Аннотации статей. Том 58, 2022 г., № 6
ЕСТЕСТВЕННАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНВЕРСИЯ ПОЛА У ПТИЦ И ДРУГИХ ГРУПП ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ, КРОМЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: trukhina_ant@mail.ru
2 Биологическая станция “Рыбачий” Зоологического института Российской академии наук, Калининградская область, пос. Рыбачий, 238535 Россия
Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме – детерминации пола. По этой проблеме опубликовано множество научных статей, но до сих пор не раскрыты все подробности его механизмов, поскольку они очень разнообразны. В статье обобщен новый материал, полученный при изучении случаев естественной и экспериментальной инверсии пола у позвоночных животных. Рассмотрены представители холоднокровных позвоночных (рыбы, амфибии, рептилии) и теплокровных (птицы). Инверсия пола, которая встречается как в естественных (природных) условиях, так и в условиях эксперимента, может быть следствием генетических нарушений, которые проявляются на ранних стадиях развития эмбриона, и нормальных изменений, происходящих у половозрелых животных под контролем нейроэндокринной системы организма. Предполагается, что инверсия пола и детерминация пола могут быть взаимосвязанными явлениями. Особое внимание в статье уделено инверсии и детерминации пола у птиц, подробно рассмотрены работы по экспериментальной инверсии пола у этих животных. Для этого обобщены данные научных работ о связи между фенотипическим проявлением пола на клеточном, тканевом и органном уровнях, его хромосомным и гормональным определением, а также генетическим и эпигенетическим контролем. В конце статьи предложены перспективные направления в изучении естественной и экспериментальной инверсии пола у позвоночных.
DOI: 10.31857/S001667582206011X
ПРИОНЫ КАК НЕКАНОНИЧЕСКИЕ НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: * tikhodeyev@mail.ru, ** o.tihodeev@spbu.ru
Настоящий обзор посвящен разнообразию прионов (инфекционных частиц белковой природы), а также механизмам их воспроизведения. Рассмотрены различные штаммы одного и того же приона. Показано, что любой штамм приона, независимо от своей молекулярной организации и видовой принадлежности, при пассировании на изогенном гомозиготном фоне представляет собой вирусоподобный наследственный фактор. Его свойства совместно обусловлены двумя параметрами: вопервых, аминокислотной последовательностью прионного белка, которая детерминирована нуклеотидной последовательностью соответствующего гена, а во-вторых, конкретным состоянием данного белка. Изменение любого из двух перечисленных параметров, если оно стабильно и нелетально, приводит к возникновению нового штамма приона. Таким образом, по сравнению с каноническими наследственными факторами штаммы прионов имеют более сложную (бимодулярную) природу. Бимодулярный принцип очень удобен и для описания любых состояний отсутствия приона. Рассмотрен вопрос о включении прионов в систему общегенетических представлений о наследственных факторах.
DOI: 10.31857/S0016675822060121
ФИТОПАТОГЕНЫ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ МИМИКРИЯ
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: Wildtype@yandex.ru
Коэволюция растений и их патогенов является примером “гонки вооружений” между факторами вирулентности патогенов и иммунной системой растения-хозяина. При этом патогены используют разнообразные стратегии, в том числе – основанные на молекулярной мимикрии. В геномах фито-патогенных организмов разных групп идентифицированы гены, продукты которых сходны с определенными группами белков растений – ферментами дестабилизации клеточных стенок, предшественниками пептидных фитогормонов и т.д. В частности, способность продуцировать эффекторы, которые используются для изменения роста растения-хозяина и подавления его защитных реакций, получила широкое распространение среди фитопатогенов из разных царств живого мира – бактерий, грибов и животных (а именно нематод). В настоящем обзоре мы рассмотрим основные примеры молекулярной мимикрии, обнаруженные в патогенах растений.
DOI: 10.31857/S0016675822060030
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ О ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ ВИДОВ РОДА Alyssum L. СЕКЦИИ Odontarrhena НА УРАЛЕ, СПОСОБНЫХ К НАКОПЛЕНИЮ НИКЕЛЯ
1 Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, 620144 Россия; e-mail: dianaiunusova@mail.ru
2 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, 620002 Россия
Впервые рассматриваются филогенетические отношения между видами Alyssum obovatum (C.A. Mey.) Turcz., A. tortuosum Willd. и A. litvinovii Knjaz. секции Odontarrhena на Урале, имеющими способность к накоплению никеля. Анализ изменчивости двух фрагментов хлоропластной ДНК позволил выявить 15 гаплотипов, распределение которых структурированно географически. Для некоторых популяций A. obovatum и A. tortuosum обнаружены видоспецифичные гаплотипы, однако большая часть близкородственных гаплотипов встречается у географически близких популяций обоих видов. Эндемичный вид A. litvinovii оказался мономорфным и генетически близким к двум другим видам.
DOI: 10.31857/S0016675822060145
ГЕНЕТИКО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОРФОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕДИСА (Raphanus sativus L.) В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
Агрофизический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, 195220 Россия; e-mail: sinad@inbox.ru
При использовании методологии ускоренной трансгрессивной селекции, разработанной в ФГБНУ АФИ, получены новые высокопродуктивные формы редиса (Raphanus sativus L.), адаптированные к выращиванию в интенсивной светокультуре. Проведена их генетическая, морфобиологическая и биохимическая оценка, а также оценка родительских форм в контролируемых и естественных условиях среды обитания. Показано, что новые трансгрессивные по размерам и массе корнеплода образцы редиса характеризуются комплексом хозяйственно ценных признаков: компактной розеткой, салатным типом листа, интенсивным ростом корнеплода, устойчивостью к стеблеванию, улучшенным биохимическим составом. Выявлено, что признаки длина и диаметр корнеплода, компактность листовой розетки, устойчивость к стеблеванию и степень опушенности листа слабо зависят от условий выращивания, а масса корнеплода и урожай новых образцов превосходят таковые для родительских сортов как в светокультуре, так и в открытом грунте. Результаты работы позволяют сделать выводы о высокой эффективности использования интенсивной светокультуры для проведения генетико-селекционных исследований и ускорения селекционного процесса за счет установления эффектов взаимодействия “генотип-среда”. Оценку и отбор гибридных растений возможно вести в светокультуре для различных условий выращивания, включая традиционный защищенный и открытый грунт, моделируя типичные особенности условий выращивания в регулируемой агроэкосистеме.
DOI: 10.31857/S0016675822060108
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ИНВЕРСИОННОГО ПОЛИМОРФИЗМА МАЛЯРИЙНОГО КОМАРА Anopheles messeae Fall. (Diptera: Culicidae) В ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
1 Томский государственный университет, Томск, 634050 Россия; e-mail: stegniy@res.tsu.ru
2 Институт генетики и физиологии, Алматы, 050060 Казахстан
Исследовали хромосомную изменчивость комаров Anopheles messeae Fall. в шести населенных пунктах Томской обл. (Западная Сибирь). Определены частоты хромосомных инверсий в локальных выборках An. messeae. Установлено преобладание инверсионных вариантов аутосом: 2R0, 3R0, 3L0 в гомозиготном состоянии. В исследованных нами выборках по половой хромосоме XL отмечен избыток гетерозигот по инверсии XL01. По-видимому, направление отбора в сторону хромосомных вариантов XL01, 2R00, 3R00 и 3L00 в выборках Томской области An. messeae можно объяснить климатическими изменениями последних десятилетий, создающих оптимальные условия для роста и развития комаров.
DOI: 10.31857/S0016675822060091
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ РОДСТВЕННЫХ ОТНОШЕНИЙ СОДЕРЖАЩИХСЯ В НЕВОЛЕ СОКОЛОВ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: belokon@vigg.ru
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
3 ООО “Питомник редких видов птиц ВИТАСФЕРА”, Московская область, д. Слободино, 140170 Россия
Для трех видов содержащихся в неволе соколов – кречета Falco rusticolus, балобана F. cherrug и сапсана F. peregrinus апробирована универсальная система генетической идентификации на основании многолокусных микросателлитных генотипов. Проанализированы коэффициенты родства в видовых группах птиц из питомников. Набор из 13 ядерных микросателлитных локусов позволяет надежно идентифицировать отдельных особей, устанавливать принадлежность особей к родственным группам, в отдельных случаях дает возможность распознавать межвидовые гибриды. Результаты данного исследования могут использоваться в племенной работе, а также быть внедрены в практику судебной молекулярно-генетической экспертизы.
DOI: 10.31857/S0016675822060029
МОЛЕКУЛЯРНОЕ ДАТИРОВАНИЕ ФИЛОГЕНИИ ОСЕТРОВЫХ (Acipenseridae) НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СОВОКУПНЫХ ДАННЫХ
Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, 690022 Россия; e-mail: shedko@biosoil.ru
На основе комбинированной матрицы молекулярных (митогеномы) и морфологических признаков, составленной для современных и ископаемых видов Acipenseriformes, проведено байесовское датирование филогении Acipenseridae. Установлено, что предковые линии Polyodontidae и Acipenseridae разошлись примерно 162 (195–137) млн лет назад. Дивергенция линий в кронах рецентных Polyodontidae и Acipenseridae началась практически одновременно при переходе от мела к палеогену – 72 млн лет (95–55) и 68 млн лет (93–47) назад соответственно. Основные группы линий современных Acipenseridae сформировались в олигоцене–миоцене. Медианный возраст современных видов Acipenseridae составил 5.2 млн лет. Полногеномные дупликации у Acipenseridae произошли в разные периоды времени. У общего предка тихоокеанских видов осетров это случилось примерно 65–36 млн лет назад, а у общего предка Acipenser fulvescens, A. brevirostrum, A. gueldenstaedtii и A. baerii – примерно 29–15 млн лет назад. Переход от 4n к 6n состоянию генома в линии A. brevirostrum произошел во второй половине миоцена или позднее. Скорость дивергенции для всего митогенома, митогенома без D-петли, последовательностей белковых генов и D-петли составила 0.282 ± 0.071, 0.151 ± 0. 004, 0.186 ± 0.014 и 2.656 ± 1.192 процента замещенных нуклеотидов на млн лет соответственно. Показана ограниченная применимость термина “живое ископаемое” к видам Acipenseridae.
DOI: 10.31857/S001667582206008X
ОПИСАНИЕ ДИВЕРГЕНЦИИ СУБПОПУЛЯЦИЙ В ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПРИ АНАЛИЗЕ ИЗОНИМИИ. I. ДИСПЕРСИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ДИВЕРГЕНЦИИ
Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра “Информатика и управление” Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: pass40@mail.ru
Рассматриваются типичные для популяций человека метапопуляции с иерархической подразделенностью на части (субпопуляции), соответствующие классификации субпопуляций на основе административно-территориального деления (скажем, село, сельсовет, район, область и так далее); на основе генеалогического подхода, базирующегося на этногенезе; а также на других принципах биологической классификации. Каждый уровень иерархии представляет собой разбиение метапопуляции на непересекающиеся субпопуляции, суммарно составляющие всю ее и обладающие, в свою очередь, иерархической структурой подразделенности. Изучаются свойства изменчивости количественного признака субпопуляций при иерархической структуре на примере такого признака, как концентрация отдельной фамилии. Анализируется распределение концентрации фамилии по субпопуляциям, характеризуемое на каждом уровне своими средним значением и дисперсией, которая отражает фамильную дивергенцию субпопуляций на соответствующем уровне. Изучение фамильной дивергенции важно, так как она отражает при соответствующих предположениях генетическую дивергенцию и генетическую структуру метапопуляции. Показано, что каждому отдельному уровню иерархии соответствует неотрицательный вклад в полную (общую) дисперсию, равный среднему значению внутригрупповой дисперсии распределения концентрации фамилии по его субпопуляциям. Получено разложение общей дисперсии концентрации фамилии в метапопуляции по вкладам отдельных уровней, обобщающее правило сложения дисперсий. Найдена величина занижения общей дисперсии, когда вместо неподразделенных субпопуляций первого уровня иерархии (допустим, сел) в качестве единиц наблюдения служат субпопуляции более высокого уровня (скажем, районов). Это позволяет судить о степени занижения оценки генетической дивергенции в метапопуляции в результате игнорирования фамильной изменчивости на каком-либо из уровней иерархии. Все население разбивается на два компонента с иерархической структурой подразделенности: сельские и городские жители. Результаты данной работы в равной степени приложимы к каждому из них.
DOI: 10.31857/S0016675822060054
ГЕНЫ СЕР КАРТОФЕЛЯ: ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия; e-mail: ganchovai@gmail.com
CEP (C-Terminally Encoded Peptides) – посттрансляционно-модифицируемые пептидные гормоны, играющие важную роль в развитии растений. Пептиды CEP известны прежде всего как регуляторы развития корневой системы, активирующиеся в ответ на действие абиотических стрессовых факторов, в частности, на недостаток азота. У картофеля представители семейства CEP к настоящему времени не были охарактеризованы. В нашей работе мы идентифицировали 17 генов CEP в геноме картофеля (Solanum tuberosum L.). C помощью общедоступных данных транскриптомных исследований мы оценили уровни экспрессии генов CEP в различных органах картофеля, а также показали, что экспрессия некоторых генов CEP зависит от уровня азота в среде. Дальнейшее изучение генов CEP у картофеля позволит расширить наше понимание роли сигнальных пептидов в развитии картофеля.
DOI: 10.31857/S0016675822060078
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 6 – 2022 г.
Study of Physicochemical Properties of Rice Grains, Association and Haplotype Analysis Using SSR Genetic Markers
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, University of Guilan, 41996-13776, Rasht, Iran
2 Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization, 41996-13475, Rasht, Iran
Correspondence to A. Sabouri
Improvement of eating and cooking quality is one of the main objectives in rice breeding programs in Iran. In this study various rice genotypes, including upland, aerobic rice, Iranian improved varieties and landraces known for grain quality, were studied for eating, cooking, physicochemical characteristics as well as molecular evaluation with SSR molecular marker and three genes based markers (GBSSI (Wx), GW8/OsSPL1 and AGPase-S), at the University of Guilan, Rasht, Iran across two years: 2015 and 2017. According to the results, the best quality and aromatic varieties showed moderate values for amylose content (AC) and gelatinization temperature (GT) 21.06 and 4.27%, respectively and also moderate trough viscosity (TV) 149.06, final viscosity (FV) 276.77 and setback viscosity (SBV) 67.05. Association analysis revealed that SSR marker, RM589 was associated significantly with AC, peak viscosity (PV), SBV and consistency viscosity (COV). SSR marker, RM190 was also found as the common SSR marker associated with peak viscosity (PV), TV, and FV and RM3498 was correlated with GT, SBV and COV in both the years. On the other hand, haplotype analysis with reference to Domsiah as a famous aromatic variety revealed the best quality Iranian rice varieties such as Hashemi, Hasansaraei and Sadri had the Domsiah alleles for RM276, RM190, and RM3498 markers. The results suggest that the identified informative markers have a strong association with rice grain quality and could be utilized in subsequent studies and marker-assisted breeding aiming to improve grain quality.
DOI: 10.1134/S1022795422060060
Genetic Variability of Btr1 Genes in Tetraploid Wheat Species and Aegilops speltoides Tausch
1 Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630090, Novosibirsk, Russia
2 Institute of Molecular and Cellular Biology, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630090, Novosibirsk, Russia
Correspondence to Yu. V. Kruchinina
The Btr1 (Brittle rachis 1) genes are involved in the control of important domestication-related trait—brittle rachis in wheat. In the current study, we investigated the Btr1 genes from two accessions of Aegilops speltoides Tausch and 29 accessions of 11 tetraploid wheat species, including previously unstudied Triticum karamyschevii Nevski, T. turanicum Jakubz., and T. turgidum L. of the section Dicoccoides Flaksb. and T. timopheevii (Zhuk.) Zhuk. of the section Timopheevii A. Flat. et Dorof. Two novel alleles Btr1-Aa and Btr1-At were described for the wheat species of the section Timopheevii. Several new alleles of Btr1-B were described for the studied tetraploid wheat species. Simple sequence repeats (SSRs) were detected in the 5'UTR of Btr1 genes. Wheat species with non-brittle rachises were characterized by perfect SSRs (GA)n, while in most of the wheat accessions with brittle rachises and Ae. speltoides, we defined the SSRs as being of an imperfect type. The relationship between the Btr1 alleles and the formation of non-brittle rachises vs. brittle rachises phenotype, as well as the possible origin of various Btr1 alleles are discussed.
DOI: 10.1134/S1022795422060138
lncRNA-miRNA-mRNA Network in Primary Open Angle Glaucoma (POAG): In-Silico Trial
1 Department of Immunology, Pasteur Institute of Iran, Tehran, Iran
2 Department of Medical Biotechnology, School of Allied Medicine, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
3 Department of Ophthalmology, Ayatollah Rouhani Hospital, Babol University of Medical Sciences, Babol, Iran
Correspondence to Seyed Ahmad Rasoulinejad
Primary open-angle glaucoma (POAG) is a type of glaucoma with a normal appearance of anterior chamber angle. The molecular etiology of POAG is unknown. This study aimed to investigate the possible role of non-coding RNAs in POAG. The down-regulation patterns were observed for 2495 probs, and 5548 probs were up-regulated. These 8043 up/down-regulated probs bind to 4984 different genes. In POAG patients, 2992 mRNAs and 675 lncRNAs were up-regulated, while 1001 mRNAs and 316 lncRNAs showed a down-regulation pattern. Notably, 45 lncRNAs, 15 miRNAs, and 31 mRNAs were identified as involved in the lncRNA-miRNA-mRNA network in the down-regulated lncRNA-mRNA network, while 32 lncRNAs, 18 miRNAs, and 205 mRNAs were involved in the lncRNA-mRNA up-regulated network. In that, hsa-miR-16-5p, hsa-miR-19b-3p, hsa-miR-15b-5p, hsa-miR-195-5p, hsa-miR-497-5p, and hsa-miR-103a-3p were miRNA hubs, while SDHAP1, SLC6A10P, CCT6P3, MCM3AP-AS1, LINC00461, and DDX12P were lncRNA hubs in competing endogenous RNA (ceRNA) network. This in-silico POAG-related ceRNA network modeling establishes the critical role of lncRNAs and miRNAs in the molecular etiology of POAG. Further studies are required to characterize POAG-specific ceRNA hubs as biomarkers and target molecules.
DOI: 10.1134/S1022795422060047