотией листовой ржавчины; 3) уменьшает адаптивность растений к резко меняющимся условиям вегетации; 4) уменьшает количество клейковины, не изменяя ее силу, при этом не влияет на показатели упругости теста, отношение упругости теста к растяжимости, силу муки, объем и пористость хлебцев. Таким образом, комбинация транслокаций T7DS • 7 DL-7Ae#1L + T2AL • 2AS-2MV#1 в генотипе сорта яровой мягкой пшеницы Добрыня определяет высокую устойчивость к листовой ржавчине и расе Ug99 + Lr24 (TTKST) стеблевой ржавчины и нейтральна в отношении комплекса агрономических показателей.

316-322 299
Аннотация

В связи с угрозой проникновения на территорию Российской Федерации агрессивной расы возбудителя стеблевой ржавчины Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici Eriks. et Henn, Ug99 необходим поиск новых доноров устойчивости к этой опасной болезни. У 6 источников устойчивости к стеблевой ржавчине, в том числе к расе Ug99, имеющих в своей родословной генетический материал чужеродных видов (Aegilops speltoides, Aе. triuncialis, Secale cereale), проведена идентификация 17 генов Sr с использованием молекулярных маркеров как к эффективным против расы Ug99 генам (Sr2, Sr22, Sr24, Sr25, Sr26, Sr32, Sr35, Sr36, Sr39, Sr40, Sr44 и Sr47), так и к не эффективным, но обеспечивающим устойчивость к местным популяциям возбудителя стеблевой ржавчины (Sr9a, Sr15, Sr17, Sr19 и Sr31). На основании анализа молекулярных маркеров постулировано присутствие в изученных линиях от 2 до 7 известных генов Sr: в 113/00i-4 – Sr2, Sr36, Sr39, Sr40, Sr44, Sr47 и Sr15; в 119/4-06rw – Sr22, Sr32, Sr44, Sr9a, Sr17 и Sr19; в GT 96/90 – Sr24, Sr36, Sr40, Sr47, Sr15, Sr17 и Sr31; в 9/00w – Sr22, Sr44, Sr32 и Sr15; в 141/97w – Sr22 и Sr44. У сорта Донская полукарликовая идентифицированы эффективные к расе Ug99 гены Sr32 и Sr44, а также неэффективные Sr9a, Sr17 и Sr19. Изученные образцы могут быть использованы в качестве доноров генов устойчивости к стеблевой ржавчине в селекционных программах на иммунитет.

323-332 171
Аннотация

Селекция твердой пшеницы в Среднем Поволжье с 1912 г. прошла несколько этапов. Ускорение селекционного процесса наблюдалось на этапах объединения генетических пулов из Безенчука (Среднее Поволжье), Харькова (Украина) и Саратова (Нижнее Поволжье) при наиболее значительном увеличении уровня адаптивности и продуктивности сортов. Целью настоящего исследования были определение вклада исходных родительских генотипов в создание наследственной основы современных сортов и доказательство формирования и эволюции коадаптированного блока генов твердой пшеницы в Среднем Поволжье. Для выполнения этих задач применяли диаллельный анализ элементов продуктивности и гомеостатичности признака «масса зерна с растения» и кластерный анализ родословных современных сортов. В результате проведенных исследований показано, что в процессе селекции твердой пшеницы в Среднем Поволжье происходит формирование коадаптированного блока генов, контролирующего элементы продуктивности растений и их гомеостатическое регулирование путем поэтапной эволюции. В структуре этой полигенной системы коадаптированного блока современных сортов превалируют доминантные гены с аддитивными эффектами и максимальной экспрессией в условиях засухи и высокой температуры среды. На 7-м этапе селекции (1989–2013 гг.) формирование генплазмы большинства сортов Самарского НИИСХ проходило на фоне сильного влияния саратовского генетического пула, что, однако, не стало препятствием для группировки генотипов по степени сходства зародышевой плазмы. Сорта делятся на 3 кластера (А, В, С), различия между ними определяются главным образом вкладом в их наследственную основу «саратовской генплазмы» и наличием различных долей наследственности других сортов и видов пшеницы. На современном этапе необходимо расширение генетической базы исходного материала в селекции твердой пшеницы в Среднем Поволжье.

333-338 162
Аннотация

В настоящее время более 70 % кукурузы используется для производства пищевых продуктов и кормов, поэтому улучшение качественных показателей зерна может повысить пищевую и энергетическую ценность данной культуры. Дефицит двух незаменимых аминокислот, лизина и триптофана, существенно снижает питательное качество белка кукурузы. Однако мутанты кукурузы opaque2 (o2) имеют увеличенное содержание лизина и триптофана в белке эндосперма по сравнению с традиционными сортами, что повышает биологическую ценность кукурузного белка. Цель исследования – выявление образцов с высоким качеством белка в коллекции кукурузы различного эколого-географического происхождения с использованием молекулярно-генетических методов для повышения эффективности селекции данной культуры. Создана коллекция из 54 генотипов кукурузы с различными качественными показателями зерна. С помощью трех специфических маркеров к гену оpaque-2 (phi 057, phi 112 и umc 1066) выявлены генотипы кукурузы, гомозиготные по рецессивному аллелю o2, который связан с улучшенными питательными свойствами белка. Электрофоретический анализ зеинов позволил отобрать образцы Quality Protein Maize (QPM), которые содержат наряду с мутантным аллелем о2 генетические модификаторы, преобразующие крахмальный эндосперм o2-мутанта в твердый, стекловидный фенотип. Выделенные в результате исследования QPM-образцы представляют интерес для селекционных программ кукурузы, направленных на повышение качества зерна. Применение маркеров к гену opaque-2 и генам-модификаторам позволяет сократить сроки создания QPM-гибридов кукурузы, а также значительно уменьшает трудоемкость и финансовые затраты на их создание.

К 160-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ИВАНА ВЛАДИМИРОВИЧА МИЧУРИНА

339-358 297
Аннотация

В октябре 2015 г. исполняется 160 лет со дня рождения Ивана Владимировича Мичурина – естествоиспытателя, селекционера, внесшего значительный вклад в улучшение плодовых, ягодных и декоративных растений, в разработку и совершенствование методов их селекции, создание новых сортов и в значительное продвижение садоводства на север и восток страны. Он ввел в культуру ряд новых видов ягодных культур, таких как актинидия и арония, и первым в стране стал использовать карликовые и полукарликовые плодовые в качестве подвоя. Мичурин стал инициатором массового движения плодоводов-опытников СССР, изменивших и значительно расширивших сортимент и ареалы возделывания плодовых и ягодных культур страны. Он не только собрал обширную коллекцию сортов и видов плодовых растений из разных частей земного шара, но и организовал их вовлечение и широкое использование в селекционном процессе посредством гибридизации. Он создал новые рукотворные виды растений, такие как церападус, представляющий собой гибрид вишни и черемухи Маака, а также новые для региона персик, миндаль и др. Всего им создано 132 сорта, 11 из них до сих пор не только выращиваются, но и включ ены в «Государственный реестр охраняемых селекционных достижений РФ». И.В. Мичурин, прожив долгую плодотворную жизнь, все же не застал времен, когда его не только объявили «великим преобразователем» природы, но и «назначили» творцом «передового мичуринского учения», так называемого советского творческого дарвинизма. Позже его имя хотя и робко, но все-таки попытались отделить от «учения» Т.Д. Лысенко.



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


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