Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности вытеснения температурочувствительной летальной мутации из популяций DROSOPHILA MELANOGASTER

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Особенности вытеснения температурочувствительной летальной мутации из популяций DROSOPHILA MELANOGASTER"

р Г б Ой

1 о М1Р 1995 .

РОССИЙСКИ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИ РАЗВИТИЯ им.Н.К.Кольцова

на правах рукописи УДК 575.17

КУЛИКОВ АЛЕКСЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ВЫТЕСНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ЛЕТАЛЬНОЙ МУТАЦИИ ИЗ ПОПУЛЯЦИЙ БКОБОРШЬА МЕЬАМООА5ТЕЫ

03.00.15- генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

МОСКВА -1995

Работа выполнена в Институте биологии развития им. Н. К.Кольцова РАН Научный руководитель: доктор биологических наук

Митрофанов В.Г.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Асланян М.М.

'кандидат биологических наук

"Семенова С.К.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Институт общей генетики им. Н.й.Вавидова РАН

Защита состоится Си^реМЦдд5 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д.002.85.01 при Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН во адресу:. 117334, Москва, ул.Вавилова, 26. '

Автореферат разослан " 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.002.85.01 кандидат биологических наук Е:М.Протопопова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮТЫ Актуальность тепы

Многообразие' механизмов фиксации или вытеснения новых . му-тантнык форм определяет для подулящш широкий спектр зволюцион-' ных возможностей.'' Подробной иэучение'''возможных онтогенетических " проявлений новых для данной популяции мутаций позволит понять "процесс формирования адаптивной, нормы в каждом конкретном слу- . чае, о одной стороны, и эволюционные перспективы изучаемой нутации, с другой.. Большинство популяционных работ, посвященных проблеме формирования адаптивной нормы, учитывает? влияния изучаемых генетических систем только на.одну компоненту приспособленности (Kilias,. Alahiotis,- 1985; Barnes, 1989; Hemmat, Eggleston, '1520)," что" не позволяет точно определить" мехаёгаш действия отбора и формирования адаптивной норш в каждом конкретном случае. Используемые попудяционные модели, даже в случае учета нескольких компонент- ^приспособленности, • описывая динамику изменения частот мутации в "зависимости от отдельных' компонент приспособленности особей, несущих данную мутацию (Mukai, SurdlCK, 1959; Benedic, 1981; Kilias et si., 1985, 1939), не решается предложенными.. методами относительно этих, компонент по результатам по-.. пуляционных экспериментов.

Цель и задачи работы

Цель настоящей работы заключается *в достаточно полном изучении компонент приспособленности используемой нами мутации и определении роли этих компонент в отборе, действующем на нее в популяционных экспериментах. Ставились следующие задачи:'

1)"оценить приспособленность особей, гетерозиготных по летальной мутации J (2)M167DTS,'~ проявляемую ими в популяционных экспериментах относительно особей +/+; ■

2)'охарактеризовать основные компоненты приспособленности особей, гетерозиготных, по используемой нами летальной иутации и дикого типа; •' ' ■ — - '

3) определить условия, оказывающие влияние на величины тех или иных компонент приспособленности; . ... .

4) оценить динамику вытеснения мутации 1 (2)M167DTS из экспериментальных популяций в условиях, 'налагающих некоторый -огра- •• ничения на компоненты приспособленности данной мутации;

5) подобрать\атематическую модель, поззолящув оценить ве-

личины отдельных компонент приспособленности генотипа по динамике его вытеснения из популяции;

6) определить роль отдельных- компонент приспособленности мутации 2(2)M167^^S 'В процессе-вытеснения-es из зкспериментапь— -ных популяций,- используя математическую модель, результаты тестовых и популнцкояных экспериментов. -

■ -

Научная новизна и значимость работа Предложен способ оценки отбора, действующего а популяции на изучаемый генотип, как мяогофакторного процесса. . Предложенный нами способ оценки компонент, составляющих приспособленность, по динамике-вытеснения мутации иэ популяции, зпервыэ стал' применим к случаям быртрого, ■ за 2-5 поколений, вытеснения'»г/тации из популяции. -'-'■'/ ' .. '. "'-■. •-■

•Показано участие изучаемой мутации з регуляции широкого спектра морфо~физшлсгических_процессов, например,' плодовитости самок, половом поведении самцов, скорости развития личинок и куколок. Дальнейшее изучение специфической для каждой из.компонент приспособленности экспрессии мутации i(E)M167CTS необходимо для ■ понимания генётичеачой регуляции онтогенеза. /\

Оценены причины полиморфизма по ряду компонент' приспособленности гетерозиготных по изучаемой мутации особей и;показано,-что.часть из' них - генетически детерминирсзака и связана, вероятно, с существованием модификацконных систем, взаимодействующих с изучаемой мутацией. Эти факты позволяют проверить значимость неаддитивных взаимодействий в -процессе отбора и подтвердить реальность существования неадаптированных генетических', систем.

Используемая нами популяцйонная модель имеет_-"_существенное прикладное значение." Внедряемая в популяции теылературочувстви-тельная летальная мутация позволяет оценить эффективность предложенных генетических - методов борьбы с насекомыми-вредителями, использующих обусловленные детальные мутации. На оснований результатов -"экспериментов можно. ; предъявить ряд требований к используемым мутациям и предложить использование некоторых' .тестсз , и математической модели для прогнозирования успеха применения различных мутаций, ., \ .. ... :. . ' .,. ...... \ • •- ;■'. ,

"Аппробация работы Материалы диссертации были представлены частично ка V и VI _

съездах Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.Й.Вавилова (Москва, 1987 г. и Одесса, 1989 г.) и на 1-ой Всесоюзной конференции по генетике насекомых (Москва,1991 г.) и полностью 'на мйклаб'ораторных семинарах"Института биологии гена FAH и института биологии развития им.. Н.К.Кольцова РАН (Моек-, ва,1994). ■ .' *''-'■ ' , ' • ,

. - Структура и объем диссертация

Диссертация состоит из введения,• 4 глав (обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение), выводов, списка литературы и приложения. Основная, часть занимает 155 страниц, включая 35 таблиц, 34 рисунка ТГсгаотк~литератур¥ из 257 источников. В приложение,вынесены 3 страница текста (способ решения' математической модели) и 4 рисунка к атому тексту.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Попудяциоатгв зхспэримевт. В экспериментах были использованы лабораторные линии D. melanoma- ster: -1) дикого типа -Д-32; 2) Pm/SMl. (Рт/In(2LR)SMI,al,Су,cn,Sp - далее Су/Рта); 3). 2(2) M167DT3/SM1 (далее I167/Cy) - оппозитная ' хромосома несет ..аутосомную. мутацию i(2)M167D,TS (далее. Д67). Зта.мутация являет- -ся доминантной тешгочувствительной летальной мутацией о рецессивным летальным эффектом при температуре 25° С и ниже.

Зкспершюпт по внедрения иутглаца в популяцию в условиях, близких я природам. Эксперимент был проведен в популяции, поддерживаемой в экологической камере и летние сезоны 1983 и 1984: гг. на биостанции в Кропотово. Температура в камере не регулиро- V валась. ' • .

В 1983 г. экспериментальная популяция была основана 200 . самками и 200-самцами дрозофилы из линии Д-32 и поддерживалась -до 5-го поколекия- 'включительно до завершения'' эксперимента.; Вы-..'. пуск■ самцов"'2167/+ осуществлялся каждое поколение, начиная с pcfe': дитгльского, в количестве 5 - 5,5 тыс.- особей. Смена корма проводилась через каждые 20 дней, одновременно с выпуском мутантных самцов и учетом численности популяции. . ■

В 1984 г. 4условия проведения эксперимента были сходными, но выпуск гетерозиготных самцов был проведен'лишь единожды, при закладки популяции, и в последующих поколениях изучали динамику

вытеснения мутации 2167 из популяции.

Учет частоты встречаемости внедряемых мутаций в популяциях проводили методом анализа в пучках.

' ' Расчет'коэффициента "отбора,' действующего против"генотипа1

- 2167/.+ в эксперименте 1983 г., проводился по формуле:

(Р1+Р2-2Р1Р2)(1-3)

• - Р ---------------------- ч • (1)

1-3(Р1+Р2"2р1Р2)-Р1Р2 I где Р- частота ыутгцкк 2167 в данном поколении,

Р1 - частота мутации 2167 з предыдущем поколении у самцов,

после Еыпуска в популяции сзмцов Л67/+, Р2 - частота мутации 1167. в предыдущем поколении.у сачок; решением уравнения относительно 5 при известных прочих переменных.

Подобная формула,. используемая для результатов эксперимен-; та 1994 г.. была проще:Р- (ро(1 - £))/.(! + ро(1 - 2б)), где Р и

рсг частоты мутации 2167 з настоящей и предыдущем поколениях соответственно'.

Эксперимент, по тедрета ыуиацда 1167 я ящичных популяциях { с. перещшвгшфшся похолавшиы. В опытах по внедрении в акспери-

I ментальные популяции дрозофилы мутации' 2167 брали гетерозиготных

самцов 2167/+, полученных кз скрещиваний 2167/Су х +/+ (обоих направлений- скрег^аания). Скрещивание, в котором использовали самок из линии Д-щ и самцов из линии 2167/Су, здесь и в дальнейшем всегда обозначали, кач I, реципрокное - как II. Кроме еэтого, в одном из опытов мы использовали для внедрения мутацию 22ш19, выделенную из природной популяции. В качестве популяций- реципиентов брали мух дикого типа из линии Д-32, в возрасте

- 3-4 дня после зылега. -

Экспериментальные режимы в отдельных популяпдях различались возрастом самцов 2167/+ и направлением-скрещивания, в котором были получены используемые самцы, а так же периодичностью выпус- " ка-самцов 2167/+ в популяцию. - * .... \ .

Эксперимента! по хведревш мугпащт 1167 в ящтвих популяциях с Б8перещ}ивазщ1шся п01южвияш. В опыте использовали гетерозиготных самцов 2167/+, полученных в обоих направлениях скрещивания. В качестве- популяций-реципиентов брали мух дикого типа 'из ■ линии Д-32, в возрасте 3-4 дня после вылета.

Опыт проводили в 5 экспериментальных режимах, различающихся между собой по условиям постановки и'времени начала эксперимен-'

таз, в качестве контрольных были основаны две популяции, исключительно особями дикого типа. Температура (25°С), влажность и световой режа? на протяжении всего опыта сохранялись постоянными. Популяции поддерживались в пластиковых камерах 40 х 25 х 15 см, с 33 отверстиями со стороны дна камеры для подачи корма в . популяции. '.

Учет численности проводился в популяциях с неперекрывающимися поколениями непосредственно пересчетом особей после того, как они оставят потомство. Количество самцов и самок учитывали отдельно. Замена корма в популяциях производилась через 3 дня после начала массового вылета очередного поколения, на новом корме это поколение содержалось еще в течении 3-х суток.

Были определены: доля самок +/+ в родительском поколении в популяциях 1 и 2, оплодотворенных самцами J157/+, доля сохраняющихся в ; популяции особей Л67/+ в каждом поколении и доля осо-. бей; несущих мутацию Л67 в потомстзе самцов Л67/+, выделенных из кзждого поколения экспериментальных популяции и от выборки родительских самок, каидой индивидуально, вне популяции. Самок из популяций -1 и 2 брали на анализ по истечению трех суток от начала эксперимента, при уничтожении родительского поколения.

С целью выяснения доли гетерозиготных по мутации 1157 особей каждый раз использовали выборку 50-70 особе», кэ популяции. Анализ пг'зодили методом учета "в пучках". При этом был введен поправочный коэффициент на ошибку метода (встречаемость "О из п" сочетания в биномиальном распределении).

.. Тячперащгрвш период (ТЧП) определяли методом температурных . сдзигон. Оценку зависимости экспрессии мутации 1167 от темпера-туры определяли при температурных режимах 25+1°С, 25+0.5°С, 28+0.5°С и 29+0.5°С.

Локализация иутзщм проводили по рецессивному признаку с помощью линии al net b ltd bw sp, при 25ё1°С. •

Определение фзви гибели гомо- и гетерозиготных по мутации ЛБ7 особей проводили, учитывая долю погибшего потомства в синх-. ронных кладках dt скрещиваний Л57'/+ х. ЛБ7/+ и ИБ?/Су х +/+, в ' условиях* действия пермисбивзой и рестрйктизнок- температур.

Сноросш рззштт различных генотипов при 25°С определяли методом.переноса личинок, полученных из синхронной (часовой) кладки и достигших за определенное. время той 'или иной стадии

развития, на новый корм. По соотношению вылетающих генотипов в каждой выборке определяли различия во времени прохождения Генотипами оладий онтогенеза от эмбриона до имаго при данной температур е.- Опыт- проводили в двух повторностях. ■ "' ....... ' '

Оценка ¿¡лития ыуяиццц на дыаяеспособяоста и дцвамнлу выле-гса. 3 скрещиваниях между линиями Д-32 и'И57/Су критерием жизнеспособности служила относительная доля особей" 'соответствующего генотипического класса в расщеплении, т.к. при равной жизнеспособности классы . должны распределяться ' в соотношении: 1оСу/+:1оСу/+:1оПб7/+:1оДб7/+:

С целью определения динамики вылета особей , разных генотипов анализ потомства осуществляли на первый, пятый и десятый - одиннадцатый дни от начата вылета для каядой анализируемой культуры, т.е.- всего три периода вылета - начало, середина и окончание. Показателем, скорости вылета служила доля особей анализируемого генотипического класса за данный период вылета от численности этого класса за все Еремя вылета.

Сопоставление ожидаемых результатов с полученными производили методом х2, . .и с его же помощью оценивали однородность экспериментальных данных в каждом из вариантов опыта." Проверка зависимости расщепления и динамики вылета особей кавдого.из генотипов от плотности (численности) анализируемой культуры и от жизнеспособности -даьшж генотипов осуществлялась путем корреляционного анализа с помощьгэ непараметрического критерия Спирмена.

Изучение дааюшгаеланой твкурешюспособвост самцов 11Б7/+ и +/+. В эксперименте ставились тесты на относительную конкурентоспособность. в спаривании с одной самкой самцов двух сравниваемых классов, не имеющих опыта спаривания. Во всех тестах использовались самки дикого типа, виргинные, отобранные из массовой культуры линии Д-32, 5 - 10-дневного возраста. Все опыты проводили с 17 до 22 ч. \

Тесты "проводили без наркотизации.' В качестве метки использовали ' мшфопрокол в суСмаргинальнои ячешее правого или левого крыла. ' ,

Доверительный интервал для доли садрв данного класса оценивался-как данный доверительный интервал параметра Р' биноминального распределения. Полученные в тестах результаты сравнивались с помощь» критерия Оишера ,. дисперсионного и регрессивного анализа.

Опргдежвие плзррвтосзги санах 1167/*. Исследование проводили на самках Drosophila melanogaster, гетерозиготных по мутации il67. Самок получали'в скрещиваниях мух из линий 2167/Су и

" Д-32. Контролем служили самки'дикого'типа линии Д-32. ' .......

Развитие мух проходило при стабильных температурных режимах • 25°С, 23°С и 29°С, и при меняющемся в случае переносов 25 ■* 29°С и 29 -* 25°С. В опытах учитывали суточную (в первом опыте - двухсуточную) яйцекладку оплодотворенных самок Л57/+ и Су/+ возраста от 2-х до 1З7ТИ дней, и в отдельных случаях - до 25 дней с момента вылета, и их смертность' за учитываемый период, при температуре 25°С и 27°С. Все опыты проводили в нескольких повтор-"ностях. Плодовитость' самок определяли одновременно для 10-15 самок, и пересчитывали на одну живую самку за сутки. В последнем варианте опыта была изучена плодовитость каждой самки индивидуально. Производили такие сравнение морфо-функцкояального состоя- * ■ ния яичников фертильных, стерильных и погибших самок.

Опрддемете яшявия муяацци 1167 на варушепие сегрегщии хротсоы з процессе сперматогенеза. Исследование проводили на самцах ,Droso- phlla, melanogaster,- гетерозиготных по мутации . 2167. Самцрв получали в скрещиваниях мух из линий И67/Су.и ltd bvi/ltd Dvr, прямом и обратном. В качестве контроля использовали мух дикого типа из линии Д-32.'-

Расчет предполагавшее номпопеит npucmcoOiasmobm особей, zemeposusamnix по кугязцш Ü67 по результатам популяцаоштх акс-першетазз. Метод был разработал в предположении отсутствия меж-локусного взаимодействия и постоянства компонент приспособлен-• ностя ЕО времени; учитывался эффект измененной плодовитости сз-мок-гетерозигот на ограниченном количестве корма. Область допус- / тимых значений компонент приспособленности строилась -исходя из условия близости теоретической и экспериментальной динамики вытеснения и имела'весьма сложную геометрию в соответствующем 5 кошокентам приспособленности 5-мерном пространстве.

. . 'В основу метода была положена зависимость Qn+i (частота му"" тантного аллеля в поколении п+1) от qn и компояеит приспособленности: • •" • • •■■•'■ vH(qn) ' .'•..',

Qn+1 - R(0n) - ------------- (1) '

? 3(qn) + vH(Qn)

- 8 - -

где H(q) - 2pq(2ms*+fw'(l+s*))+q2mf(w'+s'),

S(q) - 8p2(i+s')+2pq(2Krf(lT5'))+qzirif

(здесь и далее всзэду D < q < 1, p - 1-q , • f - фертилъность (+плодовитость) самок,- m— конкурентоспособность самцов, s'-жизнеспособность сперматозоидов (нарушение сегрегации хромосом в процессе'сперматогенеза - гл.4.13), у - жизнеспособность гетеро--зиготных особей от эмбрионального периода и до стадии имаго, w* - предполагаемая жизнеспособность яйцеклеток). H(q) и G(q) - количество гетерозиготных и гомозиготных эмбрионов соответственно.

Ранее полученные в наших работах оценки значении компонент приспособленности s, f и га- позволили нам существенно сузить рассчитанную по динамике вытеснения область и, таким образом, описать взаимосвязь' неизвестных компонент f и w при заранее определенных прочих компонентах. Мы воспользовались имеющимися ограничениями по отдельным компонентам приспособленности, полученными ранее з тестах.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Эксперименты m ияеснеши ыуааици 1167 из популяций с he-рекрыващишсЯ вотвйззляш. ... .. .

Результаты внедрения мутации 1167 в экспериментальную популяция в 1983 и 1984 гг. приведены в таблицах 1 и 2. В 1983 г. концентрация гзтероэигот в среднем составляла 257», причем отличие содержания мутации в третьей выборке от остальных было достоверно на первом уровне значимости. Наблюдаемое падение концентраций мутации с 30% в 1-ой и 2-ой выборках до 15% в 3-ей выборке можно объяснить действием различных-факторов: 1) плотяост-нозззисимым отбором и конкуренцией мгнду личинками, при которой носители вредной мутации могут выбраковываться (особи 3-й выборки развивались в наименее выгодных .условиях); '2) неучтенными изменениями температуры при развитии личинок, вызывающими дифференциальную смертность различных возрастных групп 'гетероэигот 1167/*; 3) изменением долевого участия особей разного генотипа в

размножении И особенно .в ходе кладки яиц. • ...... •

В этих опытах выявлено статистически значимое снижение доли мутантных культур в пучках (от 0,44 до 0,23; табл.1) с 1-й по 3-э выборку (Р-0,93). Возможна, это влияние таких факторов, как

температура и плотность личиночной популяции. 3 среднем содержание мутавткого аллеля 1167 в 5-м поколении составило 12,5', что отличается от величины, ожидаемой при отсутствии отбора (24,5%).

' ■ ■■ ...........,.'..•..• хабл.-1 • ■■

Анализ, .внедрения мутации 1157' в экспериментальную \ популяцию в 1983 г.

Вы- | бор^ | ка | N I

Дата выборки'

IЧисло Iпроана-|лизир. . I самок

¡Доля осо-]бей 1167/+

I (%)

Расщепление в пучках

доля мут. куль-|откош-е тур в пучках |мут-я:норма

27-29.09 29-30.09 3-4.10

64 61

65

191

29,64 51,15 15,15 .

25,13+ +3,14'

0,44 0,31 0,23

0,35

1:1,27' 1:2,22 . 1:3,35

1:1,Во

Многократный анализ популяции в 1984 г. (табл. 2) покззал, что концентрация гетерозигот 1167/+ со 2-го по 5-е поколение уменьшилась с 31- до 10%. Между г-г -и Ро частота'мутации не меня- -лась. Гз не анализировали, и мы условно считаем,что концентрация мутации в нем была промежуточной между Г» и г4. Поскольку даже пря отсутствии отбора против гетерозигот 1167/+ ожидается уменьшение их частоты за счет выщепления и элиминации гомозигот, этот результат дает основание предполагать,что между и происхо- .. .дил положительный отбор аллеля 1167. Способы взятия проб з ?г, Р4 и Р5 были идентичны.

" Во всех случая;', были выявлены достоверные отличия между атепериментальнкми к теоретически "ожидаемыми (при отсутствии отбора) данными. Это позволяет предположить, что против гетерозигот действовал отбор. На этом основании были рассчитаны коэффициенты отбора против гетерозигот и.их адаптивная ценность. Коэффициент отбора составлял в 1983 г. 0,58 в среднем, по'поколениям,; в 1934 г. - 0.50, 0.00 и 0.24 для и Рз-5 соответственно,

и 0.24 - в среднем, по поколениям.

•В .экспериментах'"по внедрению мутации 1157 ,в популяции с пе-

Табл. 2

Линзмика внедрения мутации 1157 в экспериментальную популяции в 1234 г.

1 Проба| N I Дата ... (Поко-|ление 1 1 ! Стадия :. [ развития 1 1 ¡Проаналк-) Ладя 131ф0Еанн0 ] особей И67/+ ¡самцоз'ч 1 в X ! N

1 ! 12-13.07 1 Р | Имаго 1 ! 122 131,15+4,19

1 13.07 ! 7 ! Личинки | 114 131,53+4,35

з ! 17.08 1 г 1 Яйца, личинки 1 39 115,15+3,6

4 1 5.10 ' 1 Г Куколки I | 110 110,9+2,97

обвивающимися поколениями, основанными в популяционных ящиках/ колебание температурного режима от 25 до 29°С . привело к очень быстрому вытеснению мутации 1167 из опытных популяций. Мутацию 1167 не удалось обнаружить в популяции 5 в первом поколении, в популяциях 1, 3 и 4 - во втором поколении и в популяции 2-е третьем поколении (табл.3)7 несмотря на . дополнительный., .выпуск самцов ЛБ7/+ во-втором поколении во все популяции. Рассчитанные с учетом дополнительных выпусков самцов коэффициенты отбора против. мутации 1167 приведены на табл.3. Наиболее лнтенс51вный.отбор, согласно этим результатам, был направлен против мутации Л67 в популяции 5, в случае использования самцов' И67/+ 14-дневного возраста, из скрещивания -П. и самцов из рецшрокно-го скрещивания 9-дневного возраста (популяции 3 и 4). В популяции 2 при использовании самцов 1167/+ 2.5-дневного возраста, отбор против мутации также' очеь силен в первом поколении, но при ~ этом мутация сохраняется в популяции во втором поколении и отбор против нее ослабевает. Наилучшая приспособленность была отмечена для особей Л67/+ в первом поколении в популяции 1, при.использовании самцов, несущи мутации, 3.5-дневного возраста, из скрещивания II. . ...

В качестве контроля условий внедрения мутации Л67 мы йог пользовали 'летальную мутацию 12п>19, находящуюся во второй хромосоме, выделенную раньше из природной синантрошгай ■ популяции ео-Владивостоке. В первом поколении мы зафиксировали, слабый отбор, направленный против нее, но к 4-му поколению ее частота в популяции заметно увеличилась, что могло быть объяснено поломктель-

Изменения коэффициента отбора в экспериментальных популяциях D.melanogaster по поколениям.

табл.3

популяции' 1 2 3 _4

б**

поколения р7. s_о% s d% s р7. s оХ s "pZ_s_

1

•р

3 - 4 s*

5.1 0.76-5.1 0.92 3.5 0".89 3.3 0.89 0 1 21.4 0.15

О 1

0.76

1.9.0.81 О 1

0.84

О 1

О 1

0.89

0.89

--0.75*

- ' - -0.75*

- 42.9-0.75*

-0.53

ожидаемый коэффициент отбора, рассчитанный исходя из. •■ частоты встречаемости мутации в родительском и последнем из наблюдаемых поколений (или где встречается мутация) и предположения о постоянстве давления отбора; 'б 1еог'для случаев, когда анализ 1 или нескольких промежуточных поколений не производился;, для внедрения использована летальная мутация 12п)19, выделенная из природной популяции.'

ным отбором ее на протяжении 3-х поколении с высокой интенсив-• ностью (коэффициент отбора в среднем достигал 0.75).

Эксг.ериневж по внедрении нуггзции I1S7 я ящтгные популяции с иеперанраваяхщпюся покол&яияш.

'; Практически во всех популяциях, за йсклячениен 4-й, через 1-2 поколения после начала эксперимента произошла резкое увеличение численности популяции, не связанное о увеличением объема кормовой базы. Динамика таких 'показателей, как численность попу- ляции, нормированная на число кормовых точек и число потомков на одну-," самку предвдущего поколения, на одну корьйзую точку, не коррелирует однозначно с исходными для каждой популяции условиями.

.' Bd всех ..популяциях, за исключением-популяции ЗА, наблюдались значительные отличия в численности санов и самок, причем всегда в пользу самцов, что подтверждает значимость такой компоненты приспособленности, кэк OK самцов, i ...

О

*

* -

** -

Результаты анализа динамики вытеснения мутации 1167 из по-. пуляций приведен в табл. 4. Для всех популяций, характерно быстрое вытеснение детальной мутации - к .пятому поколению она не ос- ■ "тается ' ни в одной популяфш'.'' "На отрёзке' в' 4 поколения скорость' вытеснения может существенно меняться: от двух поколений.в попу-.

'■■■'■■ ' -ч "табл.4 .

Частота гетерозиготных по мутации Л37 особей В.те¡апоЕгаБгег.в.ящичных популяциях на протяжении 5 поколений.

Поколения_ П о п у л я ц и и__

2 3 За

50.0 50.0 50.0 66.7 . 66.7

Р?1 12.1/18.3 20.3/22.0 - ' ;-'8.0-18.8 13.7-26.6

12.7(13.2) 7.7(8.0) 10.8(11-3) 29.5(30.6) 14.3(14.3)

5.6-23.9 2.5-17.5~ 47..6-44.3/ 6.7-25.2

г2. 5.9(5.9) 3.2(3.2), 7.8(7.9)\ 8.0(8.1) 20:6(23.8) 1.7(1.7)

1.2-16.5 С,4-10.8 "2.2-19.0 1.8-19.3 11.4-32.9 0.04-9.1 "

гз 3.6(3.7) 1.8(1.9) 2.8(2.9) 4.1(4.2) 2.0(2.1) О(-) .

0.4-12.6 0.05-9.7 0.3-9.7 0.8-11,6 0.05-10.7 0.00-4.0 ■

Р4 О(-) О(-) _ О(-) 1.5(1.5) 1.4(1.5) О(-)

0.00-4.4 0.00-4.4 0.00-4.4- 0.04-7.9 0.04-7.5

. О(-) • О(-) - : О(-) О(-) , -

- ■ " 0.00-4.0__0.00-3.9_^_

* - доля особей 1167/+ в родительском поколении среди'самцов;

** - доля особей Л67/+В'суммарном потомстве родительских самок, полученном вне экспериментальных популяций; Начиная с в каядом поколении- в первой строке' первое , число означает частоту мутации', расчитаннув на оснозании ' результатов анализа выборок;' второе число в скобках - частоту, уточненную на основании рассчета ошибки методики; во второй строке приведен 95% доверительный интервал.

ляшш 5 до четырех - в популяциях ЗА и 4. При пересчете чзстот встречаемости особей Л67/+ с учетом "О" классов заметно увеличились частоты мутации 1157 только для первого поколения, -но с-учетом большой дисперсии рассчитаных частот (связанной с небольшим объемом анализируемой выборки) все изменения остались в пределах 95% доверительного интервала. Однозначное уменьшение доли летальной мутации в популяции и полное вытеснение ее из популяции (подтвержденное для популяций 1, 2 и 5 в двух поколениях) позволяет гак считать, что найденные частоты отражают реальную динамику вытеснения мутации Л 67 из популяши.

-—Проверка потомства.....родительских"- сачск нз популяций 1 и 2,

проведенная отдельно для каждой самки, показала, что доля самок, оплодотворенных самцами 2167/+, для популяции 1 - 40Х и для популяции 2 - 50%, или, с учетом "О" взриантов, 43,1-43,9% и 50,5-50,9Х соответственно.

Факторы, определяющие действие авборав разных поколениях эисперихевтльвых популяций. Мы определили интенсивность отбора, которому подвержены особи 2167/4 в' каждом' поколении экспериментальных популяций. Коэффициенты отбора, рассчитанные для первого поколения экспериментальных популяций,: существенно различаются между ними, не совпадая даже, в ..случаях определения области их. значений двумя разными способами анализа частоты мутации 2167 в популяпиях 1, 3 и 4. По условиям постановки экспериментов популяции различались по возрасту самцов 21'67/+ и направлению' скрещивания, из которого они были получены. Тогда полученные различия коэффициентов отбора можно.связать именно с возрастом и происхождением самцов 2167/+." -

Практически во всех популяциях наблюдается значительные колебания коэффициента отбора за время вытеснения мутации 2167 из _популяции '(табл.5). Общей для большинства популяций закономерностью является-или уменьшение коэффициента отбора в последующих посла первого поколениях (популяции 1, 2, 3), или хотя-бы уменьшение его к последнему поколению (популяция 4). . Исключением является популяция 5,' в которой мутация 2167 "была вытеснена отбором всего за два поколения. г. . . . .

Дополнительную, информацию по жизнеспособности осббей 2157/+" можно собрать из анализа расщепления по генотипам в .потомстве анализируемых самцов \\67/+ из популяции, доля.особей 2157/0у в

тзбл.5

Изменения коэффициента отбора в популяциях О.ше1апогаз1ег от 1-го к 5-му поколениям. • - • • ; •• . -(1689-1990 гг.-,ЧССР).......... - •

• Поко- • • Популяции

ления 1 2 3 ЗА 4 5

'ч

РР 0.532 0.154 - - -

?1 0.544 0.739 0.618 0.121 0.651

0-524 0.584 0.261 0.243 0.216 0.877 ■■■ - Рз' 0.354 0.397 0.618" - 0.460 - 0.839 1

Р4 . 1- 1 1 0.635 0.278 " - .

.-5 - ' - - ' - 1

потомстве анализируемых самцов И67/+, выделенных из популяции, может характеризовать приспособленность этого генотипа, проявляющуюся в данном поколении в данной популяции.' Очевидно, ошибка,, обусловленная вторичностью рассматриваемых результатов (влияние генотипа линии Су/Рл), будет ..одинакова для всех случаев," и. не помешает правильно-оценить сравниваемые результаты. .

Наименьшая приспособленность, оцениваемая для каждой популяции отдельна к по обобщенным для всех популяцийлреауяьтатам,. характерна для потю^гва самцов, полученных от родительских самок. .вне- популяции и не прошедших "сито" отбора на приспособленность, наибольшая - у выделенных из 2 - 4 поколений опытных популяций . Некоторое снижение средней приспособленности в 3 - 4 поколениях может быть связано со случайными факторами (как маленькой выборкой, так и действием генетико-автоматических процессов, нарушающим действие отбора при малых' частота* мутации 1167 в этих поколениях). Сопоставление распределений частот к из 5 и к из 7 генотипа Л67/Су в потомстве самцов И67/+ иа разных •поколений различных популяций (тест Колмогорова-Смирнова)'подтверждает значимость наблидаемых различий и достоверность аффекта увеличения доли особей_21б7/Су в анализируемом потомстве ко второму-третьему поколениям.

.. Роль начальных условий я определении хиавеспособиосуи особей 1167/+. Для. определения возможной роли в формировании отбора, действующего на особей 1167/+ в популяциях, таких факторов, как возраст и генотип самцов в родительском поколении, мы искали

корреляцию этих факторов и величин рассчитанных коэффициентов отбора-з анализируемых популяциях. Оказалось, что возраст самцов 2157/+ и направление скрещивания, в котором они получены, сказывает достовернее-влияние .на эффективность- -внедрения. ■ .мутзцкп • в следующем поколении. При этом плодовитости и стерилизуемость самцов 2157/+ и +/+ достоверно не различается.

Локализация мутации - предварительные результат. Согласно предварительным результатам, мутация 2167 расположена в принент-ромерном рзйоне, с большей вероятностью в левом плече хромосомы.

ТЧЛ иутхащи 1167 и экстрэссия ее при рзаллшой гжыперзяуре.-----

3 соответствии с результатами экспериментов^ : наиболее чувстви- ^ тельными к рестриктивной температуре в обоих вариантах переноса и г\ обоих направлениях скрещивания проявляли периоды развтия, , объединяющее эмбриональную и личиночную стадии, вплоть до личинок 3-го возраста. Наблюдался также последовательный рост приспособленности особей 2167/+ к воздействия рестриктивных температур при переносах от 1-й поторности к 4-й (от от 1934 г. к 1937 г.). Так как родительская линия 2167/Су велась на балансере Су, а линия Д-32 не проявляла температурной чувствительности, подобные изменения моадо связать только с накоплением."злгенений з самой лини:! 2157/Су. Результаты опытов- по переносам рэзвивгоЕихся особей из рестриктивной температуры в пермиссивнуи и наоборот свидетельствует такте о существовании задержки рззвития особей 2167/+ на всех учитываемых стадиях онтогенеза,- возмаетости некоторой' адаптации особей 11Б7/+ к температуре 29°С и большей чувствительности личинок 2167/+ 1-го - 3-го возрастов из скрещивания. I к рестриктивной температуре.

Жизнеспособность самцов 2167/+' из скрешизания I при вд ^полном развитии их- в рестриктивной температуре, достоверно ковой самок Л67/+. В реципрокном скрещивании-различия в жизнеспособности самцов и самок менее заметны и имеют противоположный характер. : .. --->

Для обоих вариантов скрещиваний наблюдались сходные картины уменьшения жизнеспособности особей .2167/+ с. росток температуры развития. При температуре от 26 до 2ВсС мутация 2167 проявляла промежуточное доминирование.как летальная мутация, 'экспрессия этого' проявления''была более зырзаенной у особей' 2137/+ из окре-

щиваяия 1. фи 30°С гибель особей Л67/+ в потомстве, полученном

как от скрещивания. I, так и от скрещивания п, была полной. Как

и в опытах с переносами,' скрещивания I и II различаются по жиг-

(

, .неспособности-самцов -и самок-- увеличение температуры развития • '■ приводит к снижению относительной жизнеспособности самцов 1167/+ в скрещивании I и самок в скрещивании II.

Определение леяальной фазы. Результаты определения леталь- ; ной фазы у гетеро- и гомозигот по мутации 1167 представлены на табл.6.

. .. . табл.6 Определение летальной фазы у гомо- и гетерозигот по Л67

Стадия Скрещивание Д67/Су х +/+ ' Скрещивание Д67/+ х Л67/+:* - Проа- Выживших до Погибло . Проа- Выживших до Погибло нали- данной стадии на данной нали- данной стадии на данной зиро- • стадии 335)0-' . ■ _ стадии _ванно Всего 7. (7.) '' ванно Всего X._(X)

Эмбр. 1534 ЛичЛ 1534 Лич.П 540 Лич. III 561 Кук. • 1534 Имаго . "1534

1534 1445 • 404 321 - 752 •664

100 ^ 5.8+1.2 1057 94.2+1.2 19.4+2.0 1057 . 74.8+3.8 17.6+3.3 530 57.2+4.2 8.2+2.4 270 ' 49.0+2:6 5.7+1.2*1057 43.3+2.5 - 1057

1057, ' 722. 366 185 -718 692

100 . 26.0+2.7 ,74.0+2.7 4.9+1.2

69.1+4.1 68.5+5.7 •67.9+2.9 65.5+2.9

0.6+0.5 0.6+0.5 2."4+1.О*

- колебания доли погибших куколок составляли от 0 до 5-8% в отдельных культурах.

Гибель особе?-; Л67/+ под действием ' рестриктквной температуры растянута по всему периоду онтогенеза. Ее наибольшая интенсивность приходится на 1-ый и 2-ой личиночный возраста (суммарно -37Х погибших за весь онтогенез особей). Гибель гомозиготных по изучаемой мутации особей осуществляется на стадии позднего1, эмбриона и, возможно, в меньшей степени - личинки 1-го возраста.

. Вшяше нутации 2167 на скорость раагитя геяерозшэдганх особен. Результаты учета скорости развития в повторностях досто--верно не различались. Для скрещивания I различия в скорости раз' вктия начинают проявляться с дичинки' 1-го возраста.,. Они имеют количественный характер,• определяя .задержку .развития незначи-

тельной части личинок 1157этого возраста. В ходе развития особей эта задержка увеличивается, определяя отставание вылета более 502 имагинальных ' особей 1167/+, по сравнении с особями Пу/+.' В:рецийрбкном скрёпдоашш' рмличия в'скорости развития г'е-" нотипов выражены слабее

Втявие куягцни 1167 за приспособленность гепероэигогтшх особей за предий^гшгальных стадиях.

При изучении этого параметра было показано: существование полиморфизма по относительной жизнеспособности особей ,1167/+ и его зависимость от направления скрещивания, из которого получают сюобей 2167/+Г-" такое" "сходство" "расщешений по генотипам между родстсвёнными . . семьями' в обоих, вариантах скрещиваний при разных условиях (индивидуальные и массовые культуры), которое можно объяснить приходом ' генетичеЬких систем из разных родительских линий, оказывавших различное влияние на этот признак в разных условиях. По результатам корреляционногоанализа относительной жизнеспособности генотипов з отдельных семьях и численности этих семей можно, предположить, что проявление действия влияющих нэ жизнеспособность генов-модификаторов, эффект которых зависит от плотности личиночной популяции, осуществляется только при дости-•жении некой критической плотности популяции. . ' ■ ••"

Влияние мутации Л67 на динамику тлела гетерозиготных особей. Нас интересовали: достоверность различий в динамике вылета изучаемых генотипов, наследуемость этих различий и влияние на них генетического окружения и'условий развития личинок.-Для этого, проводя посемейный анализ, мы определяли:

1) взаимосвязь относительной жизнеспособности генотипов и динамики" их вылета; .

.. 2) наличие достоверных различий по динамике вылета между генотипами в индивидуальных и массовых культурах;

3) влияние условий постановки скрещивания на динамику вылета;

4) причины; определяющие наличие неоднородных культур и культур, неподдающихся анализу на однородность по динамике вылета генотипов' методом *г (в дальнейшем '- "О"- культур');

5) время проявления ' различий в динамике вылета генотипов друг относительно друга и возможные, причины их появления;

6) достоверность однородности по вылету каждого генотипа в от-

- 13 -

дельных семьях и во всех индивидуальных культурах;

7) достоверность соответствия случайному распределению сочетаний. вылетов генотипов по однородности в семьях: результаты этого теста' -я-вляатоя'' основанием для принятия или 'Отвержения гипотезы об общности генетической базы, определяющей динамику вылета изучаемых генотипов.

Этот эксперимент не позволяет точно оценить генетическую компоненту признака "динамика вылета" без соответствующих оценок скорости развитая и синхронности вылета. Тем не менее, такой анализ поаволяет выделить факты неслучайного сходства исследуемых признаков у разных групп и определите возможные причини, ле-

иащие. в основе звдаления зткхтрупп.------------:........~.....~

Мы показал«, что в регуляции динамики вылета генотипов . "самцы к самки Су/+" (рис.1_а) в скрещивании I, "самцы и езмки Л67/+" (рис..1_б) и "самки Су/+ и 2167/+" (рис.1_в) в скрещива-нкк.П принимает участие общая (для каждой пары) ыодификзцконная система, действующая в одном .направлении на каждый генотип в данной паре и резко ускоряющих развитие. Для генотипов "самш к самки Су/+" в скрещиваний" Ц (рис.1_а) действие обшей'модишика-ционной систеш заключается в образовании "О" • культур за счет резко растущей скорости вылета, что, очевидно, вызвано действием описанной выше системы модификаторов, а так же. тем, что на дан- ные генвтилы оказывают влияние, система модификаторов, ускоряющих развитие самок. Не нарушая распределение совместно встречающихся ."О" культур, эта' система должна приводить к снижению доли однородных по динамике вылета данных генотипов семей. , •

Посемейный анализ показал действие модификационных систем • на самок и генотип 2167/+ только в скрещивании II, согласуясь тем езмым с результатами оценки сходства процессов, приводящих к нарушению сходства динамики вылета особей разных генотипов. Нам известно, что действие мутации 21Б7 связано о задержкой скорости развития и изменением жизнеспособности особей. Л67/+, зависящих от условий проведения и направления скрещивания/ С нашей точки . зрения, эта факты- говорят в пользу предположения о направлении действия этих систем, на "выравнивание" неоднородного вылета разных генотипов и-локализации систем в линии Л57/Су.. • . ■

Влияние нутации 2167 на относительную ковкуревпюспособ-носпь самцов. Возрастные .изменения ОК гетерозиготных самцов во,.

!

рис. 1 Сравнение эмпирических частот попарных сочетаний признаков разномзрности вылета данного генотипа з семьях скрешваяий I и II и теоретических, найденных в предположении независимого комбк-• н;фования-динамик вылета генотипов "(случаи достоверных 'различий). ■

а - самки Су/+ : самцы Су/+ (II); б - самки Л57/+ : самцы Д67/+ (II): в.- самки Су/+ : самки 1167/+ (II); г - самки Су/+ : самцы Су/+ (I).

1 - оба генотипа принадлежат к классу "О" культур;

2 - оба генотипа однородные по Еьшету;

3 - оба генотипа неоднородные по вылету;

4 - "О" и однородный по вылету генотипы;

5 - "О" и неоднородный по вылету генотипы] Г "" .......

5 - однородный и неоднородный по вылету генотипы.

П ^ 1167/+ -.¿П67/+ й

и ?Су/+ : ^1167/+

1 о Су/+ -.¿Су/+

пп - ¿U -

всех экспериментах характеризуются ее снижением к 10 - 12-дневному возрасту и повышением к 15 - 17-дневному возрасту, причем максимальные и минимальные. значения 0К в разных экспериментах " ' ••'• суиеств'енно. различайся; достоверность'влияния возраота 'на 0К ; самцов в'каждой серии экспериментов была проведена с помощью од-

| нофакторного дисперсионного анализа. ■ Он показал достоверность

этого влияния с вероятностью 0,539 для экспериментов 2 ; ' -22.10.87, 20.10 - 10.11.87 и 15.11.87 - 20.01.88 и . с нероят; ' ностью 0,99 для эксперимента 19.12.37 - 07.01.88 . Эта завкси-мость проявляете? во всех экспериментах, проведенных при . 25°С. I Двухфзкторный дисперсионный анализ показал отсутствие достовер-

саыцов 'и- существование достоверного влияния иеыпературы и "сезонности" (единственное различие между повторностями состояло .в месяцах проведения -| октябрь и ноябрь-январь). В последнем случае форма динамики из-

; ' .менения 0К самцов с.возрастом не менялась, но рзсполагаизсь никв (евкиалзоь общая активность самцов 1167/+).

. ■ ■ . х

Опредглеше-плодоя/гаизш . самок ■/-/+. и 1167/* и е& aamicu-моот от тнперзмури развития и содрряания савоя. Плодовитость самок 2157/+, полученных при пермиссквной температуре, в среднем енкхгка по сравнению с контролем (самки линии Л-32) примерно в ■ . два раза, сильнее'для самой из скрещивания I: Де'йствие рест-

риктнвной температуры в процессе развития усугубляет эти различия, приводя одновременно к нарастанию гибели саь.ок с возрастом, причем чувствительностью к воздействию повышенной температуры обладает поздние онтогенетические стадии (куколка) у развивающихся особей 2167/+. Индивидуальный анализ самок J13?/+ на плодовитость. подтверди роль стерильности, как компоненты плодоз!!-тости самок. Среди самок +/+, развивавшихся при 29°С, стерильные самки отсутствовали, и плодовитость сачок росла в этой повтор-норти до 11-дневного "возраста от 20 до '40 яиц на" самку за сутки. Средняя плодовитость жизнеспособных самок 2167/+ из обоих, направлений скрещивания, развивавшихся при 29°С, была существекко нкке, но при учете доли стерильных сачок плодовитость фертилькьк совпала с'плодовитостью'самок+/+. Доля "стерильных самок 2157/+ срелз; получена»: из скрепшвания 11 росла быстрее, чем среди са-! мок из.ренипрокного скрещивания. Стерильные самки, как правило.

1 '. характеризовались озгдутым брюзком к .быстро погибали."

! "

- 21 -

Анализ морфологического состояния' яичников погибших самок с таким фенотипом показал, что овариолы в их яичниках разорваны и брвзная полссть заполнена зрелыми ооцитами. очевидно, в этих ' 'случаях стерилизация "самок 1167/т вызвана блокировкой овуляции, а гибель связана с отсутствием обратной связи между- овуляцией и процессом откладки1 яиц, гиперпроизводством половых продуктов и, как следствие, разрушением яичников.

Анализ фенотипически нормальных самок показал, что они имеют в среднем 1167/+ - 16.5+7.4 овариол на яичник по сравнению с 18.5+2.1 овариол наличник самок+/+. Это говорит об общем сни- • жении как самого показателя, так и его стабильности. Значительно сильнее различия выражены для числа функционирувщх "овариол, сск~ держащих яйцевые камеры 8-12 стадий развития. Для самок из линии Д-32 этот показатель не отличался от общего, числа овариол на я1гшик, для самок Л67/+ составлял 6.2+10.4 овариол на яичник. > Эти результата подтверждает предположение, что одним из мехачиз- • моз регуляции фертильности самок Л57/+ является угнетение сбшей активности оогенеза за счет уменьшения числа фук-сцгонирующих овариол. . - .

Влияние мутации 116? яз нарушение сегрегации хромосом в процессе сперматогенеза. . . > .. - •

В опыте и з контроле в обоих направлениях 'скрещивания было проанализированно более тысячи пстомксе ' из кавдого варианта скрещивания на стадии второго личиночного возраста. Результаты .показали отсутствие достоверного влияния мутации 1167 на расхождение хромосом С2мцов в процессе сперматогенеза.

Втисмете компонент приспособленности по результатам по-пулящюазых экспериментов. ~ .

Результатом данного исследования являвтея оценки компонент приспособленности f (плодовитость) и w(жизнеспособность яйцеклеток). на основании динамики вытеснения мутации 1167 (табл.5) и приведенных выше оценок параметров m(конкурентоспособность сам-• цов), s(жизнеспособность сперматозоидов) и v (жизезспоссбкость зародышей)./ • .•..■'■

Мы'модифицировали модель (1.) в соответствии с требованием учета скорости откладки яиц самками з случае ограниченности кормовой базы,- приняв'для нее (исходя из решетки пиннета):

6(ч) - 8рг(1-гз)-г2рд(2т+Г(1+5) )+д2тГ (3)

Мы показали, что область решения атой модели при известных От-. Для компонент приспособленности составхчет сложную -область-: в 5-мерном пространстве,. -которую нельзя описать методом минимизации.

Был предложен численный метод решения, ' определяющий близость экспериментальных и теоретических частот и задающий. взаимосвязь, компонент приспособленности Г и к. При слишком низких либо слишком высоких значениях V и ш все возможные решения могут оказать-.ся вне области биологически допустимых значений, что и позволяет, используя экспериментальные значения частот, оценить" компоненты V и ш. Область допустимых значений Т и VI есть полоса, заключенная между двумя гиперболами, каждая из которых имеет вертикальную и горизонтальную асимптоту, поэтому описываемые нами в дальнейшем минимальные 'Значения Г и г зависят от. принятых нами ограничений на с5ласти' биологически допустимых значений у. Г соответственно.

Проведенные.для популяций . 1-5 расчеты областей допустимых. значений параметров г и к показывают, что при фиксированных значениях компонент а, V и и динамика вытеснения в популяциях 1 и 2 требует значительно более высоких значений f . il чем для популяций 3-5. ' '; • - • - - ' ' '

Области допустимых значений для популяций 1 к 2 .близки между собой и занимает ареалы, ограниченные отрезками гипербол в правом верхнем углу области допустимых значений при у-0.60 и m-Q.es (графики не приведены). При этом область определения' значений Т и V для популяции 2 шире и несколько ниже, чем для популяции 1. При увеличении V к т полоса решений опускается и сужается, прижимаясь к осям 1 и №_(рис.2а-с). Решения в области биологически допустимых значений отсутствуют для .популяции 1 при у<0.60, пКО.бб'и при у>1.60, в>1.50,. и для.-популяции 2- -при. \vl.6G, ГО>1.50. - . ■ . " _'■' ' •'■• ^Г-'^'-' ' ;

Области допустимых значений.компонент приспособленности Г и V, найденных для популяций 3к и 5, нигде не пересекаются между ■ собой. -С областями, характеризующим эти-компоненты-для лопуля-гш 1 к 2, не пересекается область определения компонент { и. V, найденная т.о результата.! вытеснения мутации Л67 из популяции 5. Неадеявае для популяций ЗА к 5 области допустимых значений близ-

- 23 - .

рис.2 Области значений £ и и при фиксированных значениях V и т для популяций 1 и 2.

а - при '.'-0.5, гс-1.5: б - при \'-!,0, п-1.5; з - при \'~1.3, №-1.0; по '"оси абсцисс'- значения у», го оси ординат - 'значения I';

ш-1 рор. I & 2

га: к описанным выше областям по форме к располагаются ниже и левее на области допустимых значений. .

Условием корректности резения модели является не протЕзоре-425,99 ЭкаЯерШе'ктальным' данным поведений частот/ -вычисляемых по • лсбой данной пятерке компонент приспособленности. В противном случае мы должны сделать вывод о действии какого-либо неучтенного эффекта. С этим случаем мы встретились при анализе результатов вытеснения мутации 2167 из популяции 4. В атом случае лроис--холкт небольшое уменьшение частоты встречаемости мутации 2167 От первого поколения ко второму, резкое уменьшение от второго к третьему поколению и в дальнейшем - быстрое вытеснение к пятому "покэлёнйо (табл.5). "Тагам образом, процесс вытеснения мутации" И57 из популяции 4 состоит как-бы из двух частей - сначала медленного, слабого и затем очень быстрого и сильного отбора, действующего против мутации 2157. Поскольку мы не можем охарактеризовать компоненты приспособленности пс всем поколениям, включая первое, игнорируем первое поколение к определим, кзкке значения должны принимать согласно рассматриваемой модели компоненты приспособленности .в популяции 5 со второго по пятое поколения.

При т—1.00 минимальные показатели компонент I' и * достигают нижнего предела, как и для популяции 5, при у>0.60. При этом область определения величин компонент Г и « очень широка, и сужается пи мере роста показателей ггг И'У. Область определения величин компонент приспособленности ограничена относительно жизнеспособности V и конкурентоспособности самцов т сверху - ч<1.00 при т)1.50 и у<1.40 при т>1.00.

Уточнить оценки этих величин мы можем, сильнее сузив области определения компонент т, v и к, согласно приведенным данным (разделы 4.5-4.13). При-этом мы сужаем области допустимых значений параметров го и v до границ 1.00<1гК1.50 и 0.50<у<1.00, и принимаем №-1.00. Области допустимых значений Г при различных т и V представлены на табл.7.' \

Принимая во внимание динамику частот и, следовательно, области возможных значений'- компонент приспособленности, мы видим, что 5 исследуемых популяций представляют собой две группы: популяции 1, 2 и-ЗА •, и популяции 4 и 5.' Области допустимых значений значения гасганенты определенные для стации 2137, близки между собой г каждой иг этих двух групп, и почти не пересекаются ■Гиле пересекаются е очень малой степени) для популяций из разных

групп. Причем для популяции 1 и 5 области допустимых значений кс1.'.пона?ггы V также пеоесак2гтся в очонь малой степени. Поскольку компоненты ::: з хосошие сценки, Бсз'^/^связанно изменяться

могут ли» компоненты я и v, причем увеличение одного из них может компенсироваться снижением двух других с сохранением динамики частот. Поскольку динамика частот наиболее сильно зависит

табл.7

Области значений компоненты 1" при 1.00<пК1.50,\ 0.00<у<1.00 и го-1.00, принимаемые мутацией 1137 в популяциях 1-5.

Области I" при разлнчных_ V Кп/п П) У<й.60 ~07бЬ<У<0.8Ь 0.80<У<1.00 У>1.00

1 1, .00 - 1. .10-2.00 ' ¿0.50-1. ,50 0. 00-0, .80'

1, .50. - ■ 1. ,60-2.00 1.10-2, .00 0. 00-1. .40-

2 1, .оо' 1.30-2.00 0. ,60-2.00 0.20-1. .40 о. 00-0. ,80

11 .50 1.80-2.00 ,10-2.00 0.70-1. .35 0. 00-1. ,30

ЗА 1, .00 1.20-2.00 0. .05-2.00 0.20-1, .10 0. 00-0. .50

1. .50 1.70-2.00 ■1. ,00-2.00 -0.60-1. .55 0. 00-1. .15

1. .00 0.00-2.00 0. ,оо-о.ео 0.00-0. .30 -

1, .50 0.20-2.00 . 0. .00-1.30 0.00-и. ,70 00-0. 20

5 .1. .00. 0.00-2.00 .о.ро-оло - ":

1. .50 0.00-2.00 0. 00-0.60 0.00-0. ,20 -

4* - величины компонент приспособленности определены для поколений 2-5.

от кошоненты V, ее изменения влекут за собой в 2-4 раза больше изменения компонент Г и у. Таким 'образом, жизнеспособность v, , оказывая наибольшее влияние на приспособленность несущих мутация оссйей согласно используемой модели С31, оказывает наиболее сильное влияние на области допустимых значений других компонентов. ' ' •

ОБСУЖДЕНИЕ

В данном обсуждении мы затронем только возрос интерпретации результатов популяыионных экспериментов,' полученных кзл непсс-х/ редстнекна е опыте, так и в результате использования математической модели.

| - 23 -

! Повторные спаривания самок в условиях дефицита корма и из-

| тенсивной конкуренции в раавизаэвемоа поколении не играют, веро-

; ятно, существенной роли. Главную роль играет очередность васеле-

• «••••• ния субстрата дакшками •и," следовательно;первоначальный'успех " '

.....самцов-или-самок при спаривании. Конкурентоспособность' самцов

Л 67/+ может играть' существенную роль, приводя к двухкратным различиям в успехе внедрения в популяцию мутации 1167 (популяции 1 'и 2, 4 и Б). Условия проведеяия эксперимента для всех последующих за первым поколений практически исключили участие в конкуренции за самку самцов старше 4-5- дневного возраста. Частота стерильных самцов Д67/+ достоверно не отличалась от частоты

..... этого признака"у~самЦов +/+ и не оказывала достоверного влияния

на.кх -конкурентоспособность. Следовательно, ■ конкурентоспособность самцов могла меняться от 1 до 1.5 единиц анткшюсти относительно самцов дикого типа. -

Ведущую роль в отборе, . действующем против особей 1167/+, таких; образом, приобретает жизнеспособность эмбрионов, личинок и куколок Л57/+. Так как фенотипически они неотличимы от дикого ... типа, .мы можем обсуждать~только возможность' изменений по этому ■ признаку, показанную по косвенным данным. Достоверные'различия частот особей Л67/Су в потомстве самцов Л67/+ между популяциями и. между поколениями .могут, быть связаны только с-различиями по наследуемой, компоненте жизнеспособности гетерозиготных по мутации 2167 особей, так как влияние конкурентоспособности и. плодовитости -самцов и самок исключено методикой анализа, а эффект нарушения сегрегации,'как отмечено выше, отсутствует."

По результатам анзлиза распределений частот в популяциях и поколениях можно сделать следующие выводы.'1". Достоверные отличия распределений к из 6 и к из 7 от биномиального говорят об однов-4 ременном присутствии в' популяции не менее двух биномиальных распределений, с разными р. При этом р зависит от. жизнеспособности потомков с генотипом 2167/Су и связан, вероятно,.Г.с. присутс- : твиеы.в генотипе_;оща Д67/+ генов - модификаторов,'.¿.повышающих жизнеспособность особей 1167/Су. Кными словами,-, особи 11&7/+ в популяциях обладаит генетической гетерогенность» по приспособленности. 2.Генетическая гетерогенность- по•приспособленности по '• ■ разному характеризует разные популяции, но почти везде оказывает достоверное влияние на среднюю жизнеспособность потолков Л67/Су ие анализирующего скрещивания. 5. Во всех популяциях вдет положи-

тавьнкй отбор im таинеспоссйности, с различной интенсивность!¡> в разная поколениях. Наиболее интенсивно он идет з первом и втором ' поколениях, что связано/ Еероятно, с массовой гибелью наименее приспособленных генотипов. Если большинство .модификационнмс систем не сцеплено с анализируемой мутацией, то положительный отбор . по приспособленности будет идти на фоне постоянного, хотя и.несколько снизившегося, . отбора против мутации Л67, вызываемого . постоянным расщеплением комплекса мутация-модификатор. Таг-сую картину мы и наблюдали з экспериментальных популяциях.

Согласно произведенным рас.'четам, отличия по интенсивности ' -отбора нельзя, объяснить только различиями уеиду попухчшымг! по комгонентам приспособленности особей li67/+ ш и f при одном и . том же значении компоненты v. Поэтому нам-представляется накбй-лее эероятяыгл' следующее: . •

. - 1) в экспериментальных популяциях действие отбора претив особей Л 57/.+ осуществляется по компонента.! приспособленности v, ? я ш; / '

2) в зависимости1от популяции интенсивность отбора по - этим компонентам различается;- — ,....-

. 3). определенные для популяций 4 и 5 значения компоненты v ниже, чем для популяций 1, 2 и ЗА, для которых вероятнее всего •J/Q.B, и для' популяции 5 во всех случаях "не превышают'0.б, а для • ■популяции 4-0.3;

4) компонента i включает в себя в качестве составляющей плодовитость самок, более высокую у .самок J137/+, что должно дополнительно ограничивать'сверху итоговую величину компонента f. .

-- Различия по .¡оомпонентач приспособленности связаны с услови- ;"" ями 'постановки эксперимента и (или) полиморфизмом линий, учаот- г " вующих в экспериментах, по модификационным системам, влияющим на приспособленность ; особей, гетерозиготных по изучаемой мутация. Наличие этого полиморфизма было показано раньше.

Ыожно предотааить два варианта объяснения найденных различий.'. : 1; Во.' , всехгпотуйпрй«;'.\ооэданных' одинаковым .образом .на'орнЬвэ двух линий, . сохраняется устойчивый полиморфизм "по генам-модиЬп- ; , каторач, различный в разных- популяциях, и определяющий эти разля-чия. ' ' "... • ......

2. Зо всех популяциях прешел отбор по тем или иным модификационным система!«, в соответств^ш с условиями постановки экспериментов "и полиморфизмом по .

- 28 '--•:

Изменение интенсивности отбора, определённое по точным частотам мутации Дб7.и зафиксированное применяемой моделью для по-■ пуляют 4, свидетельствует в пользу последнего зарианта. Можно

......-предпоябкить*, что насыщение популяции модифйкациОнйшм система-'

ми, компенсирующими низкую жизнеспособность особей Д67/+, приведет к возможности фиксации мутации 1157 в популяции е составе некоторой коадацтированной генетической системы. - ..'.•' -

ВЫВОДЫ

1. Показано,' что используемая, в пояуляционЕШ. экспериментах, мууацвя 1167 обладает-разносторонним действием.' на приспособлен- . ность особей 1157/+, а.именно:."^¿неспособностьи скорость^раз--вития эмбрионов, : личинок и "куколок^¡¿нкурентоспособность самцов. . - - и плодовитость.самок, стерильность"к':врамя ккзки сайгак.

. 2. Определены- условия,- оказывающие, влияние . на названные компоненты приспособленности и ограничения .для этих компонент, связанные с данными условиями., .-..- -

. . .'• • З^-Устаявдеяа* змбрт—

. •нов, личинок" и куколок Д67/+ и их скорости развития связан/с проявлением действия присутствующих в родительских линиях генетических систем, предположительно оказывающих модифицирующее -..••' действие• на кутзцив 1167. * *•'.

4. Определены онтогенетические стадии, чувствительные к ус- . ловиям, влиявшим на некоторые компоненты приспособленности.

5. Показаны" физиологические механизмы, определяющие-деис-' твке мутации 1157. на плодовитость самок.

- 6. Найден способ решеЙия популяционвой модели, рассматрша-ющей отбор как многокомпонентную систему, -относительно зтих ком- ' понент, при извествой динамике вытеснения мутации 1157 из попу-■'■• ляции. -' уч.,..'..:^. -. -

'г.--,; --.' 7.'.Показано,'что привлечение определенных в тестовых, эксп'е- ' с - - • ршектах ограничений по ряду компонент: приспособленности * позвс-... ляет .локализовать¿Узначенш неизвестно кошюнент приспособлен-'

ности о точностью," зависящей от точности ограничений. -'•'• • ; • В. ■ Показано изменение .•приспособленности особей "И87/+ в ря--' ду поколении в экспериментальных популяциях, связанное, очевидно, с отбором по некоторым из присутствующих модификацибнных ■ ' систем. . - .....

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Куликов A.M. 1987. Опыты по внедрению термочувствительной мутации в популяций Drosophila mèl anagaste г в условиях, близких' к-' природным. V сьезд Всесоюзного- общества, генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова (Москва, 24-28 ноября 1987 г.)'Тезисы докладов, М., стр. 146-147. ' . •

2 Куликов A.M., Митрофанов В.Г.,. Мяснянкина E.H., Генералова М.В. 1988. Эффективность . внедрения в популяцию Drosophila те-lanogaster доминантной температурочувствитедьной мутации в условиях, близких к природным. Журн. Общ. Биол., т.49, N 6, стр. 765-776.' .......--■•■-■

3 Мяснянкина E.H., Куликов A.M. 1989, Фенеткка доминантной теп-лочувствительнои мутации J2M167DTS Drosophila .melanogaster. VI Всесоюзное совещание по проблемам биологии и генетики дрозофилы (г.Одесса, 7-12 сентября 1989 г.)-Тезисы докладов, стр.68.

4 Куликов A.M., Митрофанов В.Г. 1990. Особенности брачного поведения самцов Drosophila melanogaster, гетерозиготных по доминантной темперзтурочуЕствительной летальной мутации. Генетика, т. 26, N 2, стр. 232-240.- . - ' - ' -. '

5 Куликов A.M., Мяснянкина E.H. 1991. Некоторые особенности экспрессии доминантной ts - детали, в пермиссивных условиях у дрозофилы. 1-я Всесоюзная конференция.по генетике насекомых (Москва, 19-21 ноября 1991 г.) Тезисы докладов. М,, стр.63.

6 Куликов A.M., Мяснянкина E.H. 1994. Влияние темлературочувс-. гвительной мутации ,12M167dts на жизнеспособность гетерозиготных эмбрионов, личинок и куколок Drosophila melanogaster. Генетика,_ г.30, N 7, стр.913-921. ■ " ' ,

. подписано к печатав 6 О / Отпечатано на ротапринте в _ Формат бумаги 30x4.2/4 • ■ ПравзводственЕон аднбвнате • ' Объем ^ п. л. . Литературного фонда Зах.^^ тир. 100