РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 1, с. 67-71
РАДИАЦИОННАЯ ЦИТОГЕНЕТИКА
УДК [57+61]:539.1.04:595.773.4:575.113:575.22
ДИНАМИКА ИЗМЕНЧИВОСТИ ГЕНОТИПА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ БгозорЬПа ше1а^аэ1ег ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ
© 2009 г. В. Г. Зайнуллин*, Е. А. Юшкова
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар
Изучена реакция на провоцирующее воздействие у-излучения в дозе 3 Гр экспериментальных популяций Бго$орЫ1а ше1ало§а81ег, имеющих различия по образцам мобильных генетических элементов и подвергавшихся хроническому воздействию ионизирующей радиации в малых дозах. Полученные результаты свидетельствуют о том, что эффект радиоадаптации обнаруживается только у популяций дрозофил с исходным генотипом и не выявлен у популяций, содержащих Р-мобильные элементы. Показано, что в хронически облучаемых популяциях Б. ше1апо§а$1ег с исходным генотипом наблюдается снижение частоты рецессивных летальных мутаций после острого облучения в дозе 3 Гр. Анализ частоты доминантных летальных мутаций и атрофии гонад такой тенденции не выявил. Предполагается, что механизмы, участвующие в формировании адаптивного ответа, индуцированные облучением и транспозиционной активностью мобильных элементов, различаются.
йгозорНИа melanogaster, ящичные популяции, хроническое облучение, адаптивный ответ, частота летальных мутаций, атрофия гонад.
Впервые оценка адаптивной реакции в ответ на дополнительное повреждающее радиационное воздействие природных и экспериментальных популяций дрозофилы была предложена и осуществлена Л.Я. Согёеко с соавт. и Н. КоШе1 [1, 2]. Известно, что реакция адаптивного ответа (АО) приводит к снижению числа летальных мутаций и, как следствие, к повышению выживаемости популяций [3, 4]. В то же время, важная роль в адаптации популяций к действию различных внешних стресс-факторов, в том числе и ионизирующей радиации, отведена мобильным генетическим элементам (МГЭ) [5].
В настоящей работе мы предприняли попытку оценить роль цитотипа клетки в формировании величины радиоадаптивного ответа у особей экспериментальных популяций дрозофилы, содержащихся в условиях хронического воздействия у-излучения низкой интенсивности.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В эксперименте использовали самцов из экспериментальных популяций дрозофилы, которые были получены от потомства семьи лабораторной линии дикого типа СаМоп-8 (М-цитотип), изо-генизированной по хромосомам 2 и 3. В двух по-
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-06-50; e-mail: vzainullin@ib.komisc.ru.
пуляциях 1% (от численности на момент постановки эксперимента) самцов исходного генотипа заменили на 1% самцов линии Harwich, имеющих в геноме полноразмерные копии Р-элемента (смешанные) (CSH), две другие имели исходный генотип (несмешанные) линии Canton-S (CS). Смешанную (CSHO) и несмешанную (CSO) популяции содержали в условиях хронического воздействия у-излучения при мощности поглощенной дозы 0.31 мГр/ч. Накопленная доза за поколение составила 10-11 сГр. Соответственно, две другие популяции (CSH, CS) использовали в качестве контроля. Контрольные и опытные популяции дрозофилы содержали в одинаковых условиях (температура 25.0 ± 0.1°C и 12-часовой режим освещения) на дрожжевой изюмной среде. Размер каждого популяционного ящика - 25 х 20 х 20 см.
Для острого облучения использовали у-уста-новку "Рокус-АМ" (60Со) с мощностью дозы 2 сГр/с. Поглощенная доза составила 3 Гр. Интервал между хроническим и острым облучением составил около 1 ч.
Частоту индуцированных доминантных летальных (ДЛМ) и рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций (РСПЛМ) определяли по стандартным методикам [6-8].
Для определения доминантных летальных мутаций (ДЛМ) брали по 50 самцов из изучаемых популяций и скрещивали их с 25 виргинными самками тестерной линии Canton-S. Дрозофил 7-го, 9-го и 10-го поколений подвергали острому воз-
67
5*
Таблица 1. Динамика частоты доминантных летальных мутаций (%) у Б. ше1апо§а81ег экспериментальных популяций, содержащихся в условиях хронического воздействия у-излучения
Популяции
Б СБк СБо СБИК СБИО
N п % N п % N п % N п %
I 2567 45 1.8 ± 0.26 2589 70 2.7 ± 0.32** 2507 63 2.5 ± 0.31* 1947 46 2.4 ± 0.34*
II 2087 31 1.5 ± 0.26 1490 34 2.3 ± 0.39* 1840 44 2.4 ± 0.36* 2343 67 2.9 ± 0.34***
III 2816 28 1.0 ± 0.19 2848 68 2.4 ± 0.29*** 2975 72 2.4 ± 0.28*** 2796 79 2.8 ± 0.31***
IV 2099 25 1.2 ± 0.24 2156 45 2.1 ± 0.31** 2829 59 2.1 ± 0.27** 2782 64 2.3 ± 0.28**
V 2736 20 0.7 ± 0.16 2825 27 1.0 ± 0.18 2756 60 2.2 ± 0.28*** 2359 67 2.8 ± 0.34***
VI 2005 14 0.7 ± 0.19 1693 39 2.3 ± 0.36*** 1760 70 4.0 ± 0.47*** 1897 63 3.3 ± 0.41***
VII 2640 14 0.5 ± 0.14 2279 36 1.6 ± 0.26*** 3429 51 1.5 ± 0.21*** 3001 43 1.4 ± 0.22***
VIII 2458 18 0.7 ± 0.17 2199 31 1.4 ± 0.25* 2150 30 1.4 ± 0.25** 2367 40 1.7 ± 0.26***
IX 2744 21 0.8 ± 0.17 2460 36 1.5 ± 0.24** 2331 29 1.2 ± 0.23* 2418 44 1.8 ± 0.27***
X 2307 20 0.9 ± 0.19 2388 41 1.7 ± 0.27** 2542 29 1.1 ± 0.21 2664 42 1.6 ± 0.24**
Примечание. N - общее число отложенных эмбрионов; п - число поздних эмбриональных леталей (ДЛМ). * Различия по сравнению с контролем (СБк) достоверны,р < 0.05. ** р < 0.01. *** р < 0.001.
действию у-излучения. Продолжительность каждой кладки составляла 4-6 ч, после чего мух перебрасывали на новую среду. Подсчитывали общее количество отложенных эмбрионов и через 3648 ч определяли долю неразвившихся эмбрионов. Среди неразвившихся яиц выделяли ранние (РЭЛ) и поздние (ДЛМ) эмбриональные летали.
Уровень стерильности оценивали по тесту атрофии гонад особей 1-го поколения, полученных в скрещиваниях самцов (п = 50-60), взятых из популяций в 7-м, 8-м и 10-м поколениях и в дальнейшем подвергнутых острому воздействию излучения, с виргинными самками линии СаМоп-Б. Перед анализом морфологии половых гонад полученных гибридных особей содержали для созревания 2-3 сут. при температуре 25°С. Подсчитывали число особей с односторонней (А1) и двусторонней атрофией (А0). Частоту атрофии гонад (АГ) вычисляли как % АГ = % А0 + 1/2 % А1 [8]. Доля атрофированных гонад у дрозофилы от общего числа изученных особей дает представление о частоте появления у них стерильности, индуцированной перемещением Р-элемента [7].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием стандартных методов [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ частоты возникновения ДЛМ, РЭЛ и атрофии гонад. Согласно общепринятому представлению, ДЛ реализуются в виде группы неразвившихся яиц, составленной из неоплодотворен-
ных яиц, погибших в результате физиологической недостаточности и нарушений генотипа. Истинные доминантные летальные мутации (поздние) связывают с крупными хромосомными перестройками [6, 8].
В табл. 1 представлены результаты по динамике частоты ДЛМ. Как видно из таблицы, облучение и введение в культуру самцов с Р-цитотипом приводит к увеличению частоты доминантных летальных мутаций, практически во всех анализируемых поколениях (р < 0.05). Следует отметить также, что, начиная с 7-го поколения во всех анализируемых популяциях, за исключением контрольной, обнаруживается снижение величины исследуемого показателя.
Облучение в дозе 3 Гр показало, что повышенный уровень ДЛМ наблюдается в культурах, раннее не подвергавшихся воздействию хронического облучения в малых дозах (табл. 2). В хронически облучаемых популяциях действие острого облучения не вызывает достоверно значимого изменения частоты ДЛМ.
Одновременно с оценкой частоты ДЛМ нами был проведен учет показателя уровня РЭЛ, которые в значительной степени обусловлены негенетическими причинами [11]. На рис. 1 представлены данные о частотах ранних эмбриональных леталей в поколениях дрозофил экспериментальных популяций. Как видно, во всех популяциях выявлен повышенный в сравнении с контролем уровень РЭЛ. Причем так же как и при анализе динамики частоты ДЛМ, обнаруживается снижение часто-
ДИНАМИКА ИЗМЕНЧИВОСТИ ГЕНОТИПА БЯОБОРШЕА МЕЬАМОвАЗТЕК 69
Таблица 2. Динамика частоты доминантных деталей (%) у самцов Б. melanogaster экспериментальных популяций после дополнительного облучения в дозе 3 Гр
Популяции
F CSK CS0 CS HK CS HO
контроль 3 Гр контроль 3 Гр контроль 3 Гр контроль 3 Гр
VII IX X 0.5 ± 0.14 0.8 ± 0.17 0.9 ± 0.19 2.6 ± 0.40* 2.0 ± 0.28* 2.2 ± 0.31* 1.6 ± 0.26 1.5 ± 0.24 1.7 ± 0.27 1.7 ± 0.31 1.5 ± 0.25 1.8 ± 0.28 1.5 ± 0.21 1.2 ± 0.23 1.1 ± 0.21 2.2 ± 0.33* 2.2 ± 0.33* 2.6 ± 0.35* 1.4 ± 0.22 1.8 ± 0.27 1.6 ± 0.24 2.0 ± 0.30 1.7 ± 0.26 2.1 ± 0.30
* Различия по сравнению с контролем (CSK) достоверны, p < 0.05.
Таблица 3. Частота атрофии гонад у гибридных самок П, полученных от скрещивания самок тестерной линии СаМоп-^ с самцами Б. melanogaster экспериментальных популяций, облученными в дозе 3 Гр
Популяции
F CSK CS0 CSHK CSHO
контроль 3 Гр контроль 3 Гр контроль 3 Гр контроль 3 Гр
VII 3.1 ± 0.35 5.8 ± 0.62* 3.4 ± 0.36 7.2 ± 0.70** 20.1 ± 0.77 20.3 ± 0.99 26.3 ± 0.88 29.2 ± 1.13*
X 3.5 ± 0.45 7.5 ± 0.70** 3.8 ± 0.46 6.6 ± 0.65* 14.7 ± 0.87 22.5 ± 1.14** 18.9 ± 0.92 26.1 ± 1.18**
* Различия по сравнению с контролем достоверны, p < 0.01; ** p < 0.001.
ты РЭЛ и ее стабилизация после 7-го поколения содержания мух в экспериментальных условиях. У самцов 7-го поколения был определен уровень РЭЛ после дополнительного облучения в дозе 3 Гр. Было установлено, что дополнительное острое радиационное воздействие приводит к достоверно значимому (p < 0.01) повышению количества ранних леталей во всех популяциях по сравнению с контрольными значениями этого показателя. Наиболее чувствительными к повреждающему действию ионизирующего излучения в дозе 3 Гр оказались популяции смешанного типа, у которых максимальные уровни частоты РЭЛ составили 28.2 ± 0.98% (CSHK + 3 Гр) и 30.1 ± 0.96% (CSHO + 3 Гр), соответственно.
Эти данные вполне согласуются с результатами оценки уровня атрофии гонад у самок после провокационного воздействия у-излучения (табл. 3). У контрольных и облучаемых смешанных популяций этот показатель достоверно выше, чем в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.