научный журнал по биологии Генетика ISSN: 0016-6758

КАРМОКОВ М.Х., ПОЛУКОНОВА Н.В., ШАТЕРНИКОВ А.Н. — 2015 г.

Исследован кариотип Camptochironomus pallidivittatus Edwards, 1929 (Diptera, Chironomidae) из популяции Нижнего Поволжья и пяти популяций Центрального Кавказа (северный макросклон). В популяциях Центрального Кавказа C. pallidivittatus обнаружено 11 последовательностей дисков (ПД), из которых одна новая для вида – pal B10. В саратовской популяции также 11 ПД, из которых три – новые для вида: pal A3, pal B11 и pal B12. Впервые обнаруженные ПД в других частях ареала этого вида пока не встречены и могут оказаться эндемичными для данных регионов. В исследованных нами популяциях C. pallidivittatus обнаружены нестандартные, но фиксированные в кариотипе ПД, которые свидетельствуют об определенной степени их хромосомной дивергенции. К таким ПД относятся: в плечах А – pal А2.2 и В – pal В10.10 в Центрально-Кавказском регионе, а также pal В2.2 и pal G2.2 в регионе Нижнего Поволжья. Полиморфными оказались плечи A, B, D и G в центрально-кавказских популяциях и A, B и D в саратовской. При этом состав гетерозиготных последовательностей между популяциями из разных регионов совпал только по плечу D (pal D1.2). В плечах А и В набор гетерозиготных ПД разный: если в центрально-кавказских популяциях pal А1.2 и pal В1.10, то в саратовской – pal А1.3 и pal В11.12. Число генотипических сочетаний C. pallidivittatus выше в Центрально-Кавказском регионе, в то время как число зиготических комбинаций выше в саратовской популяции. Процент гетерозиготных личинок в центрально-кавказских популяциях варьирует от 20 до 80, в то время как в саратовской популяции все особи были с гетерозиготными инверсиями. Зиготические комбинации личинок во всех исследованных нами популяциях разные.

КАРМОКОВ М.Х., ПОЛУКОНОВА Н.В., ШАТЕРНИКОВ А.Н. — 2015 г.

Исследован кариотип Camptochironomus tentans (Fabricius), 1805 (Diptera, Chironomidae) из популяций Нижнего Поволжья и Центрального Кавказа (северный макросклон). В кариотипе C. tentans из Саратовской области выявлено 14 последовательностей дисков (ПД), 13 генотипических сочетаний и 14 зиготических комбинаций. Описаны четыре новые ПД: ten В12, ten F4, ten F5 и ten G4, отличающиеся от уже известных для вида простыми парацентрическими инверсиями. Хромосомный полиморфизм инверсионного типа, его уровень в саратовской популяции в целом такой же, как и в популяциях других частей ареала. Число гетерозиготных инверсий на особь – 1.3; число гетерозиготных инверсий на плечо – 0.86; гетерозиготных личинок – 84.5%. Полиморфными плечами у C. tentans являются А, В, С и F. В кариотипе C. tentans из Центрального Кавказа выявлено девять известных ранее ПД, новых не обнаружено. Полиморфным плечом у C. tentans является плечо В. Зиготические комбинации во всех исследованных нами популяциях разные.

КАЦЫ Е.И., ПРИЛИПОВ А.Г. — 2015 г.

У бактерии Azospirillum brasilense Sp245 ранее были выявлены экстраклеточные полисахариды, связывающие краситель калькофлуор (Cal+ фенотип), и липополисахариды LPSI и LPSII с одинаковым повторяющимся звеном О-полисахарида (ОПС), но разной антигенной структурой и зарядом ОПС и/или корового олигосахарида. Несколько десятков предсказанных генов биосинтеза полисахаридов локализованы в плазмиде AZOBR_p6 штамма Sp245 (GenBank accession no. HE577333). В настоящей работе показано, что у LPSI- Cal- мутанта KM252 бактерии A. brasilense Sp245 искусственный транспозон Omegon-Km встроился в центральную часть гена AZOBR_p60120. У штамма A. brasilense Sp245 этот плазмидный ген кодирует предполагаемую гликозилтрансферазу с консервативными доменами, характерными для ферментов синтеза ОПС и капсульных полисахаридов (accession no. YP004987664); у мутанта KM252 соответствующий предсказанный белок сильно усечен и, по-видимому, полностью утратил активность. В результате анализа EcoRI фрагмента AZOBR_p6, содержащего AZOBR_p60120 и ряд других локусов, получены новые данные о структуре AZOBR_p6: закрыт 5-тпн пробел (GenBank accession no. KM189439) в нуклеотидной последовательности этой плазмиды.

БАКАНОВСКАЯ А.В., ГРУШЕЦКАЯ З.Е., ЛЕМЕШ В.А., МОЗГОВА Г.В., ПИЛЮК Я.Э., СИДОРЕНКО Е.В. — 2015 г.

Проведен поиск аллелей, ответственных за качество рапсового масла пищевого назначения, в коллекции 21 образца ярового и озимого рапса белорусской и российской селекции, а также разработка A- и C-геном-специфичных ДНК-маркеров для оценки геномного полиморфизма рапса по генам FAD3 и отбор растений с низким содержанием линоленовой кислоты для вовлечения их в селекционный процесс. Разработка способа идентификации аллелей генов FAD3, контролирующих уровень содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса, а также создание новых dCAPS маркеров позволили идентифицировать в поколениях F2 индивидуальные растения, гомозиготные по генам FAD3A и/или FAD3C. В настоящее время данные образцы вовлечены в селекционный процесс создания новых сортов со сниженным содержанием линоленовой кислоты в рапсовом масле.

АЗАРИН К.В., ГАВРИЛОВА В.А., ГОРБАЧЕНКО О.Ф., КОРНИЕНКО И.В., ЛОГАЧЕВА М.Д., МАРКИН Н.В., ТИХОБАЕВА В.Е., УСАТОВ А.В. — 2015 г.

Исследовали полиморфизм микросателлитных локусов хлоропластного генома у шести видов рода Helianthus и 46 селекционных образцов (17 ЦМС-линий и 29 Rf-линий) культивируемого подсолнечника H. annuus. Различия между видами определены по четырем SSR-локусам. Различий у культурных форм выявлено не было. Проведен сравнительный анализ последовательностей хлоропластной ДНК линии 3629, американской линии НА383 и линии дикой формы H. annuus. В результате определены 52 полиморфных локуса – 27 SSR и 25 SNP, которые могут быть использованы для генотипирования образцов, в том числе 8 SSR и 4 SNP – для культурных форм.

ШЕСТАКОВ С.В. — 2015 г.

МИРОШНИЧЕНКО И.Л., НЕМКОВА Г.А., ШЕДЬКО М.Б., ШЕДЬКО С.В. — 2015 г.

Исследована изменчивость D-петли мтДНК у калуги – эндемика р. Амур, находящегося в Красном списке МСОП (IUCN) в статусе вида с крайне высоким риском вымирания в природе (Critically Endangered). Секвенирование фрагмента (819 пн) D-петли у 122 калуг из низовьев р. Амур выявило 27 уникальных гаплотипов. Выборка имела сравнительно низкий уровень гаплотипического (0.927) и нуклеотидного (0.0044) разнообразия. Существенных отклонений от модели нейтрального ДНК-полиморфизма не обнаружено. Форма распределения попарных нуклеотидных различий, результаты проверки простых демографических моделей (внезапной экспансии и экспоненциального роста) в совокупности указали на произошедший в прошлом рост численности калуги. На протяжении последних 2–3 тыс. лет ее популяция, согласно байесовскому скайлайну, удвоилась. Число половозрелых самок в современной популяции калуги и оценка их долговременной эффективной численности (Nef) находятся примерно на одном и том же уровне ( 3 тыс. шт.), что подтверждает правомерность отнесения калуги к разряду видов, находящихся под угрозой исчезновения.

АДЯН Т.А., НОВИКОВ П.В., ПОЛЯКОВ А.В., СЕМЯЧКИНА А.Н., ХАРАБАДЗЕ М.Н. — 2015 г.

Представлены первые в России результаты прямой ДНК-диагностики у девяти больных с синдромом Марфана в возрасте от двух до 52 лет и четырех их больных родственников с этим заболеванием из двух неродственных семей. Выявлено восемь мутаций в гене FBN1 и у одного больного обнаружена замена с неизвестным клиническим значением, описанная в базе SNP под номером rs112287730 с частотой встречаемости 0.1%. Из 8 мутаций две (25%) были описаны в литературе, остальные шесть (75%) выявлены нами впервые. Распределение обнаруженных мутаций по типу было следующим: три мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания (две делеции и одна инсерция), что составило 37.5%; три мутации сайта сплайсинга (37.5%); одна миссенс-мутация (12.5%) и одна нонсенс-мутация (12.5%). Это несколько отличалось от литературных сведений, согласно которым большинство мутаций в гене FBN1 представлены миссенс-мутациями. Такое отличие могло быть обусловлено небольшим объемом анализируемой выборки или результатом таких замен, которые привели к изменению сайта сплайсинга (как продемонстрировано в данном исследовании). Распределение выявленных мутаций было равномерным по всему гену. Результаты проведенного сравнительного анализа генофенотипических показателей полностью соответствовали литературным сведениям. Информативность разработанного прямого метода ДНК-диагностики оказалась полной (у всех девяти обследованных больных удалось молекулярно-генетическими методами подтвердить клинический диагноз).

ДОРОГИНА О.В., ЗВЯГИНА Н.С., НОВИКОВА Т.И., ЭРСТ А.А. — 2015 г.

В настоящем исследовании разработан протокол размножения редкого лекарственного растения Hedysarum theinum Krasnob. (копеечник чайный) в культуре пазушных почек in vitro и проведена идентификация регенерантов с помощью ISSR-маркеров. Установлено, что оптимальной средой на этапе собственно размножения является среда Гамборга и Эвелега, дополненная 5 мкМ 6-бензиламинопурина, на этапе укоренения – 1/2 минеральной основы среды Мурасиге и Скуга, содержащая 7 мкМ -нафтилуксусной кислоты. Для молекулярно-генетического анализа материнских растений и регенерантов H. theinum были выбраны шесть ISSR-праймеров. Выявлено от четырех до десяти амплифицированных фрагментов, размер которых варьировал от 250 до 3000 пн. В результате проведенного исследования подтверждена генетическая стабильность полученных регенерантов на протяжении пяти пассажей и их идентичность материнскому растению.

ГЕОРГИЕВ П.Г., КЫРЧАНОВА О.В. — 2015 г.

У высших эукариот регуляция экспрессии генов, отвечающих за развитие организма, является сложным процессом. Часто один ген может регулироваться в разных клетках и временных промежутках с помощью десятков энхансеров и промоторов. В последнее время стало понятным, что энхансеры непосредственно взаимодействуют с регулируемыми ими промоторами, при этом хроматин, расположенный между ними, выпетливается. Однако механизмы, которые обеспечивают специфичность дистанционных взаимодействий между энхансерами и промоторами, остаются непонятыми. Одной из наиболее удобных моделей для исследования дистанционных взаимодействий между регуляторными элементами является bithorax-комплекс (ВХ-С) Drosophila melanogaster. В настоящем обзоре дается описание регуляции экспрессии гомеозисных генов ВХ-С и обсуждаются существующие модели, которые объясняют специфичность дистанционных взаимодействий между энхансерами и промоторами генов этого локуса.

КОЗЛОВ Е.Н., МУХА Д.В. — 2015 г.

Проведено исследование внутриклеточной локализации слитого гибридного белка, состоящего из двух частей: зеленого флуоресцентного белка (GFP) (N-концевая часть) и одного из капсидных белков VP1 (С-концевая часть) денсовируса рыжего таракана BgDV1 в пересеваемой культуре клеток человека HeLa. В контрольной серии экспериментов анализировали внутриклеточную локализацию GFP. Показано, что в результате транзиторной экспрессии соответствующих векторных конструкций гибридный белок локализуется строго в ядрах клеток HeLa, в то время как GFP локализуется как в ядре, так и цитоплазме трансфицированных клеток. Можно заключить, что сигнал ядерной локализации капсидного белка VP1 денсовируса рыжего таракана функционально активен не только в клетках этого насекомого, но и в пересеваемой культуре клеток человека. Данное наблюдение расширяет экспериментальные возможности для изучения генетического контроля внутриклеточного трафика капсидных белков денсовирусов.

ВИНОГРАДОВА А.П., ЛЕБЕДЕВА (ОСИПОВА) М.А., ЛУТОВА Л.А. — 2015 г.

Известно, что в развитии опухолей у растений важную роль играют две ключевые группы гормонов растений – ауксины и цитокинины. Формирование опухолей, индуцированных агробактериями, обусловлено горизонтальным переносом в геном растения онкогенов бактерий, вовлеченных в биосинтез этих гормонов. Роль транскрипционных факторов в развитии опухолей изучена в меньшей степени. Можно предположить, что развитие опухолей, связанное с патологической пролиферацией клеток, может регулироваться с участием того же набора транскрипционных факторов, которые контролируют пролиферацию клеток в норме, и, в частности, транскрипционных факторов, регулирующих активность меристем. В настоящей работе проанализированы гистологическая организация и распределение пролиферирующих клеток в опухолях, индуцированных Agrobacterium tumefaciens на гипокотиле гороха. Кроме того, проведен анализ экспрессии некоторых меристем-специфичных генов при развитии таких опухолей. В целом результаты нашей работы указывают на то, что в индуцированных A. tumefaciens опухолях присутствуют меристематические структуры и что развитие опухолей сопряжено с изменением уровня экспрессии одного из ключевых регуляторов активности апикальной меристемы корня – гена WOX5.

МАРДАНОВ А.В., РАВИН Н.В., СКРЯБИН К.Г. — 2015 г.

Некультивируемые микроорганизмы представляют большую часть биоразнообразия на Земле. В природных экосистемах не более 0.1–1% составляют микроорганизмы, культивируемые в лабораторных условиях. Поэтому необходимы новые методические подходы для выявления и описания некультивируемых микробов, изучения генетического разнообразия и структуры микробных сообществ, понимания их экологической роли в биосфере. Метагеномика как независимый от культивирования метод анализа коллективного генома микробного сообщества позволяет ответить на фундаментальные вопросы микробиологии и экологии микроорганизмов. Другим продуктивным методом анализа некультивируемых микроорганизмов является “геномика единичных клеток” – выделение из микробных сообществ отдельных клеток и секвенирование их геномов. Разработанные в последнее десятилетие высокопроизводительные технологии секвенирования нового поколения вносят решающий вклад в решение задач реконструкции геномов всех микроорганизмов, присутствующих и взаимодействующих в экосистемах. В обзоре рассмотрены основные методические подходы, используемые при проведении метагеномного анализа микробных сообществ, а также успехи, достигнутые с их помощью в области поиска новых некультивируемых микроорганизмов, расшифровки их геномов и выяснения их роли в экосистемах.

МГЛИНЕЦ В.А. — 2015 г.

В работе обзорного характера рассмотрены в основном источники последних лет, посвященные генетике развития роговицы. Рассмотрена генетическая обусловленность процессов вычленения зачатка роговицы, ее спецификации и дифференцировки. Показано, что мутационные нарушения генов, отвечающих за дифференцировку роговицы, могут приводить к разным формам дистрофий и других нарушений роговицы.

ВОЕВОДА М.И., ЮДИН Н.С. — 2015 г.

Эффективность селекции по сложным количественным признакам, имеющим экономическое значение в молочном скотоводстве, зависит от идентификации генов, контролирующих эти признаки, а также полиморфных вариантов ДНК в этих генах, непосредственно влияющих на фенотип. В обзоре рассмотрены примеры нуклеотидных замен в кодирующих частях генов и некодирующих районах ДНК, ассоциированных с удоем, количеством молочного жира и белка, процентным содержанием жира и белка в молоке, биохимическим составом молока и другими признаками молочной продуктивности. Наряду с данными зарубежных авторов, полученными главным образом на животных голштинской породы, большое внимание в обзоре уделено отечественным исследованиям на российских породах крупного рогатого скота. Особое внимание уделено полиморфизму ДНК в генах транскрипционных факторов, которые потенциально могут влиять на большое число признаков. Результаты анализа ассоциаций собраны в таблицу, что позволяет наглядно оценить прогресс исследований в этой области за последние годы. По-видимому, большинство SNP, для которых в настоящее время описана ассоциация с признаками, фактически находятся в неравновесии по сцеплению с еще неизвестными мутациями, непосредственно влияющими на признак. Для проведения эффективной селекции с помощью маркеров и геномной селекции необходима идентификация функционально значимых мутаций ДНК и других генетических факторов (эпимутации, полиморфизм числа копий сегментов ДНК).

ГЕРАЩЕНКОВ Г.А., ДОМАНИНА И.В., РОЖНОВА Н.А., ЭЛЬКОНИН Л.А. — 2015 г.

Наследуемые изменения фенотипа, возникающие в онтогенезе растений под действием факторов внешней среды, относятся к числу наиболее интригующих генетических явлений. Обнаружено, что выращенные в полевых условиях стерильные гибриды сорго с ЦМС типа 9Е из семей F1 и F2, полученных от скрещивания ЦМС-линий с разными фертильными линиями, при переносе в теплицу формируют фертильные побеги. Линии, созданные на основе ревертантных побегов, проявляют полную мужскую фертильность при выращивании в разных условиях внешней среды: в полевых условиях, на грядках с искусственной засухой или с дополнительным поливом. В тест-кроссах ревертантов с ЦМС-линиями на цитоплазме 9Е в ряде случаев наблюдается восстановление фертильности у гибридов F1, свидетельствующее о наличии у ревертантов функционально активных генов-восстановителей. Выявлена положительная корреляция уровня фертильности тест-кроссных гибридов с величиной гидротермического коэффициента (отношения суммы осадков к сумме температур) за период созревания пыльцы (r = 0.75... 0.91; P < 0.01), доказывающая, что для функционирования генов-восстановителей ревертантов требуется высокий уровень влагообеспеченности растений. Полученные данные свидетельствуют в пользу гипотезы, что гены-восстановители фертильности ЦМС типа 9Е в условиях высокой влагообеспеченности являются доминантными, тогда как в условиях засухи – рецессивными; при этом реверсия к фертильности обусловлена “включением” генов-восстановителей под действием высокого уровня влагообеспеченности. Сравнительный MSAP-анализ ДНК стерильных и фертильных тест-кроссных гибридов с использованием рестриктаз HpaII/MspI и праймеров к генам полигалактуроназы ADPG2 и транскрипционного фактора MYB46, участвующим в генетическом контроле раскрывания пыльников и созревания пыльцы, выявил различия в числе и размере амплифицированных фрагментов. Возможно, изменение характера метилирования этих генов в условиях засухи является причиной мужской стерильности гибридов сорго с ЦМС типа 9Е. Полученные данные показывают, что метилирование ядерных генов в стерильной цитоплазме может быть одним из механизмов, обусловливающих явление ЦМС.

ИЛЬЯСОВ Р.А., НИКОЛЕНКО А.Г., ПОСКРЯКОВ А.В. — 2015 г.

Сохранение генофонда медоносной пчелы подвида A. m. mellifera чрезвычайно важно для успешного развития пчеловодства в северных регионах Евразии. Генотипирование пчелиных семей на современном этапе развития науки очень эффективно проводить на основе сайтов однонуклеотидных замен (SNP). Ген вителлогенина (Vg) медоносной пчелы, кодирующий белок, участвующий в регуляции размножения, поведения, иммунитета, продолжительности жизни и социальной организации особей медоносной пчелы Apis mellifera, представляет большой интерес для изучения. В результате сравнительного анализа нуклеотидной последовательности гена Vg медоносной пчелы мы обнаружили 26 SNP, дифференцирующих пчел эволюционных ветвей М и С, которые могут быть использованы в качестве генетических маркеров в селекции подвида A. m. mellifera, в проведении генетического штрихкодирования и создании генетического паспорта пчелиных семей.

АНДРЕЕНКОВА О.В., КАРПОВА Е.К., МЕНЬШАНОВ П.Н., РАУШЕНБАХ И.Ю. — 2015 г.

Фильтрация гемолимфы у насекомых осуществляется нефроцитами – дополнительными клетками циркуляторной системы, не связанными с мальпигиевыми сосудами. У дрозофилы два типа нефроцитов – вентральные (“гирляндные”), расположенные вокруг соединения пищевода с провентрикулусом, и перикардиальные, локализованные вокруг сердца. В настоящей работе исследована роль гена инсулиноподобного рецептора (InR) в контроле функционирования вентральных нефроцитов (ВНЦ) самок D. melanogaster. Иммуногистохимический анализ ВНЦ самок с использованием антител против InR впервые показал, что ген InR экспрессируется в этих клетках. Для того чтобы исследовать, влияет ли изменение уровня экспрессии InR на функционирование ВНЦ у самок дрозофилы, использовали антисмысловой супрессор гена InR совместно с драйвером, специфически экспрессирующимся в ВНЦ. Функционирование ВНЦ оценивали по выживаемости самок, подвергнутых токсическому стрессу (обработке AgNO3). Впервые продемонстрировано, что подавление экспрессии InR в ВНЦ вызывает повышение выживаемости мух в условиях токсического стресса.

ГЕРАСИМЕНКО М.С., КАМИНСКАЯ А.Н., МЕДВЕДЕВА А.В., НИКИТИНА Е.А., САВВАТЕЕВА-ПОПОВА Е.В., ЧЕРНИКОВА Д.А. — 2015 г.

Как показано нами ранее, полиморфизм по гену limk1 дрозофилы сказывается на содержании его продукта и приводит к нарушениям поведения ухаживания, звукопродукции и обучения. Результаты настоящего исследования трех линий дикого типа и мутанта agnts3 с измененной структурой гена limk1 показывают, что у линий Canton-S и Oregon-R долгосрочная память формируется, у Berlin нарушена, у agnts3 практически отсутствует. Этот температурочувствительный мутант, несущий рядом с 3-UTR dlimk1 инсерцию S-элемента семейства Tc1/mariner, проявляет диаметрально противоположное наблюдаемому у Canton-S распределение транскрипционного фактора pCREB в области нейромышечных контактов (НМК) II дорзального нерва имаго до и после обучения. Кроме того, только у agnts3 в той же области присутствуют амилоидные включения, что, вероятно, затрудняет транспорт pCREB, тем самым предотвращая формирование краткосрочной и долгосрочной памяти.

АНИСИМОВА Л.В., ВИДЯЕВА Н.А., ГУСЕВА Н.П., ЕРОШЕНКО Г.А., КОШЕЛЬ Е.И., КУТЫРЕВ В.В., НОВИЧКОВА Л.А. — 2015 г.

Представлены результаты изучения систематической принадлежности и количественного содержания свободноживущих амеб в пробах почв из Прикаспийского Северо-Западного степного, Прикаспийского песчаного и Волго-Уральского степного очагов чумы в России. Из почв этих очагов выделены амебы родов Willaertia, Hartmanella, а также представители миксомицет, однако доминирующими по численности являются амебы рода Acanthamoeba, число которых в 1 г почвы может достигать 300 000 клеток. На основе секвенирования участка гена 18S рРНК установлена принадлежность акантамеб из Волго-Уральского степного очага к виду A. castellanii. Проведенный филогенетический анализ подтвердил принадлежность амеб из двух других прикаспийский очагов к видам Acanthamoeba spp.