Очередной номер «Вавиловского журнала генетики и селекции» посвящен актуальным направлениям исследований в различных областях генетики растений, животных и микроорганизмов.

Целью настоящей работы было исследование влияния различий аминокислотной последовательности рекомбинантных доменов D3 гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита дальневосточного, Сибирского и европейского субтипов на связывание протективного антитела ch14D5 с этими белками. Методами вестерн-блот анализа и поверхностного плазмонного резонанса было показано, что наибольшее сродство (K_D= 1.7±0.5 нМ) антитело ch14D5 проявляет к домену D3 вируса клещевого энцефалита штамма «СофьинRu», принадлежащего к дальневосточному субтипу вируса. В то же время сродство к аналогичным белкам D3, полученным на основе штаммов «Заусаев», «1528-99» и «Абсеттаров» сибирского и европейского субтипов вируса клещевого энцефалита, оказалось заметно ниже (K_D= 25±4, 300±50 и 250±50 нМ соответственно). Кроме того, информация о пространственном расположении аминокислотных остатков, которыми отличаются полученные рекомбинантные белки, указывает на то, что узнаваемый антителом ch14D5 эпитоп находится в области бокового ребра домена D3 гликопротеина Е.

Проведено молекулярно-генетическое типирование образцов вируса лейкоза крупного рогатого скота (BLV), выделенного из образцов крови черно-пестрых голштинизированных коров, у которых были исследованы различные цитофлюорометрические и морфологические показатели крови. Оценивали общее содержание лейкоцитов (WBC), содержание лимфоцитов (lymf), гранулоцитов (gran), моноцитов (mon), эритроцитов (RBC), гемоглобина (HGB), гематокрит (HTC), средний объем эритроцитов (MCV), среднее содержание гемоглобина в одном эритроците (MCH), концентрацию гемоглобина в эритроцитарной массе (MCHC), индекс распределения эритроцитов (RDW), количество тромбоцитов (PLT), средний объем тромбоцитов (MPV), индекс распределения тромбоцитов (PDW) и тромбокрит (PCT). Определены гаплотипы SNP LTR-области BLV. Из восьми возможных были обнаружены только вирусы гаплотипов I (0.33±0.03) и III (0.67±0.03). Соотношение гематологически больных, здоровых и подозрительных носителей вируса лейкоза крупного рогатого скота I и III гаплотипов было сопоставимо с результатами других исследователей. Количество лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов в крови носителей III гаплотипа превышало аналогичные параметры крупного рогатого скота, пораженного вирусом I гаплотипа. Интересно отметить, что разница гематологического статуса животных проявилась не только в концентрации лейкоцитов, непосредственных иммунных агентов, но и в содержании эритроцитов и тромбоцитов, не имеющих к иммунному ответу непосредственного отношения. Количество частиц III гаплотипа BLV, циркулирующих в крови зараженных особей, превышала таковое значение носителей I гаплотипа. В связи с этим выдвинуто предположение об эволюционном преимуществе III гаплотипа как более вирулентного. Впрочем, результаты настоящего исследования в совокупности с данными других ученых показывают, что высокая вирулентность отдельных штаммов вируса есть следствие стремления к реализации максимально возможной интенсивности синтеза вирусных частиц, а не достижения высокого поражающего эффекта как такового. Показано, что высокая смертоносность эволюционно невыгодна вирусам, так как вымирание носителя как биологического вида чревато исчезновением и самого вируса.

L-аскорбиновая кислота (витамин C) – вторичный метаболит растений, выполняющий множество разнообразных функций как в растительных тканях, так и в организме человека. Основным источником витамина С в питании человека служат растения, и прежде всего плоды цитрусовых, шиповника, перца, смородины, томата, клубники, папайи, киви. Однако, несмотря на то что L-аскорбиновая кислота – важное биологически активное вещество, путь ее биосинтеза в растительной клетке был описан лишь в 2007 г. на примере модельного растения Arabidopsis thaliana. В настоящем обзоре рассмотрены известные на сегодняшний день пути биосинтеза L-аскорбиновой кислоты в тканях растений. Это L-галактозный, L-гулозный, галактуроновый и мио-инозитоловый пути. Наиболее изучен из них L-галактозный путь (путь Смирнова–Уилера), для которого определены все ферменты, катализирующие последовательную цепь реакций. Для других путей известна лишь предположительная последовательность метаболитов, при этом многие ферменты, катализирующие их превращение, еще не выявлены. Выделены ключевые гены, которые участвуют в биосинтезе и накоплении аскорбиновой кислоты в сочных плодах. Среди них ферменты L-галактозного пути (ГДФ-маннозофосфорилаза (GMP, VTC1), ГДФ-D-маннозо-3’5’-эпимераза (GME), ГДФ-L-галактозофосфорилаза (GGP, VTC2/VTC5), L-галактозо-1-фосфатфосфатаза (GPP/VTC4), L-галактозо-1-дегидрогеназа (GalDH) и L-галактоно1,4-лактондегидрогеназа (GalLDH)); ферменты D-галактуронового пути (NADPH-зависимая D-галактуронатредуктаза (GalUR)) и ферменты рециркуляции АК (дегидроаскорбатредуктаза (DHAR1) и монодегидро аскорбатредуктаза (MDHAR)). До сих пор нет однозначного описания всех путей биосинтеза и накопления L-аскорбиновой кислоты в плодах. В настоящее время нельзя однозначно утверждать, что какой-то из четырех известных путей биосинтеза аскорбиновой кислоты является преобладающим в плодах растений. Так, в плодах персика и киви основным является L-галактозный путь, тогда как в плодах винограда и клубники – по всей видимости, D-галактуроновый. В то же время у ряда растений, например цитрусовых или томата, по мере созревания плодов может происходить смена различных путей биосинтеза. Отмечается, что уровни накопления аскорбиновой кислоты зависят не только от биосинтеза, но и от скорости ее окисления и рециркуляции.

Криоконсервация обеспечивает долгосрочное хранение генофонда селекционных сортов картофеля в криобанках при сверхнизких температурах. В настоящее время для криоконсервации сортов картофеля наиболее широко используется метод дроплет-витрификации, который постоянно совершенствуется с целью повышения регенерационной способности сохраняемого растительного материала. В ведущих мировых генбанках картофеля используются различные модификации этого метода. В данной работе представлены результаты изучения влияния условий культивирования после замораживания–оттаивания апексов побегов и пазушных почек in vitro растений на их способность к посткриогенному восстановлению. Для криоконсервации был использован метод дроплет-витрификации, модифицированный в ВИР. Фактор «длительная темновая инкубация эксплантов» не оказывал существенного влияния на частоту посткриогенной регенерации изученных сортов, за исключением одного сорта (Крепыш), для которого отмечено достоверное (p < 0.05) увеличение частоты регенерации в варианте культивирования апексов микропобегов в темноте по сравнению с вариантом культивирования при фотопериоде 16/8 ч (свет/темнота). Фактически у всех сортов частота посткриогенной регенерации апексов микропобегов была выше, чем у пазушных почек, однако достоверное превышение (p < 0.05) данного показателя для апексов побегов отмечено только в двух случаях: для сорта Удача – культивирование эксплантов при фотопериоде 16/8 ч и для сорта Крепыш – культивирование в условиях темновой инкубации. Результаты двухфакторного дисперсионного анализа указывают на отсутствие значимого эффекта совместного действия двух факторов (темновая инкубация и тип экспланта) на способность сортов к посткриогенному восстановлению. С учетом полученных результатов дальнейшую криоконсервацию расширенной выборки из девяти селекционных сортов проводили с использованием только одного типа эксплантов – апексов микропобегов, которые после замораживания–оттаивания культивировали при фотопериоде 16/8 ч. Частота посткриогенной регенерации этих сортов варьировала от 30 до 60 %. Установлено достоверное влияние генотипа на регенерационную способность сортов после замораживания–оттаивания. Способность сортов к посткриогенному восстановлению не связана со значениями морфогенетических показателей in vitro растений, которые используются в оригинальном семеноводстве картофеля. Возраст мериклона (2–4 года) не оказывал существенного влияния ни на показатели морфогенеза, ни на частоту посткриогенной регенерации сортов.

Секвенированы последовательности внутренних транскрибируемых спейсеров (ITS) 23 видов и подвидов Elymus sensu lato. При анализе молекулярно-филогенетической сети Neighbor-Net все последовательности ITS образцов Elymus s. l. были разделены на четыре типа: основной северный Elymus-риботип, основной южный Elymus-риботип, северный dahuricus-риботип и южный dahuricus-риботип. рДНК основного южного риботипа родственна рДНК диплоидного вида Pseudoroegneria stipifolia (PI 313960) и P. spicata (PI 547161). рДНК основного северного риботипа родственна рДНК P. cognata (PI 531720), диплоидного вида из Казахстана, несущего StY – вариант St-генома. Основной северный риботип широко распространен у видов Elymus Сибири и Дальнего Востока, включая Якутию и Чукотку. Основной южный St-риботип характерен для относительно южных популяций Elymus и Pseudoroegneria, включая Закавказье, Приморье, Пакистан, Южную Корею. Отметим, что северный Elymus dahuricus-риботип и южный Elymus dahuricus-риботип были обнаружены у всех четырех видов группы родства E. dahuricus aggr.: E. dahuricus Turcz. ex Griseb., E. franchetii Kitag., E. excelsus Turcz. ex Griseb. и у гималайского вида E. tangutorum (Nevski) Hand.-Mazz. Иными словами, молекулярно-филогенетические исследования образцов, относимых к E. dahuricus aggr., говорят о том, что в Сибири, на Дальнем Востоке и в Северном Китае существуют по крайней мере две группы популяций (две расы), надежно различающиеся по ITS-последовательностям, в каждой из которых представлены все морфологические формы, относимые сейчас одними систематиками к четырем разным видам E. dahuricus aggr. (E. dahuricus sensu stricto, E. franchetii, E. tangutorum, E. excelsus), а другими – к одному виду Campeiostachys dahurica (Turcz. ex Griseb.) B.R. Baum, J.L. Yang et C.C. Yen. Имеются ли между этими группами морфологические различия, или это криптические виды (подвиды) – неизвестно, но с уверенностью можно сказать, что если различия в морфологии между этими двумя расами есть, то они не связаны с признаками, которые сейчас считаются таксономически значимыми и используются для разделения E. dahuricus s. s., E. franchetii, E. excelsus, E. tangutorum.

Проанализированы 57 интрогрессивных линий и 11 сортов яровой мягкой пшеницы селекции НИИ сельского хозяйства Юго-Востока, возделываемых на территории Поволжья. Линии получены с участием синтетиков селекции CIMMYT, сортов твердой пшеницы, прямого скрещивания с Agropyron elongatum (CI-7-57) и имеют интрогрессии от родственных видов мягкой пшеницы, а именно транслокации от Ag. elongatum (7DS-7DL7Ae#1L), Aegilops speltoides (2D-2S), Ae. ventricosum (2AL-2AS-2MV#1), ржи культурной (1BL-1R#1S), замещения от Ag. intermedium 6Agi (6D) и тритикале Satu. Сорта и линии были оценены на устойчивость к саратовской, лысогорской, дербентской и омской популяциям возбудителя стеблевой ржавчины, а также проанализированы на наличие идентифицированных Sr генов устойчивости с использованием известных молекулярных маркеров. Анализ устойчивости сортов и линий к саратовской популяции патогена в полевых условиях, а также к омской, дербентской и лысогорской популяциям Puccinia graminis f. sp. tritici на стадии проростков показал потерю эффективности генов Sr25 и Sr6Agi . Ген Sr31 пока сохраняет свою эффективность. Ко всем взятым в анализ популяциям патогена была устойчива 31 линия пшеницы из 57 (54.4 % образцов). У  исследуемых интрогрессивных линий идентифицированы гены Sr31/Lr26, Sr25/Lr19, Sr28, Sr57/Lr34 и Sr38/Lr37. Ген Sr31/Lr26 определен у 19 линий (33.3 % образцов). Все линии, несущие транслокацию 1RS.1BL (Sr31/Lr26), были устойчивы ко всем взятым в анализ популяциям патогена. Ген Sr25/Lr19 идентифицирован у 49 линий (86 % образцов). Сочетание генов Sr31/Lr26+Sr25/Lr19 идентифицировано у 15 линий (26.3 %). У одной линии идентифицировано сочетание генов Sr38/Lr37+Sr25/Lr19, у другой линии – сочетание генов Sr57/Lr34+ +Sr25/Lr19, и еще у одной – Sr31/Lr26+Sr25/Lr19+Sr28. Все они были устойчивы ко всем взятым в анализ популяциям патогена. Гены Sr2, Sr24, Sr26, Sr32, Sr36, Sr39 у анализируемых линий обнаружены не были.

Вирусные болезни наносят большой ущерб картофелеводству, и особую проблему повсеместно представляет вирус картофеля Y (potato virus Y – PVY), отличающийся разнообразием штаммового состава. Для создания отечественных сортов картофеля (Solanum tuberosum L.), устойчивых к вирусным болезням, исходным материалом служат дикие и культурные клубнеобразующие виды рода Solanum L., сохраняемые в коллекции генетических ресурсов картофеля ВИР. Сохранение и рациональное использование коллекции основано на регулярном фитосанитарном мониторинге, в том числе карантинных объектов, в первую очередь – вироида веретеновидности клубней картофеля (potato spindle tuber viroid – PSTVd). Цель работы – обследование растений клубненосных видов Solanum L. в полевом генном банке ВИР на наличие PSTVd и мозаичных вирусов PVX (potato virus X), PVS (potato virus S), PVM (potato virus M) и PVY (potato virus Y), наиболее распространенных на картофеле в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Обследованы клоновые растения 137 генотипов, представляющие 31 вид секции Petota рода Solanum L. Диагностика проведена методами ELISA, ОТ-ПЦР и растений-индикаторов. Среди изученных растений PSTVd не обнаружен, но диагностировано массовое поражение мозаичными вирусами, более половины тестированных клонов инфицировано двумя и более вирусами. Выявлено 17 генотипов (12 %) с отрицательной реакцией ELISA на PVX, PVS, PVM и PVY. Различия в поражении мозаичными вирусами растений Solanum spp., относящихся к разным филогенетическим группам, статистически значимы (по критерию χ2 Пирсона). Среди исследованных генотипов южноамериканских видов доля пораженных PVY достоверно больше, чем среди генотипов североамериканских видов (χ2 = 4.56, p = 0.03), PVХ, напротив, чаще детектирован у генотипов из группы североамериканских видов (χ2 = 8.81, p = 0.003). Штаммы PVY идентифицировали у 37 генотипов Solanum spp. методом мультиплексной ОТ-ПЦР. Выявлено 27 генотипов, пораженных обычным штаммом PVYO, по одному генотипу – пораженные штаммами PVYNW (А) и PVYNW (В), семь генотипов, пораженных смесью штаммов PVYO +PVYNW (А), и один – смесью штаммов PVYO +PVYNTN-NW (SYRI) и SYRIII. Рекомбинантные штаммы PVYNW (А), PVYNTN-NW (SYRI) и SYRIII впервые обнаружены в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Обсуждается согласованность результатов диагностики штаммов PVY разными (иммунологический, молекулярный и биологический) методами.

Развитие высокоэффективных технологий в геномике, транскриптомике, протеомике и метаболомике, а также новых технологий в сельском хозяйстве привело к «информационному взрыву» в биологии растений и растениеводстве, включая производство картофеля. Лишь небольшая часть информации попадает в формализованные базы данных (например, Uniprot, NCBI Gene, BioGRID, IntAct и др.). Один из основных источников достоверных биологических данных – научная литература. Объем литературы велик, так, известная база данных PubMed содержит более 18 тыс. тезисов статей, посвященных картофелю. Эффективное получение знаний, представленных в таком количестве неформализованных текстовых документов, требует применения современных интеллектуальных методов анализа. Однако в литературе нет свидетельств широкого применения интеллектуальных методов автоматического извлечения знаний из научных публика ций по таким культурам, как картофель. В рамках настоящей работы использовалась разработанная нами ранее база знаний SOLANUM TUBEROSUM (http://www-bionet.sysbio.cytogen.ru/and/plant/). Интегрированная в базе знаний информация о молекулярно-генетических механизмах, лежащих в основе селекционнозначимых признаков, способствует ускорению идентификации генов-кандидатов для селекционно-значимых характеристик картофеля и разработки диагностических маркеров для селекции. В статье выполнен поиск новых потенциальных участников молекулярно-генетических механизмов устойчивости к неблагоприятным факторам у растений. Приоритизация генов-кандидатов показала, что гены PHYA, GF14, CNIH1, RCI1A, ABI5, CPK1, RGS1, NHL3, GRF8 и CYP21-4 наиболее перспективны для дальнейшей проверки их связей с устойчивостью к неблагоприятным факторам. В результате проведенного анализа выявлено, что молекулярно-генетические взаимоотношения, ответственные за формирование значимых сельскохозяйственных признаков, являются комплексными и включают множество как прямых, так и опосредованных взаимодействий. Построение ассоциативных генных сетей и их анализ с использованием базы знаний SOLANUM TUBEROSUM – это основа поиска генов-мишеней для направленного мутагенеза и маркер-ориентированной селекции сортов картофеля, обладающих ценными сельскохозяйственными признаками.

Цель настоящей работы – оценить фенотипическую изменчивость показателей качества зерна и выявить комплекс наиболее информативных признаков для селекции разнообразных по направлению использования сортов озимой ржи. Исследования выполнены в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства – обособленном структурном подразделении Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр Российской академии наук» в 2001–2015 гг. на 15 сортах озимой ржи. Оценены 20 параметров, определяющих качество зерна и сырьевую ценность: технологические показатели (масса 1000 зерен, натурная масса и выравненность зерна), параметры устойчивости к прорастанию зерна (число падения, высота амилограммы, температура пика клейстеризации крахмала), кинематическая вязкость водного экстракта (ВВЭ) зернового шрота, хлебопекарные свойства (органолептическая оценка пробной выпечки хлебцев). Наибольшее влияние генотипа выявлено по ВВЭ (34.8 %) и содержанию белка (27.8 %). Эти признаки должны быть в первую очередь предметом фенотипической оценки в селекционном процессе. Фенотипическая изменчивость критериев углеводно-амилазного комплекса и активности α-амилаз и технологических параметров определялась преимущественно (68.6…82.5 %) средовыми факторами. Между числом падения (ЧП) и содержанием белка отсутствовала значимая связь. ЧП существенно коррелировало с высотой амилограммы и температурой пика клейстеризации. Выявлена положительная сопряженность средней силы ВВЭ с высотой амилограммы и ЧП. На основании многолетней фенотипической оценки с помощью метода главных компонент проведена оптимизация анализируемых показателей качества зерна озимой ржи. Для селекционной оценки озимой ржи предлагается использовать четыре интегральных показателя, имеющих наибольшую весовую нагрузку: содержание белка, число падения, вязкость водного экстракта и масса 1000 зерен. Этот комплекс признаков будет обеспечивать объективность и полноту оценки создаваемого селекционного материала. Показано, что кинематическая вязкость водного экстракта должна стать важным селекционным показателем как для определения хлебопекарных качеств ржи, так и для выявления кормовых достоинств зерна.

Штаммы рода Trichoderma – природные биодеструкторы растительных остатков, высокоактивные антагонисты почвенных фитопатогенов и фиторегуляторы с широчайшим диапазоном оптимальных для своего развития условий, масштабно используются в создании биопрепаратов. Огромное значение в северных регионах России, особенно при выращивании озимых культур, имеет способность штамма микроорганизма, используемого в агротехнологиях, сохранять жизнеспособность и целевую биологическую активность при низких температурах. В связи с этим цель данной работы – отбор психротолерантного штамма T. asperellum для ускоренной утилизации основных полимеров растительных остатков и оздоровления почвы при низкой температуре, а также оценка его активности в лабораторных и полевых условиях. В процессе работы решали задачи по отбору психротолерантных штаммов T. asperellum с высокой целлюлозолитической активностью; дальнейшей направленной селекции психрофильных штаммов, способных к быстрому росту, активной колонизации растительного субстрата и высокой споропродуктивности при 4–8  °С; оценке целевой активности отселектированного психрофильного штамма в качестве целлюлозолитика и антагонистической активности в отношении фитопатогенов зерновых культур; получению лабораторных образцов препаративных форм путем глубинно-поверхностного культивирования на нестерильном торфе и мультиконверсионных отходах производства съедобных грибов при их последовательном культивировании на одном и том же субстрате и оценке их эффективности в полевых мелкоделяночных опытах. Использовали методы культивирования и создания инокулюма, определения споропродуктивности, модифицированной влажной камеры, оценки антагонистической активности и качества биопрепаратов, организации полевых испытаний, количественных оценок потерь биомассы и содержания целлюлозы и лигнина. Селекцию активного психрофильного штамма для ускоренной утилизации полимеров растительных остатков и оздоровления почвы осуществили в процессе четырехступенчатого скрининга 29 штаммов T. asperellum из Государственной коллекции микроорганизмов ФГБНУ Всероссийский НИИ защиты растений (ВИЗР) с высокими целлюлозолитической и антагонистической активностями. По показателям линейной скорости роста, антагонистической и гиперпаразитической активности при 4–8 °С, высокой скорости колонизации пожнивных остатков пшеницы и кукурузы отобран перспективный психрофильный штамм T. asperellum Г-034 для наработки на его основе лабораторных образцов биопрепаратов и проведения полевых опытов. В полевых испытаниях выявили активное разложение пожнивных остатков кукурузы под воздействием T. asperellum Г-034, приводящее к биодеструкции более 80 % целлюлозы и более 20 % лигнина, а за 12 месяцев – к полной потере растительными остатками интактного состояния. Максимальные потери биомассы пожнивными остатками кукурузы за 12 месяцев составили более 70 %. Штамм-продуцент T. asperellum Г-034 находился в активном состоянии после перезимовки в полевых условиях в количестве ×104 КОЕ/г, приводящем к нарастанию титра с сезонными возрастанием температуры и расширением доступности трофической базы.

Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей. При исследовании образцов, содержащих вирусы, неизбежно встает вопрос количественного определения вирусных частиц в пробе. Одна из наиболее простых и эффективных методик количественного определения вирусных частиц в препарате – использование электронной микроскопии, однако основным ограничением метода является относительно высокий предел обнаружения (107 частиц/мл). Часто такая чувствительность недостаточна и может приводить к ошибочной диагностике. Цель данной работы заключалась в разработке методики, позволяющей более точно оценивать количество вирусных частиц и работать с образцами, в которых концентрация ниже, чем 107 частиц/мл. Метод заключается в концентрировании вирусных частиц на мембране из полиэфирсульфона, применяемой в центрифужных концентраторах, с последующим подсчетом с помощью электронного микроскопа. В качестве модельного объекта были выбраны env-псевдовирусы, созданные с использованием лентивирусной системы, которая позволяет получать стандартизованные образцы вирусоподобных частиц. Суспензию вирусных частиц (объемом 20 мл) помещали в центрифужный концентратор и центрифугировали. Затем извлекали мембрану из концентратора и оценивали количество осажденных на мембране частиц с помощью электронного микроскопа, используя метод ультратонких срезов. Количество вирусных частиц на всей поверхности фильтра (площадь 4 см2) составляло 4×107 вирионов, исходная концентрация псевдовирусов в образце – 2×106 на 1 мл (4×107 частиц/20 мл). Таким образом, предложенная методика позволяет преодолеть основной недостаток количественного определения вирусов с помощью электронной микроскопии, связанный с относительно высоким пределом обнаружения (107 частиц/мл). Кроме того, центрифужный концентратор дает возможность последовательно прогнать через один и тот же фильтр значительные объемы суспензии, содержащей вирусы, что также может привести к повышению чувствительности метода. Предложенный подход позволяет повысить чувствительность, точность и воспроизводимость количественного анализа различных образцов, содержащих вирусы животных, растений и человека, с использованием электронной микроскопии.

Окраска оперения – важный признак у птиц, нередко определяющий принадлежность к тому или иному виду или породе. Окраска является результатом действия веществ, которые поглощают определенную длину волны и формируют так называемые пигментные цвета, и оптическим эффектом, обусловленным интерференцией света, отраженного биологическими микроструктурами пера. Основой для формирования окраски служит синтез меланина. Эумеланин ответственен за черные и коричневые оттенки, а феомеланин отвечает за красновато-коричневые оттенки. Молекулярно-генетический механизм появления того или иного типа окраски еще до конца не изучен, поскольку на один и тот же признак могут влиять несколько генов. Первичная пигментация оперения определяется взаимодействием полиморфных вариантов гена MC1R и генов, участвующих в регуляции меланогенеза. Гены-модификаторы вызывают изменение окраски любого генотипа по локусу E и могут как уменьшать или увеличивать экспрес сию эумеланина, так и разрушать меланоциты. Вторичная пигментация оперения определяется белыми пятнами или специфическим распределением эумеланина на отдельных перьях. Современные методы анализа ДНК, такие как секвенирование, полногеномный анализ с использованием чипов различной плотности, анализ экспрессии генов, позволяют получать новые данные о генах, определяющих окраску оперения.

Гибридизация пород домашних животных с их дикими сородичами может служить перспективным методом повышения генетического разнообразия сельскохозяйственных животных. Ресурсные популяции, полученные на основе гибридизации различных пород домашних овец с муфлоном и архаром, являются важным источником селекционного материала. Кариотипы архара и домашней овцы различаются по робертсоновской транслокации, возникшей у общего предка муфлона и овец (Ovis aries) за счет центрического слияния хромосом 5 и 11 архара (O. ammon) с образованием хромосомы 3 овцы. Известно, что гетерозиготность по транслокациям может приводить к нарушениям синапсиса, рекомбинации и сегрегации хромосом в мейозе. Осо бенности протекания мейоза у баранов, гетерозиготных по транслокации, различающей кариотипы овец и архаров, до сих пор не исследованы. Мы изучали синапсис, рекомбинацию и эпигенетическую модификацию хромосом, вовлеченных в данную перестройку у гетерозигот, с использованием иммунолокализации ключевых белков мейоза. В большинстве клеток наблюдался полный синапсис между метацентрической хромосомой овцы и двумя акроцентрическими хромосомами архара с образованием тривалента. В небольшой доле клеток на стадии ранней пахитены наблюдалась задержка синапсиса в перицентромерных районах тривалента. Неспаренные участки подвергались эпигенетической модификации: фосфорилированию гистона H2A.X. Однако к концу пахитены эти нарушения полностью устранялись. Асинапсис замещался негомологичным синапсисом между перицентромерными районами акроцентрических хромосом. К концу пахитены сигнал γH2A.X сохранялся только на половом биваленте и отсутствовал на триваленте. По числу и распределению рекомбинационных сайтов, степени центромерной и кроссоверной интерференции транслокационный тривалент не отличался от нормальных бивалентов метацентрических хромосом. Таким образом, установлено, что гетерозиготность по хромосоме 3 домашней овцы и хромосомам 5 и 11 архара не вызывает существенных изменений в ключевых процессах профазы I мейоза и, следовательно, не должна приводить к снижению плодовитости у потомков от межвидовой гибридизации овец.

Евразийская свиязь (Mareca penelope) – один из самых многочисленных перелетных видов уток в Палеарктике. Ежегодно значительная часть всего вида совершает сезонные перелеты на расстояния от десятков до тысяч и более километров. По данным кольцевания выделено пять географических популяций, однако четких границ между популяциями не обнаружено. В то же время филогеографическая структура евразийской свиязи на всем протяжении ее ареала до сих пор не изучена. Помимо фундаментального значения подобного исследования, знание генетической структуры популяций необходимо для разработки мер по сохранению и увеличению численности этого ценного охотничье-промыслового вида. В связи с этим целью нашей работы был филогеографический анализ свиязи на обширной территории ее ареала в Палеарктике с привлечением образцов тканей птиц, зимующих в Северной Америке. С помощью секвенирования 5’-фрагмента контрольного региона митохондриальной ДНК была изучена генетическая дифференциация популяций свиязи, выделенных по данным кольцевания, реконструированы филогенетические отношения гаплотипов мтДНК и демографическая история популяций и вида в целом. Всего было проанализировано 195 последовательностей длиной 661 п.н. Генетическое разнообразие было высоким во всех изученных популяциях. Филогенетические реконструкции показали отсутствие кластеризации по географическому признаку. Анализ молекулярной изменчивости (AMOVA) выявил две группы популяций: европейско-сибирскую и восточноазиатскую. В первую группу, помимо европейской и сибирской, также вошла выборка из Атлантического побережья Северной Америки, вторая включила особей из Дальнего Востока, Камчатки, Чукотки, Алеутских островов, Аляски и Тихоокеанского побережья Северной Америки.

В природных популяциях Drosophila melanogaster обнаруживают несколько митохондриальных клад, отличающихся друг от друга по первичной последовательности. Чаще всего это однонуклеотидные замены, часть из них консервативна. Одни клады встречаются редко, другие доминируют. В семи исследованных на сегодняшний день популяциях D. melanogaster клада III преобладает по сравнению с кладами V и VI. Мы сравнивали линии D. melanogaster с разными митотипами, но с выровненными в течение нескольких поколений беккроссами ядерными геномами, по двигательной активности (с использованием TriKinetics Drosophila Activity Monitor), энергообмену (методом непрямой калориметрии, на основе измерения потребления кислорода) и по длительности жизни (в экстремальных условиях содержания при 29 °С). По нашим данным, у особей с митотипом, относящимся к кладе III, выше уровень локомоторной активности и больше продолжительность жизни. По энергопотреблению исследованные линии не различаются. Однако один и тот же уровень энергообмена может быть по-разному распределен между состоянием активности и состоянием покоя. Если энергообмен в состоянии покоя у мух с разной локомоторной активностью одинаков, то особь при одинаковых тратах суммарной энергии может перемещаться на большее расстояние или дольше проявлять активность. Это можно интерпретировать как преимущество линии с митотипом, относящимся к кладе III, по сравнению с двумя другими исследованными митотипами, относящимися к кладам V и VI. Если особи имеют разный энергообмен в покое, то линии с наименьшим энергообменом в покое потратят меньше энергии при вынужденном бездействии. И в этом случае митотип, относящийся к кладе III, будет иметь преимущества. Какие нуклеотидные замены в этом митотипе могут обеспечивать адаптивное преимущество, пока остается непонятным. Мы предполагаем, что особи из широко распространенной клады III могут иметь адаптивные преимущества по сравнению с другими митотипами благодаря большей локомоторной активности даже при одинаковом энергообмене. Требуются дальнейшие исследования, поскольку митотипы полиморфны по набору однонуклеотидных замен не только между кладами, но и внутри клады.