Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Мутаторы класса MR и динамика аллелофонда природных популяций DROSOPHILA MELANOGASTER

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Мутаторы класса MR и динамика аллелофонда природных популяций DROSOPHILA MELANOGASTER"

ОД РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

"институт цитологии и генетики

На правах рукописи УДК 575.24:595.773.4

иванников андрей валерьевич .

4УТАТОРЫ КЛАССА МИ И ДИНАМИКА АЛЛЕЛОФОНДА [РИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ £)/?ОБОРШЬА МЕЬЛМОСЛЯГЕЯ

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

НОВОСИБИРСК • 1995

Работа выполнена в Институте цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник Захаров И.К.,

Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Стегний В.Н.,

Институт биологии и биофизики Томского Государственного университета, г. Томск

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Бугров А.Г.,

Институт систематики и экологии животных СО РАН, г. Новосибирск

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский Государственный

университет, г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится " ЗУ" _ 1995 г.

на заседании диссертационного совета по защите

диссертаций на соискание ученой степени доктора наук (Д-002.11.01) в Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект акад. Лаврентьева, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН.

Автореферат разос'лан "_ 2У - 1995 г.

Ученый секретарь — ^ ^

диссертационного совета, — ~~ л,/-^ ~ доктор биологических наук Груздев А.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Под общим названием "гены-мутаторы" подразумеваются в настоящее время факультативные генетические структуры, присутствие которых в геноме повышает на 1-2 порядка величин частоту появления генных и хромосомных мутаций, других наследственных аберраций, известных под общим названием "гибридный дисгенезис". К классу MR-фактор у Drosopkila теlanogaster относятся гены-мутаторы, .присутствие которых в геноме выявляется по специфическому эффекту рекомбинации хромосом в геноме самцов. По меньшей мере два мобильных генетических элемента (МГЭ), которые распрЬстранены в природных популяциях Drosopkila melanogaster и действуют как мутаторы, принадлежат к классу MR-фактор, это МГЭ, Р и hobo. Способность природной хромосомы рекомбинировать в геноме самцов, или MR-активность хромосомы, выявляется по методике,' которая, в сущности, является тестом на мутабилыгость. npocfora метода позволяет охватить в анализе значительные объемы генетического материала природных популяций Drosopkila melanogaster. Было установлено, что хромосомы, способные рекомбинировать в геноме самцов - MR-хромосомы, широко распространены и содержатся в популяциях Drosopkila melanogaster с частотой 10-50%. Такая картина наблюдается в Северной Америке, в Южной Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, в.Австралии. Данные по MR-факторам в популяциях Drosophila melanogaster внутренних регионов Евразии до настоящего времени отсутствовали. Кроме того известно, что по критериям Р-М системы гибридного дисгенезиса, популяции Drosophila melanogaster Северной Америки к Евразии кардинально различаются. В популяциях Drosophila melanogaster Америки доминирует Р-цитотип и распространены • полноразмерные Р-элементы. В Евразии доминирует М-цитотип и распространены делегированные, неактивные копии Р-элемента. Ясно, что все данные по MR-факторам в популяциях Америки относятся к Р-содержащим MR-факторам. В популяциях Евразии картина должна быть иной.

Проблема генов-мутаторов имеет два аспекта - общебиологический (общегеиетический) и популяционный. В настоящее время накоплено

огромное количество данных по морфологии (молекулярные структуры), механизмам транспозиции и мутагенному эффекту МГЭ, их распространению в природных популяциях и эволюции. Однако популяционный аспект включает также и внутрипопуляционную динамику, существенным моментом которой является вопрос о механизмах регуляции количества и активности мутаторов. Этой проблеме до настоящего времени было уделено сравнительно мало внимания.

Существует мнение, что активность МИ-факторов в природных популяциях Огс^ор/гг'/а mela.noga.ster супрессирована и они проявляются как мутаторы только в специальных скрещиваниях с лабораторными линиями. Существует и противоположная точка зрения. Показано, например, что в природных популяциях Drosoph.Ha mela.noga.ster высокие концентрации летальной мутации 1(2)д1 могут поддерживаться за счет мутаторной активности М11-факторов. Известны случаи повышенной мутабильности природных хромосом и отдельных генов.

Для изучения активности генов-мутаторов в природных популяциях хорошо подходят летальные мутации. Во-первых, связь между МИ-факторами и летальными мутациями вытекает из самой природы этих двух явлений - "мутатор => мутация". Во-вторых, летальные мутации - наиболее представительный класс мутаций в природных популяциях ОгозорЫ1а теЫподавЬег, их содержат 10-30% аутосом. В-третьих, летальные мутации объективно регистрируются, и позволяют изучать уровни аллелизма.

Основной темой данной работы являются внутрипопуляционные отношения генов-мутаторов класса МИ-фактор и аллелофонда летальных мутаций популяции. Изучение проводилось классическими методами генетического анализа с использованием фенотипических генных маркеров. Работа проводилась на материале отечественных природных популяций Drosoph.Ua те1аподазЬег (территория стран СНГ).

Цели и задачи исследования.

Настоящая работа преследовала две цели:

1) Выяснить, присутствуют ли МИ-факторы в популяциях Ого$орЫ1а теЫподазЬег внутренних регионов Евразии;

2) Выяснить, существует лн функциональная связь между мутаторами и генетическим полиморфизмом популяции.

Соответственно обозначенным цел ям были поставлены и задачи исследования:

1) Изучить выборки из пространственно разобщенных популяций Drosophila melanogaster Евразии на присутствие MR-хромосом;

2) Выяснить, отражается ли присутствие MR-факторов в природной популяции на ее полиморфизме по летальным мутациям.

Научная новизна.

В настоящей работе были получены новые данные по Евразийским популяциям Drosophila melanogaster в отношении генов-мутаторов класса MR. Установлено, что хромосомы, содержащие MR-элементы, распространены в природных популяциях Drosophila melanogaster Восточной Европы, Средней Азии и юга Западной (рибири. Их концентрации в указанных регионах сравнимы с таковыми в других пунктах ареала вида. Открыт и описан новый феномен - пониженная MR-активность летальных хромосом • в популяциях • Drosophila melanogaster. Впервые экспериментально показано, что MR-хромосома, после возникновения в ней летальной мутации, утрачивает способность рекомбинировать в геноме самцов. Впервые изучены природные компаунды MR-хромосом. Показано, что гомологи MR-хромосом не проявляют MR-активности и среди них повышена частота летальных мутаций. Впервые показано, что генофонд популяции находится под постоянным мутагорным прессингом MR-факторов.

Таким образом, полученные результаты, наряду с фактами, дополняющими сведения о распространении MR-факторов в ареале вида

D. melanogaster, содержат принципиально новую информацию о внутрипопуляционных взаимоотношениях генов-мутаторов и аллелофонда популяции в плане их сопряженной динамики.

Основные результаты получены автором самостоятельно. Часть результатов и материалов получены совместно с И.К. Захаровым,

E.Б. Литасовой и Ю.А. Коромысловым.

Апробация результатов.

Материалы диссертации были доложены, представлены тезисами докладов или стендовых сообщений: на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана, Душанбе, 1989; на б-м Всесоюзном совещании по проблемам биологии и генетики дрозофилы, Одесса, 1989; на 12-м Европейском конгрессе по исследованиям на дрозофиле, Майнц (ФРГ), 1991; на 1-й Всесоюзной конференции по генетике насекомых, Москва, 1991; на научной конференции "Оценка последствий радиационного воздействия ядерных взрывов на Семипалатинском испытательном полигоне и антропогенного загрязнения окружающей среды на население Алтайского края", Барнаул, 1993; на 1-м съезде ВОШС, Саратов, 1994; на отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, 1991 и 1994 гг.

Объем и структура работы.

Работа изложена на 96 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, изложения результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка литературы. Список литературы включает 105 названий, в том чйсле 31 - на русском языке. Диссертация иллюстрирована 4 рисунками и 8 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении формулируются предпосылки и основные задачи исследования.

Глава 1 представлена обзором литературы по вопросам, касающимся генов-мутаторов, их распространению, свойствам и воздействию на аллелофонд популяции. Изложены данные о мутаторах как постоянном компоненте популяций БгозорИИа те1апода$Ьег и специфичной динамике аллелофонда популяции в их присутствии.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материал исследования представляли выборки из природных популяций Drosophila melanogaster. Исследовалась генетическая структура популяций внутренних регионов Евразии: Восточной Европы, Средней Азии и юга Западной Сибири. Изучалась жизнеспособность природных хромосом 2 в изогенизированном состоянии и их способность рекомбинировать в геноме самцов (MR-активность).

Методы. Для перевода аутосом в изогенное состояние использовался метод сбалансированных деталей. Тестерной является линия Cy/L, в которой один из гомологов аутосомы 2, маркированный мутацией Curly, содержит инверсии в обоих плечах, что препятствует кроссинговеру. Данный метод состоит из трех скрещиваний. В первом скрещивании (изолирующем) один из двух гомологов от дикого самца вводится в компаунд с хромосомой Су. Второе скрещивание (размножающее) позволяет получить самцов и самок, гетерозиготных по природной и Сг/-хромосомам. В третьем (изогенизирующем) скрещивании природная хромосома переводится в изогенное состояние. Жизнеспособность изогенизированных хромосом 2 из природы определялась согласно шкале, представленной в Табл. 2, где в процентах выражена доля индивидов "не-Су" в F3 опыта (теоретически ожидаемое количество "не-Су" составляет 33,33% - класс "норма").

Изогенизированные хромосомы анализировались в MR-mecme на способность рекомбинировать в геноме самцов. Использовалась линия с цепочкой маркеров в хромосоме 2 - dp b сп bw.

В первом скрещивании самцы, носители природной хромосомы, скрещивались с самками dp b сп bw. Их сыновья + + + +/dp b сп bw скрещивались с самками dp b сп bw. Технически данное скрещивание выполнялось так, чтобы можно было получить не менее 1 тыс. потомков. Природная хромосома квалифицировалась как MR-хромосома, если среди потомков F2 MR-теста присутствовал хотя бы один рекомбинант.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Распространение и концентрации MR-хромосом

в популяциях Drosophila melanogaster.

В работе представлены данные о распространении и частотах MR-хромосом в популяциях Drosophila melanogaster внутренних регионов • Евразии (Табл. 1). В 10 изученных в разные годы популяциях частота MR-хромосом, среди хромосом 2 популяции, колебалась в пределах 1840%.

2. Концентрации летальных мутаций в популяциях.

В трех популяциях Drosophila melanogaster были изучены распределение хромосом 2 по классам жизнеспособности (Табл. 2). Частоты летальных мутаций составили для популяций Душанбе-1988, Душанбе-1990 и Умань-1991 - 20,8, 17,1 и 14,4%, соответственно. Кривая распределения хромосом по классам жизнеспособности была типичной и имела два пика - малый пик соответствовал классу "деталь", большой - классу "норма" и соседнему - "субвиталь" или "супервиталь".

3. Пониженная MR-активность летальных хромосом в

природных популяциях Drosophila melanogaster.

При одновременном изучении природных хромосом на жизнеспособность и MR-активность было обнаружено, что MR-активность хромосом, несущих летальную мутацию (хромосомы класса "леталь") всегда ниже, чем MR-активность хромосом, не содержащих летали (классы "семилеталь", "субвиталь", "норма" и "супервиталь"). Феномен пониженной MR-активности летальных хромосом проявляется, во-первых, как пониженная частота MR-хромосом в классе жизнеспособности "леталь" (Табл. 3) и, во-вторых, как пониженная активность MR-хромосом с летальной мутацией по сравнению с MR-хромосомами витальных.классов (Табл. 4).

4. Снижение MR-активности в MR-хромосоме U:12-2

после возникновения в ней летальных мутаций.

Чтобы проверить как возникает пониженная MR-активность летальных хромосом был проведен эксперимент. Использовалась

Таблица 1. Частоты МЯ-хромосом в природных популяциях ОговорИИа те1аподавЬег на территории Евразии

Всего МИ-

Регион, популяция, год изучено хромосомы

хромосом число %

Украина, Умань-1991 83 15 18,1

Россия, Краснодарский край, Геленджик-1977 22 4 18,2

Армения, Аштарак-1977 17 4 23,5

Азербайджан, Шемаха,-1977 26 10 38,5

Таджикистан, Душанбе-1988 47 19 40,4

Таджикистан, Душанбе-1990 154 35 22,7

Узбекистан, Ташкеит-1977 15 4 26,7

Россия, Алтайский край, Поспелиха-1992 42 10 23,8

Россия,Алтайский край, Змеиногорск-1992 15 4 26,7

Россия, Алтай, Горно-Алтайск-1992 28 11 39,3

Всего 464 116 25,0

Примечание. Данные по популяциям 1977 г.

были получены М.Д.Голубовским [Иванников и др., 1995].

Таблица 2. Распределение хромосом 2 из природных популяций ИговоркИа тектодснЬег по классам жизнеспособности

Жизнеспособность Частота хромосом в популяциях, %

класс интервал*, % Душанбе 1988 (N=173)** Душанбе 1990 (N=240) Умань- 1991 (N=136)

Деталь (X) 0.0-3.33 20.8 17.1 14.4

Семилеталь (БЬ) 3.34 - 16.66 4.6 7.9 4.4

Субвиталь (8иЬУ) 16.67 - 25.00 17.9 5.4 3.7

Норма (К1) 25.01 -41.66 53.2 53.3 58.8

Супервиталь (БирУ) более 41.66 3.5 16.3 14.7

* Пояснение дано в разделе "Материалы и методы". ** N - общее число изученных хромосом.

Таблица 3. Частота МИ-хромосом в летальных (Ь) и витальных (V) классах жизнеспособности в природных популяциях ОгоьорИИа теЫподаьЬег

Популяция Класс Изучено хромосом MR-хромосомы, число MR-хромосомы, частота (%)

Душанбе-1988 V И 4 36.4

L 36 15 41.7

Душанбе-1990 V 118 32 27.1

L 36 3 8.3*

Умань-1991 V 59 12 20.3

L 24 3 12.5

Всего V 188 48 25.5

L 96 21 21.9

Примечание. Достоверность различий между классами V и Ь, согласно критерию Фишера здесь и в Табл. 4: * - Р > 0.999; ** - Р > 0.95; *** - Р > 0.90.

Таблица 4. Средняя активность МИ-хромосом в летальных (Ь) и витальных (V) классах жизнеспособности в природных популяциях ВговорИИа теЫподазЬег

Число Число Средняя

Популяция Класс потомков в рекомби- MR-активность,

¥■) MR-тecтa нантов %

Душанбе-1988 V 3340 19 С.568

L 25390 34 0.134*

Душанбе-1990 V 37472 74 0.197

L 3522 3 0.085***

Умань-1991 V 25189 55 0.218

L 7475 8 0.107**

Всего V 66001 184 0.224

L 36387 45 0.124*

сильная МИ-хромосома U:\2-2 из популяции Умани 1991 г. Данная хромосома в момент выделения из популяции не содержала летальных мутаций и представляла класс жизнеспособности "норма". При скрещивании с лабораторной линией проявился мутатагенный эффект МИ-фактора в хромосоме 11:12-2 и в трех ее копиях независимо друг от друга возникли летальные мутации (при проверке они оказались комплементарными). Три копии Ш2:2 , в которых возникли летальные мутации и 8 копий 11:12-2, которые параллельно с вышеназванными прошли через эксперимент по индукции мутаций, но сохранили витальные свойства, были изучены в тесте на МК-активность.

Оказалось, что копии и:12-2 с летальной мутацией давали меньшее количество рекомбинантных потомков, чем контрольные. Частота рекомбинантов в летальных копиях составила 0,113%, а в контрольных - 0,5% в И2 МИ-теста (Табл. 5).

Таблица 5. МК-активность постиндукционных летальных (1) и витальных копий МИ-хромосомы и: 12-2

№ хро- Число потомков Рекомбинанты Средняя

мосомы F? MR-теста число частота, % MR-активность, %

5-1(1) 1327 2 0.2

5-5(1) 1087 1 0.1

21-5(1) 1128 1 0.1 0.113

5-3 1589 1 0.1

5-6 1024 4 0.4

5-9 1340 5 0.4

5-10 1023 4 0.4

21-4 1043 6 0.6

21-6 1401 14 1.0

21-8 1071 6 0.6

21-10 1108 8 0.7 0.500

5. Гомолог-специфичное распределение МИ-активности и мутаций жизнеспособности в хромосоме 2 в природной популяции Иго8орЫ1а те1аподавЬег.

У самцов из популяции г. Умани 1991 г. были изучены на жизнеспособность и. МЫ-активность оба гомолога хромосомы 2. Всего в выборке Умань-1991 было обнаружено 15 МИ-хромосом (см. Табл. 1) и была известна жизнеспособность их 15 гомологов и МЫ-активность 10 из 15 их гомологов. Распределение 15 МК-хромосом по классам жизнеспособности в целом было сходно с общепопуляционной картиной. А среди 15 гомологов МИ-хромосом была повышена частота мутаций жизнеспособности. Среди 10 изученных на МЫ-активность гомологов МИ-хромосом, таковая полностью отсутствовала. Данные по гомолог-специфичному распределению мутаций жизнеспособности и МИ-активности приведены в Табл. 6.

Таблица 6. Жизнеспособность и МК-активность МИ-хромосом и их гомологов из популяции й. mela.nogas.ter Умани 1991 года

№ линии М11-Х1 эомосома Гомолог МП-хромосомы

№ класс МЛ-активность № класс М11-активность

1 1 К 0.04 2 Ь 0

2 3 ь 0.04 2 N 0

2 2 N 0.07 4 Ь 0

92 5 N 0.07 2 ь 0

67 1 N 0.09 2 БирУ -

82 1 N 0.09 3 БирУ -

95 2 Ь 0.11 1 N 0

11 2 ь 0.16 1 N -

22 1 БЬ 0.17 2 N 0

68 1 N 0.20 3 БЬ 0

69 1 N 0.27 2 Ь 0

30 1 N 0.33 2 ь 0

33 3 БирУ 0.34 1 N -

12 2 N 0.39 4 БирУ -

103 3 N 0.74 2 Ь 0 '

Гласа 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. MR-хромосомы в Евразийских популяциях Drosophila melanogaster.

Было установлено, что в популяциях Drosophila melanogaster внутренних регионов Евразии MR-хромосомы повсеместно распространены и присутствуют в популяциях в диапазоне частот 1840%. Можно заключить, что по распространению и концентрациям MR-хромосом евразийские и североамериканские популяции сходны. Для последних также отмечено повсеместное присутствие MR-хромосом и диапазон частот 10-50%. Известно, однако, что по критериям Р-М системы гибридного дисгенеза евразийские и североамериканские популяции Drosophila melanogaster кардинально различаются. Это связано с тем, что Р-элемент - молекулярный агент Р-М системы, полноразмерные и активные копии которого определяют мутаторные свойства MR-хромосом в североамериканских популяциях, в евразийских популяциях местами представлен неактивными деффектными копиями, а местами отсутствуют вовсе. Мы предполагаем, что нишу MR-фактора в популяциях Drosophila melanogaster Евразии занимает не Р-элемент, как в Северной Америке, а какой-то другой (или другие) МГЭ. Одним из них может быть МГЭ hobo.

2. Пониженная MR-активность летальных хромосом в популяциях Drosophila melanogaster.

При одновременном изучении природных хромосом на жизнеспособность и MR-активность нами был обнаружен феномен пониженной MR-активности хромосом с летальной мутаций (Табл. 3 и 4). Мы предположили, что MR-фактор, индуцируя летальную мутацию, утрачивает свои свойства. Данное предположение было подтверждено экспериментально. Копии MR-хромосомы U:12-2 значительно снижали свою MR-активносгь после того, как в них возникали летальные мутации (Табл. 5). Таким образом было выяснено как возникает пониженная MR-активность летальных хромосом. Но оставалось неясным как поддерживается это состояяние в естественных популяциях. Процесс мейотической рекомбинации несравнимо более объемный но количеству вовлеченного генетического материала, чем

мутагенез М11-факторов, должен все время препятствовать неслучайному распределению на хромосомах таких локальных явлений как летальные мутации и МИ.-факторы.

3. Мутаторный прессинг МН-факторов в популяциях ОгозорИИа те1апода81ег.

Причиной пониженной МК-активности летальных хромосом в популяциях, по нашему мнению, является то, что в каждом поколении МИ-факторы индуцируют значительное количество летальных мутаций. Для обозначения ситуации, при которой часть аллелофонда летальных мутаций популяции передается потомкам не от родителей, а возникает с1е пои о, вводится понятие "мутаторный прессинг МК-факторов". Степень мутаторного прессинга есть доля хромосом, в которых возникли летальные мутации после формирования зигот текущей генерации среди всех летальных хромосом в популяции.

4. Гомолог-специфичное распределение МК-факторов и летальных мутаций как доказательство существования мутаторного прессинга.

Мы полагаем, что еще одним свидетельством существования мутаторного прессинга является гомолог-специфичное распределение МК-факторов и летальных мутаций в хромосомах 2, выявленное нами в популяции ОгозорИИа те1аподазЬег Умани в 1991 году. Суть явления заключается в том, что из двух гомологов 15 хромосом 2 МЫ-активным во всех случаях был только один гомолог. Среди 15 МЛ-гомологов летальную мутацию содержали только 3 и их подавляющее большинство - 10 из 15, принадлежали к классу жизнеспособности "норма". Среди 15 "не-МК"-гомологов частота летальных мутаций была в два раза выше, чем среди МИ-гомологов - б случаев, а класс жизнеспособности "норма" был представлен 5 случаями из 15, что в два раза ниже, чем среди МИ-гомологов. В целом, распределение МИ-гомологов по классам жизнеспособности близко к общему для всех популяций стандарту: кривая имеет два пика, малый - в классе "леталь", и большой - в классе "норма". Распределение не-МЫ-гомологов по классам жизнеспособности совершенно иное: высокий пик кривой соответствует классу "леталь!'. Оба гомолога хромосомы 2 в этом опыте выделялись от самцов.

Отсутствие нормальной рекомбинации между гомологами сохраняет гомолог-специфичный характер распределения летальных мутаций и MR-факторов со времени формирования зиготы. По-видимому, основные мутационные события, следствие которых наблюдается как пониженная MR-активность летальных хромосом, происходят после формирования зигот.

5. Расчет степени мутаторного прессинга в популяции

Drosophila melanogaster Душанбе-1990.

Согласно представленным данным, различие по MR-активности летальных и витальных хромосом в популяции отражает частоту летальных мутаций, возникших после формирования зигот текущей генерации или степень мутаторного прессинга. В популяции Душанбе-1990 (Табл. 3) из 118 витальных хромосом MR-активность проявили 32, что составляет 27,1%. Из 36 хромосом класса "деталь" MR-активность проявили 3, что составляет 8,3%. Предположим, что мутаторный прессинг отсутствует и среди хромосом класса "деталь", как и в витальном классе, MR-хромосомы составляют 27,1%, тогда их количество должно быть не 3, а 9,8. Очевидно, что разница последних двух цифр (9,8-3=6,8) есть количество хромосом, которые утратили MR-активность при возникновении летальной мутации после формирования зигот текущей генерации. Эти 6,8 хромосом от 36 составляют 18,9%. Следовательно, примерно 20% хромосом класса "леталь" приобрели летальные мутации не от родителей а в текущей генерации (после формирования зигот индивидов) под воздействием мутаторного прессинга. Всего в выборке Душанбе-1990 было изучено на жизнеспособность 240 хромосом (Табл. 2), из них, по нашим оценкам, 6,8 хромосом мутировали после формирования зигот. Следовательно, мутабильность в целом по популяции составила 2,8%. Таким образом, степень мутаторного прессинга MR-факторов составила примерно 20% хромосом класса "леталь" и 2,8% хромосом по всей популяции Душанбе 1990 г.

выводы

Природные популяции Drosophila melanogaster изучены на присутствие генов-мутаторов класса MR-фактор и наличие функциональной связи между MR-факторами и аллелофондом летальных мутаций популяции.

1. В 10 изученных популяциях частота хромосом 2, содержащих MR-фактор, проявлялась в пределах 18-40%. Таким образом, в евразийских популяциях Drosophila melanogaster гены-мутаторы класса MR-фактор широко распространены и по концентрациям не отличаются от североамериканских и других популяций, где диапазон концентраций MR-хромосом определены как 10-50%.

2. Обнаружен феномен пониженной MR-активцости хромосом, содержащих летальные мутации. Этот феномен проявляется, во-первых, как пониженная частота MR-хромосом среди хромосом с летальной мутацией. Частота MR-хромосом в популяциях Душанбе-1988, Душанбе-1990 и Умань-1991 среди летальных и среди витальных хромосом составила: 41,7 и 36,4, 8,3 и 27,1, 12,5 и 20,3%, соответсвенно по популяциям. Во-вторых, это г феномен проявляется и как пониженная MR-активность леталь-содержащих MR-хромосом по сравнению с MR-хромосомами без летальной мутации. Значение средней MR-активности в популяциях Душанбе-88, Душанбе-90 и Умань-91 летальных и витальных хромосом составила 0,134 и 0,568, 0,085 и 0,197, 0,107 и 0,218%, соответственно, по популяциям.

3. Экспериментально было подтверждено выдвинутое предположение о том, что MR-фактор, индуцируя летальную мутацию, теряет свою MR-активность. Для трех копий хромосомы MR:U12-2, в которых возникла летальная мутация, средняя MR-активность имела значение 0,113%. Для восьми копий той же MR-хромосомы, в которых летальная мутация не возникла, средняя MR-активность имела значение 0,500%. Показано, как может возникнуть пониженная MR-активность в одном поколении.

4. Сформулировано понятие "мутаторный прессинг" для обозначения ситуации, когда часть аллелофонда летальных мутаций передается в череде поколений не от родителей к потомкам, а возникает под действием генов-мутаторов в каждом поколении заново, что

позволяет сохраняться пониженной MR-активности летальных хромосом. Степень мутаторного прессинга есть доля хромосом, в которых возникли de novo летальные мутации при формировании зигот индивидов текущей генерации от общего количества летальных хромосом в популяции.

5. Доля хромосом 2, в которых возникли летальные мутации после формирования зигот текущей генерации среди всех летальных хромосом выборки Душапбе-1990 составила примерно 20%. Это означает также, что примерно 20% всех летальных хромосом 2 в популяции Душанбе-1990 должны элиминироваться на протяжении текущей генерации, поскольку концентрация хромосом, содержащих летальную мутацию, в популяции величина относительно постоянная. Таким образом, мутаторный прессинг не только поставляет летальные мутации, но и ускоряет процесс их элиминации.

6. Предлагается схема регуляции активности генов-мутаторов в популяциях. Эта схема основана на свойстве генов-мутаторов утрачивать свою мутаторную активность, индуцируя летальную мутацию.

Работы, опубликованные по теме диссертации

1. Иванников A.B. Анализ рецессивных летальных мутаций в популяции Drosophila melanogaster г. Душанбе. //В кн.: Сборник трудов республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Тадж. ССР. / Душанбе. 1989. С. 22-25.

2. Захаров И.К., Юрченко H.H., Иванников A.B. Концентрация и спектр видимых мутаций в природных популяциях Drosophila melanogaster. //В кн.: Всесоюзное совещание по проблемам биологии и генетики.дрозофилы. (Одесса, 7-12 сентября 1989 г.) Тезисы докл. / Одесса. 1989. С. 37.

3. Захаров И.К., Иванников A.B. Генотипическая изменчивость популяций Drosophila melanogaster г. Душанбе. // В кн.: 3 школа-семинар по генетике и селекции животных. 12-19 сентября 1989 г. / Новосибирск. ИЦиГ СО АН СССР. 1989. С. 42.

4. Захаров И.К., Иванников A.B. Генетический мониторинг природных популяций Drosophila melanogaster. // В кн.: Экологическая генетика растений, животных, человека. / Кишинев. Штиинца. 1991. С. 458.

5. Захаров И.К., Иванников А.И., Скибицкий Е.Э., Чурашов К.В., Вайсман Н.Я., Ульянова A.M. Генетическая изменчивость природных популяций Drosophila melanogaster. // В кн.: 1 Всесоюзная конференция по генетике насекомых. Москва, 19-21 ноября 1991 г. Тезисы докл. / М.: Наука. 1991. С. 44.

6. Golubovsky M.D., Sokolova К.В., Zakharov I.K., Yurchenko N.N., Ivannikov A.V. Lethal alleles of l(2)gl anti-oncogene: wide distribution in nature and heterozygots advantage. // In: 12th Eropean Drosophila Research Conference, Mainz, Late Abstract Book. Sept. 2nd-6th 1991. P. 7.

7. Иванников A.B., Захаров И.К. Пониженная MR-активность среди хромосом с легальной мутацией в природной популяции Drosophila melanogaster.// Доклады Академии наук. 1992. Т. 324. №2. С.436-438.

8. Захаров И.К., Баласов М.П., Беляева Е.С., Вайсман Н.Я., Волошина М.А., Горлов И.П., Демаков С.А., Демакова О.В., Дубатолова Т.Д., Жимулев И.Ф., Захаренко Л.П., Иванников A.B. и др. Мутации и мутагенез в популяциях Drosophila melanogaster Алтая. // В кн.: Генетические эффекты антропогенных факторов среды. / Новосибирск. ИЦиГ СО РАН. 1993. С.44-61.

9. Иванников A.B., Коромыслов Ю.А. Летальные мутации как регулятор активности генов-мутаторов в популяциях Drosophila melanogaster. // Генетика. 1994. Т. 30 (приложение). С. 57-58.

10. Иванников A.B., Голубовский М.Д., Коромыслов Ю.А., Захаров И.К. MR-хромосомы в Евразийских популяциях Drosophila melanogaster. // Генетика. 1995. Т. 31. №2. С. 209-211.

И. Захаров И.К., Иванников A.B., Скибицкий Е.Э., Чурашов К.В., Юрченко H.H., Волошина М.А., Голубовский М.Д. Генетические свойства аллелей генов Х-хромосомы, выделенных из природных популяций Drosophila melanogaster в период вспышки мутаций. // Доклады Академии наук. 1995. Т. 341. №1. С. 126-129.