Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетические основы температурной адаптации и проявление эффекта гетерозиса у Drosophila melanogaster MG.

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетические основы температурной адаптации и проявление эффекта гетерозиса у Drosophila melanogaster MG."

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕМПЕРАТУРНОЙ АДАПТАЦИИ И ПРОЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ГЕТЕРОЗИСА У МКВСИПЫ 1ГЕЬАН<Х5АЗТКЯ КС.

' 03.00.15 - генетика

Автореферат диссертации на соискание учено? степени кандидата биологических наук

РГ о о л

На правах рукописи

Харьков - 1994

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена на кафедра генетики и цитологии Харьковского государственного университета

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники Украины, доктор биологических наук, профессор В. Г. Шахбазов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. В. Клименко (Харьковский государственный педагогический институт им. Г.С. Сковорода)

кандидат биологических нау/., старпггй научный сотрудник Ц. Б. Браславский (НИИ шелководства УААН, г. Мерефа Харьковской обл.)

Ведущая организация: Одесский государственный университет

Запета состоится " М " 1994 г„ в 15 мин

на заседании специализированного совета К 053.06.07 Харьковского государственного университета (310077, Харьков; пл. Свободы» 4, аудитория 3-15).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ХГУ.

Автореферат разослан * М * 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

А. В. Некрасова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темя. Проблема механизмов адаптации организмов ^ неблагоприятным условиям существования является весьма важной а актуальной как в научном, так я в практическом плане. В настоящее время хорошо известна" роль генотипа в определении устойчивости организмов к неблагоприятным факторам внешней среды и, в частности, большая эффективность использования эффекта гетерозиса в повышении неспецифической (горизонтальной) устойчивости, генетического и онтогенетического гомеосгаза организмов. Однако, многие вопросы остаются еще неизученными. В частности, это относится к механизмам температурной адаптации и модификации проявлений инбредной депрессии и эффекта гетерозиса при разных температурах. Температура развития организмов - один из важнейших экологических факторов, от которых зависит их жизнеспособность. Представляет значительный научный интерес изучение изменений адаптивно важных признаков организмов при отклонении температуры развития от экологического оптимума и роль генотипа в этих процессах. Исследование клеточных и хромосомных механизмов, роли биофизических свойств и проявлений функции ядерного генома в определении приспособленности организмов к неблагоприятным температурным условиям также является весьма- важной задачей. Очевидно, .что на этом уровне, связанном с хранением, передачей и начальными этапами экспрессии генетической информации заложены многие причины, определяющие в конечном итоге жизнеспособность, продуктивность, селективную ценность организмов.

Лель работы: изучение влияния разных температурных "словий на проявления инбредной депрессии и эффекта гетерозиса у дрозофилы, исследование механизмов температурной адаптации нэ орга-чизуонном, клеточном и хромосомном уровнях.

Для достижения цели диссертационной работы бнли поставлены следующие задачи.

1. Исследовать изменения адаптивной ценности янбреднкх линяй з межлтнейных гибридовц дрозофилы по показателям теплоустойчивости, репродуктивной способности, жизнеспособности, скорости развития, массы тела в разных температурных условиях развития: 25 °С, 18 °С, 23 °С.

2. Изучить изменения биоэлектрических свойств клеточных ядер у иябредных и гибридных личинок дрозофилы при разных темпе-

ретурах развития: 25 °С, 18 °С-и 28 °С; исследовать влияние теплового шока на биоэлектрические свойства клеточных ядер личинок инбредных линий и межлинейных гибридов у дрозофилы.

3. Исследовать резличин в степени политении гигантских хромосом у особей инбредных линий и гибридов дрозофилы, выращенных в разных температурных условиях: 25 °С, 18 °С и 28 °С.

4. Исследовать корреляцию количественных признаков у дрозофилы на оргенизменном, клеточном и хромосомном уровнях в связи с генотипическими различиями и влиянием температуры окружагацей среды.

5. Определить роль биоэлектрических свойств клеточных ядер и степени политении гигантских хромосом в механизме инбредной депрессии, эффекта гетерозиса и адаптации особей дрозофилы к неблагоприятным температурным условиям развития.

Научная новизна работы. В диссертационной работе, наряду с исследованием проявлений инбредной депрессии и эффекта гетерозиса в зависимости от температурных условий среды, изучены некоторые механизмы температурной адаптации на организменном, клеточном и хромосомном уровнях организации. Ряд исследований проведено впервые. Это относится к исследованию биоэлектрических свойств клеточных ядер инбредных и гибридных особей дрозофилы при разных температурах развития. Впервые установлены закономерные изменения степени политении гигантских хромосом в зависимости от температуры развития особей дрозофилы. Впервые установлена тесная положительная корреляция показателя электроотрицательности клеточных .ядер и степени политении гигантских хромосом, что свидетельствует о взаимосвязи функции ядерного генома и биоэлектрических свойств клеточного ядра.

Новыми являются данные о корреляции адаптивно важных признаков, таких как теплоустойчивость, репродуктивная способность, выход имаго, масса тела, скорость развития, с одной стороны, и показателей биоэлектрических свойств клеточных ядер' и степени политении гигантских хромосом, с другой. Показана роль генотипа в изменении этих признаков в зависимости от температуры окружавшей .среды, проявление лучшего гомеостаза на разных'уровнях организации у гибридных особей дрозофилы по сравнению с иибредными в условиях повышенной температуры развития 28 °С.

На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований автора по изучению механизмов температурной адаптеции и модификации проявлений эффекта гетерозиса у дрозофилы.

Теоретическое значение работа. Результаты исследования показателей адаптивной ценности, ■ биоэлектрических свойств клеточных ядер, степени политениа гигантских хромосом дрозофилы в разных температурных условиях развития намечают новые подходы к изучению механизмов температурной адаптации и температурной модификации проявлений эффекта гетерозиса и инбредвой депрессии. С этой точки зрения представляют интерес данные о корреляции -количественных признаков дрозофилы на оргаяизмеяпои, клеточном п хромосомном уровнях организации. Полученные новые данные свидетельствуют о важной роли функции эндоредуплихгции гигантских хромосом, их степени политении, дозы генов в клеточном ядре, так же, как и биоэлектрических свойств клеточных ядер в механизме явлений температурной адаптации, эффекта гетерозиса, генетического гомеостаза организмов.

Данные о корреляции показателей электроотрицательности клеточных ядер л уровня политении гигантских хромосом дрозофилы свидетельствуют о взаимозависимости проявлений функции ядерного генома и биоэлектрических свойств клеточных ядер.

Практическая ценность работы. Явление гетерозиса широко применяется 'в^лрЖтической селекционной работе для повышения устойчивости и продуктивности организмов. Полученные в работе данные свидетельствуют о болре ярком проявлении эффекта гетарозиса по адаптивно ватным ...признакам .в .неблагоприятных условиях понтонной температуры. Напротив, в условиях температуры низе экологического оптимума проявление гетерозиса ослабляется. Эти наблюдения могут быть полезными при использовании язленяя гетерозиса в работе с культурными объектами. '

В работе получены также новые даннко об адаютрной ценности . таких признаков, как биоэлектрические свойства клеточных ядер, количество генетического материала, дозы генов в клеточном ядре, "ти. результаты, могут послужить основой для разработки новых ме--тодрв оценки, и-прогаозирования приспособленности и устойчивости организмов.

■¿пробегом работа. Материалы диссертации были доложены на 1У съезде 'Украинского энтомологического общества (Харьков, 1992), на конференции молодых ученых биологического факультета и НИИ. биологии-ХГУ (1992), а также на научных семинарах кафедры генетики и цитологии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы. .

Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, рекомендаций, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 8 фотографий, II таблиц; список литературы содержит 248 наименований.

Объекты и методы исследования. Работа выполнена на классическом объекте генетических исследований - плодовой мушке Drosо -phiia melanogaster - Материалом-служили инбредные линии разного географического происхождения: oreson (or), Sweaiab ( s* ), УМань (У), Магарач (M), а также межлинейные гибриды fi : Or xsw ,3ч» хсг , У х M и M х У. В разных опытах объектами исследований били личинки, иредкуколки и имаго дрозофилы.

Культуры дрозофилы развивались в стандартной сахарно-дрожжевой среде' в условиях термостатирования. Исследования проведены в трех температурных режимах: 25 °С, 18 °С и 28 °С„

В работе были использованы как традиционные методы генетического анализа и оценки адаптивно важных признаков у дрозофилы, так и оригинальные методики, разработанные на кафедре тактики и цитологии ХГУ.

Теплоустойчивость имаго'исследовали с помощью метода термотеста (Шахбазов, 1966).' Имаго дрозофилы в возрасте до I суток подвергали прогреву при температуре 41 °С в течение 20 мин. Показателем теплоустойчивости служил процент мух, выживших после прогрева. Учет проводили через 18 ч после прогрева.

Репродуктивную способность инбредных линий и гибридов дрозо-.филы оценивали по количеству потомков на стадии куколки.

Показатель выхода имаго, изучавшийся в работе, зависит от плодовитости родительского поколения и жизнеспособности потомков на предимагинальных стадиях развития. Сравнение выхода имаго у rn6pimoB?j и у материнской линии позволяет оценивать различия между ними по жизнеспособности, поскольку компонента плодовитости в обоих случаях одинакова.

Массу-тела "имаго определяли в возрасте от 8-ми ч до 1-х суток с помощью торсионных весов. Использовали показатель массы 100 особей.

Для определения скорости развития ocojefr дрозофилы использовали синхронизированные культуры, полученкы.. из яиц,, отложенных за 2 ч. Затем.определяли среднее время вылета имаго.

Электрокинетические свойства (ЭКС) клеточных ядер исследовали с помощью метода внутриклеточного микроэлектрофорезэ клеточных

ядзр (lilixitAoOB й др., I8?i). biOT метол, позволяет ксолэтспз?^ натпзкиг ядра в естественном оттоукэнии. При использовании этот истода основным погсазгталем служит кпоцен'гнеэ со~ет,:-7~л\ю япер, с'.'.йшаюшшгя в электричоског,'. Уч:'гi<чоt:ч■ с 1 тг;с;:е з-'ас

пстешдеаш по нг-цравлсикю 'so::i«x ядер. Ь сдомнх ч^л^зя:; ито-зогЬилн подвижные в элвхтрячеокоу поле ядра ¡гмегох отр»щ?.?с.>ащи заряд. Исследуемый показатели обозначен как Xfi, т.о. процент электроотрицательны:: .

ЭТКЗ клеточных яде? псслсдоволи у очинок конца 3-го т»озрас-та. Слвкнкэ ;-:.елезы выделяли z йегааолзгячесхом растворе Эфуеск-Кидла. Использовали оригинальный прибор "Поте;;цкал-1". 7.ссладо-ганпе ЗКС клеточпьс-г ядер проводили в электрическом режгсле: с;;ла тока - 0,6 кА, напряженность поля в эдектрофоретической камере -7 В/см.

Пслстеннке -хромосомы дрозофилы исследовали на давленых аце-тоорсеиковнх препаратах (Подупктова, лвгекъев, 1974) с пог.ющьп микроскопа ЧВЛ-е. Исследование птюведено на стадии 0-часовой прэдкухолки, которая легко идентифицируется по выворачиванию дк-::алец. В опыт брали только самок. На давленых препаратах слюнных нелез дрозофилн обнаружено 4 дпскретнюс класса ядер с различной шириной хромосом: 1,6 мкм; 2,3 шя; 3,2 мкм и 4,5 мкм (измерения проведены в районе диска 22А хромосома 2ь , примерно соответствующем .средней ширина хромосом, при помоги окуляр-микреметра при увеличении х 800). Определяли ттрогептнос содержанке ядер с разной шириной хромосом на тотальнкх препаратах слюнных желез.

В соответствия с данными цитаТ-стсметрических исследований (Rodman, 1967, Корочкина и др., IP75)'В слюкнкх железах -чозофп-Л1.! в норме к концу личиночного возраста обнаруживается 4 класса ядер с уровнями политении хромосом 25Р 0, 512 С, 1024 С и 2048 С. Определенное этими авторами процентное соотношение этих клэссое ядер практически соответствует обнаруженному в данной работе распределению ядер с помощью цитоморфометшческой методики. Опираясь на эти данные определяли среднюю степень политении гигантских хромосом в слюнных железах инбредных и гибридных особей про-зофилы при разных температурах окружающей сродн.

Получешше. результаты обработаны методами вариационной статистики. Статистические связи анализировали с помопью коэффициента ранговой корреляции Спирмене.

л

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние температуры развития на проявление инбредной депрессии и патента гетерозиса по адаптивно важным признакам у дрозофи-лн. У инбредных линий ' Oregon и Swedish И межлинеЙНЫХ гибридов р. от х sw и sir х or исследовали показатели адаптивной ценности при разных температурах среды. Полученные данные приведены в табл. I. " ; ■

Результаты исследования свидетельствует о том, что приспособленность дрозофилы зависит как от генотипа, так и от температурных условий развития.

Б контроле, при 25.°С, обнаружены значительные различия между лпярями по изученным показателям. Линия Oregon превосходит .пинию Swedish по репродуктивной способности, выходу имаго, массе тела, но уступает ей по теплоустойчивости и скорости развития. ■В данных температурннх условиях гибриды обнаруживают значительный гетерозясннй эффект по репродуктивной способности и жизнеспособности (.различия показателя выхода имаго у гибридов и соответствующе-"' материнскоч формы), и превосходят родителей по скорости развития. Теплоустойчивость у гибридов,, как правило, была на уровне лучшей из родительских линий, г самки or x.s* проявляли гетеро-зисный эффект по этому признаку. В наследовании признака массы тела обнаружен материнский эффект.

Температура оказывает значительный модифицирующий эффект на адаптивно важные признаки и проявление гетерозиса у дрозофилы. Установлено увеличение теплоустойчивости и массы тела, замедление темпов развития дрозофилы при пониженной температуре 18 °С по сравнению с контролем., При повышенной температуре 28 °С характер изменений этих признаков был противополочннм: снижались теплоустойчивость и масса тела, возрастал! темпы развития. Репродуктив-НсЯ способность и выхоц имаго в линиях и у гибридов, как-правило, скитались как при повышенной, так и при пониженной температуре. Однако в линии Swedish было обнаружено повышение'репродуктивной способности в условиях пониженной температуры. В этих условиях у гибридов дрозофилы обнаружено значительное снижение репродуктивного гетерозиса. При пониженной температуре гибриды сохраняют ■ превосходство над' йнбрейными линиями по жизнеспособности на прбд-имагинальннх стадиях я rió скорости развития. У них также доминирует признак повышенной теплоустойчивости.

Установлено, что гибриды проявляют.лучга'й онтогенетический

ё ' ;

Таблица I

Показатели' адаптивной ценности инбредных линей и гибридов дрозофилы при Т)азных температурах среды

Линии, Теплоустойчивость. % : Репродуктивная : способность

"и гибриды ; самки ; самцы

18 °с Ог ?! ОгхЗя-ЗязсСг 56,0 + 5,2 54,5-4,2 70,0 + 3,3 66,5 ±4,7 48,1± 5,1 60,0 ± 4,9 62,5+3,4 65,5 ±4,8 115,7 г 10,7 128,0+11,6 211,0 + 6,9 149,9+11,1

25 °с Ог 3» ?г ОггЗя ?! ЭтгхОг 43.7 + 3,5 49,6 ± 3,9 61.8 + 3,4 47,0 ±2,7 27,1 + 4,2 53,0 + 3,9 48.0 + 3,1 52.1 + 3,2 181,0 + 7,6 91,4 + 8,6 279,7 + 9,2 239,3+ 17,0

28 °с ■ Ог Эя »■I Р1 ОпЗч ЗяхОг 24.5 ±4,3 23,8 ±4,2 47.6 ±3,2 42,8+4,1 25,4 + 4,4 23,7±4,2 41,6+^2,8 35,0 ±3,3 96,1 ±12,3 59,0 + 9,2 207,7± 12,5 183,1+19,1

Табл. I (продолжение)

о „ ! Линии, гибриды Внход имаго : Масса 100 : особей, мг : Скорость развития

самки ; самцы ; самки:самцы; самки : самцы

18 °С' Сет. Зя ?1 ОгхЗя Зчпсог 58,9+7,5 43,0+6,4 153,7 121,1 475,0+2,8 477,0±2,6 53,2+6,6 41,9+6,0 136,5 111,3 468,€±2,9 482,4±3,3 95,6+6,1 79,7+6,2 154,0 128,3 457,7+1,8 468,4±1,7 71,7+6,2 86,9±6,3 146,2 111,3 468,7+2,1 478,7+1,8

От 80,2±5,1 69,713,9 137,2 105,3 248,3±0,8 254,8=0,9

0 53,3+3,7 59,6*4,0 119,5 96,4 241,4*0,8 245,3*0,8

25 С Рд-ОтхЭ« 102,7+5,2 91,9±5,8 135,4 108,5 238,0±0,2 244,3г0,5 ?г ЭяхОг 67,4+4,7 77,514,9 127,1 95,4 235,7*0,4 241,4*0,6

От 39,4£Ю,3 44,8*6,1 129,2 86,0 190,1*0,3 191,44),4 з* 40,3±5,2 48,6±4,6 115,8 87,8 189,8*0,6 191.4+0,5 28 С Рг От*}* 87,9+5,3 74,0+е,5 131,0 102,6 187,5±0,3 190,4*0,5 Р^ттсог 63,3+7.0 61,9±6,3 126,0 94,2 185,0*0,3 189,6*0,3

гомеостаз в отношении адаптивно важных признаков в условиях повышенной температуры. Вследствие этого в условиях повышенной температуры аффект гетерозиса у гибридов дрозофилы проявился в наибольшей степени. В этих условиях гибриды значительно превосходили инбреднне линии по всем изученным показателям.

Таким образом, установлено значительное модифицирующее влияние температуры на проявление инбредной депрессии и гетерозиса у дрозофилы. Показано наиболее значительное проявление гетерозисно-го эффекта в условиях неблагоприятной повышенной температуры и ослабление его проявления в условиях субоптимальной температуры.

Влияние температуры на ЭКС клеточных ядер личинок инбредных линий и гибридов гоозоФилн. С целью выяснения цитобиофизических механизмов температуркой адаптации и тежературной модификации проявления гетерозиса у дрозофилы исследовали показатель биоэлектрических свойств клеточных ядер - Э0%. Использовали оригинальный метод внутриклеточного микроэлектрофореза. Материалом служили ин-бредные линии Oregon и Swedish (степень инбридинга, соответственно, 105-107 и 86-88 поколений) и межлинейные гибриды х дл к Sw х От . Результаты исследования приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатель Э0% клеточных ядер у личинок инбредных линий и гибридов .дрозофилы при разных температурах развития

Дшии, : 18 °с : 25 °С 28 °С

гибриды : самки : самцы : самки : самцы самки : самцы

' Ог 90,0±5,5 88,0*5,0 65,0±3,9 60,0±4,1 50,0±4,1 45,0±3,9

' Би 83,0±4,6 60,0±4,0 50,0-3,8 40,0±5,8 40,0*5,2 35,0*3,5

РХ Отхвя 94,С±4,0 97,0±3,2 75,Ь±2,8 70,0±3,9 63,0±3,6 65,0±4,7

Рх 3*х0г 92,0±4,2 94,0±3,& 63,0±4,3 70,0'£3,8 58,0±4,1 55,0*3,4

Установлено, что в контроле, при 25 °С линия Огееоа на 30-501 (р г 0,99) превосходит линию з*еа1вЪ по показателю ЭО^ клеточных ядер. У гибридов этот показатель был на 15,4-16,7$ выше, чем у родительских линий (р>0,95), за исключением самок Зи х ог , у которых количество электроотрицательных ядер было на уровне лучшей из родительских линий - ог^.аа .

Установлено значительное увеличение дел- электроотрицательных ядер дрозофилы в условиях пониженной температуры развития ' (18 °С) по сравнению с контролем. У инбредных личинок показатель

дО% повысился на 38;5-66;0/5 (Р^О,99). У гибридов этот показатель изменился на меньшую вёлйчйну - на 25,3-38,6/5 (Р^-0,95). В условиях пониженной теК'Псратуры не наблюдается превосходства гибридов над янбредныМй лйнйями По показателю биоэлектрических свойств клеточных ядер;, .

При повышенной температуре развития (28 °С) обнаружено снй^ жение уровня электроотрицательности клеточных ядер в слюнных железах личинок дрозофилы. Гибриды при этом проявляют лучший гомоо— стаз по сравнению с инбредными лз-шиями: Вслёдствие этого в ЭтУйс условиях их превосходство над инбредными линиями по показателю 30% клеточных ядер было еще более значитёлънйм-, чем в контроле, и составило, в среднем, 16,0-57,5$ у самок й 22-,2-85,Но у самцов (Р 0,95-0,99).

Полученные результаты свидетельствуют 6 важной роли биоэлектрических свойств кл'эточннх ядер в механизме явлений гетерозиса и температурной адаптации и "согласуются с цитобиофизической концепцией гетерозиса, предложенной В-.Г-. Шахбазовым.

В работе исследовали также влияние теплового шока (ТШ, 37 °С, 20 глин) на ЭКС клвто%1йс ядер дрозофилы. Исследование проведено на личинках инбредных линйй Умань й Магарач (степень инбридинга -22-25 поколений) и рецкпрокных гибридов У x М и М х У. Полученные.результаты приведён'-5 в т'абл. 3.

Таблица 3

Показатели адаптз&'но:; цчнпости и биоэлектрических свойств клеточных ядер дрозс|"':ш в норме и после теплового шока

линии, гибриды

ТеплоустойчйёостЬ ::Рёлродуктивная -способность

самки

самцы

30% клеточных ядер контроль : после ТШ

Умань 15,7±3,0 17,412,0 174,3 + 10,6' 35,3*3,1 24,6+3,1

Мэгарач 35,813,6 38,7±3,0 . 107,5±9,0 41,1±3,7 38,0±3,7

Рх У х и 41,7+2,4 32,0+2,2 281,8+8,8 55,8±2,9 42,7±3,4

Рх М X У 39,6±2,5 44,0±2,6 • 291,4"+11,1 57,5±3,'4 44,7±4,1

Установлено, что линия Магарач значительно "превосходит линию Умань по теплоустойчивости, но уступает ей по репродуктивной способности. Гибриды имеют показатель теплоустойчивости на уровне лучшей из родительских линий, а по репродуктивной способности проявляют значительный гетерозисный эффект,'превосходя родителей в среднем на 61,7-67,2$ (Р^0,99).

По показателю 30$ клеточных ядер в контроле дщцш не .имели достоверных различий. Гибриды значительно превосходили родительские линии fto этому показателю - в среднем на 35,8-63,1$ (Р>0,99).

ТШ приводил к значительному снижению уровня электроотрицательности -клеточных ядер как у пнбредных, так и у гибридных личинок. Наименее устойчивой в этом плане была линия Умань, которая отличалась самой низкой теплоустойчивостью. Гибриды ло .степени снижения -показателя Э0% занимали промежуточное положение по сравнению с родительскими линиями.

. Установлено, что теплоустойчивость особей либре^щых тчий и гибридов дрозофилы коррелирует с уровнем электрорхрицал;ельности клеточных ядер после действия ТШ.

Влияние температуры развития на степень политента гигантских хромосом дрозофилы в зависимости от генотипа. Вопрос ,о .влиянии генотипа и экологических факторов на степень политении гигантских хромосом дрозофилы недостаточно изучен. Исследование лррврдено на инбредных линиях Oregon и Swedish (степень крбридкнга 40-42 поколения) и.межлинейных гибридах Fx Or х sw я sw X Qr. Полученные результаты приведены на рисунке.

В контроле, при 25 °С, не обнаружено значимых .различий между линиями и гибридами по степени политении хромосом.

Установлено значительное влияние температуры развития на исследуемый признак. Обнаружено достоверное возрастание степени политении хромосом, дрозофилы при понижении температуры до 18 °С среднем на'6,8-16,3^ (Р>0,95). В этих условиях линия Oregon превосходит линию Swedieh на 14,6$ (Р>0,99), а у гибридов обнаружен промежуточный уровень политении хромосом по сравнении с родительскими линиями. Показано значительное возрастание доли ядер с максимальным уровнем политении хромосом (2048 С,' ширина хромосом 4,5 мкм) в условиях; пониженной температуры развития'.

' При повышенной температуре развития (28 °С) установлено снижение степени политении гигантских хромосом. У инбредных линий разница по сравнению с- контролем составила 17,5-20,0? _(Р>-0,99), а у гибридов - 6,6-7,3£,-причем у гибрида ,,|я x^gr,розница была недостоверна. В ,э$их .температурных условиях гибриды -превосходили инбредные линии- по-.етвпеки-политении гигантских хромосом в среднем на 13,7-14,8$?, га лучшую из родительских линий Oregon - на 8,6-9,7$ (Рр-0,95).

Таким образом, в условиях неблагоприятной повышенной температуры гибриды обнаруживают лучший гомеостаз и превосходят инбред-

Распределение ядед с разной степенью политении хромосом в слюнных келеэах дрозофилы при разных температурах

я»

■ о

ТА

П>

а>:

ТА

80 60

20

60 20

60

20

Оге^сп

г?А

0гв£<11

18 °С

ЗявсИвЬ Р1Огх31» Р^хОг

25 °С

Огввси ЗчаЦвЬ Р1ОгхЗя Р^тосОг

28 °С

Зпе<11вЬ Р^-ОпЗ* Р^хОг

Ширина хромосом:

0- 1,6 мкм

Д- 2,3 мкм

Ц - 3,2 мкм (=3 - 4,5 мкм

Таблица 4

Фенотипическая корреляция количественных, признаков у дрозофшш

: РС :ЕИ,о* : М,? : М,о*:СР,$ :СР,о~

ТУ,§ 0,43 0,58

0,75** -0,вО*3®

ТУ.сГ 0,25 РС . ВИ,о

В!'. ,о*

м, о" .

ср,?

СР,о"

ж,<%

о,г?

0,78:

ЗОЕ

0,89'

0,78:

• -0,67

0,69

0,85?®^, 8^^0,33 0,27 0,08 0,12 0,46 0,63*0,23 0,49 -0,12 0,57х 0,34

0,22 0,24 0,54

-0,83:

0,94:

0,76**

0,84

да»

-0.87®®

-0,74** -0,89*** . -0,48

0,90х**

ТТпимечангя: ТУ - теплоустойчивость, РС - репродуктивная способность; ВИ- выход имаго, м - масса имаго, СР - скорость развития, СП - степень пол'ит^ении гиггитских хромосом; * - Р > 0,95 ; 505 - Р ^ 0,99 ; х*х - Р ^ 0,999.

нве линии по показатели степени полетэиее гигантских храгпсогл.

Показатель степени полктенин хромосом характеризует количество генетического материала, дозу генов б кле. точном шцн-.. По.чу-'ченнне новые данные о влиянии генотипа и температуря окрутащой среды на степень политении гигантских хромосом дрозофилы могут служить весьма важным дополнением к существующим объяснениям механизмов гетерозиса, температурной адаптации и гог.сеостаза организмов.

Исследование котгпелядии между показателями я^аптугумой ценности. ЭКС клеточных яле? и степени политении гигантских хромосом лпозофилн. Для более углубленного-понимания механизмов температурной адаптации и эффекта гетерозиса исследовали корреляции между изученными признаками на.хромосомном, меточном и организман-ном уровне. Количественные значения коэффициентов корреляции приведены в табл. 4.

В результате проведенного анализа установлена группа признаков, месту которыми имеет место взаимная положительная тесная к средняя корреляция: это степень политении гигантских хромосом, 30% клеточных ядер, масса тела, теплоустойчивость. Замечен параллелизм в изменении этих признаков в-зависимости от температуры развития. С ;гругой стороны, обнаруживается генетически обусловленная взаимосвязь этих признаков, что особенно ярко простилось при температуре 28 °С. В этих условиях гибриды превосходят ин-вредные линии по всем изученным показателям.

Показатель скорости рззвития, как правило, имеет отрицательную фенотипическую корреляцию с другими адаптивно важными признаками, а также с показателями ЭКС клеточшос ядер и степени полкто-нии гигантских хромосом. В то ке время в условиях неблагоприятной температуры"28 °С наблюдается положительная генотипическая корреляция показателя скорости'развития с другими азученнкмп показателями.

Установлена тесная положительная корреляция меяцу показателем Э0£ клеточных ядер и степенью политеник гигантски;: хромосом. Полученные данные подтверждают взаимосвязь Функций ядерного генома и биоэлектрических свойств клеточных ядер, обнаруженную другими авторами (Шахбазов и др., Г98С).

Проведенное исследование свидетельствует о ванной роли степени политении гигантских хромосом, так гее, как и'биоэлектрических свойств клеточных ядер в определении приспособленности особей дрозофилы к неблагоприятным температурный условиям, в меха-

нмэй® яйлйкий гетерозиса и генотического гомеостаза.

Выводы

I. Исследованиями установлена важная роль генотипа и температуры окружающей среды в определении адаптивно важных признаков у дрозофилы, таких как теплоустойчивость, репродуктивная способность, выход имаго, масса тела, скорость развития. Полученные данные находятся в полном соответствии с концепцией нормы реакций!

2о В условиях температуры 25 °С обнаружены межяинейные различия по показателям теплоустойчивости, репродуктивной способности, выхода имаго, массы тела имаго, скорости развития. Межлинейные гибриды первого поколения в этих температурных условиях проявляют эффект гетерозиса по репродуктивной способности, жизнеспособности, скорости развития.

3. При понижении температуры развития с 25 до 18 °С установ-ленр повышение теплоустойчивости и массы тела имаго, снижение репродуктивной способности, замедление темпов развития инбредных и гибридных особей дрозофилы, снижение показателя выхода имаго в инбредных линиях дрозофилы.

4. При повышенной температуре развития (28 °С) значительно ухудшаются показатели адаптивной ценности дрозофилы - снижается их теплоустойчивость, репродуктивная способность, выход имаго, масса тела. Скорость развитая при этом возрастает. В неблагоприятных условиях температуры 28 °С особенно ярко проявляются преимущества гибридов _над инбреднкми линиями. Гибриды проявляют луч-аий онтогенетический гомеостаз и значительный гетерозисный эффект по всем изученным показателям адаптивной ценности.

5. Установлено увеличение электроотрицательности клеточных кдер в слюнных железах личинок дрозофилы при пониженной темпера-руре развития (18 °С) и снижение этого показателя при повышенной температуре (28 °С). Показано превосходство гибридов над инбред-гыми линиями по показателю ЭС$ клеточных ядер в условиях темпера-гуры 25 °С и 28 °С.

6. При температуре развития 25 °С не обнаружено значимых раз-игчий в распределении классов ядер с разной степенью политении ¡ромосон в слюнных желез-1х инбредных и гибридных особей дрозофила [а стадии 0-часовой предкуколки. Показано увеличение степени по-ттеник гигантских, хромосом при пониженной температуре развития 1& °С)„ При повышенной температура (28 °С) степень политении ги-* антских хромосом дрозофилы снижается, гибриды при этом проявляет

лучший гомэостаз по сравнению с инбреднымм линиями и превосходя? их по^показателю степени политении гигантских хромосом.

7.. Установлена важная роль биоэлектрических свойств клеточных ядер в механизме эффекта гетерозиса и температурной адаптации у дрозофилы. Показана связь биоэлектрических свойств клеточных ядер с функцией эндорадупликации, со степенью политении гигантских хромосом, Показатель ЭО% клеточных ядер положительно коррелирует с такими признаками как теплоустойчивость, репродуктивная. способность, выход имаго, масса тела. Установлена связь электроотрицательности и биоэлектрического гомеостаза клеточных ядзр с проявлением гетерозиса по адаптивно важным признакам у дрозофилы в условиях неблагоприятной повышенной температуры (28 °С).

6. Показано снижение электроотрицательности клеточных ядер дрозофилы при действия теплового шока (37 °С, 20 мин). Показано, что теплоустойчивость особей инбредных линий и гибридов дрозофила коррелирует с уровнем электроотрицательности клеточных ядер после действия теплового шока.

9. Установлена важная роль степени политенин гигантских хромосом дрозофилы в механизме адаптации к неблагоприятны« ¡г.емас|>а_" турным условиям и в механизме гетерозиса. Различия в дозе г^ноз, обусловленные разной степенью политении хромосом, положительно коррелируют с уровнен электроотрицательности клеточных-ядер, кассой тела, теплоустойчивостью осрбей дрозофилы, с проявлением гетерозиса по адаптивно вшшыы признакам в неблагоприятных условиях повышенной температуры (28 °С).

10. Проведенное исследование дополняет существующие представления о проявлениях и природе температурных адаптации, эффекта гетерозиса и роли степени - политении гигантских хромосом.и биоэлектрических свойств клеточных адер.

• Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Аль-Хамед С. Влияние температуры на проявление гетерозиса у Droaophila melanogaeter // Сб. науч. работ аспирантов ХГУ Харьков: Основа.- 1992.- С. 8-И.

2. Шахбазов В. Г., Аль-Хамед С., Некрасова А. В., Чепель Л.Ы. SwesHÍCTb теплостхйкостг дрозофгли в1Д температурнюс умов розвит-КУ // 1У я' Укр. ентомол. товариства. Тези доаовхдей.- Xapniб, 1992.- С. 185.

3. Аль-Хамед С.. Генетические различия дрозофилы в норме реакции на температурные воздействия // Материалы науч. конф. молодая ученых биол. ф-та и ИМ биологии ХГУ.- Харьков, 1993,- С. 3,