Аналіз частоти ембріональної загибелі у ліній Drosophila melanogaster, які несуть мутацію radius incompletus, в умовах інбридингу
Анотація
Як відомо, інбридинг призводить до гомозиготизації за алелями більшості генів. Швидкість протікання цього процесу визначається ступенем спорідненості особин, які схрещуються. Крім того, інбредне розведення супроводжується зміною структури і функціонування геному клітин генеративної системи самок: підвищується рівень мутаційного процесу та може порушуватися оогенетична сегрегація. Це призводить до зниження кількості відкладених яєць і зростання рівня ембріональної смертності. Цей процес, відомий як «ефект опору добору», спрямований на адаптацію до зовнішніх умов і пов'язаний з відбором життєздатних нащадків. Характер проявів мутаційної мінливості визначається значною мірою саме напрямком добору. Однак досі наші знання про роль генотипу в контролі рівня ембріональної загибелі у ліній Drosophila melanogaster в умовах інбредного розведення недостатньо глибокі. Метою нашої роботи був аналіз частоти домінантних летальних мутацій у ліній дрозофіли з радіаційно забруднених територій України – Озеро та Полеське, які несуть мутацію radius incompletus, в залежності від ступеня інбридингу. Показано, що в умовах жорсткого інбридингу (без добору), зміни сумарної частоти домінантних летальних мутацій мають циклічний характер, який залежить від генотипу досліджуваних ліній. Так, для лінії radius incompletus досліджуваний показник зростає після 10 поколінь добору і зберігається на досить високому рівні протягом 20 поколінь. Ліній з радіаційно забруднених територій України, які несуть мутацію radius incompletus, є контрастними за рівнем ембріональної смертності. В умовах інбредного розведення вони характеризуються двома піками зниження (для лінії ri(Оз) – після 5 і 65 поколінь інбридингу) і зростання (для лінії ri(Пол) – після 5 і 32 поколінь інбридингу) сумарної частоти домінантних летальних мутацій. Основним фактором, який впливає на зміну рівня смертності на стадії раннього ембріогенезу у ліній дрозофіли, які несуть мутацію radius incompletus, є генотип. Його вклад зростає після 10 (h2ген=44,78), 15 (h2ген=45,86) і 100 (h2ген=46,36) поколінь інбридингу. Вплив інбредного розведення відзначено після 32 (h2інбр=22,61) і 65 (h2інбр=11,89) поколінь. Спільна дія обох факторів на сумарну частоту домінантних летальних мутацій показана для кожного з вивчених поколінь. Найбільші значення відзначені після 5 (h2сочет.впл=53,86) і 65 (h2сочет.впл=40,63) поколінь інбредного розведення.
Завантаження
Посилання
Васильева Л.А. Изменение системы жилкования крыла Drosophila melanogaster под действием температурного шока и селекции // Журнал общей биологии. – 2005. – Т.66, №1. – С. 68–74. /Vasilyeva L. A. Change in the system of wing venation of Drosophila melanogaster // Biology Bulletin Reviews. – 2005. – Vol.66, no. 1. – Р. 68–74./
Вассерлауф И.Э. Изменение организации хромосом в ядрах трофоцитов яичников Drosophila melanogaster при инбридинге и гибридном дисгенезе // Вестник Томского государственного университета. – 2008. – №316. – С. 178–187. /Wasserlauf I.E. Change in the organization of the nuclei chromosomes of trophocytes in the ovaries Drosophila melanogaster in inbreeding and hybrid dysgenesis // Tomsk State University Journal of Biology. – 2008. – No. 316. – Р. 178–187./
Гвоздев В.А., Кайданов Л.З. Геномная изменчивость, обусловленная транспозициями мобильных генетических элементов, и приспособленность особей Drosophila melanogaster // Журнал общей биологии. – 1986. – Т.47. – С. 51–63. /Gvozdev V.A., Kaidanov L.Z. Genomic variability, caused by transposition of mobile genetic elements, and fitness of individuals of Drosophila melanogaster // Biology Bulletin Reviews. – 1986. – Vol.47. – P. 51–63./
Иовлева О.В. Эксперимент длиною в полвека // Историко-биологические исследования. – 2016. – Т.8, №3. – С. 59–77. /Iovleva O.V. A Half-century-long experiment // Studies in the history of biology. – 2016. – Vol.8, no. 3. – P. 59–77./
Кайданов Л.З., Мыльников С.В., Галкин А.П. и др. Генетические эффекты дестабилизирующего отбора при селекции по адаптивно важным признакам в линиях Drosophila melanogaster // Генетика. – 1997. – Т.33. – С. 1102–1109. / Kaidanov L.Z., Myl’nikov S.V., Galkin A.P. et al. Genetic effects of destabilizing selection for adaptive important traits of Drosophila melanogaster // Russian Journal of Genetics. – 1997. – Vol.33. – P. 1102–1109./
Козерецкая И.А., Проценко А.В., Афанасьева Е.С. и др. Мутационные процессы в природных популяциях Drosophila и Hirundo rustica с радиационно загрязненных территорий Украины // Цитология и генетика. – 2008. – Т.42, №4. – С. 63–68. /Kozeretska I.A., Protsenko A.V., Afanasieva E.S. et al. Mutation processes in natural populations of Drosophila melanogaster and Hirundo rustica from radiation-contaminated regions of Ukraine // Cytology and Genetics. – 2008. – Vol.42, no. 4. – Р. 267–271./
Проблемы генетики в исследованиях на дрозофиле / Под ред. В.В.Хвостовой, Л.И.Корочкина, М.Д.Голубовского. – Новосибирск: Наука, 1977. – 277с. /Genetics problems in Drosophila studies / Edited by V.V.Khvostova, L.I.Korochkin, M.D.Golubovsky. – Novosibirsk: Nauka, 1977. – 277p./
Ратнер В.А., Васильева Л.А. Количественный признак у дрозофилы: генетические, онтогенетические, цитогенетические и популяционные аспекты // Генетика. – 1987. – Т.23, №6. – С. 1070–1081. /Ratner V.A., Vasilyeva L.A. Quantitative trait in Drosophila: genetic, ontogenetic, cytogenetic and population aspects // Russian Journal of Genetics. – 1987. – Vol.23, no. 6. – P. 1070–1081./
Стегний В.Н. Жесткий инбридинг при экстремальных режимах внешней среды – важнейший фактор микроэволюции и видообразования / Генетика. – 2017. – Т.53, №7. – С. 785–795. /Stegniy V.N. Hard inbreeding under extreme environmental conditions is the most important factor of microevolution and speciation // Russian Journal of Genetics. – 2017. – Vol.33, no. 7. – P. 785–795./
Струнников В.А. Возникновение компенсаторного комплекса генов – одна из причин гетерозиса // Журнал общей биологии. – 1974. – Т.35. – С. 666–677. / Strunnikov V.A. The occurrence of compensatory gene complex – one of the reasons of heterosis // Biology Bulletin Reviews – 1974. – Vol.35. – P. 666–677./
Таглина О. В. Изучение спонтанного асинапсиса политенных хромосом слюнных желез Drosophila melanogaster у высокоинбредных линий, комбинированных линий и их гибридов // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія. – 2006. – Вип.3, №729. – С.136–140. /Taglina O.V. Investigation of spontaneous asynapsis of salivary gland polytene chromosomes of Drosophila melanogaster in highly inbred lines, combined lines and their hybrids // Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: Biology. – 2006. – Vol.3, no. 729. – P. 136–140./
Тихомирова M. M. Генетический анализ. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1990. – 280с. /Tikhomirova M. M. Genetic analysis. – Leningrad: Leningrad State University Publ., 1990. – 280p./
Филипоненко Н.С., Волкова Н.Е., Костенко В.В. и др. Исследование компонентов приспособленности линий Drosophila melanogaster, полученных из природных популяций с территорий с различным уровнем радиационного загрязнения // Дрозофіла у експериментальній генетиці та біології. Зб. наук. праць. – Х.: ХНУ, 2008. – С. 98–101. /Filiponenko N.S., Volkova N.E., Kostenko V.V. et al. Investigation of the fitness components of Drosophila melanogaster stocks obtained from natural populations from territories with different levels of radiation contamination // Drosophila in the experimental genetics and biology. Collected papers. – Kharkiv: KhNU, 2008. – P. 98–101./
Шумный В.К. Проблемы генетики растений // Вестник ВОГиС. – 2004. – Т.8, №2. – С. 32-39. /Shumny V.K. Problems of plant genetics // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2004. – Vol.8, no. 2. – P. 32–39./
Ala-Honkola O., Laine L., Pekkala N. et al. Males benefit from mating with outbred females in Drosophila littoralis: male choice for female genetic quality? // Ethology. – 2015. – Vol.121. – P. 577–585.
Bechsgaard J.S., Hoffmann A.A., Sgroґ C. et al. A comparison of inbreeding depression in tropical and widespread Drosophila species // PLoS ONE. – 2013. – Vol.8, no. 2. – e51176.
Bolshakov V.N., Galkin A.P., Kaidanov L.Z. et al. Closely related Drosophila melanogaster strains with altered fitness also depict changes in their hobo element properties // Genetics Selection Evolution. – 1994. – Vol.26. – P. 205–216.
Huang W., Massouras A., Inoue Y. et al. Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines // Genome Res. – 2014. – Vol.24. – P. 1193–1208.
Kimber C.M., Chippindale A.K. Mutation, condition, and the maintenance of extended lifespan in Drosophila. Current Biology. – 2013. – Vol.23. – P. 2283–2287.
Lindsley D.L., Grell E.H. Genetic variations of Drosophila melanogaster. – Carnegie Inst. Wah. Publ., 1968. – 627p.
Pasyukova E.G., Belyaeva E.S., Kogan G.L. et al. Concerted transpositions of mobile genetic elements coupled with fitness changes in D. melanogaster // Molecular Biology and Evolution. – 1986. – Vol.3 (4). –P. 299–312.
Vasilyeva L.A., Antonenko O.V., Vykhristyuk O.V., Zakharov I.K. Selection changes the pattern of mobile genetic elements in genome of Drosophila melanogaster // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2008. – Vol.12, no. 3. – P. 412–425.
Zhimulev I.F. Genetic organization of polytene chromosomes // Advances in Genetics. – 1998. – Vol.39. – P. 1–599.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
