Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

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

ВАК РФ 03.00.16, Экология

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

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ На правах рукописи ДШ ЗЕ УК

гш-энзишая система эсдаш-б и устойчивость дрозодаы

К ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ 03.00.16 - генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Харьзов - 1992

Работа выполнена на кафедре генетики и молекулярной биологии Одесского государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор В,Н.Тоцкий .' ,

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук, профессор В.В.Клименко (Украинский институт шелководства, г. Мерефа Харьковской обл.)

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

Киевский государственный университет

Защита диссертации состоится " /3 " _ 1592 г.

в часов /<7" минут на заседании специализированного совета К 053.06,07 Харьковского государственного университета по адресу; 310077, г. Харьков, пл. Свободы, 4, ХГУ, аудитория № 3 - 13.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной .библиотеке ХГУ.

Автореферат разослан 1992 года

Ученый секретарь .специализированного совета, кандидат биологических наук

А.В.Некрасова

ОЩлЯ ЛлРЖ:1£?ШГИКА РАсОлЫ

Актуальность исс вдеваний. Недостаточность имепцейся в литературе информации о геномной организации н-> и р-систем, обеспечивающих адаптационные реакции гено/илеэ на неблагоприятные условия внешней среды, в значительной степени сдерживает глубокое поникание таких общебиолсгических процессов и явлений, как ацзлтивный гетерозис, специфическая и ^специфическая устойчивость гечотипов, стресс и многое другое.

К сожалению, р» ь отгелыкх локусов хромосом е проявлении функций Н- и Р-систем биологической устойчивости в настоящее время п исследована, в связи с ч°м геномная организация этих систем остается неясной. Гак, например, отсутствует чет-кал информация об аллольном составе конкретных неадаптированных блоков генов и олоаоа коа, „тированных генов, наличие которых постулировано для объяснения межвидов«~4 различи ■ устойчивости Д!учонко, 1980, 19зв/; не выяснена природа так называемых компенсационных комплексов генов, лежащих, по мнении В.Л.Струнникова /13 /4, х9ьй/, в основе адаптивного гетерозиса; не изучена рот , кодаретных локусов хромосом и отдельных генов- из ;ерин множественных аллелей в формировании гипотетических комплексов генов ад птации /Тоцкий, 1990, 195й/. Все это свидетельствует об актуальности и научной значимости исследований по выяснений адаптивной ценности конкретных ал-ледькых и неаллельных генов, их взаимодействий а становлекии адаптивных реакций, в том тесле гетерозиса, имеющего огромное народнохозяйственное значение.

Скапанным определяется актуальность исследований по зы~, яеногег-о адаптивного значения Б- и ]Г-форм эстераэч-6 у дроос-филы.

Цель и задачи исследований. Основной целью работы лви ось изучеиие роли генетического локуса Егг-б в процессах адаптации 1). meXanogasteг к повышенной "емпоратуре и сравнение селективной ценности Б- и У-аллелей в условиях гипертермии. В соответствие с целью .были поставлены следующие задачи: .

1. Исследовать мнэжестеенр-е молекулярные форш (МЫ») фермента осторазы-6 1ЕЬ"Г-6) у некоторых икбредных и мутантных линий дрозофилы;

'¿. Получить сублиши мух, кзогенные по хромосомам 1, ¿, 3 и сод^ржбщир только Й- или Г-форму ЕЗГ~6)

о. Определить характер наследования Р- и ¿'-форм фермента при скрещивании указанных сублиний мух;

4. Исследовать особенности физико-химических свгпств эле-ктрофоретически различающихся форм фермента, для отого определить удельную активность, те\ »резистентность, Ига' и Ушах и Э-форм Е5Т-6,

о. Изучить эсуеразну» активность и терморезистенгность эстераз в онтогенезе мух кябредных и мутантных линий, а также у полученных форм, гомозиготных по у- или 3-аллелю БаЬ-б;

6. провести сравнительный анализ некоторых показателей жизнеспособности (выживаемости при сублетальчой температуре, •плодовитости, репродуктивной активности) у мух, содержащих 3-ияи Р-форму фермента в гоыозиготном или гетерозиготном состоянии;

V. Изучить локагчтели жизнеспособности, активность и'тер-.морезистентность ККС-6 у потомков мух, гомовиготкых и гегеро-аиго'пшх по локусу при продолжительном (ь течение 4 о

яоколущ'.й) действии пермиссивкой {'¿9 °0) гипертермии на популяции;

С). Определить динамику частот генотипов 33, ЗР и РР, а

д п

также частот аллелей- Ез1;-6^ и Ев1:-6 в экспериментальной популяции, соде^яещейся'при постоянней пермиссивной (¿9 °С) гипертермии;

9. Сравнить селективную ценность з- и У-аллелай Зз1;-6 и оценить адаптивное значение локуса ВэЬ-б в условиях гипертермии.

Научная новизна результатов исследований. Впервые в опытах на изогенных мухах показана зашвл. роль гена Бз1;-6 и особенно э-аллеля этого гена в экспрессии признака устойчивости к повышенной температуре. При этом элементам! научной новизны х растеризуются с шдутадие установленные экспериментально факты;

- Экспрессия некоторых показателей жизнеспособности, в частности реальной плодовитости и выживаемости при кратковре-манной сублвтальиой 141 °С) или долговрег.;енной лермиссивной • 0.9 °С) гипертермии, загасит от ачлельного содержания локуса Еэ4-6 и белее выражена у генотипов, содержащих З-аллоль

- 5-форма е31-6 характеризуется более высокой терглсрезис-тентность» по сравнению с У-формой,. что наряду с другими свойства!® сбусловлизаот ей селективное преимущество как в нормальных условиях обитания мух, та;: и при гипертермии.

- При постоянном (в течение 2и поколений) действии на экспериментальную популяцию повышенной температуры 129 °С) генетическая, структура пепуллшш изменяется в пользу 3-аллель Еа^б. ■ .

■ Практическая эначи.мпеть работы. Получены и внаярены в . практику научных исследований изогенкыэ по хромосомам I, 2, 3 линии отличающиеся друг от друга аллельнкм содержанием локуса Вв^-б. Предметом защиты являются результаты исслэдова-

- о -

ний, выполнение на указанных ьухах и свидетельствующие о важной роли . жуса Еа1;-б в процессах онтогенетической адаптации и о возможном вхождении этого локуса в компенсационные комплексы генов (В.Л.Струнников) или комплексы генов адаптации (В.НЛ'оц-кий), формирующиеся в популяции при долговременном действии неблагоприятных факторов. Вывод о важной роли конкретного гена СЕаЬ-б ) к- серии множественных аллелей б формировании генетических систем защиты споеобстзуот дальнейшему прогрессу теории адаптации и практики гетерозиса, имеющего вакное шроднохозяй--стё'мноо г тачение. ''

Апробация работы. Материалы работы доложены на II Всесоюзном совещании "Генетика раявития" (Ташкент, 1990), I Всосовз-но" конференции по генетике насэкошх (Москва, 1991), 1У Все- • союзной научной конференции "Йкологич&ская "енатика растений, кквоткых, человека" {Кишинев, 1991), у1 съезде У'Ч'кС »Полтава, ¿59>'), тучных сдаинарах биологического факультета 0*У.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано. Ь. работ. , ' , '

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит т введения, 6 глав, замечания, выводов и списка литературы. Изложена на 117 стралщех ышшюпксшго текста, содержит 12 таблиц и II рисунков. Список использованной литературы содержит 1в6 источников, в том числе 65 на икострешых языкис.

• . ' гхдоташе раео'ш

йш, м&одоц и условия нгояадрзш эксшшиш ■

Исследования проведены на 2. те1апоеаз1;ег. лабораторных линий к, Саа-1оа - 3, «г, Ъ и Су/Рш: В/ЗЪ. Еодоиачаль-

- ? -

яицей мух линии N была самка, отлсвлетгаая из Одесской популяции мух, потомки которой подвергались длительному инбриди1ггу (более <¡0U поколений) в лабораторных условиях. Степень инбридинга других лабораторных линий - не менее IoO. Щпс содержг та а стеклянных сосудах (сОо мл) ка стандартной питательной среде при температуре 25 °С /Каппаков, 1977; Хромых, 1977/,

Экстремальные ус-.овия создавали, культивируя мух при повышенной температуре ÍÜ9 °С) в течь.-ши ¿0-45 поколений. Тепловой с;ок вызывали одн'' оагнкм ilb мин) воздействием сублетальной (4Г°а) температуря /"Некрасова, Вехбаэов, »381/.

i омозпгстньтз по гену Est-ó сублинии ь3 и получали из лабораторной линии Ь, которая оказалась гетерогенной по ука-заннсму локусу. ¡Три этом гетерозиготную по гену Es-c-6 самку • ' линии ь скрещивали с счцом балансерчой линии oy/Pra¡ D/Sb, в отбирали виргикшх самок определенных генотипов ¡i снова скрещивали с самцом балаиеерной линии. Из потомкоз р2 отбирали виргикшх самок и самцов, которых .скрещивали мезду собой з

' ч

целях дальнейшего отбора мух, изогенкьк. ло хромосомам 1, ?-, 3, ко 'отличающихся аллельным содержанием ло./са Kat-б (рис. Р.

Ь.тспериме!.-.'яльные популяции дрозофилы создавали, помещая смеете по 10 самой и 10 самцов каипой из сублинкй ъ' и bF, а •raías по 20 самок и самцов. Р., от скроцизания указанных сублиний между собой, Одна из таких популяций с момента закладки культивировалась при температуре '¿9 °С, другаа. (контроль) - а стандартных условиях (¡¿й °С).

Теплоустойчивость имагин8лькых ¿[орм исследуема мух определяли по апробированной методике /Страииюк и др., 1985/. 11ри этом cawo:t и самцов отдельно прогревали 15 мин при температуре 41 °С и через 24' часа после прогрева проводили под-

Рг £

+ Ь + Ея1;--6 +, +

+ Ь + Евй-б1" + +

-5 Су +■ + ЕЕг-6в о +

+ +Рт Ез4-63 + ЗЬ

*1« ¥

+ Ъ + ВоЪ-б + +

I уиякидис ювзндду=я«ввиава

М-5 Су + Еа1;~63 й +

х 3

Мг5 Су + + Ёв1;г63 Б. +

+ ч.Рт Езг-б5 + БЬ

+ Ъ + . Еа1:-6 + + _ повта швшт ииюажевкЕзв! & Р2! £- -•-----— О

• М-5 Су + + Ее^б^ О +

+ Ъ • - Ев+ -б + +

Су + + Ез1>6® О

X <-

+ Ь Ев^б + +.

+ Ь + Ез1;-60 + +

+ Ъ ■)■ + +

■шмш юяткивгшфг&А + Ь + ЕеС-б8 .+ ■»•

, Рис. I, Схема получения сублин..й дрозофялнЬ3 н ь^, изогенных по хромосомам 1,2, 3

X

счет вшивших 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 63 мин) определяли по методу, описанному Д.Б.Коротковым и соавторами /19Ь8/. Реальную плодовитость определяли путем подсчета куколок и куколочнш окзувиев, полученных из яиц, отложенных одной самкой в течение 7 дней после спаривания с самцом той же линии /Тоцкий и др., 1990/.

. Зстеразну» активность в экстрактах тканей в норме л а ■ условиях гипертермии определяли спектрофотскетрически по обра-' зсванию .Д-нафтола в результате гидролиза ^-нафтилацетата под действием тканевых ^-эстераэ /Van Aaperen, 1962/, которые у имагинальных форм D. raels.noga3tcsr представлены главным образом эстераэой-5 (EST-6). В связи с этим в дальнейшем, текс.е выражения "эетеразная активность" и "активность est-6"'b ряде случаев употребляются как синонимы. Активность SST-6 выражали в мкмоль J -нафтола/млн«мг белка. Концентрацию белка з пробах определяли по методу Лоури /Lowry et al., 1951/.

к^, и определяли графически по методу Лайнуивера-Бэр- . ка Дениндаер, 1965/.

Термос табилыюсть фермента оценивали по его остаточной активности после прогревания экстрактов тканей в водяном термостате при'температура 46 °С в течение 20 мин и выражали в процентах от исходной акгизности. Параллельно проводили определе- • ние термостабильности фермента непосредственно в гелезых пластинах после электрофоретического разделения белков /Cochrane,

. - Iù -

1976/. При этом гистохимическое выявление кзт-6 осуществлялось на пластиках сразу после разделения белков, а также чй~. рез 5, 10, 15, '¿0 и 2Ь шн после прогрева (57 °U),

Определение электрофоретического спектра 3ST-6 проводили в пластинах 7,5 % полиакрилаыидного геля стандартным методом /Peacoct et al., i960/. Гистохимическое выявление МШ? осуществляли с помощью раствора 0,ï M фосфатного буфера, рН 6,5, содержащего 30 (на 100 мл буфера) прочного синего РР-

* соль и субстрат £-нафггилацетат /Серов и др., 1977/.

Математическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами вариационной статистики /Рокицкий, 1973/ Статистический анализ.теплоустойчивости и плодовитости дрозофилы проводили по Стью^енту, оценивая разность выборочных долей (Р). Активность и термостабильность EST-6 анализировали, исходя из разности выборочных средних (Ю, средней ошибки Ы) и достоверности разницы (р).

. Статистический анализ репродуктивной активности мух проводили, используя приемы обработки данных для альтернативной

вариации. Анализ аллельного состава локуса Est б в экспери-

■ s

ментальных популяциях и в ï2 от скрещивания мух сублиний ь и ьр проводили с помощью критерия Пирсона г2.

• РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ 0ЕСУЙЦЩК1Е .

Изучение элекгрофоретических спектров BSI-6 у мух линий Я, Canton - s^ on, ь, vg показало (рис. 2), что генотипы вс^х исследуемых- мух содержат S-аллель Est-б, несмотря на кх суща- ■

• ственныа различия по признакам плодовитости Д'оцккй к др., 1990/, вакк9аеиостн а неблагоприятных условиях /Котенке, Шах-базов, ISÔ4; Тоцккй, Хаустова, 1992/ к другим показателям

- il -

essî ■ йзги ^яя taa пгягз • trara"

. 2! a - s vg en Разные особи лпшм ъ

Рис. 2. Элекгрофоретические спектры езт-6 'У мух исследуемых линий. . .

жизнеспособности и адаптивности /Гакдирук, 1992/.

Сопоставляя джаадку эстеразной активности и терморезисте-нтностя эстераз в онтогенезе мух разных.линий (табл. I) с пите-ратурныш данными о жизнеспособности последних, мы но смогли ■ установить отчетливых корреляций этих показателей. Так, напри- * мер, мухи линии vg, которые характеризуется меньшей плодовитостью и повышенной чувствительность?) в. температуре, по уровню эстеразной активности и терморезистентности эстераз у личинок, куколок и имагинальньгх форм самок мало отличаются W других исследованных линий. Тем не менее у взрослых самцов линии vg уровень эстеразной активности заметно выие, а у самцов линии сп значительно ниже, чем у самцов линий н и Canton - s (р^0,05). Уровень терморезистентности 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 эстеразная активность после прогрева экстракта тканей составляет 74 Л, а у личинок линии с an- ■ ton - S - 60 %; у самцов линии и - примерно ой а у самок той . же линии я того же возраста - более 63' 3 целом у взрослых самцов лкбой линии эстеразная активность'тканей более значительна и характеризуется меньшей тершстабидьксстыо,.чем у личинок,

Таблица 'I

дстеэазная активность и термостабильность эстераз в онтогенезе мух инбрздных и мутантных ливдй

; . ' п = 8 - го

« Личинки Куколки . Самки * Самцы

Линии I ; 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

СшгЬсп - 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 57Л.9 • ± 3,30

те 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

СП 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

1 - Эстераэная активность, мкмоль £-нафтола/мин• мг белка; 2 - Термостабильность эстераз, %

куколок и самок тех же линий: лнализируя приведенные факты, мы склонны считать, что межлинейиые и онтогенетические различия уровней эстеразной активности и гермореэистентности эстераз могут быть связаны с наличием у представителей разных линий электрофоретически идентичных "температурных" вариантов изоэи-

• MOB /Lewontin, 1978; Coyne et al., 1978/. rie исключена также модификация экспрессии эстеразных локусов в силу особенностей генчого баланса у разных мух.

Таким образом, для более глубокой и объективной оценки роли и значения локуса Est-б в жизнеспособности и адаптивности генотипов, возникла необходимость в получении изогенных объектов исследования, отличающихся аллельным содержанием локуса Ë3t-6.- Такие формы мух <сублинии bs и ьр) были.получены от гетерозиготной по локусу Eat-6 самки лиши ъ. Эта линия мух, в отличие от .других "исследуемых линий, оказалась полиморфной по локусу Est-C (рис. 2). Опыты на изогенных мухах убедительно подтверждают мнение о важной роли локуса Est-б в механизмах ' усаойчиаости. генотипов к повышенной температуре,

. Исследования показали, что s-форма EST-6 отличается от F-форма этого фермента,не только меньшей электрофоретической по, движностьв, но и более высокой терморезистентностью (рис. 3), хотя удельная активность, кт и Уд^ у обеих форм фермента практически одинаковы.

Вероятно, поэтому мухи сублиний bs и Ъг, соответственно гомозиготные по S- и F-алделям гена Est-б, существенно отлича-_ зотся по плодовитости и устойчивости к действию сублетальной гипертермии (41 °С в течение lö мин). Хотя у гомозигот и s s по локусу Est-б ni отмечено существенных различий в отношении

• репродуктивной активности, есть основания полагать, что адаптивное преимущество гена Est-б^ реализуется через реадьнуз >и:одо-

8 паев жвя гая® ь»« ■взет пз^а Р сш мм ^л«;-.1 езп ' г

Контроль .5 10 15 20 25 мин'

Рис. 3. Проявление электрофоретических фракций в- и Р-фсрм е5т-6 в гелввых пластинах после их прогрева.

витость, которая у мух с з-аллелем Еог-б -начительно выше как в стандартных условиях, так и при действии долговременной пермис-сивной (29 °С) гипертерши.

Более высокая теплоустойчивость при этих условиях гомозигот 33 по сравнению с гомозиготами и* (табл. 2), вероятно, может быть связана с более выраженной терморсзистентностыо а-ал-лезта еь'?-с. Именно так объясняется селективное преимущество в условиях долговремешой гипертермии мух, гомозиготных по З-ал-лелю алкогольдегидрогеназы /Савченко и др., 1985; Хаустова и др., 1992/. Следует, однако, отметить, что генный локус Езг-6 представляет собой лишь неболыиую интегральную часть генома и его адаптивная роль в отношении гипертерши может проявиться только в общем генном балансе.

Нами установлено, что б- и р-еллозкмы езт-6 наследуются как моногенный признак (ме.чделевский тип наследования). ото подтверждает мнение ряда авторов о монсгенной детерминации фермента и свидетельствует о том, что ген-энзимная система Еа^б-удобна в качестве тест-системы для генетических исследований.

Интересно, что при скрещивании изогенных мух, различающихся по аллельному составу локуса Еа-ь-б,- у гибридов первого нок^-

Таблица 2

Показатели жизнеспособности мух сублмний и ър, культивируемых при 25 и 29 °С

Сублинии,. условие содержания Реальная плодозитоста 1 Число ::Среднее количество : самок,: потомков на 1 самку: взятых: при кладке яиц и их' в опыт: развитии в условиях: Репродуктивная активность, частота спариваний Теплоустойчивость имаго п \% выживших мух :(41 °С, 16 жп)

; 25 °С : 29 °с : за 40 мин эа 60 шн

Ъэ, 25 °С 100 61,1*3,0* 37,1±1,7* 0,21±0,04 0,39*0,05 2250 66,72-1,9х

ьр, 55 °С 100 36,9*3,1* 25,6±1,5* 0,29*0,05 0,47*0,05 1575 42,4*2,Iх

Ъ*5, 29 °С 100 47,9±3,1* зо, 8*2,8* 0,21±0,04 0,35*0,05 1400 59,8*2,3х

ьр, 29 °С 100 35,1±2,6К 23,3±2,4* 0,23*0,04 0,34*0,05 1375 47,5*2,1*

к - различия показателей у мух сублиний Ъ3 и ър, содержавшихся в идентичных условиях достоверны (Р< 0,05)

лвния, т.е. у гетероэигот по локусу Est-б, в большинстве опытов-наблюдается доминирование признаков е-аллелыих родителей в отношении плодовитости мух, с в отношении признака термостаЗиль-

нисти особей, наблюдается промежуточное наследование. Лишь в

s I?

одном случае - ири скрещивании мух сублиний b и b , предварительно культивированных при '¿9- °С в течения Уо поколений, - по признаку плодовитости наблюдается оздвкт гетерозиса. lipa скрещивании тех же мух, но содержавшихся при '¿о °0, указанный гетерозис не проявлялся, '¿тот ^кч- может быть объяснен только с позиций теории компенсационных' комплексов генов /Струнников, 1974, 1986/ или гипотезы комплексов генов адаптации /Тоцкий, 1&90,, . 1992/. Правда, интерпретация полученных данных в.сьете указанных концепций встречает определенные трудности в виду того, что опыты нами старились не на генетически гетерогенных.популяциях, а на лабораторных линиях мух. Однако, следует иметь, в виду, что получение изогенных суОлний Ъ3 к ъ^, но которых, впоследствии . проводились исследования, осуществлялось 'системой направленных скрещиваний, с балонсерной линией K-5t Cy/Pm¡ B/Sb.. :Хотя возможность процесса кроссингозора у гибридных самок'в этом случае очень мала, полностью исключать его вероятность не. следует. Нужно иметь в виду и то обстоятельство, что лабораторные линии мух, поддерживаемые за счет инбридинга, ки в коем случае нельзя относить к генетически абсолютно чистым. -

Опыты на экспериментальных популяциях содержавших в ■ исходном состоянии S- и F-аллели Est-G в соотношении 1:1, показали, что при дальнейпем развитии таких популяций в стандартных условиях (25 °С) и при умеренной гипертермии (£9 °С) происходит существенный сдвиг чаете; аллелей в пользу аллеля Est-6a.. Результаты экспериментов убеждают t том, что с поЕы&енкем температуры окружштщей среди селективно? преимущество 5-аллвлл Est-б возра*

тает (табл. 3).

Таблица 3

Динамика частот генотипов и соотнс юкие аллелей Ез1;-6 ■ при содержании популяции в условиях умеренной гипертермии

Ио-:Услопия : Частота генотипов- : Соотнесение

ко-: содержания:-------:-----------------

ле-:популяции : ^ : : „ : генотшов -„лелей

Исходное'

состояние 0,25 0,50 0,25 1:2:1 ±:1

20 /CD °С 0,44 0,42 0,14 1,76:1,68:0,56* 1,86:1к

45 25 °с 0,35' 0,43 0,16 J 44:1,92:0,64й 1,50:1й

20 29 °с 0,49 0,46 0,05 I,96:1,Ь4:0,20s 2,57:1й

45 29 °С . 0,4" 0,49 0,04 I,88:1,«6:0,16я 2,51:1s5-

к - различия в соотношении генотипов и аллелей par :е-ник> с исходными соотношениями дос. эверны.

. Таким образом, весь к^лилекс проподенных исследований позволяет' считать, что генный локус Sst-б у дрозофилы играет важную роль нз >• .->лько в генеративных процессах, но и в других проявлениях жизнеспособности и.ад*у.¿явности. В отношении сублеталь-ной.и пермиссивиой гипертермии болео высокой устойчивостью характеризуются генотипы;- содержащие s-аллель гена Eet-б, чем, вероятно, объясняется более широкая распространенность этого алле-ля среди природных популяций и. лабораторных линии.

Принципиально важным представляется факт, что структурный геи Bst-б, но ииотдий прямого отношения к признаку устойчивости й поваисшюй температуре, как оказалось, играет, ваинуя роль в 'становление этого признака., вплоть до проявлен1.« гетерозиса по ^признаку плодовитости при пбфмиссйзной гипертермии.'Обазбаологи-

ческий 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 отноию-ле. Иными словами, оптимальный адаптивный ответ на «¡благоприятный экологический фактор следует рассматривать как проявление функции целостного генома. Это не исключает, однако, возможности сочетания в геноме особо благоприятных для данных условии аллелей генов по отдельны. "стратегическим" локусам, чго и рассматривается как компенсационные комплексы генов или комплексы генов адаптации. Результаты настоящей работы позволяют считать, что в состав этих комплексов ьлодяг но только гипотетические гены-модификаторы, как полагают отдельные авторы, но и хорошо известные струкгурны** ге~ ны в виде селективно ценных аллелей, например, ел л ел я ЪэЬ~6 .

ВЫВОДЫ

I. остераэная активность ткалей дрозофилы существенно изменяется

на разных стадад* онтогенеза мух исследованных линий и субли-

Р э

ний (линии N. с*Ыип - 8, V®, сп, оублинии Ъ и Ъ ). Максимальный уровень г>с?еразной- активности .отмечается у иматиналь-ккх форм самцов. ■ ■

'¿. Особи исследуемой линии "о в отличие от1 других линий (к, Оап-•ьоп - 3, ув, сп) содержат электрофоре! чески разноподпижные формы фермента Е21-6, что указывает на генетический полиморфизм линии ъ по лояусу гена ЕаЪ-6, Системой направленных скрещиаэний и отборов из указанной линии ъ получены и огенные по хромосомам I, 2, 3 сублинии и ъ*1, соответственно гомозиготные по аллелям Ея-ь-б3 и Ба^-б^.

3. р- и Б-формы ЕЗХ-ь'мало отличаются по активности, и Уаат., но выяпяют разную электроа.юретическую подвижность и терми-

. стабильность, з-^орма фермента менее подвижна* но более устойчива к действии высокой температуры.

4. Особи сублиний ъ3 и ,изогенные :о основным хромосомам, но отличающиеся аллелькым одержанием локуса Баг-б, выя^лягл- су-щзственные различия по некоторым показателям жизнеспособное-

д

ти. Особи сублинии Ъ , генотипы которых содержат, з гомозиготном состоянии Б-аллель Ез-ь-ь, более теплоустойчивы и почти в

р

два раза более плодовиты, чем особи суилннки Ь .

о

5. Селективные преимущества субликии Ъ сохраняются при постоян-. ном (я течени.ь поколений) действии на ,ух пермиссивной

(29 °С) гипертермии, у/ "оя неблагоприятное влияние повышенной температуры на показатели жизнеспособности мух отмечается во всех вариантах опыта. После продолжительного действия тепла

(в течение 20 поколений) самки сублшши Ъ3 сохраняют более

р • ' . »

высокую плодовитость, чем самки сублинии Ъ .

я

в. Высокая плодовитость цух сублинии Ь доминирует над более низкой плодовитостью мух сублинит; При скрещивании мух Ъ3 и пред.: ари^льно культивированных при 2У °С в течение 20 поколений, наблюдается оффект гетерозиса по признаку плодовитости. '?. Постоянное (в течение 20 поколений) действие на масле,цуемых мух повышенной температуры (29 °С) не приводит к существенным изменениям в функциониро: "шии гвн-знзкмных систем эстераз на разных стадиях онтогенеза. Отмечаются, однако, заметные раз- . личия в уровнях активности' ВЗТ-б у самцов сублший ъ1" и о . У бслез геплоустойчивых ггрослых самцов ъ3 активность фермента имеет тенденцию я повшиенга, а у особей сублинии Ъ активность езт-6 з условиях постоянной гипертермии снияается. Ь. Б эксперимек альной популяции мух, содержащей в исходном состо-

янии аллели Г-^-б"' и в соотношении 1:1, при посто. л-

ноы дейстрии пермиссивной С29 температуры наблюдается выраженное изменение частот генотипов и частот аллелей по . локусу Ез-ь-б. При этой проявляется селективное 'преимущество Б-еллелд что приводит к увеличению содержания 3&-го-

козигог в популяции и умзньше..ию количества УУ-гомозигот. ^алогичная, но менее выраженная динамика отмечается в опытах при 25 °С.

9. Б-аллель -Еег-6 обусловливает более высокую вшшгазыость и

•. плодовито' сь генотипов, чем объясняется ого селективное про- . имущество в условиях гипертермии. &-аллель кожно рас-

сматривать -.ал составную часть комплексов генов адаптации, формирующихся у особей в условиях действия певшею: й температуры.

СГМСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДОССЕРТАДйИ

.1« Регуляция экспрессии ген-энзимных систем эстета в процессе развития разных линий И, пв1аэ.ое^вг // Генетика раЗвишя ' растений и животных; Тез, докл. ¡1 Всесота, ковёщ. "Генетика ' развития". - Тгшжент. - ¿990., - Т. I, Ч. 2, - С. 215-217. (в соавт. Ёсеркэпова Е.В., Тоцкий В.Н.). ■

2, Регуляция экспрессии ген-ангимиах систем в онтогенезе дрозеф!-. ли при неблагоприятных условиях ее развития и существования // Там же. - С. 260-26?. (в соавт, ТоцккЙ В.Н.)

2. Аллоэиш з и 5- эстегъзы-б и адаптация к позшвенной температуре. . у П. тэ1£«оеао*ег // Генегика насекоыьк: '.Тез. докл. I Воесоюз.

• конф. по тенйгкко насекомых. - М.: Наука. - 1991. - С. 43.- (в соавт, Ейаркелова Е.В,, Тоцкий В.Н.) .

4. Гедьокзиимая система эетеразы-6 и адаптация к повышенной тем-

• пехтуре у о. ва1аво£•'".!<■ г // ^-"¿гичаская генетика растений,

животных, человека: Тез. докл. Ъ Всеоовз. науч. конф. - Кишинев: Штиинца.-- 1991. - С. ЮЬ. 5. Генетически-* контроль и экспрессия зстерагы-6 в онтогенезе да-ний и гибридов дрозофилы // У1 съезд УОГиС: Тез. докл. - К. -1992'. -'С. 1а-16. (в соавт. Е. еркеп^ва Е.В,),