Показники Теплостійкість особин Виживання в умовах голоду Тривалість життя Активність ADH Теплостійкість ADH Відносна пристосованість
Реальна плодючість 0,92 -0,7 0,56 -0,71 0,56 1
Теплостійкість особин -0,85 0,81 -0,64 0,47 0,96
Виживання в умовах голоду -0,81 0,38 -0,37 -0,79
Тривалість життя -0,28 0,24 0,77
Активність ADH -0,57 -0,66
Теплостійкість ADH 0,44
Показник активності АДГ у наших дослідах теж досить добре корелював з відносною пристосованістю особин, їх реальною плодючістю та теплостійкістю, проте ця залежність була негативною (r= -0.6–0.7). Дійсно, мухи з менш активним S-алозимом АДГ мали кращі показники пристосованості за стандартних умов утримання. Отже, алозимна належність АДГ у дрозофіли разом з іншими показниками може слугувати критерієм оцінки і прогнозу адаптивної здатності генотипів.
Значна негативна кореляція спостерігалась між показником “виживання в умовах голоду” та іншими показниками (відносною пристосованістю, реальною плодючістю, теплостійкостю особин та ін.). Це повністю узгоджується з тим, що мухи vg, гірше пристосовані до стандартних умов, ніж мухи C-S, краще виживають за повного голодування.
Зазначені закономірності щодо кореляційних зв'язків між окремими показниками пристосованості зберігаються також для окремих генотипів – вихiдних iнбредних то експериментально отриманих лiнiй iз замiщеними хромосомами. Однак за заміщення хромосом дещо змінюється в окремих випадках вираженість взаємозв'язків між окремими складовими пристосованості, що може свідчити про певний дизбаланс у функціонуванні штучно створених генотипів.
Значна увага за аналізу результатів досліджень надається проблемі генетичних засад тривалості життя. Слід зазначити, що питання про вплив штучних перебудов генотипів на тривалість їх існування досі не з'ясоване.
Результати проведених нами дослідів свідчать про те, що тривалість життя досліджуваних генотипів добре корелює з їх відносною пристосованістю реальною плодючістю і теплостійкістю (див. табл. 5). Реципрокні заміщення хромосом в окремих варіантах досліду призводили до змін тривалості життя генотипів. Більш виразними були зміни тривалості життя дрозофіл за реципрокних заміщень хромосом другої пари (див. табл. 3). При цьому обміни хромосом між мухами C-S i cn не викликали істотних змін, а реципрокні заміщення другої хромосоми між мухами C-S i vg істотно впливали на тривалість життя генотипів vg(2C-S) i C-S(2vg). У останніх тривалість життя була більшою, ніж у мух vg, але значно меншою, ніж у мух C-S. Цей результат вказує на те, що строки життя мух vg залежать не тільки від плейотропної дії маркерного мутантного гена, але й від інших алельних генів хромосоми 2. До тривалості життя дрозофіли також має певне відношення алельний склад хромосоми 3. Мухи vg(3C-S) i C-S(3vg) живуть довше мух vg, але значно поступаються за цим показником мухам C-S. Таким чином, є підстави вважати, що тривалість життя дрозофіли визначається збалансованою взаємодією генів усіх хромосом, проте найважливіше значення мають хромосоми 2 і 3.
В даній роботі вперше отримано дані, що свідчать про можливість модифікації АДГ за заміщення хромосом і упровадження в генотип невластивого йому алеля Adh. Результати дослідів свідчать про те, що основну роль у модифікації властивостей АДГ грають гени хромосоми 2. Цей висновок добре узгоджується з даними літератури (Боднар, 1992). Заміщення хромосом 1 і 3 в умовах наших дослідів не призводило до істотних змін активності і теплостійкості АДГ.
Можна припустити, що тип модифікації продукту чужинного гена Adh визначається не тільки генами-модифікаторами реципієнтного геному, але й властивостями цитоплазми, в яку попадає чужинний ген.
Таким чином, модифікація продуктів структурних генів (наприклад Adh) залежно від особливостей генотипу і зовнішніх умов, може розглядатись як один із можливих механізмів сприятливого впливу постульованих в літературі компенсаційних (Струнніков, 1985) і адаптаційних (Тоцький, 1992) комплексів генів на пристосованість генотипів.
Дане дослідження є першою спробою на прикладі ген-ензимної системи АДГ з'ясувати особливості взаємодії у дрозофіли структурних генів хромосом різного походження і залежність адаптивних можливостей генотипів від подібних взаємодій. У зв'язку з широким застосуванням трансгенних рослин та інших штучно стрворених генотипів у народному господарстві подібні дослідження мають не тільки теоретичне, але й практичне значення.
Висновки
1. З'ясування адаптивноi здатностi штучно створених генотипiв набуває високоi актуальностi у зв'язку з бурхливим розвитком генетичноi iнженерii та iнших сучасних напрямкiв генетики та селекцii. Є пiдстави вважати, що штучнi втручання в структуру генотипiв, включаючи замiщення хромосом, можуть призводити до iстотних змiн генного балансу, а, отже, i пристосованостi створених генотипiв, однак переконливого експериментального пiдгрунтя ця точка зору ще не знайшла.
2. Отриманi шляхом тривалого iнбридингу вихiднi лiнii мух C-S, cn i vg iстотно вiдрiзняються показниками пристосованостi, а також алельним контролем алкогольдегiдрогенази. Мухам лiнiй C-S i cn властива висока пристосованiсть i наявнiсть у тканинах S-алозиму АДГ, а мухи лiнii vg за стандартних умов утримання виявляють низьку пристосованiсть i утримують F-алозим зазначеного ферменту.
3. Реципрокні заміщення хромосом 1, 2 і 3 у мух піддослідних ліній призводять до істотних змін відносної пристосованості та інших показників адаптивної здатності генотипів (реальної плодючостi, виживання в умовах гiпертермii та голоду, тривалостi життя за стандартних умов утримання тощо).
4. Найбільш істотні зміни показників пристосованості у мух C-S спостерігаються при упровадженнi в їх каріотип хромосом мух vg, особливо хромосоми 2, що несе маркерну мутацію. Наявність цієї хромосоми в каріотипі мух C-S значно зменшує їх відносну пристосованість, реальну плодючість, теплостійкість та тривалість життя за стандартних умов існування. У протилежність цьому, в умовах голоду мухи C-S(2vg) виживають краще, ніж мухи C-S.
5. Заміщення хромосом у мутантних мух vg на хромосоми мух C-S, навiть за умови вилучення iз генотипу vg маркерноi мутацii не призводять до зростання пристосованостi генотипiв до рiвня, властивого мухам C-S, а реципрокнi обмiни хромосом у однаково добре пристосованих мух C-S i cn призводять до зменшення пристосованостi генотипiв
6. Упровадження в каріотип чужинної хромосоми може супроводжуватись модифiкацiєю властивостей продуктiв зчеплених з нею генiв. Так, реципрокні обміни хромосомою 2 між мухами C-S і vg призводять до змін теплостійкості й активності алозимів АДГ у тканинах синтезованих мух. При цьому властивості F-алозиму у мух C-S (2vg) модифікуються за типом S-алозиму, а властивостi S-алозиму АДГ у клітинах мух vg(2C-S) – за типом F-алозиму.
7. Поява чужинних хромосом у каріотипі може призводити до зменшення адаптивної здатності організмів не тільки через внесення в генотип у складі цих хромосом мутантних алельних генів, але й у зв`язку з порушенням генного балансу при заміщеннi хромосом. Цю особливість штучно створених генотипів слід враховувати в генетиці та селекції.
8. На пiдставi вивчення корелятивних зв'язкiв мiж окремими показниками пристосованостi у генотипiв з замiщеними хромосомами деякi з цих показникiв (плодючiсть, теплостiйкiсть особин, алозимна належнiсть АДГ) можна рекомендувати як надiйнi критерii оцiнки i прогнозу адаптивноi здатностi штучно створених генотипiв дрозофiли.
Список праць, що вІдображають основнІ положеннЯ дисертацІЇ
1. Тоцкий В.Н., Хаустова Н.Д., Левчук Л.В., Моргун С.В. Генотипические основы низкой жизнеспособности мутантов vestigial Drosophila melanogaster //Генетика, ѕ 1998. ѕ Т. 34 ѕ № 9. ѕ С. 1233-1238.
2. Левчук Л.В. Заміщення хромосом та деякі показники життєздатності у Drosophila melanogaster //Вісник Одеського державного університету. ѕ 1998. ѕ № 2. ѕ С. 106-110.
3. Левчук Л.В., Тоцький В.М., Заміщення хромосом і пристосованість генотипів Drosophila melanogaster //Цитология и генетика. ѕ1998. ѕ Т. 32. ѕ № 2. ѕ С. 42-48.
4. Тоцкий В.Н., Хаустова Н.Д., Моргун С.В., Левчук Л. В. Ген-энзимная система алкогольдегидрогеназы при изменениях генотипа у Drosophila melanogaster // Украинский биохимический журнал. ѕ 1998. ѕ Т. 70. ѕ № 5. ѕ С. 42-51.
5. Левчук Л. В., Моргун С. В. Пристосованість Drosophila melanogaster за штучних змін генотипів // Вісник Одеського державного університету. ѕ 1999. ѕ Т.4. ѕ вип. 3. Біологія ѕ С. 36-40.
6. Тоцький В. М., Хаустова Н. Д., Левчук Л. В., Моргун С. В. Множинні молекулярні форми естерази - 6 і алкогольдегідрогенази у дрозофіли за старіння // ІІ Національний конгрес геронтологів і геріатрів України: 4-6 жовтня 1994 р. м. Київ. 1994 р. ѕ С. 619.
7. Левчук Л. В. Заміна хроомосоми 1 і тривалість життя у Drosophila melanogaster // Біологічні механізми старіння. Міжнародний симпозіум. 15-17 травня 1996 р. м. Харків. 1996 р. ѕ С. 89.
8. Тоцький В. М., Хаустова Н. Д., Левчук Л. В. Локус Adh за селекції дрозофіли на затримку старіння // Біологічні механізми старіння. Міжнародний симпозіум. 15-17 травня 1996 р. м. Харків. 1996 р. ѕ
С. 13.
9. Хаустова Н. Д., Тоцький В. Н., Моргун С. В., Левчук Л. В. Влияние мутации vg на продолжительность жизни Drosophila melangaster. Биологические механизмы старения. IІІ международный симпозиум. Тезисы. 19-21 мая 1998 г. Харьков. 1998 р. ѕ С. 75.
10. Левчук Л. В. Заміщення хромосом та тривалість життя Drosophila melanogaster. III международный симпозиум. Тезисы. 19-21 мая 1998 г. Харьков. 1998 р. ѕ С. 77.
11. Левчук Л. В. Тривалість життя як показник пристосованості генотипів Drosophila melanogaster за заміщення хромосом // Биологические механизмы стерения. IV международный симпозиум. Тезисы. ѕ 24-27 мая 2000 г. Харьков. 2000 г. ѕ С. 54.
Анотація
Левчук Л.В. Пристосованість генотипів
Drosophila melanogaster за штучного заміщення хромосом. - Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 – генетика
Селекційно-генетичний інститут УААН,
м. Одеса, 2000
Дисертацію присвячено з'ясуванню впливу реципрокних міжлінійних заміщень хромосом на окремі показники пристосованості D. melanogaster. Вперше отримана інформація про рівень відносної пристосованості (W) та інших показників адаптивної здатності генотипів (реальної плодючості, терморезистентності, тривалості життя, виживання в умовах голоду) за заміщення хромосом 1, 2 і 3.
З'ясовано функціональний стан ген-ензимної системи АДГ, а також наявність корелятивних зв'язків між окремими показниками пристосованості за заміщень хромосом. Встановлено, що обмін хромосомами в межах ліній С-S, cn i vg призводить, як правило, до зменшення адаптивного потенціалу генотипів і в ряді випадків супроводжується модифікацією властивостей алозилмів АДГ. Основною причиною зазначених змін є наявність маркерних мутацій, а також порушення генного балансу за штучних перебудов генотипів.
Ключовi слова: заміщення хромосом, пристосованість, ген-ензимна система АДГ, генний баланс, D. melanogaster.
Аннотация
Левчук Л.В. Приспособленность генотипов
Drosophila melanogaster при искусственном
замещении хромосом. - Рукопись
Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 – генетика
Селекционно-генетический институт УААН,
г. Одесса, 2000
Диссертация посвящена изучению влияния реципрокных межлинейных замещений хромосом на отдельные показатели приспособленности D. melanogaster. Впервые получена информация об уровне относительной приспособленности (W) и других показателях адаптивной способности генотипов (реальной плодовитости, терморезистентности, продолжительности жизни, выживаемости в условиях голодания) при замещении хромосом 1, 2 и 3. Изучены функциональное состояние ген-энзимной системы АДГ, а также коррелятивные связи между отдельными показателями приспособленности при указанных замещениях хромосом.
Для исследований использовали инбредные линии мух C-S, cn и vg, у которых реципрокно замещали хромосомы с помощью балнсерной линии Cy/Pm, D/Sb (Luckinbill et al., 1988). Оказалось, что генотипы мух C-S, cn и vg существенно различаются показателями относительной приспособленности (W) и отдельных ее компенентов. Мухам линии C-S и cn свойственна высокая приспособленность и наличие в тканях S-алозима АДГ, а мухи линии vg имеют низкую приспособленность и содержат F-алозим указанного фермента. Реципрокные замещения хромосом 1, 2 и 3 у мух указанных линий сопровождаются существенными изменениями относительной приспособленности и других показателей адаптивных возможностей генотипов.
Наиболее выраженные изменения приспособленности у мух С-S значительно уменьшает их относительную приспособленность (W), реальную плодовитость, теплоустойчивость и продолжительность жизни при стандартных условиях содержания мух. В отличие от этого, при полном голодании мухи C-S, несущие хромосому 2 мух vg, виживают лучше, чем дикие мухи C-S.
Замещения хромосом у мух С-S на хромосомы также хорошо приспособленных мух cn в меньшей степени снижают приспособленность генотипов, однако при замещении хромосомы 2 и внедрении в генотип С-S мутации cn – это снижение достоверно.
Замещение хромосом у мутантных мух vg на хромосомы мух C-S, даже при условии удаления из генотипа vg маркерной мутации, не приводит к улучшению показателей приспособлености до уровня , свойственного мухам C-S, а при замещении хромосом мух cn на хромосомы мух C-S наблюдается уменьшение относительной приспособленности, реальной плодовитости и теплоустойчивости мух.
Внедрение в кариотип чужой хромосомы может сопровождаться модификацией свойств продуктов сцепленных с этой хромосомою генов. Так, например, реципрокные обмены хромосомой 2 между мухами C-S и vg приводят к изменению теплоустойчивости и активности аллозимов АДГ в тканях синтезированных генотипов.
При этом свойства F-аллозима АДГ в генотипе C-S модифицируются по типу S-аллозима, а свойства S-аллозима в тканях мух vg – по типу F-аллозима.
Следует отметить , что внесение чужеродных хромосом в кариотип может приводить к уменьшению адаптивных возможностей генотипа не только из-за наличия в составе этих хромосом мутантных аллельных генов, на и в связи с нарушением генного баланса при замещении хромосом. Эту особенность искусственно созданных генотипов следует учитывать в генетике и селекции.
Ключевые слова: замещение хромосом, приспособленность, ген-энзимная система АДГ, генный баланс, D. melanogaster.
Summary
Levchuk L.V. Adaptability of Drosophila melanogaster genotypes
after artificial chromosome substitution. - Manuscrept
Thesis for a Candidate of Biological Sciences Degree on speciality 03.00.15 – genetics. Plant Breeding and Genetics Institute UAAS Odessa, 2000.
The thesis is devoted to the influence of reciprocal interline chromosome substitution on individual indices of adaptivity in D. melanogaster.
The information has been revealed about the level of relative adaptivity (W) and other traits of adaptive ability (real fertility, thermoresistance, duration of life, survival under starvation) in genotypes after chromosomes 1, 2 and 3 substitution.
Functional state of ADH gene-enzyme system as well as the existance of correlation between certain adaptability indices has been ascertained after chromosome substitution. It is determined that the chromosome exchange within C-S, cn and vg lines causes, as a rule, the decrease of genotype adaptive potentinal and, in a number of cases, is accompanied by the modification of ADH alozyme characteristics.
The main cause of pointed out changes is the existance of marker mutations as well as disturbances of gene equilibrium under artificial genotype reconstructions.
Key words: substitution of chromosome, adaptivity, ADH gene-enzyme system, D. melanogaster, gene equilibrium.
| 
