Аннотации статей. Том 51, 2015 г., № 12
КЛЕТОЧНАЯ КУЛЬТУРА DROSOPHILA MELANOGASTER КАК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РЕКОМБИНАЦИИ У WOLBACHIA PIPIENTIS
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991; e-mail: andrianovb@mail.ru
Wolbachia pipientis - облигатный цитоплазматический эндосимбионт артропод. Сравнительные исследования генома Wolbachia выявляют следы многочисленных событий межгенной и внутригенной рекомбинации. Молекулярные механизмы рекомбинации у Wolbachia в настоящее время не изучены. В настоящей работе проведена экспериментальная проверка возможности рекомбинации двух штаммов Wolbachia: wMel и wRi - после двойной инфекции этими штаммами пермиссивного для Wolbachia клона клеточной культуры Dm2008Wb1 (D. melanogaster). Получены субклоны клеточной культуры с двойной инфекцией и инфицированные только штаммом wMel. Двойная инфекция штаммами Wolbachia wMel и wRi стабильно поддерживается в субклонах на протяжении двух лет. Мультилокусное типирование (MLST) полученных субклонов выявило наличие двойного инфицирования по всем пяти генам Wolbachia, используемым для MLST. Клонирование и анализ нуклеотидной последовательности индивидуальных форм гена fbpA Wolbachia из клеточных клонов с двойным инфицированием выявили события внутригенной рекомбинации штаммов wMel и wRi, произошедшей в клетках пересеваемой культуры D. melanogaster. Отсутствие в предполагаемых сайтах рекомбинации инсерций нуклеотидных последовательностей фагов или IS элементов, а также несимметричный характер рекомбинантов указывают на генную конверсию как на наиболее вероятный молекулярный механизм рекомбинации у Wolbachia
ГЕНОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ У AZOSPIRILLUM BRASILENSE SP7 С УЧАСТИЕМ ПЛАЗМИДЫ PRHICO И ПРОФАГА ФAB-CD
Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, Саратов 410049; е-mail: ei_katsy@mail.ru
Бактерии вида Azospirillum brasilense имеют многокомпонентный геном, нередко претерпевающий спонтанные перестройки, в частности, приводящие к изменению плазмидных профилей штаммов. Так, ранее были отобраны варианты типового штамма A. brasilense Sp7 (Cd, Sp7.K2, Sp7.1, Sp7.4, Sp7.8 и др.), утратившие 115-МДа плазмиду, у многих из которых увеличилась молекулярная масса ~90-МДа плазмиды (p90, или pRhico), являющейся своеобразным “депо” генов биосинтеза гликополимеров. В настоящей работе разработана коллекция праймеров к плазмиде pRhico и к интегрированной в нее ДНК профага ΦAb-Cd. Использование этих праймеров в полимеразных цепных реакциях позволило обнаружить возможную эксцизию профага ΦAb-Cd из ДНК вариантов A. brasilense Sp7.4 и Sp7.8 и другие возможные изменения структуры pRhico у штаммов A. brasilense Cd, Sp7.K2 и Sp7.8. Разработанные праймеры и условия ПЦР могут быть рекомендованы для первичного анализа спонтанных плазмидных перестроек у A. brasilense Sp7 и родственных штаммов
АНАЛИЗ СИМБИОТИЧЕСКИХ ГЕНОВ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ ЮЖНОГО УРАЛА
Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН; e-mail: baymiev@anrb.ru
Штаммы бактерий, выделенные из клубеньков, из ткани и с поверхности корней дикорастущих бобовых растений Южного Урала, относящихся к трибам Galegeae, Hedysareae, Genisteae, Trifolieae и Loteae, исследованы на наличие в составе их геномов симбиотических (sym) генов. Обнаружено, что sym-гены присутствуют только у микроорганизмов, выделенных из клубеньков анализируемых растений (sym+ штаммы). Филогенетический анализ sym+ штаммов на основе сравнительного анализа последовательностей гена 16S рРНК выявил их принадлежность к пяти родам клубеньковых бактерий: Mesorhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Rhizobium и Phyllobacterium. В ходе исследования филогении sym-генов показано, что для клубеньковых бактерий бобовых растений Южного Урала в основном характерна параллельная эволюция симбиотических генов и гена 16S рРНК. Также в популяциях клубеньковых бактерий обнаружены случаи горизонтального переноса sym-генов, которые иногда приводят к формированию нетипичных для определенных видов бобовых растений штаммов ризобий
ОЦЕНКА СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ ТАБАКА, НЕСУЩИХ ГЕН P5CS1 ARABIDOPSIS THALIANA
1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 630090; e-mail: isola@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск 630090
кДНК гена ∆1-пирролин-5 карбоксилат синтазы 1 (P5CS1) Arabidopsis thaliana клонирована под контролем сильного конститутивного промотора 35S РНК вируса мозаики цветной капусты и перенесена в геном табака (Nicotiana tabacum L.) сорта Petit Havana SR-1. Трансформанты табака, экспрессирующие ген AtP5CS1, имели конститутивный уровень пролина превышающий таковой у контрольной линии SR1 в 1,5- 4 раза. В условиях солевого стресса (200, 300 мM NaCl) трансгенные растения поколения Т1 на ранних стадиях развития формировали большую биомассу, быстрее развивались, имели более высокую скорость роста корней по сравнению с контролем, что подтверждает участие гена P5CS1 в молекулярных механизмах стрессоустойчивости у растений
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ WOX И PIN В СОМАТИЧЕСКОМ И ЗИГОТИЧЕСКОМ ЭМБРИОГЕНЕЗЕ У MEDICAGO TRUNCATULA
Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра генетики и биотехнологии, Санкт-Петербург 199034; e-mail: krubaza@mail.ru
В работе проведён сравнительный анализ экспрессии генов WOX и PIN в семязачатках и при соматическом эмбриогенезе у люцерны, Medicago truncatula Gaertn. Показано, что у некоторых генов WOX и PIN с повышенным уровнем экспрессии в семязачатках (MtWOX11-like, STENOFOLIA, MTR_2g015000 и MtPIN10) интенсивность транскрипции увеличивается и в ходе соматического эмбриогенеза. В то же время гены WOX и PIN со сниженным уровнем экспрессии в семязачатках не демонстрируют активации транскрипции, ассоциированной с соматическим эмбриогенезом. Полученные данные позволяют предположить, что ранние этапы соматического и зиготического эмбриогенеза могут контролироваться с участием одних и тех же регуляторных механизмов
РАЗРАБОТКА НОВЫХ МАРКЕРОВ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) ДЛЯ ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ И ФИЛОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1 Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург 620144; e-mail: semerikov@ipae.uran.ru
2 Научно-образовательный центр геномных исследований Сибирского федерального университета, Красноярск 660036
3 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск 660036
4 Гёттингенский университет, Гёттинген 37077, Германия
5 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991
В выборке деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) европейского, сибирского, монгольского и кавказского происхождения с целью разработки маркеров митохондриальной ДНК (мтДНК) были ресеквенированы участки геномной ДНК, имеющие гомологию с контигами мтДНК ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) и сосны ладанной (Pinus taeda L.). Также были исследованы и ресеквенированы фланкирующие некодирующие области некоторых митохондриальных генов. Было выявлено пять однонуклеотидных замен – снипов (SNPs), и один фрагмент, содержащий минисателлитный локус. Кавказские образцы отличались от остальных по трём снипам. Два снипа были сцеплены с маркером в первом интроне гена nad7 и, суммарно с ним, позволили выявить три гаплотипа в европейских популяциях. В сибирских и монгольских популяциях изменчивых снипов не выявлено. Минисателлитный локус содержал 41 аллель в европейских, сибирских и монгольских популяциях, но, вероятно, в силу высокой скорости мутирования, обнаруживал слабую дифференциацию популяций (FST=5.8%)
ОСОБЕННОСТИ МИКРОСАТЕЛЛИТНОГО ПОЛИМОРФИЗМА ДВУХ ВИДОВ ARABIDOPSIS
Институт биологии Карельского научного центра РАН, Петрозаводск185910; e-mail: fedorenko_om@mail.ru
Представлены результаты изучения особенностей микросателлитного полиморфизма двух близкородственных видов Arabidopsis, различающихся типом скрещивания. В популяциях Arabidopsis thaliana, расположенных на северной периферией ареала вида (Карелия), выявлен значительный объем генетического разнообразия, что не характерно для самоопыляющихся видов растений. Более полиморфными оказались популяции северной границы ареала вида в бассейне Онежского озера (Р99%= 0.43; Нexp= 0.17) по сравнению с популяциями островов Ладоги, расположенными примерно на 300 км южнее (Р99%= 0.39; Нexp= 0.15). Предполагается, что высокий популяционный полиморфизм A. thaliana в северной части его ареала, скорее всего, связан с жесткими экологическими условиями произрастания и представляет основу адаптационных процессов. Популяции A. thaliana высоко дифференцированы (GST= 0.783), что является типичным для инбредных видов. Однако столь высокая межпопуляционная дифференциация связана, вероятно, с низким уровнем потока генов: пять популяций из семи проанализированных расположены на островах, т.е. в той или иной степени изолированы. Выявленные большие различия популяций A. thaliana по уровню полиморфизма, а также высокое гаплотипическое разнообразие предполагают постледниковую колонизацию территории Карелии множеством различных предков. Обсуждается вопрос об участии уникальных аллелей микросателлитных локусов с большим количеством динуклеотидных повторов в адаптивной эволюции A. thaliana. Популяция редкого для Карелии вида – Arabidopsis lyrata ssp. petraea, находится в полной изоляции и, вследствие особенностей микроэволюционных процессов в таких популяциях, имеет невысокий для аутбредных видов уровень полиморфизма (Р99%= 0.64; Нexp= 0.16). Тем не менее, популяция существует в Карелии на протяжении длительного периода времени, что свидетельствует об ее успешной адаптации в данных условиях
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ, СТРУКТУРА И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОПУЛЯЦИЙ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ РУССКОЙ РАВНИНЫ ПО ДАННЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
1 Институт биологии Коми научного центра УРО РАН, Киров 610035; e-mail: les@aiv.kirov.ru
2 Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь 614990
3 Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь 614990
С помощью ISSR-метода проведен анализ полиморфизма ДНК сосны обыкновенной из Северодвинской, Верхневетлужской и Ветлужско-Вятской популяций, выделенных и картированных ранее по специфике географической изменчивости аллометрических индексов шишек. Показано, что Северодвинская популяция сосны обыкновенной отличается от хорологически смежной Верхневетлужской по всем изучаемым генетическим показателям, а Верхневетлужская от Ветлужско-Вятской. Высказано предположение, что основной причиной отсутствия статистически значимых различий между Верхневетлужской и Ветлужско-Вятской выборками по показателям генетической изменчивости (P95, HE, na, ne) может быть их формирование за счет генофондов двух ледниковых рефугиумов. Показано, доля межпопуляционной составляющей общего генетического разнообразия (GST), рассчитанная на основании полиморфизма ISSR-маркеров, достигает 48.82%, что на порядок больше имеющихся оценок по данным аллозимного анализа. Сделан вывод, что аллометрические индексы шишек отражают специфику пространственной подразделенности популяций аналогично ISSR-маркерам. Предлагается выделение и картирование популяций проводить на основе двухэтапных феногенетических исследований
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ТИХООКЕАНСКОЙ КОРЮШКИ OSMERUS MORDAX DENTEX ПО ДАННЫМ АНАЛИЗА МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК
1 Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток 690041; e-mail: skurikhina@gmail.com
2 Дальневосточный федеральный университет, кафедра клеточной биологии и генетики, Владивосток 6906000
3 Государственный НИИ озерного и речного рыбного хозяйства, Санкт-Петербург 199053
4 Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва 107140
Изучена популяционно-генетическая структура тихоокеанской корюшки Osmerus mordax dentex из 25-ти локальностей Японского, Охотского, Берингова, Карского, Баренцева и Белого морей на основании изменчивости митохондриальной ДНК. Генетическая структурированность O. m. dentex на большей части исследуемого евразийского ареала выражена слабо, несмотря на высокий уровень гаплотипического разнообразия (0.770±0.154). Иерархический анализ молекулярного разнообразия (AMOVA) показал, что основная часть изменчивости общей молекулярной дисперсии приходится на внутрипопуляционную составляющую (89%). Наиболее существенная дифференциация объединенных по принадлежности к морским бассейнам географических популяций, выявлена для Японского моря при средних значениях ΦST 0.114 (по данным ПДРФ-анализа) и 0.115 (по данным секвенирования) (p < 0.01)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГОМОЛОГИИ ДНК ПРИЦЕНТРОМЕРНЫХ РАЙОНОВ ХРОМОСОМ ЛЕСНЫХ МЫШЕЙ РОДОВ APODEMUS И SYLVAEMUS
1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 630090; e-mail: rubt@bionet.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, факультет естественных наук, кафедра цитологии и генетики, Новосибирск 630090
3 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва 119334; e-mail: bogdalst@yahoo.com
4 Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения РАН, Владивосток 690022; e-mail: irina-kar52@rambler.ru
5 Nihon University, Kameino 1866, Fujisawa, Kanagawa 252-8510, Japan, e-mail: iwasa.masahiro@nihon-u.ac.jp
Проведено исследование формирования различий в повторенных последовательностях ДНК прицентромерных районов хромосом в процессе возникновения подродов и родов млекопитающих. Сравнительный анализ гомологии ДНК прицентромерных районов выполнен с использованием флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) микродиссекционных ДНК-проб, полученных из соответствующих районов хромосом, у генетически далёких видов лесных мышей (виды рода Apodemus и рода Sylvaemus). В результате кросс-гибридизации микродиссекционных ДНК-проб, полученных из хромосом особей, принадлежащих к видам рода Sylvaemus, c хромосомами представителей видов рода Apodemus, а также ДНК-проб, полученных из прицентромерных С-блоков особей видов рода Apodemus, с хромосомами экземпляров видов рода Apodemus и рода Sylvaemus, повторенная ДНК, гомологичная ДНК прицентромерных районов других видов, была выявлена в виде диспергированных повторов в С-негативных районах хромосом, а также в ряде районов, расположенных на границе прицентромерных С-позитивных и С-негативных районов гетерохромосом и аутосом и в дистальных участках длинных плеч некоторых аутосом. Полученные результаты свидетельствуют о снижении гомологии повторённых последовательностей ДНК, составляющих прицентромерные районы хромосом, при увеличении степени дифференциации и уменьшении родства сравниваемых форм и видов лесных мышей. Наряду с вырождением ДНК-повторов, по-видимому, происходит постепенное разрушение их кластеров и замена новыми, негомологичными последовательностями во всех или почти всех прицентромерных районах (с возможным «вытеснением» небольшой части прежних последовательностей в интеркалярные или теломерные районы хромосом). Эти процессы, отмеченные уже при сравнении некоторых видов Sylvaemus, у далёких видов лесных мышей родов Sylvaemus и Apodemus достигли практически завершающей стадии
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕНА ЦИТОХРОМА B И ПРИЛЕЖАЩЕГО УЧАСТКА ГЕНА TRNA-THR МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК У ОБЫКНОВЕННОЙ СЛЕПУШОНКИ ELLOBIUS TALPINUS (MAMMALIA, RODENTIA)
1 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва 119334; e-mail: bogdalst@yahoo.com
2 Зоологический музей Московского Государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва 125009
3 Национальный научно-природоведческий музей Национальной академии наук Украины, Киев 01601, Украина
Обыкновенная слепушонка Ellobius talpinus, несмотря на широкое распространение, характеризуется стабильным кариотипом (2n=NF=54) и слабым морфологическим полиморфизмом. Для примерной оценки уровня генетической изменчивости и дифференциации E. talpinus нами выполнен предварительный анализ фрагмента митохондриальной ДНК, включающего полный ген цитохрома b (cyt b, 1143 п.н.) и короткий фланкирующий его участок гена tRNA-Thr (27 п.н.), у 16 обыкновенных слепушонок из 8 пунктов Крыма, Поволжья, Заволжья, Южного Урала, Западной Сибири и Восточного Туркменистана. Митотипы E. talpinus распределились на ML-дендрограмме в 4 отчётливых кластера: первый (I) объединяет обыкновенных слепушонок из Крыма, второй (II) – особей из Волгоградской обл., с левобережья Дона, третий (III) – экземпляров из Заволжья, Южного Урала, с левобережья Иртыша и из Восточного Туркменистана, четвёртый (IV) – слепушонок правобережья Иртыша. Данные кластеры оказались достаточно удалёнными друг от друга: средние значения генетических дистанций (D) между ними составляют 0.021–0.051. Восточная слепушонка E. tancrei отличается от популяционных группировок E. talpinus в полтора-два раза больше (D=0.077–0.084), чем последние друг от друга; это косвенно указывает на единство вида E. talpinus, несмотря на его высокую дифференциацию по изученному фрагменту митохондриальной ДНК. Такая дифференциация возникла, по-видимому, в результате долгой изоляции популяционных группировок обыкновенной слепушонки географическими барьерами, в частности – крупными реками, полностью разделяющими ареал вида в меридиональном направлении (Волга, Иртыш), а социальность и подземный образ жизни могли ускорить процесс закрепления мутаций в разобщённых популяциях. Состав и распространение внутривидовых группировок E. talpinus, выявленных при анализе фрагмента митохондриальной ДНК, расходятся с подвидовой системой: подвид E. t. talpinus является фактически «сборным» таксоном, включающим две-три генетически дискретные формы (III, IV и, вероятно, форму II); в то же время, одна из них (III) населяет территорию, где были отмечены три подвида (E. t. talpinus, E. t. rufescens и E. t. transcaspiae)
СООТНОШЕНИЕ ПОЛОВ В ПОТОМСТВЕ ИСКУССТВЕННОЙ ПОПУЛЯЦИИ СТЕРХА (GRUS LEUCOGERANUS PALLAS)
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991; е-mail: mudrik@vigg.ru
2 Питомник редких видов журавлей Окского государственного природного биосферного заповедника, Рязанская обл., п. Брыкин Бор 391072
С использованием молекулярно-генетического маркера пола птиц EE0.6 в течение 2009–2014 гг. анализировали соотношение полов у птенцов стерха (Grus leucogeranus Pallas) в искусственной популяции Питомника редких видов журавлей Окского заповедника. Был определен пол 84 особей, полученных от 12 самок в результате естественного размножения и искусственного осеменения. В целом первичное соотношение полов составило 40:44, вторичное – 36:39 с незначительным преобладанием самок. Смертность эмбрионов обоего пола была одинаковой. Первичное и вторичное соотношения потомства мужского и женского пола по первому яйцу в кладке сохраняло тенденции, выявленные при анализе общего соотношения полов. Родство родителей по микросателлитным локусам не влияет на пол птенцов как у естественно, так и искусственно размножающихся самок