Несмотря на то что доместикация животных со времен Дарвина вызывает большой интерес у генетиков и эволюционистов, основной вопрос о генетических механизмах этого процесса до сих пор в должной мере не прорабатывался. В настоящей статье излагаются некоторые результаты экспериментального моделирования исторической доместикации на одном из объектов промышленного разведения –серебристо-черной лисице (Vulpes vulpes). Статья сфокусирована на роли отбора в трансформации поведения этих животных, приведшего к созданию уникальных популяций ручных и агрессивных лисиц. С целью анализа молекулярно-генетической природы различий в поведении этих уникальных лисиц были созданы дополнительные ресурсы: сконструирована мейотическая карта генома лисицы, путем скрещиваний ручных и агрессивных лисиц получены информативные расщепляющиеся субпопуляции, совершенствован применяемый ранее метод количественной оценки поведенческих фенотипов. В работе использовались интегральные поведенческие фенотипы (главные компоненты – ГК1 и ГК2), полученные в результате анализа регистрируемых видеокамерой этологических параметров. Главный результат состоит в том, что при использовании интервального QTL-картирования на 12-й хромосоме лисиц идентифицирован регион, наиболее тесно ассоциированный с ручным поведением. Принципиальное значение этого результата усиливается тем, что он оказался гомологичным региону на 5-й хромосоме собак, который интерпретируют как регион, ответственный за раннюю доместикацию волка и его эволюционный переход в примитивную собаку.

Рассмотрены современные представления об эмбриональных стволовых клетках мыши и человека. Обсуждаются предпосылки и методы их получения, стратегия доказательства плюрипотентности, проблемы при долговременном культивировании in vitro. Освещены некоторые проблемы биологии эмбриональных стволовых клеток и перспективы использования для клеточной терапии.

Инъекции экзогенной ДНК в определенный промежуток времени после введения цитостатика циклофосфана (ЦФ) приводят к заболеванию и гибели экспериментальных мышей (Долгова и др., 2011). В ходе проведенных исследований установлено, что экзогенная ДНК активно проникает во внутренние компартменты клеток костного мозга (ККМ), где подвергается процессингу (Долгова и др., 2012). При этом именно ККМ в первую очередь подвержены деструктивному воздействию синергичного влияния двух препаратов (Долгова и др., 2013).

В настоящем исследовании показано, что количество умеренных повторов генома мононуклеаров костного мозга мышей, подверженных воздействию цитостатика ЦФ, достоверно ниже, чем у необработанных животных. Указанный феномен фиксируется в промежуток времени 18–4 ч после инъекции ЦФ, когда остановлена репликация, в момент конечной фазы репарации двуцепочечных разрывов (ДЦР), существующих как промежуточный интермедиат репарации межцепочечных сшивок (МЦС). При инъекциях экзогенной ДНК в промежуток времени 18–0 ч после предобработки ЦФ количество умеренных повторов сохраняется на исходном уровне. Совокупность полученных фактов предполагает, что фрагменты экзогенной ДНК принимают участие в процессе репарации ДЦР таким образом, что нарушается корректный ход репаративного процесса.

Патогенный штамм Wolbachia wMelPop обнаруживается в центральной нервной системе, мышцах и сетчатке Drosophila melanogaster и сокращает выживаемость своего хозяина в два раза. Это делает возможным его применение для борьбы с насекомыми–вредителями сельского хозяйства и переносчи ками различных заболеваний человека. Любая симбиотическая ассоциация в природе находится под действием различных стрессов, таких, как голодание, пониженная или повышенная температура и другие, которые существенно влияют на особенности взаимоотношения партнеров.

В настоящей работе исследовано действие пониженной (16 °С) и повышенной (29 °С) температур на выживаемость и продолжительность жизни самок D. melanogaster, инфицированных Wolbachia штамма wMelPop; а также проведен анализ ультраструктуры клеток мозга и распределения в них бактерий. Увеличение времени содержания вылетевших имаго при повышенной температуре снижает их продолжительность жизни, причем влияние температуры проявляется после трех дней экспозиции. На 7-й день содержания мух при повышенной температуре в клетках их мозга появляются электронно-плотные структуры, напоминающие деградирующие бактерии, количество которых резко возрастает к 13-му дню инкубации при 29 °С. На основании данных популяционного и электронно-микроскопического анализа нами выделен критический период воздействия повышенной температуры с 7-го по 13-й день после начала экспозиции, после которого происходит резкое снижение выживаемости D. melanogaster.

Рассмотрены молекулярно-генетические механизмы реорганизации генома растений в процессе аллополиплоидизации. Подчеркнута особая роль ранних генетических изменений, изучение которых проводилось с использованием уникальной модели синтетических аллополиплоидов. Обобщены данные о различных геномных изменениях на ранних стадиях аллополиплоидизации, включающих активацию мобильных элементов, хромосомные перестройки, эпигенетические и транскриптомные изменения и др. Отмечено важное значение этих изменений в формировании устойчивой организации аллополиплоидного генома, обеспечивающей эволюционный успех и распространенность аллополиплоидов среди высших растений.

Рассмотрены вопросы происхождения и распространения голозерного ячменя (Hordeum vulgare L.), его химический состав и урожайность. Показано, что современные методы молекулярной биологии позволяют получать более глубокие знания по доместикационной истории и разнообразию голозерного ячменя, чем традиционные методы популяционной генетики. Подчеркнуто значение селекции для повышения урожайности голозерного ячменя, а, следовательно, для расширения его посевов. В этой связи рассмотрены методы и направления селекции. Для развития селекции голозерного ячменя большое значение имеет зародышевая плазма из стран Юго-Восточной Азии, Китая, Японии и других регионов. Поэтому сохранению этой зародышевой плазмы необходимо уделять пристальное внимание.

В статье приведены результаты изучения аллельного разнообразия генов синтеза этилена Md-ACS1 и Md-ACO1 в отечественной генплазме яблони с применением ДНК-маркерного анализа. Идентифицированы аллельные комбинации данных генов у 48 сортов яблони отечественной селекции. Выявлено, что уровень распространения аллельных комбинаций, обусловливающих высокую степень лежкости плодов, в отечественной генплазме соответствует частоте их встречаемости в мировом генофонде культуры. С учетом полученных данных начата программа по созданию селекционных форм яблони, несущих сочетание аллелей Md-ACS1-2/2 + Md-ACО1-1/1, с применением ДНК-маркерного отбора для селекции сортов, обладающих наиболее высокой степенью лежкости плодов.

При проведении генетического анализа ржи по признаку «стекловидная соломина» получены сестринские растения с нормальной и стекловидной соломиной. Стебли растений изучены по химическому составу, спектроскопическим показателям и механической прочности. Обнаружены различия между растениями с разными типами соломины по ряду показателей, таких, как содержание ароматических мономеров лигнина и соотношение различных типов химических связей.

Соломины нормальной и стекловидной ржи при одинаковом диаметре различаются по модулю упругости и пределу упругой деформации. Установлено, что стебли мутантных растений при боковой нагрузке разрушаются по хрупкому механизму, а нормальные –по пластическому. При этом пределы упругой деформации и прочность существенно выше для нормальных растений.

Методами ядерного магнитного резонанса обнаружены различия в химической структуре лигнинов: по содержанию альдегидных и метоксильных групп, общей ароматичности, по количеству простых эфирных связей, которыми лигниновые блоки связаны с полисахаридными фрагментами клеточных стенок.

Более высокое содержание лигнина у мутанта не приводит к увеличению механической прочности соломины. Напротив, наблюдаются снижение пределов упругой деформации и увеличение ломкости побегов. Вероятно, мутация bs, кроме прямого действия (стекловидность соломины), вызывает разбалансированность метаболических процессов при формировании вторичных клеточных стенок и приводит к отклонению от оптимального соотношения углеводных и лигниновых компонентов. Обнаруженные различия по ряду показателей могут быть использованы в селекционных исследованиях, связанных с хозяйственно значимыми признаками стеблей злаков.

За последние десятилетия накоплен большой теоретический и практический опыт использования ДНК-маркеров для изучения генетического разнообразия, построения молекулярно-генетических карт, картирования генов и локусов количественных признаков и применения технологий молекулярного маркирования для создания коммерческих сортов и селекционных линий зерновых культур. На сегодняшний день молекулярные маркеры используются в основном для генотипирования растительного материала, интрогрессии и пирамидирования геномных районов, содержащих локусы хозяйственно важных признаков, контролируемых главными генами. Вклад новых технологий в селекцию признаков с мультигенным наследованием пока остается небольшим. Несмотря на значительный прогресс методов молекулярной генетики и геномики растений и интерес к этим методам со стороны специалистов-практиков, имеется большое число лимитирующих факторов, влияющих на внедрение новых технологий в практическую селекцию. В данной статье рассматриваются возможные области применения ДНК-маркеров в селекции зерновых культур и преимущества и ограничения практического использования молекулярных методов в сравнении с методами фенотипической селекции.

PR-белки (pathogenesis-related proteins) принимают участие в комплексной системе защиты растений от патогенов. Известно, что представители двух семейств PR-белков (PR4 и PR10) в ряде случаев обладают нуклеазной активностью. Установлено, что эти белки способны ингибировать рост патогенных грибов и РНКазная активность необходима для проявления этого эффекта. В обзоре обсуждаются современные данные о молекулярных механизмах фунгицидного действия рибонуклеаз, связанных как с непосредственным цитотоксическим воздействием на клетки патогена, так и с участием в индукции апоптоза и развитии гиперчувствительной реакции.

Методами биоинформатики проведен поиск в протеомах водорослей, мхов, низших грибов и простейших животных белков, сходных с известными белками синаптонемных комплексов (СК) 7 видов высших эукариот от почкующихся дрожжей до мыши, которые широко используются как модели для изучения мейоза. Установлено, что в протеомах зеленых и бурых водорослей, мхов, ряда низших грибов, а также эвгленовых простейших, споровиков и некоторых других одноклеточных эукариот наибольшее сходство с белками СК модельных организмов имеют те белки, которые содержат домен HORMA. Они близки к белкам латеральных элементов СК высших эукариот, также несущим домен HORMA. Этот домен узнает состояние хроматина и рекрутирует другие белки для построения СК.

Изучали возможность прогнозирования плоидности клеток, являющихся источниками растений-регенерантов в культуре пыльников in vitro. На примере льна масличного показано, что таким способом может быть проведение анализа популяции растений-регенерантов на наличие расщепления по маркерному признаку с простым генетическим контролем. Если источником происхождения регенерантов являются микроспоры, то в их потомстве наблюдается расщепление по маркерному признаку, совпадающее с расщеплением по этому признаку на уровне гамет. В случае если источником происхождения растений-регенерантов являются спорофитные ткани, то расщепление не наблюдается.Предлагаемый подход может быть применим при культивировании не только пыльников, но и семяпочек, а также на любом виде растений, у которых эти структуры используются для получения удвоенных гаплоидов.

В статье приводятся достижения отечественных селекционеров-пионоводов. Описываются основные этапы селекции. Даются краткие результаты селекционной работы с пионами в Ботаническом саду Уфимского научного центра РАН за 60 лет. Приводятся характеристики сортов пиона гибридного.

Рассмотрены подходы к поиску новых источников непищевого возобновляемого сырья для получения биотоплива третьего поколения, а именно: штаммов микроводорослей, обитающих в природных экосистемах Западной Сибири. Исследование биоразнообразия данного региона представляет большой интерес в связи с широким ареалом обитания и малой изученностью свойств микроводорослей. В ходе работы был выделен ряд штаммов, один из которых, Chlorella spp. A1125, обладал необходимыми характеристиками для культивирования в пилотном фотобиореакторе, в том числе максимальной продуктивностью по липидам – 0,081 г/л (23 % от сухого веса клетки) при росте на минимальных средах. Штамм характеризуется высоким содержанием как насыщенных жирных кислот C16:0 (25 %), так и ненасыщенных C16:2 (16 %) и C18:2 (27 %), что делает его перспективным кандидатом для производства биотоплива третьего поколения.

В 2013 г. исполняется 140 лет со дня рождения одного из основоположников Саратовской селекционной школы академика ВАСХНИЛ, ее вице-президента и и.о. президента Георгия Карловича Мейстера. В статье рассмотрена роль Г.К. Мейстера в развитии селекции зерновых культур, технологии их возделывания, организации опытного и семенного дела Поволжья.