Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Наследование плейотропных количественных эффектов при тригибридном скрещивании ARABIDOPSIS THALIANA (L. ) HEYNH.

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Наследование плейотропных количественных эффектов при тригибридном скрещивании ARABIDOPSIS THALIANA (L. ) HEYNH."

БРУСЕНЦОВЛ

Мария Юрьевна

УДК 575.1:575.2:581.15

1АСЛЕДОВАНИЕ ПЛЕЙОТРОПИЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ТРИГИБРИДНОМ СКРЕЩИВАНИИ АМВтОРБга ТНАЫАМ (Ъ.) БЕТОН.

(03.00Л 5 — генетика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

БРУСЕНЦОВА

Мария Юрьевна

УДК 575.1:575.2:581.15

^СЛЕДОВАНИЕ ПЛЕЙОТРОПНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ТРИГИБРИДНОМ СКРЕЩИВАНИИ АКАВГООРБЮ ТНАЫАМА (Ь.) НЕУШ.

(03.00.15 — генетика)

АВТОРЕФЕРАТ лиссертации па соискание ученой степени кандидата биологических паук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники и швд овощеводства Луганского сельскохозяйственного института.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор биологических наук, профессор И. Д. Соколов.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук, профессор Б. В. Ригин;

доктор биологических наук, профессор В. И. Пыжинков.

Ведущая организация: Агрофизический институт, г. Санкт—Г тербург.

Защита диссертации состоится «22» ноября 1996 юда н /4 час на заседании Диссертационного совета Д 020.18.02 во Всероссийск* научно—исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вав лова по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, <

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийско научно—исследовательского института растениеводства им. Н. И. Е вилова.

Автореферат разослан « » ОимЗ?^. 1996 года.

Ученый секретарь Диссертационнс совета, доктор биологических наук, пр фессор Э. А. ГОНЧАРОВА.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

юлышшство \озяпс1вепно цепных, селектируемых признаков >сится к количественным. А сведения о генетике количественных знаков, имеющиеся в литературе, остаются пока весьма противоре->ши. Хотя данные об их природе тождественны иредставлешно, что I, определяющие количественные различия, не отличаются от ственных и наследуются так же, как и они. 5 научной практике существуют методы изучения количественных ичий с использованием маркерных (сигнальных) генов с четким ственным проявлением, что дает возможность изучить наследова-их плейотропных количественных эффектов в рамках менделев-о подхода. Идея «сигнален» А. С. Серебровского (1970) при .бр идиом скрещивании была успешно реализована ЯижеИ'ом (1949). г метод не исчерпал себя, и в настоящее время необходимо его денение при полпгибридных скрещиваниях.

1ля проведения опытов удобным объектом является резупгка (ара-шеие) Таля (Ат1ж1орых ПшНапа (Ь.) НеупИ.). Это небольшое юпыляюшееся в .лабораторных условиях растение семейства ка-ных. Оно нмеег малый сроквегстапип (около месяца) и небольшой >р хромосом. Для арабндопсиса составлены подробные генетпчес-карты. чго позволяет проводить на нем исследования различного ктера, и гом числе и в области количественной генетики. На этом кте решено было изучить наследование плепогронных кодичес-ных эффектов при тригибридном скрещивании. 1,ель п основные задачи исследования. Работа имела своей пелыо ение наследования плейотропных количественных эффектов, оп-ляемых генами с четким качественным проявлением, уста но ил е-характера межаллельных и межгенных взаимоотношений, образа тг.г действия генов и их взаимодействие. В связи с чем в программу ты были включены следующие вопросы:

- анализ наследования количественных различий, определяемых :ернымп генами;

— выяснение корреляций между качественными и количествен] признаками;

— изучение генотипических, иаратипических и фенотипичес корреляций между количественными признаками;

— применение метода фоновых признаков для повышения ра шающей способности генетического анализа.

Научная новизна исследования. Применен менделевский (ген* ческий) подход для описания наследования количественных разли на модели тригибридного скрещивания. Рассмотрено наследова шести количественных признаков. Впервые убедительно доказан цессивный эпистаз при изучении признака «высота стебля». Подг жден вывод о возможном переопределении генетической форму; экологических градиентах. Установлено, что влияние условий сред] приводит к изменению характера межаллельных и межгенных взаи отношений. Выяснено соотношение между знаками и величин фенотипического и генотипического коэффициентов корреляции нулевом значении паратипического коэффициента корреляции. Д< зана возможность повышения разрешающей способности генети1 кого анализа с помощью метода фоновых признаков и применен] качестве фонового признака с сильно различающимися коэффивд тами паратипической и генотипической корреляции.

Теоретическая и практическая ценность исследования. На прил тригибридного скрещивания показан метод объединения растеш фенотипические классы (классы расщепления) по количествен! признакам. Произведена оценка средних арифметических для кажг класса расщепления всех количественных признаков; вычислены' тистики второго порядка. На этой основе сделаны выводы о деист и взаимодействии генов в понятиях и терминах мевделевской гене ки.

Данные свидетельствуют в пользу применения менделевского г хода при анализе наследования количественных различий, опреде емых сигнальными генами. Этот метод обеспечивает получение г ребной информации при исследовании родителей и гибридных пс ляций. Он дает селекционеру все необходимые для его работы св( ния.

Вывод о влиянии экологических факторов на переопределе генетической формулы доказывает необходимость использования лученной информации лишь в конкретных условиях среды. Возм ность распространения выводов о характере наследования определ ных признаков на другие условия требует предварительной провес

Поскольку в последнее время в селекционных программах все ч; используются картированные маркеры, то работа имеет и определ ное теоретическое и практическое значение.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссс|

иной работы изложены на научно—технических конференциях {»ессорско—преподавательского состава Луганского сельскохозяй-нного института (Луганск, 1993, 1994. 1995 гг.). Дупликация результатов исследования. По материалам диссертации Злпковано 4 работы, в которых изложены основные положения Д. Соколов, М. Ю. Брусснцова (1994, 1995а, 19956); М. Ю. ;сицова (1994). _ _

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, ;ратурного обзора, описания условии и методики исследования, ра зделов экспериментальной части, выводов, списка литературы, 'ояшего из 195 наименований, в том числе 50 зарубежных, и тожения, включающего 12 таблиц.

'абота выполнена в 1992—1995 годы на кафедре ботаники Лугано сельскохозяйственного института.

Объекты и методика исследований. Резушка Гатя (арабидопспс

I) (АгаЫсЬр?!? ИтНапа (Ь.) Неуп1г.) — удобный объект для проведе-гснетического aнaJШзa. Это небольшое самоопыляющееся в лпбо->рных условиях растение семейства капустных содержит малый эр хромосом и имеет небольшой период вегетации — около месяца. 3 нашем эксперименте использовали семена чистой линии Энк-.1 (5) и чистую линию, отличающуюся от названной расы по трем 1М (1з). Второй родитель представляет собой тройной рецессив, гленный А. П. Петровым в потомствах от скрещивания моноген-мутантов в лаборатории генетики Донецкого государственного верситета. Он имеет гофрированные, светло-зеленые листья и летовый отгенок листьев ко времени начала цветения. Обозначим: А — аллель, определяющий нормальную поверхность га, а — гофрированный лист, В — обычная темно-зеленая окраска гьев, Ь —фиолетовый оттенок листьев, С — обычные темно-зеленые гья, с — светло-зеленые листья. имеет генотип АЛВВСС, — 1СС. Фиолетовая окраска не проявляется у стеблевых листьев, тому ген В не мешает обнаружению действия гена С. Подчеркнем, аллель Ь в гомозиготном состоянии сильно влияет и на длину ¡ля, но основным его проявлением принимается способность в эзиготном состоянии детерминировать фиолетовый оттенок розе-гых листьев. Укорочение же стебля рассматриваем как плейотроп-: эффект этого гена.

Сравнение мутантов с линией Энкхайм свидетельствует о том, что ет место плейотропный эффект генов Л, В и С наряд количествен-признаков.

Искусственным скрещиванием был получен гибрид 1} (^х!^), само-лением — гибрид Б, и скрещиванием I] с П^ — гибрид В? визирующее скрещивание). Выращивание растеши'! Т^п

изводили одновременно в почвенной культуре. За основу приняли

методику, предложенную А. П. Петровым и др. (1976). Посев квад ный на расстояниях, исключающий конкуренцию растений.

В начале цветения учитывали три описанных выше качествен признака и шесть количественных: число дней от посева до на цветения, массу растения, высоту стебля, число листьев в розе число листьев на стебле и общее число листьев.

При обработке результатов, полученных при измерениях и под тах, использовались обычные математико-статистические мет (В. Ю. Урбах 1964; П. Ф. Рокицкий 1974; Н. А. Плохинский 1 Т. Ф. Лакин 1990). Обработка результатов проводилась на персон ном компьютере IBM PC/AT и программируемом калькуляторе «Э. троника МК—52» в основном по программам, разработанным и лю но предоставленным доктором биол. наук, профессором И. Д. С< ловым (1987).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мендел евский анализ наследования количественных разли определяемых маркерными генами. Гибрид первого поколение отличается по качественным признакам от исходной линии Энкх; что указывает на полное доминирование признаков дикого т: Расщепление в Е^ происходит в соотношении 27:9:9:9:3:3:3:1U анализирующем скрещивании 1:1:1:1: 1:1:1:1. Проверка методом^ тверждает правильность этого утверждения (для Б^=8.88, 0.20<Р<( для %= 10.88, 0.20<Р<0.50). Следовательно, имеет место независи распределение трех генов.

Из-за трансгрессии вариационные кривые и Е^не обнаружив четкой многовершинности. Сучетом качественного проявления ге все растения Е^ и Выбыли уверенно отнесены к соответствуют генотипу, а потом для совокупностей растений определенных гене пов вычислены средние арифметические значения (х), вариансы ( другие параметры.

По t—критерию Стьюдента сравнивали средние совокупное растений из ^ и Е^, имеющих одинаковый фенотип по качествен! признакам. Все полученные значения t-критериев меньше станд; ных для первого уровня значимости (Р=0.95). Лишь в одном слу при сравнении растений с коротким стеблем и светло—зелеш листьями по признаку «число листьев в розетке» найдено значен чуть больше tjipn Р=0.95 (табл. 1). При использовании первого noj вероятности безошибочного прогноза (Р=0.95) ожидается, что при* но в одном из двадцати попарных сравнений фактическое значе t—критерия случайно окажется больше стандартного. У нас 1 больше стандартного оказалось одно значение из тридцати д

едовательно, можно в целом принять О—гипотезу и считать, что алогичные по качественным признакам растения | и ^достоверно отличаются и по рассмотренным количественным признакам. С учетом того, что генеральные средние нормальных растений 1|и .южно считать одинаковыми, принимаем, что гомо— и гетерозиготы отличаются по значениям изученных нами количественных прпзна-в. Следовательно, имеет место полное генотпппчсское домшшрова-е, то есть полпое подавление аллелями Л, В н С проявления аллелей Ь и с, соответственно (Л>а, В>Ь, С>с).

Таблица 1

Значения (—критериев при сравнении средних значений совокупностей особей Т^, имеющих одинаковый фенонш по качественным признакам

Каиггсствгштне признаки

Фенотип

покачествеиным высота масса число число число всего

признакам стебля раст. дней л. в розет. л. на стебле листьев

рмальные растения 1.43 0.45 1.08 1.48 0.95 1.55

фрнрованные листья 0.55 0.66 1.32 1.52 0.23 1.04

юлетовые листья (л.)

шчалу цветения 0.02 1.81 1.57 1.74 0.58 1.07

стло-зсленые л. 0.01 0.51 0.79 0.12 0.14 0.03

фрнров., фиал. л. 0.35 1.67 0.S1 0.40 0.33 0.44

фриров.,

:тло~зеленые л. 0.44 0.48 0.16 0.64 0.25 0.53

юлет.,

яло-зеленые л. 0.99 0.79 1.80 2.05* 1.02 1.81

фриров.,

:тло-зслетт.. фиолст. л. 1.84 1.64 0.82 0.S5 1.37 1.11

* — Различие достоверно при 0.95<Р<0.99

С помощью гсеготипических значений вычислялись эффекты (ш яния) замены аллелей, нахождение которых производилось от вели1 ны признака базового генотипа Л—В—С—(нормальные растения), с ределенной вследствие большого объема выборки с наименьшей с тистической ошибкой. Эффекты замены представляют собой разно« средних значений признака какого—либо конкретного генотипе генотипа Л—В—С—. Если разность положительная, то мы имеем д« с аллелыо—усилителем признака, или плюс—аллелью, если отрицате. ная, с аллелыо—ослабителем, пли минус—аллелью.

Высота стебля. По признаку «высота стебля» все доминанта аллели (А, В, С) —усилители признака, или плюс—аллели. Рсцесс! ные аллели (а, Ь, с) — ослабители признака, или минус—алле. Поскольку доминируют первые, следует говорить о положительн доминировании, или плюс—доминировании.

Под фенотипическим доминированием понимается соотношег средних значений В, Е и Г?. В данном случае Хр= %> %> то е< генотипическое полное доминирование сопровождается и фенотиг ческим полным доминированием (табл. 2).

Меиделевский подход к описанию наследования признака «выс( стебля». В количественной генетике в один фенотипический кл; группируются генотипы, имеющие близкие средние значения. Пра! мерность такого объединения проверялась обычными статистическ ми методами: дисперсионным анализом, если в одну группу (клг расщепления) объединяли более двух генотипов, и по I—критер] Стыодента (В. Ю. Урбах 1964). Группировка генотипов в ш фенотипических классов приводится в таблице 2.

Таблиц

Группировка генотипов в классы расщепления по признаку «высота стебля»

Генотипы и популяции п 1 ^ т 1-кригерш"

Первый фенотипический класс

ААВВСС (ф АаВЬСс (Е) А-В-С- (Е) АаВЬСс(ф

57 48.93 56.92 1.00

63 49.46 99.90 1.26

214 47.30 113.17 0.73

49 49.96 142.62 1.71

383 48.24 105.58 0.53

В целом по классу

Второй фенотипический класс

А-В-сс (ф АаВЬсс (В^

В целом по классу

50 41.90 60.70 1.10 34 42.00 115.15 1.84 84 41.94 81.62 0.99

0.01

лютипы н погтулящш

— г.

п х 5 ш Мсротерни

аВ-С-аВЬСс (4)

1 цс:юм по классу

аВ-сс (ф аВЬсс (Ц,) 1 целом по классу

к-ЬЬС- (%) 1аЬЬСс (Д) I—ЬЬес > Щ 1аЬЬсс (Е$ 1аЬЬС- (Щ 1аЬЬСс 1аЬЬсс (ф 1аЬЬсс 1аЬЬсс (1^) 3 целом по классу

Итак, генотипы, обгхдттенные в один класс расщепления, доето-1ерно не отличаются но средним арифметическим, по достоверно тгличаются от генотипов других классов. Следовательно, группировка 'енотипов 15 пятьфенотипичсских классовстатистически обоснованна. Растепление по высоте растений происходит тогда в 1| в отношении 27:9:9:3:16, а в Е^в отношении 1:1:1:1:4 (табл. 2).

Средняя взвешенная по классу расщепления представляет собой -енотшшческое значение генотипов, объединенных в данный класс. Зная гепотипическое значение, легко вычислить эффекты замены ушелей, приводимые в табл. 3. Эффекты замены аллелей найдены, исходя из величины признака базового генотипа Л— В—С— (нормальные растения).

Третий фенотипнческий класс

68 34.35 76.47 1.12

31 33.29 78.28 1.59

99 34.2 76.67 0.88

19 27.79 56.29 1.72

25 26.80 51.00 1.43

44 27.23 52.28 1.09

Пятый фенотипнческий класс

Четвертый фснотпппческий класс

ОМ

о.ог

НО 0.99 1.75 О.Ъ5 157 { %1 ОЧИ

66 14.88 14.66 0.47

31 14.90 12.96 0.65

21 16.05 14.05 0.82

32 15.12 9.27 0.54

28 13.07 30.29 1.04

39 12.64 17.34 0.67

II 15.64 35.45 1.80

30 12.17 9.45 0.56

66 12.68 12.22 0.43

324 13.88 17.14 0.23

Таблица

Влияние замены аллелей (А->а, ВЧ), Ос) на признак «высота стебля»

Классы расщепл. Гснопшы X ± ш Замена аллелей Эффект замены (d) t- кртерий

1 А-В-С- 48.24*0.53

2 А-В-сс 41.94i0.99 С - с - 6.30 ± 1.52 3.61

3 ааВ-С- 34.02i0.88 А -> а - 14.22 ± 1.41 13.84"

4 ааВ-сс 27.23*1.09 А а,

С - с - 21.01 ± 1.62 17.33'"

5 (А-, аа) ЬЬ

(С-, сс) 13.88*0.23 В b - 34.36 ± 0.76 59.47*"

Примечание: — различия от базового генотипа достоверны щп 0.999<Р

Наиболее сильно укорачивает стебель аллель Ь (на 34.36 мм). Сшк действия гена В (единичная замена В*Ь) примерно в 5.5 раза больше чем гена С и приблизительно в 2.5 раза больше, чем гена А. Из табл 2 и 3 следует, что аллель Ь в гомозиготном состоянии подавляет I проявление гена А, и проявление гена С (ЬЬ>аа, сс). Такой эписта: называютрецессивным. Если не учитывать влияние одного из аддитивно действующих генов (А или С), получаем в Е^ расщепление г отношении 9:3:4.

Итак, по признаку «высота стебля» нами установлено:

1. Все три сигнальных гена (А, В, С) влияют на высоту стебля. Различия по высоте стебля детерминируются этими тремя генами.

2. Полное доминирование плюс—аллелей над минус—аллелями.

3. Распределение аллелей между родителями ассоциированное, то есть все доминантные аллели у одного родителя (^ — ААВВСС), все рецессивные аллели — у другого (Р^— ааЬЬсс).

4. Наблюдается независимое распределение генов, сцепление генов А, В и С отсутствует.

5. Гены в различной степени влияют на длину стебля. Наиболее сильно ген В, в меньшей степени — ген А, еще меньше — ген С.

6. При совместном действии генов Л и С имеет место простое ;уммирование их эффектов (аддитивное действие). Напротив, гены Л 1 В, В и С обнаруживают неалдельные взаимодействия. Аллель Ь в юмозиготном состоянии подавляет проявление аллелей а и с, то есть троявлястся рецессивный эпистаз.

При описш пш I тследовапия высоты с гебля ме годы Мазера—Джпнкса те дают более надежной, точноII или более широкой информации в :равпенпи с простым и ясным менделсвским подходом. Поэтому при рассмотрении остальных количественных признаков нами используется только менделевский подход.

Масса растений. По признаку «масса растении» также имеет место годное генотниическос доминирование, причем доминантные аллели — усилители признака, а рецессивные — ослабители. Полное положительное генотшшческое доминирование сопровождается полным по-тожительнымфснотиппчсским доминированием.

На массурастений действуют два гена — В и С. Присутствие любого лч этих аллелей в гомозиготном соеюяшш уменьшает массу растений приблизительно на 8 мг. Действие гена А если и есть, то очень слабое, эн также уменьшает признак.

По этому признаку в Е^ происходит расщепление в характерном этношении 9:6:1, а в анализирующем скрещивании 1:2:1.

При совместном действии генов А, В, и С имеет место простое гуммирование их эффектов (аддитивное действие).

Число дней от посева до начала цветения. На число дней от посева до начала цветения действуют два гена — В и С, причем аллель Ь увеличивает признак па 2.46Ш.60, аллель с — уменьшает на 1.69*0.64. Аллель а в гомозиготном состоянии ведет себя как слабый аллель—уси.иггель, хотя полученные данные допускают двоякое толкование: 1) в условиях проведения настоящего эксперимента ген А в оченыгсбольшоп степени плейотроино влияет па число дней от посева до начала цветении; 2) в этих условиях ген А вообще не влияет на данный признак. Статистические методы не позволяют выбрать одну из этих альтернатив.

Как и в предыдущих случаях, наблюдается полное доминирование плюс—аллелей над минус—аллелями. При совместном действии генов В и С имеет место простое суммирование их эффектов.

Число.листьев в розетке. По признаку «число листьев в розетке» установлено:

Полное доминирование плюс—аллелей над минус—аллелями. Все три сигнальных гена влияют на изученный признак. Наблюдается независимое распределение генов, сцепление генов А, В и С отсутствует. Гены в различной степени влияют па число листьев в розетке. Наиболее сильно ген В, увеличивая его на 1.42 л. Сила действия [снов

Л и С одинакова. Эти гены действуют однонанравленно, уменьшая признак на 0.9 л. При совместном действии геновА, В и С имеет место аддитивный эффект этих генов.

Число листьев на стебле. Для числа листьев на стебле:

Наблюдается независимое распределение генов. На число листьев на стебле действуют гены Л и С, влияние гена В очень слабое, это — минус—аллель. Действие геновА и С противоположно, А увеличивает признак, С, в свою очередь, уменьшает. Совместное действие геновА, В и С близко к аддитивному.

Общее число листьев. По этому признаку нами установлено:

Различия по общему числу листьев детерминируются тремя генами — Л, В и С. Наблюдается независимое распределение генов, сцепление генов А, В и С отсутствует. Гены в различной степени влияют на общее число листьев. Сила действия генов В и С одинакова; ген В — усилитель признака, ген С — ослабитель; наименьшее влияние оказывает ген А. Совместное действие генов А, В и С близко к аддитивному.

Плейотропный эффект маркерных генов и их взаимодействие. Плей-отропный эффект гена С на количественные признаки изучается впервые. Этот ген достоверно плейотропно влияет на все шесть изученных нами признаков, при этом аллель с действует как рецессивный ослабитель.

Влияние же генов А и В на шесть признаков исследовалось и раньше (А. П. Петров, И. Д. Соколов 1978; А. П. Петров, И. Ю. Визир 1982). Представляет интерес сравнение результатов, полученных в независимых экспериментах. По всем признакам в более ранних опытах, как и в настоящей работе, наблюдалось полное генотипичес-кое доминирование (А>а, В>Ь). Направление действия генов, то есть ослабление или усиление признаков, не менялось. Не менялся и характер совместного действия генов во всех экспериментах по обсуждаемым в работе признакам. Кроме высоты стебля совместное действие генов было близко к аддитивному.

В отличие от этого средние значения и эффекты замен менялись. Причина тому — различия условий выращивания.

В двух ранних экспериментах сила действия гена В на высоту стебля была почти в три раза больше таковой А, причем аллель Ь полностью подавляла проявление гена А (А. П. Петров, И. Д. Соколов 1978; А. П. Петров, И. Ю. Визир 1982). В третьем эксперименте соотношение силы действия генов А и В, как и их взаимодействия, осталось прежним. В нашем эксперименте аллель Ь подавляла действие не только гена А, но и гена С. Таким образом, в нескольких независимых экспериментах наблюдался рецессивный эпистаз гена В по отношению к генам А и С (ЬЬ>аа, сс).

При анализе наследования числа дней от посева до начала цвете-

шя встречались следующие ситуации: 1) ген Л сильно влияет на тризнак, а эффект гена В почти не обнаруживается (А. П. Петров, Л. Д. Соколов 1978); 2) оба гена, Л и В, влияют на признак (А. П. Тетров, И. Ю. Визир 1982); 3) ген В сильно влияет на признак, а $лняннс Л почти не обнаруживается (наш опыт). Подобные изменения, итределяемые средовымп условиями (условиями проведения экспериментов) связаны с изменением силы действия генов А и В. В данном :лучае мы имеем дело с явлением, которое Драгавпев В. А. (1983) и ряд фугнх авторов называют переопределением генетической формулы соличественного признака в экологических градиентах.

В целом, различия в опытных условиях приводили к изменению "снстпческих значении признаков и эффектов замены аллелей. В ряде ;лучаев изменялись соотношения в силе действия генов, переопреде-[ялпсь генетнчеекпе (формулы количественного признака. А 1ют характер межаллельных и межгенных взаимоотношении экологические радиенты не меняли. От опыта к опыту наблюдалось полное геноти-шческое доминирование (Л>а, В>Ь, С>с) и одно и то же совместное тействие генов. Любопытно, что на высоту стебля гены А и В действуют те аддитивно. Обнаруживается рецессивный эпистаз. Но н при таких збстоятельствах характер межгенных взаимоотношений от опыта к зпыту не меняется, поскольку рецессивный эпистаз наблюдали во всех трех опытах (А. П. Петров, И. Д. Соколов 1978; И. Д. Соколов, И. Ю. Зизир 1983; А. П. Петров, И. Ю. Визир 1982).

ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ, ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ И ПАРАТИПИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИИ.

В количественно!"! 1-е не гике принято вычислять и использовать чоэффицпснтыфспотшшчеекоп (общей), ге политической или генетн-1сской (П. Ф. Рокнцкпй 1974) (межгрупиовой) и среловоп пли экологической (инутршруп повой) корреляции.

Между качественным и количественным признаком может быть 5ЫЧИСЛСН лишь коэф(|)ипиент фенотппической и гепотппнческой корреляций.

Корреляции между качественными и количественными признаками.

Тлепотропия приводит ксопряженной (коррелятивно!-!) изменчивости качественных и количественных признаков.

Если ген, детерминирующий качественный признаками, одновременно влияет и па количественный, то между этими признаками будет збнаружлваться довольно сильная гснотиппческая корреляция. Памп толучены высокие значения коэффициентов корреляции в случаях злияния гена на признак.

Фенотипические корреляции вычислялись в поколениях Г5, п В2

Следует отметить, чю знаки коэффициентов к'попгппческоп и |>енотшшческой корреляции одинаковы. Так и должно быть в ептуа-

ции, когда паратипическая корреляция отсутствует (1^=0). Тогда урав нение гр^х Ь^х ехх Су.х принимает вид гр^х г^,где коэффцциент наследуемости качественного признака, а количес твен^шго. Для качественного признака 1ц>авен единице. Действнтель но, \\= и средовая изменчивость отсутствует (8=0). Следовательно, 1^= 1 Отсюда Кроме того, по величине коэффициент фенотипическо! корреляции должен быть меньше соответствующих генотипических Действительно, 1^1, следовательно, г^г^.

В общем, полученные при анализе корреляций между качественны ми и количественными признаками сведения подтверждают информа цшо, представленную в предыдущей главе. Это служит еще одни» доказательством возможности применения мевделевского подход; при анализе трансгрессивных признаков.

Корреляции между количественными признаками. При наличш плейотропии естественно предположить существование связей межщ признаками, которые и рассматриваются в этой главе.

Сведения по двум поколениям (Р^ и В,), объединенные в общук выборку, вводились в базу данных на ЭВМ, находились множествен ные корреляции между признаками. Таким образом были рассчитань коэффициенты корреляции, регрессии, параметры уравнений регрес^ сии, на основе которых анализировались связи между признаками При введении в компьютер всей совокупности данных получалис] коэффициенты фенотипической корреляции; одинаковых генотипо1 — паратиппческой корреляции и, наконец, значений генотипов — генотипические.

3. С. Никоро и 3. С. Киселева (1969) провели анализ возможны) соотношений между значениями коэффициентов фенотипической генетической и срсдовой корреляции, учитывая, что они могут был различны по знаку и по абсолютным величинам. Полученные намг данные в целом не противоречат выводам 3. С. Никоро и 3. С Киселевой о зависимости и знаках фенотипических, генотипических г паратппических коэффициентов корреляций.

Ранее упоминалось о переопределении генетической формуль: количественного признака в средовых градиентах. В этом случае также изменяются сила и направление генетических корреляций.

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДУ! ФОНОВЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.

В свое время В. А. Драгавцевым, В. М. Остриковой и др. (1973) для повышения разрешающей способности генетического анализа был предложен ме год фоновых признаков (ФП).

При применении метода ФП происходит уменьшение паратипп-ской изменчивости, приводящее к повышению надежности иденти-ткацни генотипов по фенотипу, эффективности отбора и генетичес->го анализа.

Для поиска фонового признака были проанализированы коэффи-1еиты гснотипической корреляции. Идеатьного.фопового признака, я которого значения х и в разных генотипов достоверно не отличать бы, найдено не было. Поэтому в качестве фоновых использовали >1 [знаки, обнаруживающие плейотроннообусловленнуюотршштсль-то гепотипическую корреляцию с анализируемым признаком (АП) п ¡ложптсльную паратипическую (И. Д. Соколов, И. Л. Савипскпй, '85). В ряде случаев за фоновый принимался признак, имеющий аыпую разпппу геттотипических и паратипических коэффициентов |ррс.тяцпп с АП.

Применяя поправочную функцию, произвели трансформацию дан->тх АП на ФП. По этим данным вычисляли значения средних ифметпческих (х) и варианс (¿5 как для отдельных генотипов рас-:пляюшихся популяций Щ, гак и в целом лля этих популяций.

Трансформация не привела к заметному изменению среднихзначе-н'( изучаемых признаков расщепляющихся поколений; средовые рпансы уменьшились. В результате увеличился коэффициент насле-емости в широком смысле слова (Н), что, как известно, приводит к »вышению надежности идентификации желательных генотипов по ;нотипу и увеличению эффективности отбора.

Уменьшение средовых варианс уменьшает степень трансгрессии потнпов, а значит, можно с большей надежностью распределить потнпы по классам расщепления и говоритьодействпии взапмолей-ВШ1 генов. Проведя трансформацию данных по ФП и подсчитав )фекты замены аллелей, получили доказательства влияния гена В па ело листьев на стебле и гена А на число дней от посева до начала етенпя. А вопрос о действии гена А на массу растений не был решен позначно. Влияние гена А на этот признак не было обнаружено п в лее ранних экспериментах (И. Д. Соколов, 1983).

В результате отсутствия идеального фонового признака памп за шовые принимались признаки не только с противоположными аками коэффициентов генотипической и средовой корреляции, по : большой разницей между ними. Использование такого признака ;ю положительный результат.

выводы

1. Рецессивные аллели генов а, Ь и с маркерных генов имеют четю качественное проявление. Распределение аллелей между родителя?! ассоциированное. Имело место независимое распределение генов н, ] уровне их качественного проявления, отсутствовало взаимодействи

2. Наблюдали плейотропный эффект этих маркерных (снгнальны генов на шесть исследованных нами признаков (высота стебля, мае растений, число дней от посева до цветения, число листьев в розетк число листьев на стебле, общее число листьев). Ген А достовер! влияет на четыре количественных признака, В — на пять, С — 1 шесть. Не доказан плейотропный эффект гена А на массу растени Маркерные гены в нашем эксперименте детерминируют всю генот: пическую изменчивость расщепляющихся поколений.

3. Плейотропный эффект проявляется в увеличении илиуменьш нии фенотипических значений количественных признаков. Аллель оказывает влияние па высоту стебля, число листьев в розетке и общ число листьев, уменьшая их и увеличивая число листьев на стебл Аллель Ь укорачивает стебель, уменьшает массу растений и увеличива период от посева до начала цветения, число листьев в розетке, общ число листьев. Аллель с действует как минус—аллель на высоту стебл массу растений, число листьев в розетке, число листьев на стебле общее число листьев и как плюс—аллель на Число дней от посева , начала цветения..

4. Сила действия генов, оцененная в единицах измерения количе твенных признаков, обычно неодинаковая и колеблется от едва заме ной до очень сильной.

5. При совместном действии маркерных генов на один и тот > количественный признак в большинстве случаев имеет место объед пение их эффектов, близкое к простому суммированию (адцитив» действие). Лишь при изучении наследования высоты стебля устано лено, что гены А и В, В и С обнаруживают неаллельные взаимодейс вия. Аллель Ь в гомозиготном состоянии подавляет проявление аллеля а, и аллеля с, то есть наблюдается типичный рецессивнь эпистаз (Ь>а, с).

6. Различия в условиях проведения опытов приводят к изменени генетических значений признаков и эффектов замены аллелей. В ря случаев менялись соотношения в силе действия генов, а по призна «число дней от посева до начала цветения» изменялся спектр действ ющих на этот признак генов.

7. Характер межаллельных и межгенных взаимоотношений экол гические градиенты не меняли. От опыта к опыту наблюдали поли

тшическое доминирование по всем количественным признакам а, В>Ь, С>с). От опыта к опыту обнаруживали одни и те же, гченные в п. 5 выводов, межгенные взаимодействия.

Плейотропное действие генов — единственная в нашем экспери-ге причина гепотшшческпх корреляций. Сильные генотипические леляцпи, как и следовало ожидать, обнаружены между качсствсн-ш и количественными признаками, детермшшр)'е.мыми одним и же геном. И в общем но величине и знаку коэффициенты леляиий между качественными и количественными признаками, а ке количественных признаков между собой таковы, что иодтвер-ют сделанные выше выводы.

). Применение метода фоновых признаков (ФП) уменьшает средо-дпсперспи, увеличивает коэффициент наследуемости и повышает )ективность отбора. За счет уменьшения срсдовоп изменчивости ышается и надежность группировки генотипов в фенотшшчеекпе :сы в рамках менделевского подхода. Тем самым расширяется теть использования метола ФП.

[0. При изучепшпшследоиания количественных различий, опреде -дых маркерными генами, эффекты отдельных генов можно пнди-,'алпзировать, и наследование описать в понятиях и терминах дслсвской генетики. Специфика количественных признаков требу-епользовання при этом обычных статистических методов и метода . В подобных случаях в применении биометрических методов ера—Джинкса нет особой необходимости.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

[. Брусенцова М. Ю. Опыт применения метода фоновых признаков повышения разрешающей способности генетического анализа // рник научн. трудов молодых уч—х пн—та. — Луганск. — 1994. — 2-19.

Соколов И. Д., Брусенцова М. Ю. Исследование плейотропных юктов генов на количественные признаки у арабидопсиса // ериалы отчетной научн.—техн. конф. сотр. ЛСХИ по итогам I года. Часть Т. - Луганск, 199.4. - С. 23-24. 1. Соколов И. Д., Брусенцова М. Ю. Наследование плейотропных гчественных эффектов у АгаМорБ^ ШаЦапа (Ц Неуп11.// Матери-отчетно!! научно—техн. конф. сотр. ЛСХИ по итогам 1994 года. — щек, 1995. - С. 40.

к Соколов И. Д., Брусенцова М. Ю„ Толстиков В. Ф. Наследование

ютропных количественных эффектов \'арабпдопспса // Генетика. ¡. - Т. 31. - №9. - С. 1273-1281.

Bruscntsova M. J. The inheritance of pleiotropic quantitative effect threehybrid crossing Arabidopsis thaliana (L.) Heinh.

The inheritance of pleiotropic quantitative effects determined by gc with a distinct qualitative manifactation was studied. The characte intergenics and interallelic relationships and way and power of gene -ac and interaction were established in terms of Mendelian genetics, recessive epistasis was proved when studying the length of stem.

The genetic formula is rcalh* changed in ecological gradients but the t of intergenic and interallelic relationships are not changed.

The extention of genetic analysis posibilities was shown with the lie! the «phone caracters» method and by using as «phone character» the I witfi' the high difference of the paratypic and genotypic correlations.

Key wor ds: inlieritance, pleiotropic effect, quantitative trait, gualita trait, crossing, epistasis, gene, correlation.