Аннотации статей. Том 58, 2022 г., № 11
К 50-ЛЕТНЕМУ ЮБИЛЕЮ ЛАБОРАТОРИИ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ ИМ. АКАДЕМИКА Ю.П. АЛТУХОВА ИОГЕН РАН
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: dmitri_p@inbox.ru
Лаборатория популяционной генетики Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН в 2022 г. отмечает свой 50-летний юбилей. Лаборатория носит имя академика Юрия Петровича Алтухова, ее основателя и бессменного руководителя с момента создания в 1972 г. и до ухода из жизни Ю.П. Алтухова в 2006 г. Создание лаборатории было инициировано директором ИОГен АН СССР академиком Н.П. Дубининым, который пригласил Ю.П. Алтухова, возглавлявшего лабораторию с аналогичным названием в Институте биологии моря Дальневосточного научного центра АН СССР.
DOI: 10.31857/S001667582211008X
ДЕНДРОГЕНОМИКА – НОВАЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНАЯ ОБЛАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ АДАПТИВНОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛЕСНЫХ ДРЕВЕСНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ, ИНТЕГРИРУЮЩАЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЮ, ДЕНДРОЭКОЛОГИЮ, ДЕНДРОКЛИМАТОЛОГИЮ И ГЕНОМИКУ
1 Гёттингенский университет им. Георга-Августа, Гёттинген, 37077 Германия; e-mail: kkrutovsky@gmail.com
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
3 Сибирский федеральный университет, Институт фундаментальной биологии и биотехнологии, Красноярск, 660041 Россия
4 Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, Воронеж, 394087 Россия
Данный обзор посвящен дендрогеномике, новой междисциплинарной области исследований, интегрирующей дендрохронологию, дендроэкологию, дендроклиматологию, генетику и геномику и позволяющей на основе совместного анализа данных, полученных дендрологическими и геномными методами, исследовать на новом уровне важные биологические проблемы, в частности такие, как временная динамика формирования границы леса, пространственно-временная структура популяций, а также изучение адаптивного генетического потенциала лесных древесных популяций. Данные проблемы особенно актуальны в контексте глобального потепления, которое способствует активному продвижению леса на север и горные высоты, ранее малоприспособленные для древесных растений, а также для понимания достаточно ли наблюдаемого уровня адаптивного генетического потенциала лесных древесных популяций для их выживания в новых климатических условиях.
DOI: 10.31857/S0016675822110054
ДРЕВНЯЯ И СОВРЕМЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ СИБИРСКОЙ КЕДРОВОЙ СОСНЫ И КЕДРОВОГО СТЛАНИКА НА ЮГЕ ЯКУТИИ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: belokon@vigg.ru
2 Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук, Томск, 634055 Россия
3 Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук, Якутск, 677007 Россия
4 Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Якутск, 677980 Россия
С помощью анализа генотипов взрослых растений кедрового стланика, Pinus pumila (Pall.) Regel, и сибирской кедровой сосны, Pinus sibirica Du Tour, по аллозимам (ядерным кодоминантным маркерам с бипарентальным наследованием) и мтДНК исследована зона гибридизации на северной границе перекрывания ареалов на стыке Приленского плато со Становым и Алданским нагорьями. Получены доказательства современной гибридизации этих видов, а также прошлых гибридизационных событий. Наше исследование выявило, что в условиях Южной Якутии гибридизация проходит преимущественно однонаправленно с асимметричным потоком генов между видами. В большинстве изученных выборок из зоны симпатрии отмечается замена митохондриальных геномов Pinus sibirica геномами Pinus pumila. Данное явление может носить адаптивный характер и способствовать расширению ареала сибирской кедровой сосны.
DOI: 10.31857/S0016675822110029
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ РОССИЙСКИХ ВИДОВ РОДА Spiraea (Rosaceae) ПО ДАННЫМ НУКЛЕОТИДНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ РЕГИОНА ITS ЯДЕРНОЙ рДНК
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: tat-polyakova@yandex.ru
Приводятся результаты изучения изменчивости последовательностей региона ITS рДНК для 17 видов рода Spiraea (Magnoliópsida: Rosaceae), встречающихся в пределах российской части ареалов и на сопредельных территориях. Результаты демонстрируют наличие однонуклеотидных замен (транзиций и трансверсий) и делеций/инсерций, в том числе специфических на уровне подродов, секций, циклов и рядов. Изменчивость в межгенном спейсере ITS1 выше, чем в ITS2. Подчеркивается высокая значимость ITS как молекулярного маркера в разрешении филогенетических взаимоотношений в роде Spiraea. Близкородственные виды Spiraea, как правило, различаются по последовательностям ITS, однако наибольшие затруднения в идентификации таксонов имеет полиморфная секция Chamaedryon. Филогенетический анализ, проведенный разными способами (ML, MP, BI), подтверждает монофилетическое происхождение рода Spiraea и древних секций Spiraea и Calospira. Сформулирована гипотеза о парафилетической природе более эволюционно молодой, разнообразной и самой богатой по числу видов секции Chamaedryon. Предполагается, что парафилия секции Chamaedryon связана с дивергенцией признаков и последующим обособлением видов наряду с многократными миграциями под влиянием контрастных экологических условий.
DOI: 10.31857/S00166758221100 91
ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СТЕПНОГО ВОЛКА РОССИИ И КАЗАХСТАНА ПО МИКРОСАТЕЛЛИТНЫМ ЛОКУСАМ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: * farenklaw@gmail.com,
** dmitri_p@inbox.ru
2 Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Нур-Султан, 010011 Республика Казахстан
3 Новосибирский государственный аграрный университет, Новосибирск, 630039 Россия
4 Федеральный центр развития охотничьего хозяйства, Москва, 105118 Россия
Проведено популяционно-генетическое изучение волка, Canis lupus Linnaeus, 1758, на части ареала в России и Казахстане с фокусом на происхождение, состояние генофонда и статус степного волка (номинативный подвид C. l. campestris). С помощью анализа 18 ядерных микросателлитных локусов показано, что уровень внутрипопуляционного генетического разнообразия степного волка Казахстана достаточно высок, аллельное и генное разнообразие сравнимо с популяциями степного волка других регионов (степи европейского юга России) и лесного и горно-лесного экотипов, населяющих Кавказ, Приуралье и Западную Сибирь. Анализ дифференциации изученных выборок в программе STRUCTURE позволяет сделать заключение о наличии в генофонде степного волка как местного кластера генотипов, так и иммигрантов из соседних, прилегающих к степи с севера, территорий. Обсуждается возможное влияние антропогенного пресса в виде регулирования популяций в советское и постсоветское время и последующая реколонизация из окружающих донорских популяций.
DOI: 10.31857/S0016675822110042
СООТНОШЕНИЕ ПОЛОВ В ПОТОМСТВЕ МОНОГАМНОГО ВИДА ПТИЦ – КРАСАВКИ Anthropoides virgo
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: mudrik@vigg.ru
2 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119011 Россия
3 Питомник редких видов журавлей Окского государственного природного биосферного заповедника, Рязанская обл., Брыкин Бор, 391072 Россия
4 Государственный природный биосферный заповедник “Даурский”, Забайкальский край, Нижний Цасучей, 674495 Россия
5 Институт природных ресурсов, экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, Чита, 672014 Россия
С использованием молекулярно-генетического маркера пола EE0.6 установлен пол 155 птенцов моногамного вида птиц – журавля красавки (Anthropoides virgo Linneaus, 1758) из азово-черноморской, прикаспийской, волго-уральской, зауральской, алтайской, хакасской и забайкальской гнездовых группировок. Показано, что полные выводки с двумя птенцами, представленными самцом и самкой, встречались чаще, чем выводки с двумя птенцами одного пола. Выводки, в которых оба птенца являлись самками, преобладали над выводками из двух птенцов-самцов, хотя различия были статистически незначимы. Всего из 155 птенцов определено 69 самцов и 86 самок. Из 112 птенцов в полных выводках самцами являлись 48 особей, самками – 64. Несмотря на тенденцию преобладания самок среди птенцов в общей выборке и в большинстве гнездовых группировок, соотношение самцов и самок в потомстве красавки в целом (0.445, P = 0.181) и в полных выводках (0.429, P = 0.174) было паритетным, что отражает адаптивную и репродуктивную стратегию этого моногамного вида птиц с большой продолжительностью жизни.
DOI: 10.31857/S0016675822110078
ВНУТРИВИДОВАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АЗИАТСКОЙ ГОРБУШИ ПО ДАННЫМ О ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНА cytb
1 Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва, 107187 Россия; e-mail: d.zelenina@gmail.com
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
Работа посвящена изучению внутривидового генетического полиморфизма горбуши. Уникальность этого представителя тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus заключается в существовании двух аллохронных репродуктивно изолированных группировок – линий четных и нечетных лет нереста. Нами впервые исследована изменчивость митохондриального гена цитохрома b (cytb) во всех основных регионах Дальнего Востока России. Показана уверенная генетическая дифференциация между линиями, в то время как внутри линий стабильных межрегиональных и темпоральных различий выявлено не было. Гаплотипическое разнообразие в пределах четной линии заметно превышало таковое в пределах нечетной, агенетические различия между “четной” и “нечетной” горбушей превышали межпопуляционную изменчивость в пределах каждой из линий.
DOI: 10.31857/S0016675822110145
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СИГОВ Coregonus lavaretus sensu lato ИЗ ВЕРХНЕГО И СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ р. ЛЕНЫ
1 Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630091 Россия; е-mail: nikson_1960@mail.ru
2 Государственный научно-исследовательский институт Озерного и речного рыбного хозяйства, Санкт-Петербург, 199053 Россия
3 Федеральный исследовательский центр, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия
4 Иркутский государственный университет, Иркутск, 664003 Россия
5 Северо-Восточный федеральный университет, Якутск, 677980 Россия
6 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
Представлены результаты морфогенетического анализа популяций сигов среднего течения р. Лена и симпатрических форм/видов сигов Баунтовской системы озер. Установлено, что в озерах обитают до восьми форм/видов сигов с относительно высокой степенью дифференциации. В озерах Доронг, Баунт и Б. Капылюши обитают близкие по числу жаберных тычинок, но различные по числу прободенных чешуй в боковой линии симпатрические сиги. В оз. Баунт, кроме того, обитает эндемичный ряпушковидный многотычинковый сиг. Анализ изменчивости гена ND1 мтДНК различных форм с привлечением популяций сига из среднего течения р. Лены показал, что гаплотипы сигов Баунтовской системы озер сильно перемешаны и в своей основе имеют несколько хорошо выраженных филогенетических линий. Ряпушковидный сиг имеет более древнее происхождение по сравнению с другими видами пыжьяновидных сигов р. Coregonus.
DOI: 10.31857/S0016675822110030
ИЗУЧЕНИЕ ПОПУЛЯЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ БАЙКАЛЬСКИХ СИГОВЫХ РЫБ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФИЗМА МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ
1 Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутск, 664033 Россия; e-mail: tuyana_be@mail.ru
2 Байкальский музей Иркутского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук, пос. Листвянка, 664520 Россия
С использованием пяти микросателлитных локусов, Bwf1, Bom22b, Cocl23, Cam1, Cam5, изучен полиморфизм девяти популяций байкальского комплекса сиговых рыб, представленного в озере тремя видами: омулем и двумя сигами, озерным и озерно-речным. Обобщенная выборка составила 244 особи. Популяции омуля и озерного сига кластеризуются в две отдельные группы с небольшими попарными генетическими расстояниями. Расстояния между группами невелики, на основании чего можно заключить, что байкальские сиг и омуль дивергировали друг от друга в недавнем геологическом прошлом. На большом расстоянии от этих групп находится популяция омуля из оз. Кулинда (бассейн р. Кичера, северного притока оз. Байкал), что подтверждает ее изолированность от всего комплекса омуль/озерный сиг. Промежуточное положение популяции омуля, нерестящейся в еще одном северном притоке озера, р. Верхняя Ангара, между остальными байкальскими популяциями омуля и кулиндинским омулем свидетельствует о наличии потока генов из оз. Кулинда в северные притоки озера. Также на большом расстоянии находится нерестящийся в р. Верхняя Ангара озерно-речной сиг, несмотря на наложение сроков и мест нереста с верхнеангарским омулем. Выявленный рисунок генетического полиморфизма свидетельствует о недавней симпатрической дивергенции байкальских омуля, озерного сига и их популяций, подтверждает факт географической изоляции одной из популяций байкальского омуля в оз. Кулинда ледниково-тектонического происхождения и не противоречит гипотезе о продолжительной аллопатрической дивергенции предка байкальского озерно-речного сига за пределами озера.
DOI: 10.31857/S001667582211011X
ЧАСТОТЫ ГАПЛОГРУПП Y-ХРОМОСОМЫ И ПРОЦЕССЫ МИГРАЦИИ В ТРЕХ ПОКОЛЕНИЯХ ЖИТЕЛЕЙ МОСКВЫ
Институт обшей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; е-mail: irina_udina@mail.ru
В трех выборках из населения Москвы, представляющих три условных поколения, проведено генотипирование по 18 STR Y-хромосомы и собраны генетико-демографические данные путем анкетирования. Сравнительный статистический анализ выявил характерные для каждого поколения спектры и профили частот гаплогрупп Y-хромосомы; продемонстрировал достоверные различия между двумя старшими поколениями и молодым поколением жителей Москвы, в частности по частоте гаплогруппы N. Показано статистически достоверное накопление в молодом поколении “южных по происхождению” гаплогрупп, привносимых с потоками мигрантов. Особенности распределения частот гаплогрупп Y-хромосомы в трех поколениях москвичей хорошо согласуются с параметрами миграционных потоков в Москву в последние десятилетия и с данными анкетирования о местах происхождения мигрантов и их этническом составе. Результаты исследования указывают на необходимость своевременного обновления и актуализации популяционных референтных баз данных для целей ДНК-идентификации в мегаполисах, а также на необходимость дополнения молекулярно-генетического анализа генетико-демографическими данными, полученными путем анкетирования.
DOI: 10.31857/S0016675822110121
ГИПЕРМЕТИЛИРОВАНИЕ ПРОМОТОРОВ ГЕНОВ В ЛЕЙКОЦИТАХ КРОВИ ОБЛУЧЕННЫХ ЛИЦ – ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: nin-kuzmin@yandex.ru
2 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
С помощью метода метилчувствительной ПЦР проведено изучение гиперметилирования СpG-островков промоторов четырех генов (р53, АТМ , SOD3, ESR1) в лейкоцитах крови облученных лиц (100 чел.: ликвидаторы аварии на ЧАЭС, профессионалы-атомщики г. Сарова, жители территорий с радионуклидными загрязнениями) и у 140 человек контрольной группы. Полученные данные существенно дополнили и позволили подытожить результаты по изучению на протяжении нескольких лет радиационно-индуцированного гиперметилирования промоторов генов в различных контингентах лиц, подвергшихся хроническому или фракционированному облучению в широком диапазоне доз. Показана дифференциальная значимость возраста и радиационного воздействия в метилировании CpG-островков промоторов разных генов, что демонстрируют однонаправленные эффекты, наблюдаемые в независимых выборках облученных лиц. ROC-анализ показал высокую информативность рассмотрения выявляемых эпигенетических нарушений как биомаркеров перенесенного облучения (AUC = 0.846 ± 0.015, р = 1.5Е-48). Гиперметилирование CpG-островков генов RASSF1A и р14/ARF зависит от возраста, а эпигенетическая модификация локусов p16/INK4A и GSTP1 высоко значимо ассоциирована с радиационным воздействием, что верифицировано на двух тестовых выборках обследованных индивидов. Выявленный дозозависимый характер гиперметилирования изученных генов косвенно подтверждается наличием положительной ассоциативной связи между уровнем аберраций хромосомного типа и частотой метилированных локусов (r = 0.604, p = 2.3E-11).
DOI: 10.31857/S0016675822110066
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 11 – 2022 г.
Identification of the Differential Expression Profile of miRNAs in Longissimus dorsi Muscle of Dazu Black Goat
College of Animal Science and Technology, Chongqing Key Laboratory of Forage & Herbivore, Chongqing Engineering Research Centre for Herbivores Resource Protection and Utilization, Southwest University, Chongqing, 400716 China
Correspondence to G.-X. E or Y.-F. Huang
MicroRNA (miRNA) was verified to display an important molecular regulatory role in the development of skeletal muscle. In this study, we identified the differentially expressed miRNAs from longissimus dorsi muscle of Dazu black goat at different stages (75 days embryonic stage [ET]) and 1 day after birth [DC]) to understand the regulatory role of miRNAs in the development of skeletal muscle. This work is expected to provide a theoretical basis for goat breeding in meat production. Results revealed a total of 218,161,800 clean tags from all the libraries; 546 significant differentially (p < 0.05) expressed miRNAs (DE_miRNAs) were identified, including 321 up-regulated and 225 down-regulated DE_miRNAs. Moreover, GO and KEGG analyses of the genes targeted by the DE_miRNAs revealed 59 and 345 significantly enriched GO terms and pathways associated with muscle development, respectively, such as the PI3K/Akt, Wnt. A total of 21 miRNAs from 546 DE_miRNAs were selected to estimate the agreement rate between miRNA-seq by RT-qPCR, and the results showed that the expressed pattern was completely unified from both. In brief, a series of miRNAs related to muscle development was identified in this study. This work provides valuable information to further understand the molecular regulatory mechanism of muscle development in goats.
DOI: 10.1134/S102279542211014X
Genetic Variation in Hypothalamic-Pituitary Axis Candidate Genes and Their Effects on Milk Production Traits in Iranian Holstein Cattle
1 Department of Animal Science, Faculty of Agricultural Science and Engineering, University College of Agriculture and Natural Resources (UTCAN), University of Tehran, 77871-31587, Karaj, Iran
2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, 5756151818, Urmia, Iran
Correspondence to M. Mokhber
This study investigated the polymorphism of hypothalamic-pituitary axis genes and their effects on milk production traits. To this end, we used genomic information of 134 animals. The studied genes were prolactin (PRL), growth hormone (GH), pituitary transcription factor (Pit-1), and signal transducers and activators of transcription (STAT5a). Genomic DNA was isolated from semen, and the existing genotypes for all studied genes were identified using PCR-RFLP assay. The frequencies of the genotypes AA, AG, and GG of PRL-RsaI, LL, LV, and VV of GH-AluI, AA, AB, and BB of Pit1-HinfI, and TT, TC, and CC of STAT5a-AvaI were 0.754, 0.246, and 0, 0.873, 0.127, and 0, 0.142, 0.358, and 0.500, and 0, 0.261, and 0.739, respectively. The genotypes of PRL-RsaI, GH-AluI, and STAT5a-AvaI were in the Hardy–Weinberg equilibrium (P> 0.05), except for Pit1-HinfI (P< 0.05). The association of Pit1-HinfI and STAT5a-AvalI gene polymorphisms with milk fat yield (MFY) and milk protein yield (MPY) was significant (P< 0.05). However, no effective association (P< 0.05) was observed between genotypes and other studied traits. The results suggest that Pit1-HinfI and STAT5a-AvalI polymorphisms can be used as possible candidates in selecting some milk protein production traits, such as MFY and MPY.
DOI: 10.1134/S1022795422110096
Intronic Number Polymorphism in the Genes Encoding Potassium Channel Specific Venom Toxins from Scorpion
State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology and School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan, China
Correspondence to X.-Ch. Zeng or X.-Ch. Zeng
The dynamic evolution of the scorpion peptide genes in response to selective forces is poorly understood so far. This work aimed to address this issue. We identified a novel K+-channel specific toxin-like peptide with three disulfide bridges from the scorpion Androctonus bicolor, which was named as abTx1. We also cloned and sequenced the genomic genes encoding abTx1 and other 11 K+-channel specific peptides from the scorpion Mesobuthus martensii Karsch. We found that the genes of BmTx1, BmKcug2, BmTx4, BmTx2, BmKcug1a, BmP08, sKTx2 and BmTxKS3 contain two conserved introns, whereas those of BmK38, BmK39, BmKcugx and abTx1 have only one conserved intron. Based on the phylogenetic pattern of the 12 peptides and the commonly accepted view that all the scorpion peptides with three disulfide bridges had derived from a common origin, it can be concluded that the genomic genes of BmTx1, BmKcug2, BmTx4, BmTx2, BmKcug1a, BmP08, sKTx2 and BmTxKS3 gained an intron in their 5'UTRs during the scorpion evolution.
DOI: 10.1134/S1022795422110126