На правах рукописи Антоненко Оксана Викторовна РОЛЬ МОБИЛЬНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОТКЛИКЕ

На правах рукописи
Антоненко Оксана Викторовна
РОЛЬ МОБИЛЬНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОТКЛИКЕ
НА СЕЛЕКЦИЮ ПО КОЛИЧЕСТВЕННЫМ ПРИЗНАКАМ
У Drosophila melanogaster
03.00.15 – генетика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Новосибирск 2008
Работа выполнена в лаборатории генетики популяций
Института цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск
Научный руководитель:
доктор биологических наук, профессор
Васильева Любовь Антоновна
Институт цитологии и генетики
СО РАН, г. Новосибирск
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук,
Беляева Елена Сергеевна
доктор биологических наук, профессор
Бугров Александр Геннадьевич
Ведущее учреждение:
НИИ биологии и биофизики при
Томском государственном
университете, г. Томск
Защита диссертации состоится ___ __________ 2008 года на утреннем
заседании диссертационного совета Д-003.011.01 в Институте цитологии и
генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: проспект акад.
Лаврентьева 10, г. Новосибирск, 630090, тел/факс: (383)3331278, e-mail:
dissov@bionet.nsc.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и
генетики СО РАН.
Автореферат разослан «___» ________ 2008 г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета,
доктор биологических наук
А.Д.Груздев
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Генетика количественных признаков – традиционное направление
классических генетических исследований. В силу необычайно сложной
генетической организации количественных признаков, это направление
исследований пока существенно отстаёт от других генетических
направлений. Кроме слабой изученности механизмов генетического
контроля количественных признаков, также недостаточно изучены пути их
онтогенетического формирования, популяционной динамики ответов на
прямое и косвенное давление искусственного отбора и роли в эволюции
видов. Поэтому в предыдущие десятилетия преобладало два направления в
изучении генетики количественных признаков. Один из них гибридологический анализ, позволяющий оценить характер наследования
конкретных количественных признаков и грубо оценить число
сегрегирующих генов в конкретном скрещивании, не расчленяя гены на
майор–гены и минорные гены. Второй, пожалуй, наиболее широко
используемый метод анализа количественных признаков, это генетикостатистический
анализ.
Однако
прогностические
способности
теоретических генетико-статистических моделей скромны, так как модели
построены на упрощениях: они линейны, построены для однолокусной
модели детерминации количественного признака и для равновесной
популяции. Поэтому статистические гипотезы и генетико-статистические
модели всегда имеют характер аппроксимации, т.е. приближенного
описания. В связи с этим, сфера использования параметров, построенных
на этих моделях, в практических целях весьма ограничена.
В последнее десятилетие внимание генетиков сосредоточено в
основном «на прямом» изучении генетики количественных признаков с
использованием как генетических, так и цитогенетических, и
молекулярных методов исследования. В ряде лабораторий нашей страны и
за рубежом ведутся исследования по анализу сложных генетических
систем экспрессии количественных признаков, маркирования локусов,
контролирующих количественное проявление признаков (QTL), анализу
участия различных генетических объектов (полигены, мобильные
генетические элементы) в фенотипическом проявлении количественных
признаков и в ответе на селекционное давление. Однако до настоящего
времени в мире имеется достаточно ограниченное количество
исследований,
посвященных
описанию
генетики
конкретных
количественных признаков.
Целью исследования являлось выяснение роли мобильных
генетических элементов (МГЭ) в геноме Drosophila melanogaster как
участников селекционного процесса по количественному признаку.
3
Задачи исследования:
1.Оценить величину изменения среднего фенотипического значения
количественного признака, размеров проксимального и дистального
фрагментов радиальной жилки крыла D.melanogaster, в ответ на жесткое
селекционное давление в позитивном, направленном на увеличение
размеров фрагментов, и негативном, направленном на уменьшение
фрагментов, направлениях отбора.
2. Исследовать паттерн мобильных генетических элементов mdg1 и mdg2 в
исходных линиях до отбора и в финальных поколениях разнонаправленной
селекции.
3. Оценить паттерн мобильных генетических элементов mdg1 и mdg2 в
исходных и финальных поколениях в двух повторностях позитивного и
негативного вариантов отбора.
4. Оценить коэффициенты корреляции по паттернам двух мобильных
генетических элементов в финальных поколениях отбора между
позитивным (s+) и негативным (s−) вариантами отбора.
5. Оценить коэффициенты корреляции по паттернам двух мобильных
генетических элементов в финальных поколениях отбора между
повторностями позитивного (s1+) и (s2+) и негативного (s1−) и (s2−)
вариантов отбора.
Научная новизна и практическая ценность работы.
Для выполнения поставленных задач впервые селекционно–
генетический эксперимент был организован таким образом, чтобы были
получены аргументы в пользу принятия или отвержения гипотезы об
участии мобильных генетических элементов в селекционном процессе.
Впервые были использованы изогенные линии, на которых была
осуществлена длительная массовая разнонаправленная селекция по
фенотипу количественного признака в двух повторностях каждого
селекционного варианта. Впервые показано, что селекция по
количественному признаку сопровождалась быстрой фиксацией некоторых
сайтов локализации мобильных генетических элементов в одном
направлении отбора и элиминацией этих сайтов в противоположном
направлении
селекции.
Впервые
продемонстрировано
явление
синхронного ответа на отбор в двух независимо селектируемых
повторностях не только по селектируемому признаку, но по паттерну
мобильных
генетических
элементов.
Впервые
были
оценены
коэффициенты корреляции по паттернам мобильных генетических
элементов в финальных поколениях селекции между вариантом
позитивной и негативной селекции и между повторностями внутри
позитивного и внутри негативного вариантов отбора.
4
Эти исследования весьма актуальны для понимания механизмов
реорганизации генома в ходе отбора, регуляции экспрессии генов, роли
МГЭ в селекции и эволюции.
Положения, выносимые на защиту.
В ходе разнонаправленной селекции (s+) и (s–) и по двум
повторностям в каждом варианте селекции, по ряду сегментов
ретротранспозонов mdg1 и mdg2 складывается противоположный паттерн
обоих мобильных генетических элементов в ответ на селекционное
давление по количественному признаку. Такие результаты могут
свидетельствовать в пользу гипотезы о сопряженном ответе на отбор
количественного признака и паттерна МГЭ, т.е. имеет место
взаимодействие генов (полигенов), экспрессирующих ген главного
эффекта radius incompletus, и копий МГЭ.
Апробация работы.
Основные результаты исследования были представлены на
Международной конференции, посвященной современным проблемам
радиобиологии, радиоэкологии и эволюции (Дубна, 2000), Второй
международной конференции по биоинформатике, структуре и регуляции
генома (BGRS, Новосибирск, 2000), 8ом SMBE (Афины, США, 2001), на
IX Молодежной школе-конференции по актуальным проблемам химии и
биологии (Владивосток, 2005), Третьем съезде Вавиловского общества
генетиков и селекционеров (Москва, 2004), на Отчетной конференции
«Динамика генофондов растений, животных и человека» (Москва, 2005),
на Отчетной конференции «Динамика генофондов и биоразнообразие»
(Москва, 2007), Международной молодежной конференции «Проблемы
молекулярной и клеточной биологии» (Томск, 2007), I Международной
конференции «Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии»
(Харьков, Украина, 2008), а также на Отчетных сессиях Института
Цитологии и Генетики в 2002 и 2005 гг.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 5 работ в отечественной
печати.
Структура и объем работы.
Диссертация включает Введение, 4 главы (Литературный обзор,
Материалы и методы, Результаты, Обсуждение), Выводы и Список
использованной литературы, состоящий из 222 наименований. Работа
объемом 111 страниц проиллюстрирована 12 рисунками и 11 таблицами.
5
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В качестве объекта исследования была взята лабораторная
гетерогенная линия Drosophila melanogaster, генотипы в которой несли
рецессивную мутацию radius incompletus (ri, III–хр., 47.0 сМ). Мутация ri
является супрессором центральной части радиальной жилки крыла, в
результате чего в центре этой жилки образуется разрыв, делящий
жилочный луч на проксимальный и дистальный фрагменты (рис.1). Оба
фрагмента
характеризуются
значительной
фенотипической
изменчивостью, присущей классическим количественным признакам.
1
2
Рисунок 1. Крыло Drosophila melanogaster в контрольной линии, riC .
1- Проксимальный фрагмент радиальной жилки крыла.
2- Дистальный фрагмент радиальной жилки крыла.
Из гетерогенной линии riC была выведена с помощью балансерных
хромосом изогенная линия № 51 (рис.2). В таблице 1 представлена
фенотипическая характеристика гетерогенной линии riC и изогенной
линии № 51.
Таблица 1. Средние значения длины проксимального и дистального
фрагментов радиальной жилки крыла в исходной гетерогенной линии (riC)
и в выведенной из riC изогенной линии № 51.
Линии
Проксимальный
Дистальный
n
фрагмент L2
фрагмент L2
σ
X s x
σ
X s
x
Исходная
гетерогенная
100
1,96  0,05
0,50
0,30  0,06
0,60
Изогенная
№51
100
2,68  0,03
0,30
0,26  0,04
0,40
Примечание: Данные представлены по самкам.
6
Схема изогенизации:
P♂
M5
k′
Cy
D
× ♀
k
k
k
Pm
Sb
k
k
k
k′
k′
M5
Cy
D
M5
Pm
Sb
M5
Cy
D
k′
k′
B♂
× ♀
Cy
M5
Cy
D
D
F2 ♂
× ♀
k′
k′
k′
k′
k′
F3 ♂
M5
k′
k′
k′
× ♀
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
F4 ♂
× ♀
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
k′
изогенная
k′
k′
линия
k′
Рисунок 2. Обозначения. k – варианты хромосом гетерогенной
контрольной линии riC, k' – гаплоидный набор конкретных хромосом из
гетерогенной линии, который будут зафиксирован в конкретной изогенной
линии (Ратнер, Васильева, 1996; Аникеева с соавт., 1994; Ashburner, 1989).
7
Тяжелый температурный шок
Поскольку изогенная линия представлена гомогенными генотипами,
то предполагалось, что обработка мух тяжелым температурным шоком
(ТТШ) (см. рис.3) возможно приведет к активации транспозиций МГЭ, что,
в свою очередь, скажется на генетическом разнообразии количественного
признака, и после этого изогенная линия будет способна отвечать на
селекционное давление по количественному признаку.
В изогенной линии № 51, развивавшейся при температуре 25°С,
отбирали несколько сотен самцов 3-дневного возраста. Самцов помещали
в термостат при температуре 37˚С на 1 ч., а затем их перемещали в
термостат при 4°С на 1 ч. Как показано на рисунке 3, такая процедура
проводилась трехкратно.
37 °С
37 °С
37 °С
25 °С
25 °С
4 °С
1 час
1 час
4 °С
1 час
1 час
4 °С
1 час
1 час
Рисунок 3. Схема проведения шоковой температурной обработки самцов
изогенной линии № 51.
Выживших после тяжелой температурной обработки самцов через
одни сутки по одному подсаживали к трем виргинным необработанным
ТТШ самкам на одни сутки. Рисунок МГЭ исследовали у потомков от этих
скрещиваний.
Схема проведения селекционно-генетических экспериментов
Всего было проведено три серии селекционно-генетических
экспериментов. В целом сама процедура отбора в трех селекционногенетических экспериментах была одной и той же. В каждом поколении у
100 самок и 100 самцов измеряли длину проксимального и дистального
фрагментов и на размножение выбирали 10% самок и самцов, у которых
был самый большой суммарный размер проксимального и дистального
фрагментов радиальной жилки крыла, позитивная селекция (s+). В
противоположном варианте отбора каждое поколение отбирали 10%
родителей с самым низким значением радиальной жилки крыла,
негативная селекция, ( ).
8
Гибридизация
Для локализации сайтов применяли метод гибридизации in situ
3
H -меченого зонда, содержащего копии МГЭ mdg2 и метод
флуоресцентной гибридизации (FISH) меченого зонда, содержащего копии
МГЭ mdg1, с политенными хромосомами слюнных желез Drosophila
melanogaster. Мечение зондов проводили методом НИК-трансляции.
Сайты включения метки в политенные хромосомы D.melanogaster
локализовали согласно цитологической карте Бриджеса.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Первый селекционный эксперимент. Разнонаправленная селекция по
количественному признаку в гетерогенной линии
Задачи первого селекционного эксперимента сводились к тому,
чтобы
выяснить
масштабы
селекционного
преобразования
количественного признака в результате селекции, направленной на
восстановление радиальной жилки крыла и на её элиминацию, а также
исследовать рисунок МГЭ в начальных и финальных поколениях отбора.
В ходе эксперимента было установлено, что гетерогенная линия riC
характеризуется 48-ю сайтами гибридизации in situ с mdg2. Всего было
проанализировано 33 цитологических препарата. Было выявлено 17
«стабильных» сайтов (эти сайты присутствовали на всех исследованных
препаратах) и 31 «нестабильный» сайт (эти сайты присутствовали не на
всех исследованных препаратах). Эти данные свидетельствуют о высокой
гетерогенности линии.
Анализ результатов длительной разнонаправленной селекции
показал, что в ходе селекции, продолжавшейся 70 поколений,
анализируемый признак претерпел существенные изменения (рис.4, таб.2).
На рисунке 4(а) представлена фотография крыла Drosophila
melanogaster в финальных поколениях негативного отбора. Видно, что
радиальная жилка практически элиминирована. На рисунке 4(б)
представлена фотография крыла из линии позитивного отбора. Радиальная
жилка в результате селекции восстановлена.
Кроме того, был исследован рисунок mdg2 в контроле riC и в
«селекционных» линиях. Оказалось, что паттерн mdg2 в линиях ( ) и (s+)
отличен друг от друга и от riС. Однако сделать твёрдый вывод о том, что
имеет место сопряженное изменение количественного признака и рисунка
мобильных генетических элементов по результатам этого эксперимента,
было бы большой натяжкой. Поэтому была предпринята попытка избежать
гетерогенности исходного экспериментального материала. Для этого из
гетерогенной линии riC была выведена изогенная линия № 51 (см. рис. 2).
9
а).
б).
Рисунок 4. Крыло D.melanogaster с различной экспрессией гена radius
incompletus, ri.
а). Крыло в линии негативной селекции (s–)
б). Крыло в линии позитивной селекции (s+)
Таблица 2. Средние значения проксимального и дистального фрагментов
радиальной жилки крыла в линиях riC, ( ) и (s+).
Линии
n
Проксимальный
Дистальный фрагмент
фрагмент
σ
CV
σ
CV
X s x
X s x
riC
300 1.96±0.05
0.87 44.4
0.39±0.03
0,22 56,4
( )
300 0.10±0.001*** 0.02 20.0
0***
0
(s+)
300 3.80±0.001*** 0.02 0.02 2.20±0.02*** 0.02 20.0
Примечание. *** − P > 0.999 по сравнению с контролем.
10
Второй селекционный эксперимент. Разнонаправленная селекция по
количественному признаку в изогенной линии после тяжелого
температурного шока.
Во втором селекционном эксперименте исследовали изогенную
линию № 51. Селекционный эксперимент состоял в том, что изогенную
линию подвергали разнонаправленной селекции, как и в предыдущем
эксперименте, но с тем отличием, что отбор проводили отдельно в линии
без температурного шока и в линии, где самцов однократно подвергали
тяжелому температурному шоку.
Результаты эксперимента представлены в таблице 3. В изогенной
линии № 51, самцов в которой не повергали температурной обработке,
отбор по признакам был неэффективен. С другой стороны, после
обработки самцов этой линии хит-шоком отбор был эффективен и в
финальных поколениях селекции был получена селекционная линия,
полностью лишенная радиальной жилки (s−), а также «селекционная»
линия с полностью восстановленной радиальной жилкой крыла (s+).
Таблица
3.
Изменение
среднего
фенотипического
значения
проксимального (px) и дистального (dt) фрагментов радиальной жилки
крыла Drosophila melanogaster при длительной массовой селекции по
фенотипу (изогенная линия № 51, самки).
Поколения
Изогенная линия без
Изогенная линия после
селекции
хит-шока
хит-шока
Xpx
F0(−)
2.15±0.04
F0(+)
2.20±0.04
F14(−)
2.16±0.05
F14(+)
2.17±0.06
F21(−)
1.85±0.03
F21(+)
2.04±0.08
F31(−)
2.15±0.04
F31(+)
2.14±0.03
F41(−)
2.18±0.03
F41(+)
2.29±0.06
F51(−)
1.96±0.02
F51(+)
2.00±0.02
Примечание. В изогенной линии
достоверны, после хит-шока
P>0.999.
Xdt
Xpx
Xdt
0.70±0.05
1.85±0.0.6
0.30±0.05
0.85±0.05
2.20±0.06
1.00±0.05
0.69±0.07
0.99±0.04
0.00
0.99±0.06
2.31±0.06
1.14±0.09
0.72±0.05
0.58±0.03
0.00
0.95±0.10
2.36±0.06
1.87±0.07
0.63±0.04
0.71±0.04
0.00
0.79±0.04
2.69±0.11
1.90±0.05
0.32±0.07
0.67±0.03
0.00
0.80±0.03
3.70±0.02
2.16±0.01
0.89±0.03
0.54±0.03
0.00
1.01±0.04
3.77±0.01
2.17±0.01
без хит-шока между F0 и F51 различия не
различия между F0 и F51 достоверны,
11
Третий селекционный эксперимент. Разнонаправленная селекция по
количественному признаку в изогенной линии после тяжелого
температурного шока и в двух повторностях каждого варианта отбора.
Этот эксперимент также был проведен на изогенной линии № 51,
самцы которой предварительно были однократно подвергнуты тяжелому
температурному шоку. В отличие от предыдущего эксперимента здесь
каждое направление разнонаправленного отбора осуществлялось в двух
повторностях. Кроме того, решено было в динамике через определенное
число поколений селекции фиксировать величину признака и в финале
отбора – рисунок МГЭ. Идея состояла в том, что, если в процессе отбора
сформируется различный паттерн МГЭ в противоположных вариантах
отбора, а между повторностями одного направления селекции сходный
рисунок МГЭ, тогда с определенной долей уверенности можно будет
говорить об участии МГЭ в селекции.
В таблицах 4 и 5 приведены начальные паттерны МГЭ mdg1 и mdg2
и финальные паттерны этих МГЭ в 4-х повторностях двух направлений
селекции. Для наглядности в таблицах приведены только те сайты
политенных хромосом, в которых произошли какие-либо изменения в
локализации МГЭ в процессе селекции.
Анализ рисунка МГЭ показал, что до начала селекционного
эксперимента изогенная линия №51 характеризовалась 31-им стабильным
сайтом локализации МГЭ mdg2 и 16-ю стабильными сайтами mdg1.
После индукции транспозиций тяжелым температурным шоком
(ТТШ) появилось 18 новых меченых сегментов (в случае с mdg2), причем 2
из них (43B и 97DE) были названы горячими, поскольку содержали 70%
всех транспозиций.
В процессе селекции произошли существенные изменения в
паттернах анализируемых мобильных генетических элементов. Во-первых,
отмечается быстрая элиминация сайтов локализации mdg2, имеющих
очень низкую исходную частоту. Это сайты: 3C, 4B, 22B, 63A, 67A, 75C,
83B, 87F, 94D и они достаточно быстро в процессе селекции утрачиваются
в обоих вариантах отбора.
Во-вторых, финальные рисунки и mdg1 и mdg2 после 80-и поколений
разнонаправленного отбора заметно отличаются от исходного рисунка.
Как видно из данных таблиц 4 и 5, степень сходства паттернов в двух
повторностях как позитивной, так и негативной селекции очень высока.
Коэффициент корреляции по паттерну mdg1 между повторностями
(51-1s–) и (51-2s–) r=0.982, p<0.001; между повторностями (51-1s+) и
(51-2s+), r=0.571, p<0.001. Для mdg2 коэффициенты корреляции равны
между повторностями (51-1s–) и (51-2s–) r=0.946, p<0.001; между
повторностями (51-1s+) и (51-2s+) r=0.912, p<0.001.
12
Таблица 4. Паттерн локализации МГЭ mdg1 на политенных хромосомах в
контрольной изогенной линии №51 и в селекционном эксперименте.
Cегменты Контроль
Негативная
Позитивная
политенных
до
селекция (s–)
селекция (s+)
хромосом
отбора,
(51-1s–) (51-2s–) (51-1s+) (51-2s+)
карты
линия
n=10
n=10
n=10
n=10
Бриджеса
№ 51
n=10
X 20А
+
+
+
+
*(8)
2L 24E
+
+
+
+
*(8)
26C
+
+
+
+
*(7)
34D
*(5)
*(4)
*(4)
2R 42E
*(6)
*(5)
*(6)
42F
*(6)
*(5)
*(6)
43B
*(3)
45C
*(7)
47B
*(5)
+
*(3)
49C
+
∆
∆
∆
∆
51D
**(10)
**(10)
56E
**(8)
**(7)
3L 65C
*(1)
66B
+
∆
∆
∆
∆
69D
*(3)
71A
+
**(10)
**(9)
75A
*(3)
*(3)
76B
*(3)
3R 82F
*(3)
86D
*(1)
87B
+
**(10)
**(10)
92A
*(1)
97E
**(4)
**(1)
98D
*(10)
*(10)
*(7)
*(9)
99B
*(1)
Всего
7
11
12
12
13
сайтов
Примечание. В таб. 4 и 5:
+ - означает присутствие сайта гибридизации на всех препаратах;
*( ) – число полиморфных сайтов;
**( ) – сайты и их число, имеющие достоверно противоположный рисунок
в двух вариантах отбора;
- – отсутствие гибридизационной метки;
∆ - эксцизия;
13
Таблица 5. Паттерн локализации МГЭ mdg2 на политенных хромосомах в
контрольной изогенной линии №51 и в селекционном эксперименте.
Cегменты
Контроль
Негативная
Позитивная
политенных изогенная
селекция
селекция
хромосом
линия до
(s–)
(s+)
карты
отбора
(51-1s–) (51-2s–) (51-1s+) (51-2s+)
Бриджеса
№ 51
n=10
n=10
n=10
n=10
n=85
X 3C
*(1)
4B
*(1)
6E
+
*(8)
*(8)
*(8)
*(8)
16F
+
∆
∆
∆
∆
17C
+
*(8)
*(8)
*(8)
*(8)
19A
+
∆
∆
∆
∆
20A
+
∆
∆
∆
∆
2L 21D
+
+
+
+
+
22B
*(1)
24E
+
+
+
+
+
25F
+
+
+
+
+
26C
+
+
+
+
+
28A
*(8)
30A
+
∆
∆
∆
∆
32C
+
∆
∆
∆
∆
34B
*(4)
**(-)
**(-)
**(5)
**(6)
39C
+
∆
∆
∆
∆
2R 42E
+
∆
∆
∆
∆
42F
+
∆
∆
∆
∆
43B
*(58)
+
+
+
+
45C
+
+
+
+
*(7)
49C
+
∆
∆
∆
∆
56A
*(3)
56E
*(4)
**(-)
**(-)
**(2)
**(7)
60B
*(17)
**(-)
**(-)
**(10)
**(10)
60C
+
**(-)
**(-)
**(10)
**(10)
3L 63A
*(1)
64A
+
**(-)
**(-)
**(10)
**(10)
65E
+
∆
∆
∆
∆
67A
*(1)
67DE
+
∆
∆
∆
∆
75A
+
+
+
+
+
75C
*(2)
76A
+
∆
∆
∆
∆
14
Продолжение таблицы 5.
3R 82E
83B
84D
85E
86D
87B
87F
88E
88F
94D
96A
97DE
98CD
98E
99A
99B
Всего
cайтов
+
*(1)
+
+
*(6)
*(2)
*(2)
+
+
*(1)
+
*(77)
+
*(6)
+
+
49
∆
∆
∆
∆
**(10)
∆
∆
∆
10
∆
+
+
*(1)
∆
∆
∆
**(7)
∆
∆
∆
13
∆
+
+
∆
∆
∆
**(-)
∆
∆
∆
16
∆
+
+
∆
∆
∆
**(1)
∆
∆
∆
18
Следует особо подчеркнуть, что две повторности в позитивном
направлении отбора (51-1s+) и (51-2s+) и две повторности в негативном
направлении отбора (51-1s–) и (51-2s–) разводили как независимые линии,
однако в процессе селекции в них сформировался практически одинаковый
паттерн МГЭ внутри варианта отбора.
Между тем, особый интерес представляют районы хромосом, в
которых зафиксирован противоположный рисунок МГЭ в двух вариантах
отбора. Такими сайтами являются 51D, 56E, 87B, в которых отмечена с
очень высокой частотой локализация mdg1 в обеих повторностях (s+) и
отсутствие локализации mdg1 в обеих повторностях (s–). Аналогичное
поведение обнаружено для mdg2 по сайтам 34B, 56E, 60B, 60C, 64A.
Напротив, практически стабильное присутствие метки в обеих
повторностях в линии (s–) и отсутствие в обеих повторностях в линии (s+)
характерно для сайта 71A и частично для сайта 97E при гибридизации in
situ с mdg1 и для сайта 97DE по mdg2.
В целом коэффициенты корреляции между (s+) и (s–) вариантами
отбора для mdg1 и mdg2 соответственно равны 0.021 и – 0.567, p<0.001.
Таким образом, по данным трех селекционно-генетических
экспериментов можно заключить, что во всех случаях селекция признака в
обоих направлениях была весьма эффективна. Однако наиболее
показательные и существенные результаты получены в третьем
селекционно-генетическом эксперименте.
15
ВЫВОДЫ
1. Анализ результатов селекционно-генетического эксперимента на
гетерогенной линии показал, что разнонаправленная длительная
массовая селекция по фенотипу количественного признака была
эффективна. Удалось получить «селекционную» линию, в которых на
крыльях у всех особей этих линий радиальная жилка была полностью
элиминирована, а также «селекционную» линию, где все особи имели
полностью восстановленную жилку крыла.
2. В селекционном эксперименте на гетерогенном материале кроме
изменения фенотипического проявления селектируемого признака
отмечается и изменение рисунка mdg2 по сравнению, как с исходным
рисунком, так и с рисунком в «селекционных» линиях (s+) и (s–), в
которых формируется резко различный паттерн МГЭ.
3. Шоковая температурная обработка самцов изогенной линии № 51
привела
не
только
к
увеличению
числа
транспозиций
ретротранспозонов, но к появлению нового генетического разнообразия
по полигенам, контролирующим экспрессию гена radius incompletus,
что
позволило
получить
эффективные
ответы
на
отбор
по
количественному признаку, контролируемому геном radius incompletus.
4. Разнонаправленная
длительная
массовая
селекция
(в
двух
повторностях каждого варианта) по количественному признаку на
изогенной линии № 51, самцов которой предварительно подвергали
тяжелой температурной обработке, была эффективной в обоих
вариантах отбора и в повторностях:
а). Две повторности как позитивного так негативного вариантов
отбора в течение 80-и поколений практически синхронно
отвечали на отбор по селектируемому признаку.
16
б). Между вариантами разнонаправленного отбора получены
резко различные по признаку «селекционные» линии: в
негативном варианте отбора получены две «селекционные»
линии с полностью элиминированной радиальной жилкой
крыла.
В
позитивном
«селекционные»
варианте
линии
с
отбора
полностью
получены
две
восстановленной
радиальной жилкой крыла.
5. В результате разнонаправленной селекции между двумя вариантами
отбора на изогенной линии № 51 по mdg1 и mdg2 также формируется
различный паттерн. Коэффициент корреляции между вариантами
отбора (s+) и (s–) по mdg1 равен 0.021, по mdg2 r= – 0.567, p<0.001.
6. Между повторностями внутри позитивного варианта отбора (51-1s+)
и (51-2s+) получен сходный рисунок mdg1 и mdg2, коэффициенты
корреляции соответственно равны 0.571, p<0.001 и 0.912, p<0.001.
Между повторностями негативного варианта отбора (51-1s–) и (51-2 s–)
коэффициенты корреляции соответственно равны 0.982, p<0.001 и
0.946, p<0.001.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1.
Vasilyeva L.A., Bubenshchikova E.V., Antonenko O.V., Ratner
V.A. Population dynamics of the pattern of mobile genetic element (MGE)
localization: response to selection vs. Genetic drift // Modern problems of
radiobiology, radioecology and evolution. 2000. Dubna. Russia. JINR. P. 85.
2.
Ratner V.A., Vasilyeva L.A., Bubenshchikova E.V., Antonenko
O.V. Patterns of mobile genetic elements (MGEs) genomic localization;
induction of transpositions by stress factors, response to selection and
possible evolutionary consequences // Proceedings of the second
international conference on bioinformatics of genome regulation and
structure (BGRS). 2000. Novosibirsk. Russia. P. 109-110.
3.
Васильева Л.А., Бубенщикова Е.В., Антоненко О.В., Ратнер
В.А. Отклик паттерна МГЭ 412 на отсекающий отбор количественного
признака в изогенной линии дрозофил после тяжелого теплового шока
(ТТШ) // Генетика. 2000. Т. 36. № 6. С. 774-781.
17
4.
Васильева Л.А., Бубенщикова Е.В., Антоненко О.В., Ратнер
В.А. Изучение паттернов МГЭ создает новые возможности для
понимания процесса эволюции геномов // Тезисы первого
международного рабочего совещания «Биоразнообразие и динамика
экосистем Северной Евразии: информационные технологии и
моделирование». WITA. Новосибирск. 2001. С. 21.
5.
Ratner V.A., Vasilyeva L.A., Bubenshchikova E.V., Antonenko
O.V. Induction of TE transpositions by heavy heat shock and response of
induced TE patterns to truncation selection in Drosophila // 8-th SMBE
Annual Meeting Athens, GA University of Georgia. USA. 2001. P. 64.
6.
Антоненко О.В., Васильева Л.А. Сопряженный отклик
паттерна МГЭ mdg1 и количественного признака в условиях давления
селекции // Тезисы докладов III съезда Вавиловского общества
генетиков и селекционеров. Москва. 2004. Т. 1. С. 24.
7.
Антоненко О.В., Васильева Л.А. Анализ паттернов МГЭ mdg1
и mdg2 при разнонаправленной селекции по количественному признаку
в изогенной линии Drosophila melanogaster // Тезисы IX Школыконференции по актуальным проблемам химии и биологии.
Владивосток. 2005. Т. 1. С. 5.
8.
Антоненко О.В., Васильева Л.А. Изменение рисунка
локализации МГЭ mdg1 и mdg2 при разнонаправленной селекции по
количественному признаку в изогенной линии Drosophila melanogaster
// Доклады академии наук. 2006. Т. 406. № 1. С. 129-133.
9.
Антоненко О.В., Васильева Л.А. Анализ роли мобильных
генетических элементов (МГЭ) в геноме Drosophila melanogaster //
Тезисы. Международной молодежной конференции «Проблемы
молекулярной и клеточной биологии» Томск. 2007. С. 9.
10. Васильева Л.А., Антоненко О.В., Выхристюк О.В. Отклик
геномного рисунка МГЭ412 на отбор по количественному признаку у
Drosophila melanogaster // Журн. общ. биол. 2007. Т.68. № 5. С. 341-349.
11. Васильева Л.А., Антоненко О.В., Выхристюк О.В., Захаров
И.К. Индукция транспозиций мобильных генетических элементов в
геноме Drosophila melanogaster различными стрессовыми факторами //
Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11. № 3/4. С. 662-671.
12. Васильева Л.А., Антоненко О.В., Выхристюк О.В., Захаров
И.К. Селекция изменяет паттерн мобильных генетических элементов
(МГЭ) в геноме Drosophila melanogaster // Вестник ВОГиС. 2008. Т. 12.
№3. С. 142-155.
13. Антоненко О.В., Васильева Л.А. Анализ рисунка МГЭ mdg1 и
mdg2 при разнонаправленной селекции у Drosophila melanogaster //
Тезисы
I
Международной
конференции
«Дрозофила
в
экспериментальной генетике и биологии» Украина. Харьков. 2008. С.
23-26.
18