Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ген-энзимная система эстеразы-6 и устойчивость дрозофилы к повышенной температуре

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Ген-энзимная система эстеразы-6 и устойчивость дрозофилы к повышенной температуре"

J ■

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕН-ЭНЗИШАЯ СИСТЕМА ЭСТКРАЗЦ-6 И УСТОЙЧШЮТЬ ДР030ШЫ К ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

03.00.IÖ - генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ДШ ЗЕ УК

Харьяоэ - 19У2

■ Работа выполнена на кафедре генетики и молекулярной биологии Одесского государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор В.К.Тоцкий

Официальны? 0ш!0нвнтн" ппктор биологических наук,

профессор В.В.Клименко (Украинский институт шелководства, г. Мерефа Харьковской обл./

кандидат биологических наук, доцент Ц.М.Шершев екая (Харьковский госуниверситет)

Ведущая организация: Киевский государственный укиверситет

Защита диссеотации состоится " /А " И^ОЛдАЛ' 19^2 г. в /Ч<Г~ часов /.С минут на заседании специализированного совета К 053.06,07 Харьковского государственного университета по адресу; 310077, г. Харьков, пл. Свободы, 4, ХГУ, аудитория № 3 - 15.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной .библиотеке ХГУ.

Автореферат разослан " 1992 года

Ученый секретарь .специализированного совета,

кандидат биологических наук А.В.Некрасова

РОССИЙСКАЯ | Йтлсп ) ЗУ ДАОТ¿1! Н '•-.3"-БИБЛ1Д.-^^ рд^у

Актуальность исс едовакий. Недостаточность имеющейся в литературе информации о геномной органи0ации Н- и г-систем, обеспечивающих адаптационные реакции гекотилсэ па неблагоприятные условия внешней среды, в значительной степени еде рул,чает глубокое понимание таких общебиологических процессов и явлений, как адаптивный гетерозис, специфическая и неспецифическая устойчивость генотипов, стресс и многое другое.

К сожалению, р< :ь отгельных локусов хромосом в проявление (функций Н- и Р-систем биологической устойчивости в ке.ето-ящее время п исследована, в связи с ч«м геномная организация этих систем остается неясной, хак, например, отсутствует чет-кал информация об аллельном состаЕе конкретных коедаптирозан-ньсх блоков геноз и олодов коа, .лпироаанных генов, наличие которых постулировано для объяснения межвидов._х различи ' устойчивости /Уучеико, 1930, 19за/; не выяснена природа так называемых компенсационных комплексов генов, лежащих, по мнению В.Л.Отрунникова /13/4, а9Ь6/, в основе адаптивного гетерозиса; не изучена рот . конкретных локусов хромосом и отдельных геное иэ ;ерии множественных аллелей з формировании гипотетических комплексов генов ад птац^и /Тоцкий, 1990, 199<!/. Все это свидетельствует об актуальности и научной значимости исследований по выяснения адаптивной ценности конкретных ал-лелькых и неаллельных генов, их взаимодействий а становлении адаптивных реакций, в том числе гетерозиса, имеющего огромное народнохозяйственное значение.

Сказанным определяется актуальность чеследозаиий по бы-. ясненчч! адаптивного значения г- и Р-форм эстерлач-б у дрозофилы.

Цель ii задачи исследований. Основной целью работы лви ссь изучение роли генетического локуса Est-б а процессах адаптации I). melanogastcr к повышенной температуре и сравнение селективной ценности S- и Р-аллелей Est-6 в условиях гипертермии. В соответствии с целью .были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать множественнее молекулярные формы (MMi) фермента пстопяям-fi (.кят-6) у нс::стср12с ;;::5ргдкых л мухет-ных линий дрозофилы;

'¿. Получить сублннии мух, кзогенные по хромосомам 1, ¿, 3 и со^ржащир только.Ь- или F-форму ЕЗГ-6}

о. Определить характер наследования F- и s-форм фермента при скрещивании указанных сублиний мух;

4. Исследовать особенности физико-хиютческих свг^ств эле-ктрофоретически различающихся форм фермента, для этого определить удельную активность, те^ юрезистентность, Кп и Чтах IV и s-форм EST-б,

О. Изучить эстеразиун активность и терморезистенгность эстераз в онтогенезе мух инбредных и мутгптных линий, а также у полученных форм, гомоэиготнкх по у- или s-аллелю Eat-6;

б. провести сравнительный анализ некоторых показателей жизнеспособности (выживаемости при cyiлетальной температуре, •плодовитости, репродуктивной активности) у цух, содержащих S-или Р-форму фермента в гомозиготном или гетерозиготном состоянии;

V. Изучить лока-чтели жизнеспособности, активность и тер-.ыорезистентность KSI-6 у потомков iлух, гомозиготных и гетерозиготных по локусу Sat-i6, при продолжительном течение 4о поколений) действия пермиссиькой (29 °С) гипертермии на популяцию;

о'. Определить динамику частот генотипов аз, ЗР и РР, а 'также частот аллелей- Ез-ь-б3 и Ве^б*" в экспериментальной популяции, содержащейся'при постоянней пермиссивной (¡¿9 ПС) гипертермии;

9. Сравнить селективную ценность 3- и Р-аллелаЙ iЗзt-6 и оценить адаптивное значение локуса Ев-¿-6 в условиях гипертермии.

Научная новизна рез?/льтатон исследований. Впервые в опытах на изогенных мухах показана залная роль гена Ез1;-6 и особенно 3-аллеля этого гена в экспресс^ признака устойчивости к повышенной температуре. При этом элементам научной новизны х рактеризуются с годующие установленные экспериментально факты:

- Экспрессия некоторых: показателей жизнеспособности, в частности реальной плодовитости и выживаемости при кратковременной сублатальной (41 °С) или долговременной пермиссивной • {'¿9 °С) гипертермии, зависит от аллельного содержания локуса Ез-Ь-б и более выражена у генотипов, содержащих З-аллель Ев1;-С.

- 3-форма ЕЗ'1-6 характеризуется более высокой терморэзис-теитностью по сравнению с Р-фор:лой,. что наряду с другими свойствами обусловливает ей селективное преимущество как в нормальных условиях обитания ¡-¡ух, тая и при гипертермии.

- При постоянном (в течение Яи,поколений) действии на экспериментальную популяцию повышенной температуры (29 °С) генетическая структура пепуляши изменяется в пользу з-оллел».

• Практическая значимость заботы. Получены и внедрены в . практику научных исследований иэогенныэ по хромосомен I, ?., 3 и:нии ьух, отличающиеся друг от друга аллольнкм содержанием Локуса 2с1;-6. Предметом защиты язляются результаты исслодова-

кий, выполнение на указанных мухах и свидетельствующие о важной роли . жуса Ез!-6 процессах онтогенетической адаптации и о возможном вхождении этого локуса в компенсационные комплексы генов 1В.Л.Струнников) или комплексы генов адаптации (В.Р.Тоц-кий), формирующиеся в популяция при долговременном действии неблагоприятных факторов. Вывод с важной роли конкретного гена

о

V ЕоЬ-б") и" серии множественных аллелей в формировании генетических систем защиты способствует дальнейшему прогрессу теории адаптации и практики гетерозиса, имеющего ва?.сное народнохозяй-ств'чноо с '.ачениз.

Апробация работы. Материалы работы доложены на ¡1 Всесоюзном совещании "Генетика развития" (Ташкент, 199о), I Всесоюзно" конференции по гене'/ике насекомых (Москва, 1951), 1У Все- • союзной научной конференции "Экологическая -еиетика растений, животных, человека" (Кишинев, 1991), У1 съезде УПГиС VПолтава, 199^), научных семинарах биологического факультета О* У.

Публикации. По' матрчиалам диссертации опубликовано. 5 работ.

Структура, и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов и списка литературы. Изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц и II рисунков. Список использованной литературы содержит 166 источников, б том числе 65 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

материал, мкюйси и условия 'нрсчьдаий экшеримыйов ■

Исследования проведены на I). ти1£тойавгег.лабораторных линий и, Оаглоа - 3, ь г ?"-5} Су/Еи; И/2Ь. Родоначаль-

ницей мух линии и была самка, отловленная из Одесской популяции мух, потомки которой подвергались длительному, инбридингу (более ¿Ои поколений) в лабораторных условиях. Степень инбридинга других лабораторных линий - не менее 1и0. г.^ух содерчсг ш в стеклянных сосудах (20и мл) на стандартной питательной среде при температуре 25 °С /Какпаков, 1977; лрог.их, 1977/.

Экстремальные ус..опия создателя, культивируя :/ух при повышенной температуре (29 °С) в течении <¿0-45 поколений. Тепловой и:ок вызывали однг «ратным \1Ь мин) воздействием сублетальной (4Г°С) температуры /Некрасова, Пгхбазов, .381/.

J ошзнгеткне по гену 2э1-б сублинии ь3 и получали из лабораторной линии ь, которая оказалась гетерогенной по указанном;/ локусу. При этом гетерозиготную по гену самку ■ линчи Ь скрещивали с емцом балансерной линии гд j| Оу/Рп; В/ЯЪ, в отбирали вкргигешх самок определенных генотипов и снова скрещивали с самцом балансерной линии. Из потомков отбирали виргинтгых само:: и саицов, которых .скрещивали ,чевду собой в

' V.

целях дальнейшего отбора мух, иоогеншх ло хромосомам 1, 2, 3, но отличающихся аллельным содержанием ло>уса ВаЪ-б (рис. I4.

Ькеперпмеь.альные популяции дрозофилы создавали, помещая вместе по 10 самок и 10 самцов каткой из сублиний ъг и ър, а таете по 20 самок и самцов. от скрещивания указанных сублиний кекду собой. Одна из таких популяций с момента закладки культивировалась при температуре 29 °С, другая.. (контроль) - а стандартных условиях 1>Ио °С).

Теплоустойчивость кмагиивльньк 4<?РМ исследуемых мух определяли пи апробированной методике /Стрглита и др., 1935/. [!ри ото:.! сауоа и самцов отдельна прогревали 15 мин при температуре 41 0С и через 24' часа после прогрева проводили под-

- а -

+ Ь + Еа1;-60 + + И-5 Су + + Ее1^6а С +

Р; О яжщ чишидь^л >;■ ЗС о ■ ~ .....

+ Ь + Еа^б1, +■ Ц-

+ +Рт Ез1;-63 + а>

*У *

+ Ь + Ео1;-6й + +

М-5 Су + + Ез^6й О +

2 $

Мг5 Су + + Ёвг-б3 в +

+Гт Еог-б^ + эъ

+ Ъ + . Еа1:-6 + + ^ _ р (ваяя гяагетао иЕвастадаедз

2" М-5 Су + + Ев1;-бЗ с +

+ Ъ + Ка+-6 + + £ «дюги ива«ав Шивааасвазгз

Су + + Ео^бэ И +

+ ь

Еа1;-6 + +

м тнимги м дижтимддд

+ Ь + Ев1;-6 + +

+ Ъ + Ее1;-6 + +

£ «Ш&2Я щяъггъям сса<тсгка<аивлгзаащ»

+ Ь + Ео1-63 + +

Рис. I. Схема получения сублин..й дрозофилы Ь3 и Ьр, изогенных по хромосомам I, 2, 3 -

с«ет выживших мух.,Отношение последних к общему числу особей, взятых в опыт, выражали в процентах и расценивали как показатель теплоустойчивости. '

Репродуктивную способность мух оцен"вали по их репродуктивной активности и реальной плодовитости. Репродуктивную■активность (частота спариваний среди испытуемых мух в течение 30 и 60 мин) определяли по методу, описанному Д.ВлСоротковш и соавторами /19сй/. Реальную плодовитость определяли путем подсчета куколок и куколочных экэувиев, полученных из яиц, отложенных одной самкой в течение 7 дней после спаривания с самцом той же линии /1'оцкий и др., 1590/.

. Зстеразную активность в экстрактах тканей ь норме л в условиях гипертермии определяли спектрофотсыетрически по обра-' зеванию .Д-нафтола в результате гидролиза .Й-нафтилацетата под действием тканевых ^-зстераз /Уап Аэрегеп, 1362/, которые у имагинальных форм Г>. ше1апозаз1ег представлены главным образом эстерэзой-5 (ЕБТ-6). в связи о этим в дальнейшем текс.е выражения "зстеразная активность" и "активность ввт-б'-'в ряде случаев употребляется как синонимы. Активность зэт-б выражали е мкмоль £ -нафтола/мин-мг белка. Концентрацию белка в пробах определяли по, методу Лоури /Ьо\*гу аЪ а1., 1961/.

% 11 ^тах определяли 'графически по методу Лайнуивера-Бэр-ка /Лениндаер, 1965/.

Термостабильность фермента оценивали по его остаточной активности после прогревания экстрактов тканей в водяном термостате при температуре 46 °С в течение 20 мин и выраяали в процентах от исходной активности. Параллельно проводили определе- '• пле термостабильноети охгрмента непосредственно в гелезых пластинах после электрофоретического разделения белков /сосЬгзпо,

- lu -

1970/. При этом гистохимическое выявление KST-6 осуществлялось на пластика;; сразу после разделения белков, а также через 5, 10, 15, '¿0 и Z'o мин после прогрева (57

Определение электрофоретического спектра l&fS 3ST-6 проводили в пластинах' 7,5 % полиакрилашдного геля стандартным методом /Реаооок et al., 1968/. Гистохимичзское выявление Vù'i осуществляли с помощью раствора 0,1 M фосфатного буфера, рН. 6,5, содержащего 30 (на 100 мл буфера) прочного синего РР-соль и субстрат ji-нафгилацетат /Серов и др., 1977/.

Математическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами вариационной статистики /Рокицкий, 1973/ Статистический анализ теплоустойчивости и плодовитости дрозофилы проводили по Стыоденту, оценивая разность выборочных долей (Р). Активность и термостабильность ESI-6 анализировали, исхода из разности выборочных средних (М), средней ошибки (и) и достоверности разницы (р).

. Статистический анализ репродуктивной активности мух про-видили, используя приемы обработки данных для альтернативной вариация. Анализ аллельного состава локуса Est б в экспери-

с

ментальных популяциях и в ï2 от скрещивания пух сублиний Ъ ц ьр проводили с помощью критер'.щ Пирсона

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение электрофоретических спектров EST-бу мух линий M, Canton - S, on, Ъ, vg показало (рис. 2), что генотипы bcjx кеследуешх цух содержат S-аллель E3t-6, несмотря на их суде- • ственше различия по признакам плодовитости /Тоцкий и др., IS90/, вьаш?аекссти з неблагоприятных условиях /Котенко, Шах-базоп, I9&4; Тоцкий, Хаустова, 1992/ и другим показателям

п-гз - еггз везя е=з=я cssa • вааа'

ежвз та

U--

И с - s vg en Разные особи лили ъ

Рис. 2. Электрофоретические спектры ззт-6 -У мух иссле.дуо-мых линий.

жизнеспособности и адаптивности /Гандирук, 1992/.

Сопоставляя динамику эстеразной активности и терморезистентности эстераз з онтогенезе мух разных линий (табл. I) с чите-ратуршки данными о жизнеспособности последних, мы не смог та • установить отчетливых корреляций этих показателей. Так, налри- • мер, мухи линии vg, которые характеризуются меньшей плодовитостью и повышенной «чувствительностью к температуре, по уровню эстеразной активности и терморезистентности эстераз у личинок, куколок и имагинальных форм самок мало отличаются от других исследованных линий. Тем не менее у взрослых самцов линии Vg уровень эстеразной активности заметно выше, а у самцов линии Сп значительно ниже, чем у самцов линий н и Canton - S (р^0,05). Уровень термзрезистентности эстераз у разных мух претерпевает . определенные колебания в зависимости от стадий онтогенеза, линейной и половой принадлежности особей (табл. I). Так, например, у личинок линии vg остаточная остеразнэя активности после прогрева экстракта тканей составляет 74 /5, а у личинок линии Canton - S - 60 %; у самцов линии и - примерно Ъ2 а у самок той ясо линии и того ко возраста - более 63 %. В целом у взрослых самцов лг.бой линии эстеразная активность тканей более значительна и характеризуется меньшей термссгабильнсстью,.чем у личинок,

Таблица "I

&сосс эазная активность и термостабильность эстераз в онтогенезе мух инбрэдных и мутаятаых линий

г. - 8 - 20

Личинки Куколки . Сачки 1 Самцы

Линии • I Г 2 I : 2 I 1 2 : I ■ ; 2

к 2,83 ±0,18 62,54 ± 3,12 0,95 ±0,08 53,68 ± 3,15 2,57 ±0,15 62,65 ± 3,39 8,54 ±0,72 52,69 ± 2,46

СаггЬсп - Б 1,63 ±0,14 60,12 ■ . ■ ± 2,86 0,97 ±0,08 68,04 ± 2,35 3,00 ±0,21 62,33 ' ± 3,13 9,04 ±0,49 57,т.9 ± 3,30

2,79' ±0,15 73,84 ± 3,65 , -1,01 ±0*06 60,40 ' ± 2,15 . 2,70 ±0,18 62,96 • ± 2,80 12,74 ± 1,31 51,67 ± 3,29

сл 2,55 ±0,19 63,14 ± 3,02 ' 1,07 ±0,06 64,49 ± 3,12 2,51 ±0,19. 64,54 ± 2,53. 5,75 ±0,32 56,17 • ± 3,98

Ь • 1,96 ±0,08 70,41 ■± 3,28 0,62 ±0,05 66,13 ± 2,44 ' 2,52 ±0,09 53,97 ± 3,11; 5,31 ±0,09 . 45,76 ± 2,81

I - Эстеразная активность, мкмоль &-нафтола/мин• мг белка; 2 - Термостабильность эстераз, %

куколок и самок тех же линий; лнализируя приведенные цдкты, мы склонны считать, что межлинейные и онтогенетические различия уровней остеразной активности и терморезистентности эстераз могут быть сьязаны с наличием у представителей разных линий электрофоретически идентичных "температурных" вариантов изози-мов /Levrantin, 1978; Соула оt al., 1978/. rie исключена также модификация экспрессии эстераэных локусов в силу особенностей генного баланса у разных мух.

Таким образом, для более глубокой и объективной оценки роли и значения локуса Eat-б в жизнеспособности и адаптивности генотипов возникла необходимость в получении изогенных объектов исследования, отличающихся аллельным содержанием локуса Eat-б.Такие формы мух <сублинии bs и bF) были .получены от гетерозиготной по локусу Eat-б самки линии ъ. Эта линия мух, в отличие от .других 'исследуемых линий, оказалась полиморфной по локусу Eat-C (рис. 2). Опыты на изогенных мухах убедительно подтверждают мнение о важной роли локуса Eat-б в механизмах устойчивости генотипов к повышенной температуре,

Исследования показали, что s-форма EST-б отличается от р-форма этого фермента.не только меньшей электрофоретической подвижностью, но и более высокой терморезистентностью (рис. 3), хотя удельная активность, кщ и Ущах у обеих (форм фермента практически одинаковы.

Вероятно, поэтому мухи сублиний bs и Ъ*, сбответстзенно гомозиготные по S- и Р-аллелян гена Eat-б, существенно отличаются по плодовитости и устойчивости к действию сублетальной гипертермии (41 °С в течение 15 мин). Хотя у гомозигот j?p и ss по локусу Est-б к"» отмечено сушественных различий в отношении репродуктивной активности, есть основания полагать, что адаптивное преимущество гена Est-б^ реачизуется через реальную плодо-

а езеэ ежа га-ж

f esas ь:

Контроль .5 1С 15 20 25 мин

Рис. 3. Проявление электрофоретических фракций S- и Р-фсрм EST-б в гелевьос пластинах после их прогрева.

витость, которая у мух с s-аллелем Eat-б -начительно выше как в стандартных условиях, так и при действии долговременной пермис-сивной (29 ÜC) гипертермии.

Более высокая теплоустойчивость при этих условиях гомозигот 33 по сравнению с гомозиготами FF (табл. 2), вероятно, может быть связана с более выраженной терморсзистентностью S-алло зима ЕЬТ-6. Именно■так объясняется селективное преимущество в условиях долговременной гипертермии мух, гомозиготных по s-an-лелю алкогольдегидрогеназы /Савченко и др., 1985; Хаустова и др., 1992/. Следует, однако, отметить, что генный локус 2st-6 представляет собой лишь небольшую интегральную часть генома и его адаптивная роль в отношении гипертермии может проявиться только в общем генном балансе.

Нами установлено, что S- и F-аллозимы EST-6 наследуются как моногекный признак (менделевский тип наследования). Зто подтверзхдает мнение ряда авторов , о моногенкой детерминации фермента и свидетельствует о том, что ген-знзимная система Eat-б удобна в качестве тест-системы для генетических исследований.

Интересно, что при скрещивании изогенных мух, различающихся по аллельному составу локуса Est-б,- у гибридов первого hok'v-

Таблица 2

Показатели пйэнаспособиости музе субяиний ъ2 и ьр, культивируемых при 25 и 29 °С

: Реальная плодоиитостс в Репродуктивная активность, частота спариваний Теплоустойчивость имаго

^У0линии>-'Число ::Среднее количество „слов,„ ¡самок,: потомков на 1 самку ^ '.взятых: при кладке яиц л их осдеи-кания.:в опыт.: Разв1!Т™ в У^о^иях

п % выживших мух (41 °С, 1о .лин)

:. I 25 °с :. 29 °с за 30 мин ; за 60 мин

Ь3. 25 °С 100 61,1*3,0* 37,1-1,7х 0,21-0,04 0,39*0,05 2250 66,7*1,9К

25 °С 100 35,9*3,Iх 25,6-1,5х 0,29*0,05 0,47*0,05 1575 42,4*2,Iх

ь3, 29 О п 100 47,9*3,1* 30,8*2,8* 0,21*0,04 0,35*0,05 1400 59,3*2,3*

ьс', 29 °С 100 35,1-2,6х 23,3*2,4* 0,23*0,04 0,34*0,05 . 1375 47,6*2,1*

к - различия показателей у мух сублиний ЬЭ и Ьр, содержавшихся в идентичных условиях достоверны (Р< 0,05)

лония, т.е. у гетерозигот по локусу Евг-б, п большинстве опытов наблюдается доминирование признаков Б-оллельных родителей в отношении плодовитости мух, с в отношении признака термостабиль-к ~ти особей, наблюдается промежуточное наследование. Лишь в одном случае - при скрещивании мух сублиний ь" и ъ', предварительно культивированных при 29- °С в течение '¿о поколений, - по признаку плодовитости наблюдается эффект гетерозиса. При скрещивании тех же мух, но содержавшихся при 26 °С, указанный гетерозис не проявлялся. с)тот ¿«кт- может быть объяснен только с позиций теории компенсационных.комплексов генов /Струнников, 1974, 19У6/ или гипотезы комплексов генов адаптации /Тоцкий, 1990,1992/. Правда, интерпреитция полученных данных в слете указанных концепций встречает определенные трудности в виду того, что опыты нами ставились не на генетически геторогенн-.".? популяциях, а на лабораторных линиях, мух. Однако, следует иыии. в виду,• что '

с "Р

получение язогенных сублиний ъ и Ъ , на которых впоследствии проводились исследования, осуществлялось систег/ой направленных скрещиваний, с балансерной линией К-5! Су/Рлц О/ЗЪ. :Хотя возможность процесса кроссингоэора у гибридных самок- в этом случае очень мала, полностью исключать его вероятность не слепует. Нужно иметь в вида и то обстоятельство, что лабораторные линии мух, поддерживаемые за счет инбридинга, ни в коем случае нельзя относить к генетически абсолютно чистым.

Опыты на экспериментальных популяциях мух, содержавших в • исходном состоянии Б- и Р-аллели Еэ-Ь-б в соотношении 1:1, показали, что при дальнейшем развитии таких популяций в стандартных условиях (25 °С) и при умеренной гипертермии (29 °С) происходит существенный сдвиг часто"? аллелей в пользу аллеля Ез1;-60. Результаты экспериментов убеждамт ¡. том, что с поЕыаением температуры окружающей среды селективное, преимущество г-аллелл Ез1-6 воорлс

тает (табл. 3). •

Таблица 3

. Динамика частот генотипов и соотнс ¡ение аллелей Ио-Ь-б при содержании популяции в условиях умеренной гипертермии

По-:Услоеия : Частота генотипов- : Соотношение

ко-: содержания:--------;------------

ле-:популяции : ; s? ; gy j генотипов ;аллелей

Исходное 0,50 0,25 1:2:1

состояние 0,25 х:1

20 2о °С 0,44 0,42 0,14 1,76:1,68:0,56х 1,86:1й

46 25 °С 0,36 0,43 0,16 I 44:1,92:0,64* 1,50:1*

20 29 °С 0,49 0,43' 0,05 1,96:1,64:0-, 20я 2,57:1st

45 29 °С . 0,4" . 0,49 0,04 1,88:1,^:0,16* 2,5I:IK-

н - различия в соотношении генотипов и аллелей "-о par гению с исходными соотношениями дос.оверны

• Таким образом, весь к^ .лыскс проведенных исследований позволяет'считать, что генный локус Езг-б у дрозофилы играет важную роль но ''лльяо в генеративных процессах, но и в других проявлениях жизнеспособности и адчклшности. В отношении сублетальной и пермиссивной гипертермии более высокой устойчивостью характеризуются генотипы, содержащие 3-аллоль гена Е<з1;-6, чем, вероятно, объясняется более широкая распространенность этого алле-ля среди природных популяций и лабораторных линий".

Принципиально вааным представляется факт, что структурный ген Йз-ь-б, цо имеэтдий прямого отношения к признаку устойчивости г; г.сг'/пснпсй температуре, как оказалось, играет, важную роль з становлении зтого признака, вплоть до проявления гетерозиса по признаку плодовитости при пермиссивной гипертермии.Обдебиологи-

чеекий смысл этого факта, по наше у мнению, состоит в том, что в реакции адаптации и проявление гетерозиса вовлекается не только группа генов, непосредственно обусловливающих определенные признаки или свойства, но и целый ряд структурных генов, имеющих к ним весьма опосредованное отношение. Иными словами, оптимальный адаптивный ответ на неблагоприятный экологический фактор следует рассматривать как проявление функции целостного генома. Это не исключает, однако, возможности сочетание в геноме особо Олаголриятных для данных условий аллелей генов по отдельны. "стратегическим" локусам,- что и рассматривается как компенсационные комплексы генов или комплексы генов адаптации. Результаты настоящей работы позволяют считать, что в состав этих комплексов ьлодяг не только гипотетический гены-модификагоры, как полагают отдельные авторы, но и хорошо известные структурные гены в виде селективно ценных: аллелей, например, еллеля Est-6S.

выводи

I. остепаэная активность тканей дрозофилы существенно изменяется

на разных стад'л.ел онтогенеза мух исследованных линий и еубли-

î1 S

ний (линии N, с*nton - S, vg, en, оублинии ъ и b ), Максимальный уровень сстеразной- активности .отмечается у имагиналь-кых ферм самцов. ' '

'¿. Особи исследуемой линии о в отличие от4 других линий (и, Canton - s, vg, on) содержат электрофора! чески разноподпижные формы фермента EST-6, что указывает на генетический полиморфизм линии ъ по локусу гена Eat-б. Системой направленных скрещивэний и отборов из указанной линии ь получены и огенные по хромосомам I, 2, 3 сублинии bs и ьр, соответственно гомозиготные по аллелям Eat-6S и Est-e*1.

р- и э-формы ЕЗТ-6'мало отличаются по активности, кш и Ушах» но выяпяют разную электрэаюретическую подвижность и терми-. стабильность, з-форма фермента менее подвижна, но более устойчива к действию высокой температуры.

о ?

Особи сублиний Ъ и Ъ ,.игогенные .о основным хромосомам, но отличающиеся аллельным эдержэнием локуса Еа1;-6, выявляют существенные различия по некоторым показателям жизнеспоеобнос-

о

ти. Особи сублинии Ъ , генотипы которых сопержаг з гомозиготном состоянии Б-оллоль ЕзЪ-6, более теплоустойчивы и почти в

р

два раза .более плодовиты, чем особи су о л инки Ь .

С

Селективные преимущества сублинии ъ сохраняются при постоян-. ном (в течениь 2о-4й поколений) действии на ,-ух перчиссивной ['¿9 °С) гипертермии, х' "'я неблагоприятное влияние повышенной температуры на показатели жизнеспособности мух отмечается во есох вариантах опыта. После продолжительного действия тепла

о

(в течение 20 поколений) самки сублинии Ъ сохраняют более

Р ■ '

высокую плодовитость, чем самки сублинии ъ •

а

. Высокая плодовитость мух сублинии ъ доминирует над более низкой плодовитостью мух сублишгл ь*1. При скрещивании мух ь3 и пред. зрительно культивированных при 2У °С в течение 20 поколений, наблюдается эффект гетерозиса по признаку плодовитости. . Постоянное (в течение 2и поколений) действие на исследуемых мух повышенной температуры (29 °С) на приводит к существенным изменениям в фумкциониромнии ген-знзииных систем эстераз на разных стадиях онтогенеза. Огмечаится, однако, заметные раз- . лнчия в уровнях активности Е3'"-б у самцов сублиний Ъ1" и о . У белее геплоустоЙчиБЫх взрослых самцов ъ3 активность фермента имеет тенденцию к лоиюенкю, а у особей оуолинии ъ активность ЕБТ-б в условиях постоянной гипертермии снижается. . 5 эксперкмек альной популяции мух, содержащей в исходном соото-

янии аллели Fit-6 и Eet-6 в соотношении 1:1» при посто. л-ном действии пермиссивной (25 температуры наблюдается выраженное изменение частот генотипов и частот аллелей по . локусу Est-б. При отом проявляется селективное преимущество S-еллеля l.jt-6, что приводит к увеличению содержания SS-ro-мозигот в популяции и уменьшению количества РР-гомозигот.1 'щалогичная, но менее выраженная динамика отмечается в опытах при 25 °С.

9. S-аллель -Eet-б обусловливает более высокую выживаемость .и . плодовито'гь генотипов, чем объясняется его селективное проймут о сэд о в условиях гипертермии. з- аллель Est-6 моет о рассматривать ":ак составную часть комплексов генов адаптации, формирующихся у особей в условиях действия повышен!-, й температуры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ 110 ТШЙ ДГССЕРх'АЦИИ

.1. Регуляция экспрессии ген-энзимных систем эстер^ в процессе развития разных линий D. malanogsater // Генетика развития ' растений и животных; '¿'аз, докл. П Всесоюз. совет. "Генетика развитая". - 'Гаижент, - 1990. - Т. I, Ч. 2. - С. 215-217. (б •соавт. Есеркепова Е.В., Тоцкий В.Н.). 2. Регуляция вкспрессии ген-энзимных систем в онтогенезе дрозоф*-. лы при неблагоприятных условиях ее развития' и существования //

Sens же. - С, 260-26?. (в соавт. Тоцкий В.Н.) о. Аллозимы s и 5"эстегязы-6 и адаптация к повышенной температуре . у D. malanogaater // Генетика насекомых: Тез. докл. I Боесоюз. • конф. но генетике насекомых. - М.: Наука. - 1991. - С. 43. (в соовт. Есеркепова Е.В., Тоцкий В.Н.) Л. Ген-онзимнал система, эитеразы-б и адаптация к повышенной тем-■ порлтуре у с. ио1апо£-:5.-гг //• отческая генетика растений

животных, человека: Тез. докл. Ъ Всесовз. науч. конф. - Кишинев: Штиинца.-~ 1591. - С. 10В. 5. Генетически.I контроль и экспрессия эстеравы-б в онтогенезе линий и гибридов дрозофилы // У1 съезд УОГкС: Ч'ез. докл. - К. -1992. -'С. 1о-1б. (в соавт. Е еркеп^ва Е.В.).