Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительный анализ геномов крупного рогатого скота и овец

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный анализ геномов крупного рогатого скота и овец"

На правах рукописи

А.К.М. Абдул Ахад Бисвас

Сравнительный анализ геномов крупного рогатого скота и овец

Специальность: 03.00.15 - Генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2004

ил -л

Работа выполнена на кафедре зоотехнии Российского университета дружбы народов (РУДН), в отделе биотехнологии и лаборатории генетики животных Всероссийского государственного научно-исследовательского института животноводства (ВИЖ)

Научный руководитель:

Доктор биологических наук П.М.Кленовицкий Научный консультант:

Доктор биологических наук, профессор Н.С. Марзанов

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б.П. Завертяев (ГНУ ВНИИРГЖ)

Кандидат биологических наук, доцент В.И. Митютько (Санкт-Петербургский государственный аграрный университет)

Ведущее учреждение:

Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела

Защита состоится «/£ »М^-рТЯ. 2004 г., в /О часов на заседании диссертационного совета Д '006.012.01 в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения животных: 196625, Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Московское шоссе, д. 55а Факс: (812)465-99-89

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института генетики и разведения животных

Автореферат разослан «^Е» О /_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Г. Н. Сердюк

2004-4 26823

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы с формированием принципов реверсивной генетики и маркер зависимой селекции пристальное внимание исследователей привлекает детальное изучение геномов сельскохозяйственных животных и их сравнительный анализ. Это обусловлено поиском новых генетических маркеров связанных с продуктивностью животных (Eggen A., Fries R., 1994; Ellegren H., Chowdhury В., 1994; Захаров И.А., 1994; Брем Г. и др., 1995; Кленовицкий П.М., 1999 и др.). Вместе с тем геном домашних животных изучен не в одинаковой степени (Кленовицкий П.М., Марзанов Н.С., 1999). Наиболее полно исследованы генные карты крупного рогатого скота и в меньшей степени у овец. Однако уже в первых работах по изучению генных карт была отмечена высокая степень сходства отдельных групп сцепления геномов или групп синтении (Захаров И.А и др., 1991). Позднее на основе статистического анализа была показана высокая степень сходства в организации групп синтении у разных видов животных (Захаров И.А. и др., 1996; Марзанов Н.С., Кленовицкий П.М., 1996; Кленовицкий П.М. и др., 2003). Следовательно, в организации геномов разных видов прослеживается определенная закономерность своеобразный аналог закона гомологических рядов Н.И. Вавилова, что позволяет уточнять характеристики геномов у разных видов на основе их взаимного сопоставления.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось оценка сходства на хромосомном и генном уровне геномов у крупного рогатого скота и овец, определение локализации общих генетических маркеров, связанных с различными биологическими признаками и продуктивностью. В связи с этим решали следующие задачи:

1. Провести анализ литературы и пополнить Банк данных РУДН и ВИЖа по генам крупного рогатого скота и овец.

2. Провести сравнительный анализ Банка данных по генам крупного рогатого скота и овец с использованием компьютерных программ.

3. Охарактеризовать генный состав хромосом крупного рогатого скота.

4. Охарактеризовать генный состав хромосом овец.

5. Провести уточнение генных карт у овец на основании их сопоставления с генными картами крупного рогатого скота.

6. Дать сравнение хромосом крупного рогатого скота и овец на основе анализа их тонкой структуры.

Научная новизна и практическая значимость, реализация результатов исследований. Впервые изучено сходство геномов на хромосомном и генном уровнях для определения локализации общих генетических маркеров крупного рогатого скота и овец. Разработана методика оценки сходства геномов крупного рогатого скота и овец. Проведено уточнение генных карт у овец на основании их сопоставления с генными картами крупного рогатого скота. Путем дифференциального окрашивания и

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ/ БИБЛИОТЕКА ] С Петербург ^^ I « РЭ KO^ubj *

компьютерных систем анализа дана сравнительная характеристика кариотипов крупного рогатого скота и овец.

Положения, выносимые на защиту- Изучение сходства геномов на хромосомном и генном уровнях для определения локализации общих генетических маркеров крупного рогатого скота и овец. Оценка сходства геномов крупного рогатого скота и овец. Уточнение генных карт овец. Дифференциальное окрашивание и компьютерный анализ для сравнительной характеристики кариотипов крупного рогатого скота и овец.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и одобрены на кафедре зоотехнии РУДН и ученых советах Всероссийского ГНИИ животноводства (2001-2003); Материалы диссертации были представлены на Международной конференции по биотехнологии животных (2002,2003).

Публикация материалов- По материалам диссертации опубликовано 4 научные работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, обсуждения, выводов, практических предложений, списка использованной литературы. Материал изложен на 166 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 38 рисунков. Список литературы включает 126 источников, в том числе 69 на иностранных языках.

2 . МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили на кафедре зоотехнии РУДН, в отделе биотехнологии и лаборатории генетики животных ВИЖа в соответствии общей схемы исследований (рис. 1).

Рис 1- Общая схема исследований-

Компьютерный анализ с целью выявления сходства групп синтении крупного рогатого скота и овец проводили с использованием генного Банка данных. Оценку тонкой структуры хромосом проводили на основе применения компьютерной системы обработки и морфологического анализа изображений программы «Image scope». Сравнительный анализ групп синтении проводили по разработанному алгоритму на основе уравнения и

программы «GM - Генное картирование» (Кленовицкий П.М., 1998). В качестве меры различия или меры сходства использовали величину условной энтропии На(Ь) или Hb(a).

Материалом для исследования служили Банк данных о хромосомной локализации генов у различных видов животных, созданный в РУДН и ВИЖе. Для анализа генных карт были привлечены материалы из следующих источников (Захаров И.А., 1993; Кленовицкий П.М., 1998; Casas E. et al., 1999; Cockett N.E. et al., 2001; Eggen A., Fries R., 1994; Lauvergne J.J., Dolling C.H.S., Renieri C, 1996; Maurico J. de Gostari et.al., 1998; Sonstegard T.S. et.al., 1998; Taylor J.F. et al., 1998 и др.).

Препараты хромосом крупного рогатого скота и овец готовили по общепринятым методикам (Кленовицкий П.М. и др., 1997). Для анализа тонкой морфологии хромосом использовали рисунок их репликационной изчерченности в соответствии международных стандартов цитогенетического анализа (Hare W.C.D., Singh EX., 1979; Ford et al., 1980). Для получения рисунков обработку культур проводили с использованием 20 мкг/мл 5-бромдезоксиуридина в комплексе с 15 мкг/мл бромистого этидия (Захаров А.Ф. и др., 1982; Кленовицкий П.М. и др., 2003). Цитогенетический анализ проводили с использованием программ по обработке видео изображений «Image Scope 1» (разработчик - фирма «Системы для микроскопии и анализа», Институт кристаллографии РАН, Москва) и Adobe Photoshop версии 5.5 и 7.

Для построения уточненных генных карт овцы на основании компьютерного анализа по программе «GM» на каждой хромосоме выделяли группы реперных генов, общие для двух сравниваемых видов. На генных картах В. taurus L. и О. aries L. для выявления консервативных последовательностей определяли положение реперов, наличие в них инверсий, вставок и делеций генов или их групп.

При построении уточненной генной карты овцы учитывали гены, лежащие в пределах консервативных последовательностей у В. taurus L., локализация которых была неизвестна у О. aries L. Схема сравнительного анализа генных карт 10 хромосомы овец и 12 хромосомы крупного рогатого скота показана на рис. 2.

Часть генов, вошедших в Банк, были локализованы методом клеточных панелей на основе анализа кариотипа гибридом. Их положение на генной карте неизвестно, поэтому они не были включены в обработку. На рис. 2 эти гены приведены без привязки к генетической или физической карте. Общие гены двух видов, точная локализация которых известна на рис. 2, связаны нитями.

Рис 2. Схема сравнения генных карт О. апев Ь. и В. Саигив Ь.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Характеристика генома крупного рогатого скота. На основании наших исследований 10 животных черно-пестрой породы было установлено, что у всех обследованных животных диплоидное число равно 60.

4?1 «* П " и <» Ы и Л А г! и М

не * л и и и ЙЙ (Н1 й ь 12

По и Г* *» г/ № ЙЙ и и

М 1» Ай Пи ГпЧ 4 я 0 ли

Дп » Лй «.« » ■1 XV

Рис 3. Кариотип быка черно-пестрой породы. Предобработка с 5-бромдезоксиуридином и бромистым этидием. Окраска по Романовскому-Гимза.

Кариотип крупного рогатого скота (В. 1аигш Ь.) является сложным для анализа: он содержит 29 пар акроцентрических аутосом, образующих по своей величине плавно убывающий ряд, крупную субметацентрическую X-хромосому и У-хромосому - мелкая хромосома субметацентрической формы (рис. 3).

Метод предварительной обработки культуры клеток 5-бром-дезоксиуридином в дозе 20 мкг/мл в комплексе с бромистым этидием (15 мкг/мл) позволял с одной стороны уменьшать спирализацию хромосом, а с другой стороны выявлять репликационную структуру исследуемых хромосом. Такая методика исследований позволила проводить идентификацию гомологичных хромосом, не прибегая и к дифференциальной окраске.

Нами отмечена специфичность репликационного рисунка, индивидуальных хромосом крупного рогатого скота. Оказалось, что число зон репликации пропорционально размеру хромосом. Чередование зон ранней и поздней репликации по длине хромосом относительно равномерно.

В качестве примера на. рис. 4 приведен оптический профиль 1-й хромосомы крупного рогатого скота. Однако этот прием не позволяет с абсолютной уверенностью идентифицировать мелкие хромосомы набора. Точная идентификация мелких аутосом набора возможна только на препаратах со слабой спирализацией хромосом.

Рис 4. Оптический профиль 1-й хромосомы В. йаип^ Ь.

В анализируемую нами выборку у крупного рогатого скота были включены гены, локализованные различными методами, что не позволяет указать части из них точное положение на физической и генетической картах (гибридомная техника). Мы попытались провести привязку этих генов к физической и генетической картам, используя входящие в данные группы синтении маркеры с известной локализацией. Но оказалось, что эти группы рассредоточены по всей длине хромосом.

В приведенных нами материалах у В. taurus Ь локализация известна для 1460 маркеров, в том числе - 1456 на генетической карте. При общей длине карты 2800 сМ, что примерно соответствует 2,8 X 10б килобаз. Расстояние между маркерами составляет в среднем 1,92 сМ (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика генных карт крупного рогатого скота

№ хромосомы Локализовано генов Расстояние между локусами (сМ)

1 115 1,4

2 78 1,54

3 67 1,87

4 51 1,98

5 66 1,85

б 57 2,2

7 47 2,86

8 50 2,33

9 56 1,95

10 58 1,74

11 91 1,36

12 45 2,35

13 37 2,35

14 40 2,17

15 42 2,24

16 42 2,21

17 40 2,47

18 44 1,85

19 43 2,31

20 36 2,08

21 50 1,77

22 31 2,56

23 41 1,64

24 30 2,07

25 51 или 49 2,09

26 30 2,42

27 25 2,56

28 30 1,75

29 10

X 70 2.15

У 15 2.0

3.2. Характеристика генома овец. В процессе проведенных исследований, у овец нами было выявлено 27 пар хромосом. Из них 3 пары крупных метацентрических аутосом, 23 пары акроцентрических аутосом и половые: Х- крупный акроцентрик и Y- самая мелкая хромосома набора метацентрической формы (рис. 5).

Рис 5. Кариотип барана породы ромни-марш. Предобработка с 5-бромдезоксиуридином и бромистым этидием. Окраска по Романовскому-Гимза.

Рис. 6. Оптический профиль 1-й хромосомы О. aries L.

По характеру дифференциальной исчерченности кариотип овцы сходен с кариотипом крупного рогатого скота. Как и у крупного рогатого скота, идентификация мелких овечьих аутосом часто затруднена. Метод воздействия на культуру 5-бромдезоксиуридином в сочетании с бромистым этидием в принятой нами дозировке позволяет выявлять репликационную структуру хромосом и у овец. Характер проявления репликационной картины у овец

аналогичен таковой у крупного рогатого скота. В качестве примера на рис. 6 приведен оптический профиль 1-й хромосомы овцы.

У О. апез Ь. известна хромосомная принадлежность 158 структурных генов и 645 анонимных маркеров (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика генных карт овец

№ хромосомы Локализовано генов Расстояние между локусами (сМ)

1 59 5.05

2 62 4.53

3 57 5.15

4 22 5.87

5 21 11.76

6 51 3.1

7 23 6.06

8 23 4.83

9 26 4.62

10 18 4.30

11 14 4.20

12 19 5.98

13 16 8.06

14 15 6.19

15 22 4.89

16 21 4.46

17 23 5.12

18 21 4.62

19 23 3.52

20 23 2.80

21 15 4.57

22 19 3.83

23 12 5.08

24 18 3.66

25 10 4.98

26 11 5.77

X 22 5.77

Y — —

Физическая карта у овцы фрагментарна. В приведенных нами материалах локализация известна для 664 маркеров на генетической карте, охватывающей 3.23 х 106 килобаз. При общей длине карты 3230 сМ, расстояние между маркерами составляет в среднем 4,9 сМ.

3.3. Сравнение генных карт и анализ дивергенции кариотипов Bos taurus L. и Ovis aries L. Изучение филогенеза животных невозможно без углубленного использования достижений современной биологии, в частности знаний об особенностях организации и функционирования хромосомного

аппарата. В решении вопросов систематики и филогенеза млекопитающих большую роль играют цитогенетические исследования (Орлов В.Н., Булатова Н.Ш., 1983; Дзуев Р.И., 1998).Анализ этих данных позволяет выделить два ключевых момента: анализ сходства хромосом на основании изучения их тонкой морфологии и анализ сходства и различия в организации наследственной информации, содержащейся в хромосомах животных разных видов.

Как правило, гомеология хромосом хорошо прослеживается при сравнении видов внутри одного рода или близких родов. В ряде случаев удается с достаточной степенью надежности идентифицировать их в пределах семейства. Цитогенетический анализ с использованием тонкой морфологии хромосом приемлем и для сравнения кариотипов овцы и крупного рогатого скота. В качестве иллюстрации этого положения приведем данные об оптических плотностях 1 и 3 хромосом B.taums Ь и 1 хромосомы Oлries Ь (рис. 7).

Оптическая плотность

% от длины хромосом

Рис 7. Нормированные оптические профили хромосом В. 1аиги8 Ь. и О. аг1е8 Ь. Условные обозначения: 1 - объединенный профиль, а1 -центромерные районы 1-й и 3-й хромосом В. 1аиги8 Ь.;2 - профиль, а -центромерный район 1-й хромосомы О. аг1е8 Ь.; б - теломерные районы.

Из приведенных на рис. 7 данных видно достаточно высокое сходство сравниваемых профилей, что соответствует существующим в цитогенетике представлениям о механизме возникновения 1 хромосомы у овец. Однако цитогенетический подход, основанный на сравнении рисунка хромосом, не дает в этом плане никакой новой информации.

Кроме того, необходимо учитывать, что сходство рисунка участков хромосом может и не являться результатом их общего происхождения, а возникать как следствие сложных перестроек, создающих рисунок,

имитирующий хромосомный район другого вида. Следовательно, возникает необходимость использования более объективных критериев, отражающих генетическое тождество (гомеологию) хромосом или их участков у разных видов. В качестве такого критерия может служить единственный показатель -генетическое содержимое хромосом.

Таблица 3

Соответствие генного состава хромосом

О. алее Ь. В. гашта Ь.

№ хромосомы Плечо № хромосом и число генов*

1 Р 3(п=18); 2(п=1)

ч 1(п=28)

Не установлено 8(п=1)

2 Р 8(п=18)

ч 2(п=19)

3 Р 11(п=24)

ч 5(п=28)

Не установлено 2(п= 1 );3(п= 1 );4(п= 1);6(п= 1); 17(п= 1)

4 Ч 4(п= 12); 16(п= 1 );20(п= 1)

5 Ч 7(п=14)

6 Ч 6(п=28);3(п=1)

7 Ч 10(п=21);2(п=1)

8 Ч 9(п=15);15(п=1)

9 Ч 14(п=12);9(п=6)

10 ч 12(п=13)

11 ч 19(п=13)

12 ч 16(п=16)

13 ч 13(п=11);12(п=1)

14 ч 18(п=10)

15 ч 15(п=18);13(п=1);28(п=1)

16 ч 20(п=9);7(п=1)

17 ч 17(п=12)

18 ч 21(п=11)

19 ч 22(п=19)

20 ч 23(п=10);19(п=1)

21 ч 25(п=8):29(п=6)

22 ч 26(п=13)

23 ч 24(п=7);1(п=1);3(п=1)

24 ч 25(п=4);29(п=5)

25 ч 28(п=4)

26 ч 27(п=5);26(п=1)

X ч Х(п=25)

У ч У(п=2)

Примечание: *- число генов приведено в скобках.

Исходя из анализа, дифференциальной структуры хромосом овцы считают, что хромосома 1 пары у О. апез Ь. соответствует 1 и 3, 2 соответственно 2и8иЗ-5и11 парам хромосом В. 1аигаз Ь. (Яковлев А.Ф., 1985). Однако сравнение генных карт свидетельствует о более сложном характере дивергенции кариотипов у этих видов. Данные о соответствии генного состава хромосом В. 1аишз Ь. и О. апез Ь., представлены в табл. 3.

Сравнение генных карт овцы и крупного рогатого скота по 484 общим генам выявило 54 группы сцепления, что соответствует уже 26 перестройкам. Очевидно, что кариологические различия между В. 1аигиз Ь. и О. апез Ь. не могут быть сведены лишь к наличию трех робертсоновских транслокаций.

Кроме того, сами метацентрические хромосомы овцы имеют более сложную природу. В отношении 1 пары хромосом овец (ОАШ) окончательное суждение о природе ее происхождения сделать пока сложно. По большинству генов она соответствует 1 (ВТА1) и 3 (ВТАЗ) хромосомам крупного рогатого скота, но содержит и единичные гены, расположенные на ВТА2 и ВТА8. Это микросателлитные последовательности БМБ2145 и ЯМ32, локализованные соответственно на 2 и 8 хромосомах В. 1аигаз Ь. Ген БМ82145 находится на коротком плече ОАШ, а место локализации ЯМ32 не установлено. Кроме того, гены АРОВ (альфа -2 - макроглобулин), С88М59, ВМ723 с 3 хромосомы крупного рогатого скота, соответствующей короткому плечу ОАШ, обнаружены на 3, 6 и 23 хромосомах овцы.

Теоретически короткому плечу ОАШ должен быть тождественен набор генов ВТАЗ. По нашим данным эти участки генома у овец и крупного рогатого скота содержат 18 общих генов, охватывающих участок, генной карты ВТАЗ длиной 80 сМ. Гомеологичный участок фланкирован генами BMS835 и INRA6. Вне этой зоны на генной карте крупного рогатого скота в прилегающем к центромере участке длиной 20 сМ локализован маркер BMS841, а в терминальном районе последовательность из 17 генов, фланкированная маркерами ВМ4021 и RM309. В этом регионе у В. 1аигиз Ь. локализован ген GCSFR.

28 общих генов длинного плеча 1 хромосомы овец и 1 хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА1 длиной порядка 140 сМ. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА1 в зоне, фланкированной маркерами ВМ6438 и BMS599, принадлежат длинному плечу 1 хромосомы овцы. Вне этой зоны находится лишь расположенный в прителомерном районе участок длиной около 12 сМ, несущий три маркера: ШБ014, БМ8922, БМ84014. В прицентромерном районе вне этой зоны у В. 1аишз Ь. лежит лишь один маркер АОЬА17, находящийся от фланкирующего маркера ВМ6438 на расстоянии порядка 1,5 сМ.

Полученные данные по 1р овцы позволяют говорить только о полной гомеологии участков фланкированных маркерами BMS835, INRA6 и ВМ6438, BMS599. Мы можем уверенно утверждать, что гены, локализованные у крупного рогатого скота в этих зонах, находятся в соответствующих им точках на 1-й хромосоме овцы. Поскольку ген ЯМ32 локализован на ВТА8, а

БМ82145, возможно, находится на ВТАЗ, мы не имеем достаточного основания считать, что участки генной последовательности, лежащие вне указанной зоны на ВТАЗ, принадлежащими к короткому плечу хромосомы 1 у овец

У овец хромосома 2 пары могла бы рассматриваться как результат центрического слияния соответствующих 2 и 8 парам хромосом крупного рогатого скота. Однако два гена, локализованные на 2 хромосоме у крупного рогатого скота (БМ82145 и ВМ3627) перенесены на короткое плечо хромосомы 1 и длинное плечо 7 хромосомы у овец. КИЛМР (протеин макрофагов, ответственный за естественную резистентность) расположен на ОЛЯЗ, а ген ЯМ32 перемещен с ВТА8 на ОЛЯ1. По видимому, возникновению хромосомы 3 пары у О. апев Ь. предшествовала более сложная перестройка, затронувшая хромосомы, соответствующие 2, 3, 4, 5, 6, 11 и 17 хромосомам В. 1аигшЬ.

Анализ показал, что генный состав ОЛЯ2 во многом тождествен ВТА2 и ВТА8 Реперные последовательности маркеров короткого плеча 2-й хромосомы овцы и ВТА8 полностью совпадают. 18 общих генов короткого плеча 2-й хромосомы овец и 8-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА8 длиной порядка 98 сМ. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА8 в зоне, фланкированной маркерами КМ372 и С88М47, принадлежат короткому плечу 2 хромосомы овцы. Вне этой зоны расположены находящийся в прителомерном районе участок длиной около 6 сМ. несущий четыре маркера: БМ82847,1500, БМ8836, БМ82847 и ген альдолазы В. В прицентромерном районе вне консервативного участка лежит фрагмент длиной около 19 сМ. В этой зоне у В. 1ашге Ь. находится 6 маркеров: БМ81864, ШУОЛ11, БМ81515, ЯМ321, ВМ3419, ЯМ3372.

19 общих генов длинного плеча 2-й хромосомы овец и 2-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА2 длиной в 124 сМ. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА2 в зоне, фланкированной маркерами ВМ1124 и ОЛЯСРБ11, принадлежат длинному плечу 2 хромосомы овцы. Исключение составляет лежащий в прицентромерном районе маркер 2145, локализация которого спорна.

Наиболее наглядно роль сложных перестроек в эволюции кариотипа овцы иллюстрирует анализ генной карты 9-й хромосомы. ОЛЯ9 несет гены, локализованные на ВТА9 и ВТА14. Центромерному участку ОЛЯ9 длиной 20 сМ соответствует центромерный участок ВТА9, фланкированный локусами микросателлитов ВМ6449 и ВМ757, причем последовательность генов в этой зоне инвертирована. От точки с локализацией 23 сМ до телохмеры генный состав этой хромосомы соответствует участку ВТА14, фланкированному локусами микросателлита БМ81678 и карбоангидразы 2 (СА2). Протяженность этого участка составляет порядка 75 сМ (рис. 8).

Рис8. Карты реперных генов 8 (ОЛК8) и 9 (ОЛК9) хромосом овцы и их локализация на 9 (ВТА9) и 14 (ВТА14) хромосомах крупного рогатого скота. Гены, локализованные на разных хромосомах крупного рогатого скота, выделены шрифтом. Гены, точная локализация которых не известна, приведены в рамках.

Транслокационная природа 9 хромосомы овец описана и другими авторами (Соскей К.Е. йа1., 2001). 15 общих генов длинного плеча 8-й хромосомы овец и 9-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА9 длиной около 75 сМ, фланкирован маркерами ВМ1277 и С88М56. Вне этого ряда лежит последовательность из 10 маркеров, фланкированная ВМ82151 и ЕТН225, занимающая 19 сМ, и 4 маркера ВМ81943, 1319, 1967 и 2094, расположенные в прителомерном участке длиной 15 сМ. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична соответствующему ряду маркеров на ОАЯ8. Кроме того, эта. хромосома несет ген ВМ2504, связанный с ВТА15, точная локализация его у овцы и крупного рогатого скота неизвестна.

14 общих генов длинного плеча 9-й хромосомы овец и 14-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА14 длиной около 55 сМ, фланкированный маркерами ВМ81678 и ВМ4513. Вне этого ряда в прицентромерном районе расположены 3 маркера ВМ1508, СМВТ6, ВМ81747, занимая 7.5 сМ. Последовательность из 10 маркеров, фланкированная ЯМ66 и ВМ6425, расположена в прителомерном участке длиной 25 сМ. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична соответствующему ряду маркеров на ОАЯ9.

9 общих генов длинного плеча 9-й хромосомы овец и 9-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генетической карты ВТА9,

расположенный в прицентромерном участке хромосомы и фланкированный маркерами ВМ757 и ВМ6449. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична, соответствующему ряду маркеров на OAR9, но инвертирована.

Наконец, 21 и 24 хромосомы у овец по генному составу сходны с 25 и 29 парами хромосом крупного рогатого скота (рис. 9).

Рис9. Карты реперных генов 21 (OAR21) и 24 ^>4^4) хромосом овцы и их локализация на 29 (ВТА29) и 25 (ВТА25) хромосомах крупного рогатого скота., Гены, локализованные на разных хромосомах крупного рогатого скота, выделены шрифтом. Гены, точная локализация которых не известна, приведены в рамках.

При этом, очевидно, что и в данном случае процесс дивергенции шел путем серии последовательных перестроек. В частности об этом говорит сравнение карт OAR21 и OAR24 с картами ВТА25 и ВТА29. Если рассматривать в качестве репера хромосомы быка, то становится очевидным, что группы сцепления, принадлежащие к ВТА25 и ВТА29, чередуются на обеих овечьих хромосомах. Анализ генных карт хромосом 8 и 9 у овцы и соответствующих им хромосом крупного рогатого скота позволяет считать, что они также дивергировали в результате сложных перестроек, включая транслокации, делецию или вставку и инверсию. Конкретный механизм этого процесса рассмотрению не подлежит, ибо нам не известно какие структуры первичны, а какие вторичны. Хотя и принято считать, что кариотип В. 1яшш Ь более близок к предковой форме.

На основании проведенного анализа генных карт сравниваемых видов можно утверждать, что дивергенция их кариотипов шла более сложным путем, чем это принято считать. Следовательно, классический цитогенетический

анализ не позволяет вскрыть все тонкости этого процесса. В связи с чем, очевидно, что вопрос о кариотипической эволюции не может быть решен без привлечения данных о генетических картах сравниваемых видов.

3.4. Синтенные генетические карты домашней овцы. Нами установлено, что плотность маркеров на генной карте у крупного рогатого скота находилась в пределах от 1,36 до 2,56 сМ и в среднем составила 1,92 сМ. У овцы величина расстояния между маркерами лежит в интервале 3,1-11,76 при среднем значении равном 4,9 сМ. Таким образом, плотность маркеров на генной карте крупного рогатого скота в 2,6 раза выше, чем у овец.

Отмечено, что между генными порядками у крупного рогатого скота и овец существует значительное сходство. О чем свидетельствует рассчитанная нами для анализируемых видов, величина расстояния генетическими порядками, которая составила 0,14. В связи с чем, мы сочли необходимым изучить возможность повышения разрешающей способности генных карт овцы на основе выявления консервативных генных последовательностей у сравниваемых видов.

В качестве примера, отражающего сходство генных порядков в группах синтении у овец и крупного рогатого скота, приведем детальное сравнение некоторых хромосом у этих видов. Выше мы проанализировали вопрос о соответствии ряда хромосом О.апев Ь. элементам генома БЛашгшв Ь., рассмотрим еще несколько примеров.

Генный состав ОЛК3, по нашим данным, практически тождествен ВТА5 и ВТА11. Реперные последовательности маркеров короткого плеча 3-й хромосомы овцы и ВТА11 полностью совпадают. 24 общих гена короткого плеча 3-й хромосомы овец и 11-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА11 длиной около 121 сМ. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА в зоне, фланкированной маркерами ВМ827 и БМ8655, принадлежат короткому плечу 3 хромосомы овцы. Вне этой зоны расположен находящийся в прителомерном районе участок длиной около 6 сМ, несущий четыре маркера: ЯМ397, БМ82208, НЕЬ13, БМ81350 и, вероятно, N^195, лежащий на границе консервативного и внешнего регионов.

28 общих генов длинного плеча 3-й хромосомы овец и 5-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА5 длиной около 117 сМ. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА5 в зоне, фланкированной маркерами БМ8695 и ВМ2830, принадлежат длинному плечу 3 хромосомы овцы. Исключение составляет лежащий в прицентромерном районе микросателлитный маркер БМ81085 и 6 других аналогичных маркеров: ВМ1186, МЛБ48, ЕТН152, БМ8597, ВМ49 и ВМ8126, занимающих участок генной карты длиной около 3 сМ. Точная локализация генов ТОЬЛ37 с ВТА6 и ЛЬБН2 с ВТА17 на 3-й хромосоме овцы не известна. Показано лишь то, что эти гены находятся на длинном плече ОЛК3. Уточненная карта 3-й хромосомы овцы содержит 126 маркеров.

12 общих генов длинного плеча 4-й хромосомы овец и 4-й хромосомы

крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА4 длиной около 97 сМ. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична соответствующему ряду маркеров на OAR4. Исходя из чего, можно утверждать, что все. гены, расположенные на ВТА4 в зоне, фланкированной маркерами BMS1788 и TCRB, BL1121, принадлежат длинному плечу 4 хромосомы овцы. Исключение составляют лежащие в прицентромерном районе маркеры ВМС1410, BL1030, ВЫ 024, на долю которых приходится около 9 сМ, и 5 маркеров:ТОЬА159, MGTG48, CSSM14, BR6303 и AGLA227, занимающих участок генной карты длиной около 5 сМ. Кроме того, в «консервативной» зоне лежит маркер BMS719 с ВТА16 и HEL12 с ВТА20, локализация которого на генной карте OAR4 не определена. BMS719 лежит в зоне между реперами OARCP26 и BMS648. Он тесно сцеплен с маркером OARHH35, локализация которого у крупного рогатого скота не известна. В связи с чем возникает сомнение в эволюционной стабильности генной последовательности, заключенной между маркерами TGLA176 и BMS1247. В зоне между маркерами OARCP26 и BMS648 на генной карте ВТА4, имеющей длину порядка 16 сМ, выявлено три локуса: BMS1074, OBESE, IDVGA57 - локализация их на хромосоме овцы пока неизвестна. Таким образом, уточненная карта 4-й хромосомы овцы содержит максимум 45 маркеров. На рис. 10 приведена скорректированная карта 4-й хромосомы овцы.

OAR4

Рис 10. Уточненная генетическая карта 4-й хромосомы овцы.

14 общих генов длинного плеча 5-й хромосомы овец и 7-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА7 длиной около 125 сМ. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична соответствующему ряду

маркеров на ОЛК5. Исходя из чего, можно утверждать, что все гены, расположенные на ВТА7 в зоне, фланкированной маркерами БМ81788 и ВЫ121, принадлежат длинному плечу 5 хромосомы овцы. Исключение составляют лежащие в прицентромерном районе маркеры ВМ7160, 1517, ВМ12, на долю которых приходится около 14 сМ, и 3 микросателлитных маркера: Ш&Л53, БМ81979 и ВЫ043, занимающих участок генной карты, длиной около 7 сМ. Следовательно, на уточненной генной карте 5-й хромосомы овцы находится 49 маркеров.

28 общих генов длинного плеча 6-й хромосомы овец и 6-й хромосомы крупного рогатого скота охватывают участок генной карты ВТА6 длиной около 114 сМ, фланкированный микросателлитными маркерами ШЯЛ133 и ОЛШМР12 (рис.11).

Рис 11. Уточненная генетическая карта 6-й хромосомы овцы.

Вне этого ряда лежат лишь маркеры 1Ь8Т893 и БМ8, расположенные в прицентромерном районе. Последовательность якорных маркеров в этой зоне генома у крупного рогатого скота полностью идентична соответствующему ряду маркеров на ОАЯ6. Однако в пределах этого ряда на ОАЯ6, в зоне фланкированной реперами БОБ и ВМ1329, лежит микросателлитный маркер С88М59 у крупного рогатого скота связанный с 3 хромосомой, с не известной локализацией данного локуса. Исходя из чего, можно предположить, что гены, расположенные на ВТА6 в зоне, фланкированной маркерами Ж&Л133 и ОАШМР12, принадлежат длинному плечу 6-й хромосомы овцы. Сомнение может вызывать лишь ген !Ь8Т890, лежащий в зоне ВТА6, предположительно

соответствующей участку карты EGF - ВМ1329 6-й хромосомы овцы. Кроме того, один из генов ВТА6 - TGLA37 перенесен на 3-ю хромосому овцы, однако его точная локализация у обоих видов неизвестна. Таким образом, на уточненной генной карте 6-й хромосомы овцы содержится максимум 82 маркера.

Обобщенные результаты по уточненным генным картам овцы приведены в табл. 4.

Таблица 4

Характеристика уточненных генных карт овец

Овца Крупный рогатый скот Об- Локали- Уточн- Расст-

№ Локали- № Локали- № Локали- щие зовано енное ояние

хром- зовано хром- зовано хром- зовано гены генов число между

осом- генов осомы генов осомы генов вне генов локу-

ы общих участков сами (сМ)

1 59 1 115 3 67 41 22 178 1,70

2 62 2 78 8 50 40 11 139 2,02

3 57 5 66 11 58 43 12 126 2,33

4 22 4 51 - 10 18 45 2,87

5 21 7 47 - 13 6 49 3,00

6 51 6 57 - 26 0 82 1,93

7 23 10 58 - 15 2 64 2,18

8 23 9 56 - 14 14 51 2,18

9 26 9 56 14 40 18 13 44 2,73

10 18 12 45 - 9 5 58 1,34

И 14 19 43 - 8 6 43 1,80

12 19 16 42 - 15 4 42 2,71

13 16 13 37 - 9 1 43 3,00

14 15 18 44 - 7 14 38 2,44

15 22 15 42 - 15 2 47 2,29

16 21 20 36 - 10 6 41 2,29

17 23 17 40 И 10 42 2,80

18 21 21 50 - 11 8 52 1,87

19 23 22 31 - 16 3 35 2,31

20 23 23 41 - 7 1 56 1,15

21 15 25 31 29 10 3 38 15 4,57

22 19 26 30 - 13 1 35 2,08

23 12 24 30 - 6 8 28 2,18

24 18 29 10 25 31 8 21 30 2,20

25 10 28 30 - 4 11 25 1,97

26 11 27 25 6 0 30 2,17

ХУ 22 ХУ 85 - 17 10 80 1,59

Из приведенных в табл. 4 данных видно, что в результате включения в карту овцы информации о консервативных генных последовательностях, выявленных у крупного рогатого скота, число маркеров на хромосомах овцы увеличилось в 2-3 раза. Исключение составляет лишь OAR21, на которой число маркеров не изменилось, поскольку сопряженные с ней хромосомы ВТА25 и ВТА29 не внесли дополнительной информации. Причина этого в том, что на

0AR21 выявлено только 3 общих маркера с ВТА25, а для ВТА29 генная карта отсутствует, так как расстояния, выраженные в сантиморганах, между расположенными на ней генами не определены.

В среднем расстояние между маркерами на уточненной генетической карте овцы составило 2,20 сМ. Таким образом, плотность распределения маркеров по сравнению с исходной картой увеличилась более чем в 2 раза. Полученные нами данные в результате исследования генных карт В. taurus Ь и О. aries Ь свидетельствуют о том, что метод сравнительного картирования основан на высоком сходстве генных порядков у сравниваемых видов и позволяют в значительной степени повысить точность генной карты овец.

ВЫВОДЫ

1. Число генов с известной хромосомной принадлежностью у изучаемых видов составило соответственно 2167 и 805. Большинство структурных генов локализовано методом клеточных панелей, что не позволяет привязать их к конкретным точкам физической и генной карт.

2. На картах хромосом у крупного рогатого скота и овец выявлены общие последовательности генов, пригодные в качестве реперов для сравнительного картирования сравниваемых видов.

3. Число маркеров локализованных на генных картах крупного рогатого скота равно 1456, при общей длине карты 2800 сМ, что составляет около 2,8 х 106 килобаз. Расстояние между маркерами в среднем равно 1,92 сМ. Маркеры представлены главным образом микросателлитными повторами.

4. Число маркеров локализованных на генных картах у овец равно 664. При общей длине карты 3230 сМ, среднее расстояние между маркерами составляет 4,9 сМ. Разрешающая способность существующих генных карт овец в 2,6 раза ниже, чем у крупного рогатого скота, что связано с меньшей их изученностью. Маркеры, как и у крупного рогатого скота, представлены главным образом микросателлитными повторами. Доля структурных генов картированных на разных хромосомах колеблется от 5 до 45 %.

5. Установлено высокое сходство между генными порядками овцы и крупного рогатого скота, что свидетельствует о возможности использования генных карт В. 1ашгш Ь для корректировки генных карт О. aries Ь Уточненная генная карта овец содержит 1498 локусов и по плотности распределения маркеров 2,2 сМ близка к генной карте крупного рогатого скота.

6. Характер репликационной структуры хромосом у домашней овцы и крупного рогатого скота, выявляемой при внесении в культуру 5-бромдезоксиуридина и бромистого этидия по принятой нами схеме в дозах соответственно 20 и 15 мкг/мл, позволяет достоверно идентифицировать гомологичные хромосомы.

7. Анализ кариотипов у сравниваемых видов позволяет выявить лишь различия, связанные с тремя робертсоновскими транслокациями, приведшими к образованию у овец трех двухплечих хромосом и морфологическим изменением Х-хромосомы.

8. Проведенный анализ генных карт сравниваемых видов показал, что дивергенция их кариотипов шла более сложным путем, чем это принято считать. Цитогенетически выявляемые различия в кариотипе домашней овцы в перестройки, связанные с обменом генетического материала вовлечены хромосомы 1,4, 6,9,16,21 и 24. Анализ генного состава двухплечих хромосом не позволяет рассматривать их как результат только центрических слияний.

Для проведения научных исследований по сравнительному анализу генных карт у сельскохозяйственных животных, рекомендуем использовать разработанные нами методические подходы по выявлению реперных последовательностей генов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ РАБОТ.

1. Кленовицкий П.М., Абдул Ахад Бисвас А. К. М., Марзанов Н.С. Анализ генных карт животных // Материалы международной научной конференции «Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных».- Дубровицы. - 2002.-С. 138-139.

2. Абдул Ахад Бисвас А. К. М., Кленовицкий П.М., Марзанов Ю.С., Марзанов Н.С, Багиров В.А. Сравнительный анализ генных порядков домашней овцы (Ovis aries L.) и крупного рогатого скота (Bos taurus L.). -Дубровицы. - 2003. - 48 с.

3. Бисвас Абдул Ахад А. К. М., Кленовицкий П.М., Денситометрический анализ репликационной структуры первой хромосомы овец (Ovis aries L.) и базовых хромосом крупного рогатого скота (Bos taurus L.) // Материалы международной научной конференции «Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных». -Дубровицы.- 2003.-С.86-88.

4. Biswas А. К. М. A. A., Bagirov V.A., Klenovitskiy P.M., Marzanov N.S. Syntenic maps construction technique of domestic sheep (Ovis aries L.) // Материалы международной научной конференции «Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных». - Дубровицы. -2003.-С.153-155.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Принято к исполнению 20/01/2004 Исполнено 21/01/2004

Заказ № 16 Тираж: 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

РНБ Русский фонд

2004-4 26823

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, А.К.М. Абдул Ахад Бисвас

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Краткий исторический очерк генетических исследований

1.2. Методы анализа локализации генов. Генетические и физические карты

1.3. Генетические маркеры в селекции животных

1.4. Генетические маркеры в филогенетических 25 исследованиях

1.5. Механизмы эволюции хромосомного набора

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Характеристика генома крупного рогатого скота

3.2. Генные карты у крупного рогатого скота

3.3. Характеристика генома овец

3.4. Генные карты у овец

3.5. Сравнение генных карт и анализ дивергенции кариотипов Bos taurus L. и Ovis aries L.

3.6. Синтенные генетические карты домашней овцы

ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Сравнительный анализ геномов крупного рогатого скота и овец"

Актуальность темы. В последние годы с формированием принципов реверсивной генетики и маркерзависимой селекции пристальное внимание исследователей привлекает детальное изучение геномов сельскохозяйственных животных и их сравнительный анализ. Это обусловлено поиском новых генетических маркеров связанных с продуктивностью животных (Eggen A., Fries R., 1994; Ellegren Н., Clirowdhary В., 1994; Захаров И.А., 1994; Брем Г. и др., 1995; Кленовицкий П.М., 1999 и др.). Вместе с тем геном домашних животных изучен не в одинаковой степени (Кленовицкий П.М., Марзанов Н.С., 1999). Наиболее полно исследованы генные карты крупного рогатого скота и в меньшей степени у овец. Однако уже в первых работах по изучению генных карт была отмечена высокая степень сходства отдельных групп сцепления геномов или групп синтении (Захаров И.А. и др., 1991). Позднее на основе статистического анализа была показана высокая степень сходства в организации групп синтении у разных видов животных (Захаров И.А. и др., 1996; Марзанов Н.С., Кленовицкий П.М., 1996; Кленовицкий П.М. и др., 2003). Следовательно, в организации геномов разных видов прослеживается определенная закономерность своеобразный аналог закона гомологических рядов Н.И. Вавилова, что позволяет уточнять характеристики геномов у разных видов на основе их взаимного сопоставления.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось оценка сходства на хромосомном и генном уровне геномов у крупного рогатого скота и овец, определение локализации общих генетических маркеров, связанных с различными биологическими признаками и продуктивностью. В связи с этим решали следующие задачи:

1. Провести анализ литературы и пополнить Банк данных ВИЖа и РУДН по генам крупного рогатого скота и овец.

2. Провести сравнительный анализ Банка данных по генам крупного рогатого скота и овец с использованием компьютерных программ.

3. Охарактеризовать генный состав хромосом крупного рогатого скота.

4. Охарактеризовать генный состав хромосом овец.

5. Провести уточнение генных карт у овец на основании их сопоставления с генными картами крупного рогатого скота.

6. Дать сравнение хромосом крупного рогатого скота и овец на основе анализа их тонкой структуры.

Научная новизна и практическая значимость, реализация результатов исследований. Впервые изучено сходство геномов на хромосомном и генном уровнях для определения локализации общих генетических маркеров крупного рогатого скота и овец. Разработана методика оценки сходства геномов крупного рогатого скота и овец. Проведено уточнение генных карт у овец на основании их сопоставления с генными картами крупного рогатого скота. Путем дифференциального окрашивания и компьютерных систем анализа дана сравнительная характеристика кариотипов крупного рогатого скота и овец.

Положения, выносимые на защиту. Изучение сходства геномов на хромосомном и генном уровнях для определения локализации общих генетических маркеров крупного рогатого скота и овец. Оценка сходства геномов крупного рогатого скота и овец. Уточнение генных карт овец. Дифференциальное окрашивание и компьютерный анализ для сравнительной характеристики кариотипов крупного рогатого скота и овец.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и одобрены на кафедре зоотехнии РУДН и ученых советах Всероссийского ГНИИ животноводства (2001-2003); Материалы диссертации были представлены на Международной конференции по биотехнологии животных (2002).

Публикация материалов. По материалам диссертации опубликовано 4 научные работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, обсуждения, выводов, практических предложений, списка использованной литературы. Материал изложен на 166 страницах

Заключение Диссертация по теме "Генетика", А.К.М. Абдул Ахад Бисвас

1. Число генов с известной хромосомной принадлежностью у изучаемых видов составило соответственно 2167 и 805. Большинство структурных генов локализовано методом клеточных панелей, что не позволяет привязать их к конкретным точкам физической и генной карт.2. На картах хромосом у крупного рогатого скота и овец выявлены общие последовательности генов, пригодные в качестве реперов для сравнительного картирования сравниваемых видов.3. Число маркеров локализованных на генных картах крупного рогатого скота равно 1456, при общей длине карты 2800 сМ, что составляет около 2,8 х 10 килобаз. Расстояние между маркерами в среднем равно 1,92 сМ. Маркеры представлены главным образом микросателлитными повторами.4. Число маркеров локализованных на генных картах у овец равно 664.При общей длине карты 3230 сМ, среднее расстояние между маркерами составляет 4,9 сМ. Разрешающая способность существующих генных карт овец в 2,6 раза ниже, чем у крупного рогатого скота, что связано с меньшей их изученностью. Маркеры, как и у крупного рогатого скота, представлены главным образом микросателлитными повторами. Доля структурных генов картированных на разных хромосомах колеблется от 5 до 45 %.5. Установлено высокое сходство между генными порядками овцы и крупного рогатого скота, что свидетельствует о возможности использования генных карт В. taurus L. для корректировки генных карт О. aries L.Уточненная генная карта овец содержит 1498 локусов и по плотности распределения маркеров 2,2 сМ близка к генной карте крупного рогатого скота.6. Характер репликационной структуры хромосом у домашней овцы и крупного рогатого скота, выявляемой при внесении в культуру 5-

бромдезоксиуридина и бромистого этидия по принятой нами схеме в дозах соответственно 20 и 15 мкг/мл, позволяет достоверно идентифицировать гомологичные хромосомы.7. Анализ кариотипов у сравниваемых видов позволяет выявить лишь различия, связанные с тремя робертсоновскими транслокациями, приведшими к образованию у овец трех двухплечих хромосом и морфологическим изменением Х-хромосомы.8. Проведенный анализ генных карт сравниваемых видов показал, что дивергенция их кариотипов шла более сложным путем, чем это принято считать. Цитогенетически выявляемые различия в кариотипе домашней овцы в перестройки, связанные с обменом генетического материала вовлечены хромосомы 1, 4, 6, 9, 16, 21 и 24. Анализ генного состава двухплечих хромосом не позволяет рассматривать их как результат только центрических слияний.ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ Для проведения научных исследований по сравнительному анализу генных карт у сельскохозяйственных животных, рекомендуем использовать разработанные нами методические подходы по выявлению реперных последовательностей генов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, А.К.М. Абдул Ахад Бисвас, Санкт-Петербург

1. Амерханов Х.А., Марзанов Н.С. Генетики работают на будущее // Племенное дело. - 1999. - N1. - С.7-9.

2. Аниськин В.М., Исаев С.И., Щипанов Н.А. Сравнительная цитогенетика трех видов южноамериканских полевых хомячков рода Acodon (Rodenita, Cricetidae) // Генетика. 1996. - Т.32. - №1. - С.83-93.

3. Бакай А.В., Перчихин Ю.А., Семенов А.С. Кариотипические исследования сельскохозяйственных животных. Методические указания. -М.:МВА,- 1986.-20с.

4. Бакай А.В. Кариотипическая изменчивость у крупного рогатого скота и ее использование в селекции // Автореф. дисс. доктора наук. М. -1995. -33с.

5. Босток К., Самнер Э. Хромосома эукариотической клетки. М.: Мир, - 1981.-598с.

6. Брем Г., Крайслих X., Штанцзинглер Г. Экспериментальная генетика в животноводстве. М. - 1995.

7. Гольдман И.Л., Исамухамедов С.Ш., Коновалов М.А., Васильева С.Ф. Изучение специфичности цитогенетического действия химических соединений алкилирующего типа на свиней // Сб. научн. трудов ВИЖ. -1982. -В.65. С.13-16.

8. Графодатский А.С., Битуева Л.С. Гомология G окрашенных хромосом млекопитающих//Генетика. - 1987. - Т.23. - № 1. - С.95-104.

9. Графодатский А.С., Раджабли С.И. Особенности эволюции хромосомных наборов ряда видов сельскохозяйствнных млекопитающих // Сельскохозяйственная биология. 1981. - Т.16 - С.435-445.

10. Графодатский А.С., Раджабли С.И. Хромосомы сельскохозяйственных и лабораторных млекопитающих. Атлас. Новосибирск.: Наука. 1988. -127с.

11. Дзуев Р.И. Хромосомные наборы млекопитающих Кавказа. Нальчик: Эльбрус. 1998. - 256с.

12. Елисеева И.И., Рукавишников В.О. Группировка, корреляция, распознование образов. -М.: Статистика. 1977. - С.89-102.

13. Захаров А. Ф., Бешош В. А., Кулешов Н. П., Барановская JI. И. Хромосомы человека // Атлас. М.:Медицина. - 1982. - 263с.

14. Захаров И.А, Никифоров B.C., Степанюк Е.В. Гомология и эволюция генных порядков: простой метод проверки гипотез о характере этой эволюции //Генетика. 1996. - Т.32. - № 1. - С.128-132.

15. Захаров И.А., Никифоров B.C., Степанюк Е.В. Измерения сходства порядков гомологичных генов // Генетика. 1991. - Т.27. - № 2. -С.367-369.

16. Захаров И.А., Никифоров B.C., Степашок Е.В. Гомеология и эволюция генных порядков: комбинаторная мера сходства групп синтении и моделирование эволюционного процесса // Генетика. 1992. - Т.28. - №7. -С.77-81.

17. Захаров И.А. Генетическое картирование генома крупного рогатого скота // Цитология и генетика. 1992. - Т.26. - N 5. - С.67-72.,

18. Захаров И.А. Генетические карты сельскохозяйственных животных. Информационно-справочные материалы. М. - 1993. - 62с.

19. Захаров И.А. Генетические карты сельскохозяйственных животных. Информационно справочные материалы. - М. - 1995. - 36с.

20. Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Эрнст JI.K., Брем Г. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных. -Дубровицы: ВИЖ. 2002.

21. Иолчиев Б.С., Кленовицкий П.М., Стрекозов Н.И. Изучение кариотипов крупного рогатого скота и их гибридов с европейским зубром // Материалы научно-практической конференции "Повышение конкурентоспособности животноводства". Быково. - 2001. - С.35-36.

22. Иолчиев Б.С., Стрекозов Н.И., Марзанов Н.С., Зиновьева Н.А. Популяционно-генетический анализ белков молока у различных видов сельскохозяйственных животных // Методические рекомендации. Дубровицы. 2001. - 28с.

23. Исамухамедов С.Ш., Гольдман И.Л., Смирнов O.K. и др. Цитогенетический эффект действия фотрина у домашних свиней // Цитология и генетика. 1978. - Т. 10. - № 6. - С.539-545.

24. Кпеновицкий П.М. Информационная мера расстояния порядков гомологичных генов // Тезисы докладов научно практической конференции "Повышение конкурентоспособности животноводства". Быково. 1997. -С.54-55.

25. Кленовицкий П.М. Влияние генетических и средовых факторов на кариотип и распространенность хромосомных аномалий у сельскохозяйственных животных // Дисс. докт. биол. наук. Дубровицы. -1998.-241с.

26. Кленовицкий П.М., Багиров В.А., Марзанов Н.С., Зиновьева Н.А. Генные карты сельскохозяйственных животных. Дубровицы. 2003. - 90с.

27. Кленовицкий П.М., Гусев И.В. Полиморфизм и функциональная активность ядышковых организаторов. Дубровицы. 2001.

28. Кленовицкий П.М., Иолчиев Б.С., Никишов А.А. и др. Введение в прикладную цитогенетику одомашненных животных. Дубровицы: ВИЖ. -2003. 56с.

29. Кленовицкий П.М., Марзанов Н.С., Моисейкина Л.Г., Иолчиев Б.С. Гомеология генных порядков и картирование хромосом // Научные труды ученых и специалистов Республики Калмыкия. Сборник научных Трудов. Элиста. 1999. - Т.7. - С.200-202 .

30. Кленовицкий П.М., Моисейкина Л.Г., Живалев И.К. Лабораторный практикум по цитогенетике животных/ Учебное пособие. -Элиста. Изд-во Калмыцкого государственного университета. 1997. - 48с.

31. Кленовицкий П.М., Моисейкина Л.Г., Марзанов Н.С. Цитогенетика сельскохозяйственных животных. Элиста: Джангар. 1999. -141с.

32. Кочиш И.И. Селекция в птицеводстве. М.: Колос. - 1992.

33. Майр Э. Зоологический вид и эволюция. М.: Мир. - 1968.

34. Марзанов Н.С. Иммунология и иммуногенетика овец и коз. Кишинев: Штиинца. 1991. - 238с.

35. Марзанов Н.С. Физиологические маркеры крови овец и коз: теоретические и прикладные аспекты их применения // Дисс. докт. биол. наук. Дубровицы. - 1994. - 348с.

36. Марзанов Н.С., Кленовицкий П.М. Особенности организации генных порядков у трех видов млекопитающих // Тезисы докладов научно практической конференции "Повышение конкурентоспособности животноводства". Быково. 1997. - С.52-53.

37. Марзанов Н.С., Кленовицкий П.М. Сравнение генных карт овцы и крупного рогатого скота // Материалы научно-практической конференции "Повышение конкурентоспособности животноводства". Быково. 2001. -С.38-39.

38. Марзанов Н.С., Кленовицкий П.М. Сравнительный анализ некоторых генных карт // П-я международная конференция Молекулярно-генетические маркеры животных. Тезисы докладов. Киев. 1996. - С. 16-17.

39. Марзанова JI.K. Иммунобиотехнологические свойства крови и молока у коз // Дисс. канд. биол. наук. Дубровицы. - 2002. - 125с.

40. Носач А.К., Бокерия Г.Г., Курчанов Н.А. Структурно-функциональные особенности хромосом, участвующих в центрическом слиянии у крупного рогатого скота // Тезисы докладов 5-го съезда ВОГиС им.Н.И. Вавилова,- М. 1987.- Т.З. - С.146-147.

41. Оно С. Генетические механизмы прогрессивной эволюции. М.: Мир. - 1973 .

42. Орлов В.Н. Кариосистематика млекопитающих. М.: - 1974.

43. Орлов В.Н. Эволюционные аспекты хромосомной дифференцировки млекопитающих // Зоологический журнал. 1970. - Т.49. -В.З.

44. Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сравнительная цитогенетика и кариосистематика млекопитающих. М.: Наука. - 1983. - 405с.

45. Прокофьева-Бельговская А. А. Материальные основы наследственности // Гл. 1. В кн. Основы цитогенетики человека / под ред. А. А. Прокофьевой-Бельговской. 1969-М.: Медицина. - С. 9-63

46. Ратнер В.А., Жарких А.А., Молчанов Н.А. и др. Проблемы теории молекулярной эволюции. Новосибирск. Наука. 1985.- 254с.

47. Рокицкий П.Ф. Послесловие // В кн. А.С. Серебровский Генетический анализ М.: Наука. - 1970. - С.332-337.

48. Серебровский А.С. Генетический анализ.-М.:Наука. 1970.342с.

49. Смирнов В.Г. Цитогенетика. М. Высшая школа. 1991.

50. Смирнов O.K., Живалев И.К., Кракасевич А.Н., Кленовицкий П.М. Кариотипическое исследование азиатского снежного барана, домашней овцы и их гибридов // Бюллетень ВИЖ. 1986. - В.87.- С.16-20.

51. Фогель Ф., Мотульский А. Генетика человека. М.: Мир. 1989.Т.1.

52. Шарипов И.К., Кариотип домашних и диких овец. Алма-Ата. Наука. - 1989. - 142с.

53. Шмидт Т.Ю. Изучение полиморфизма микросателлитных маркеров шестой и девятой хромосом крупного рогатого скота черно-пестрой породы // Дисс. канд. биол. наук. Боровск. 2001. - 144 с.

54. Яковлев А.Ф., Цитогенетическая оценка племенных животных. -М.: Агропромиздат. 1985. - 256с.

55. Andersson-Eklund L., Haley C.S., Ellegren et al. Genetic mapping of quantitative trait loci for grooth and fatness in pig // Science. 1994. - V.263. -P.1771-1774.

56. Ansari H.A., Pearce P.D., Macher D.W. et al. Resolving ambiguities in the karyotype of domestic sheep (Ovis aries) // Chromosomes. 1992. - V.102. -P.304-307.

57. Ansari H.A., Pearce P.D., Macher D.W. et al. Regional assignment of conserved reference loci anchors unassigned linkage and syntenic groups to ovian chromosomes // Genomics. 1993. - V. 24. - P. 451-445.

58. Archibald A.L., Haley J.F., Brown S. et al. The Pig Map consortium linkage таре of the pig (Sus scrofa) //Mamm. Genome. 1995. - V.6. -P. 157-175.

59. Arruga M.V., Zarazaga I., Burquete I. Un Nuevo caso de translacation Robertsiniana 1/29 en gana do vacuno // An. Fac. Vet. Leon. 1983. - V.29. -P.179-185.

60. Ashwell M.S., Rexroad C.E., Miller Jr.R.h. et al. Mapping economic trait loci for somatic cell score in Holstein cattle using microsatellite markers and selective genotyping // Animal Genetics. 1996. - V.27. - P.235-242.

61. Barendse W., Aarmitage S.M., Kossarek L.M. et al. A genetic таре of the bovine genome // Nature Genetics. 1994 V.6. - P. 227-235.

62. Bishop D., Kappes S.M., Keels J.W., et al. A genetic linkage map of cattle // Genetics. 1994. - V.136. - P. 619-639.

63. Board Т.Е., Lambeth M., Burkin D.J. et al. Physical mapping confirms that sheep chromosome 10 extensive conserved synteny with cattlechromosome 12 and human chromosome 13 // Animal Genetics. 1996. - V.27. -P.249-253.

64. Botstein D., White R.L., Skolnier M., Daveis R. Construction of a genetic map in man using restriction fragment length polymorphisms. American Journal of Human Genetics.- 1980. V.32. - P.314-331.

65. Casas E., Barendse W., Beever J.E. et al. Bovine chromosome 4 workshop: consensus and comprehensive linkage maps // Animal Genetics. 1999. - V.30. -P.375-377.

66. Charlier C., Coppieters W., Famier F. et al. The mil gene causing double-muscling in cattle maps to bovine Chromosomes 2 // Mamm. Genome. -1995.-V.6.-P. 788-792.

67. Charlier C., Denys В., Belanche J.I. et al Microsatellite mapping of the bovine roan locus: A majore determinant of White Heifer Disease // Mamm. Genome. 1996. - V.7. - P.138-142.

68. Coocket N.E., Jackson S.P., Shay D et al. Choromosomal localization of the callipyge gene in sheep (Ovis aries) using bovine DNA markers // Proc. Natl. Acad. Sci. 1994. - V. 91. - P.3019-3023.

69. Coockett N.E., Shay T.L., Smit M. Analysis of the sheep genome // Physical Genomics. 2001. - V.7. - P.69-78.

70. Coppieters W., Riquet J., Arrauz J. et al . A QTL with major effect in milk yield and composition mapes to bovuine chromosome 14 // Mamm. Genome. 1998. - V.9. - P. 540-544.

71. Coppieters W., Riquet J., Grisart B. et al. analysis of whole genome scane for milk trait QTL in dairy cattle // Animal Genetics. 1998. - V.29 (Suppl.l).-P.61.

72. Crawford A.M., Dodds K.G., Ede A.J. et al. An autosomal genetic linkage map of the sheep genome // Genetics. 1995. - V.140. - P. 703-724.

73. Darre R., Berland H.M., Quenne C.G. Une nouvelle translocation robertsonienne chez bovines // Ann. Genet. Sel. Anim. 1974. - V.6. - №3. -P.297-303.

74. Edfors-Lilja I., Gustafson U., Duval-Iflah et al. The porcine intestinal receptor for Escherichia coli K88ab, K88ac: Regional localization on chromosome 13 and influence of IgG response to the K88 antigen // Animal Genetics. 1995. -V.26. - P.237-242.

75. Eggen A., Fries R. An integrated cytogenetic and meiotic map of bovine genom. France-Schweiz. 1994.

76. Ellegren H., Chrowdhary В., Johansson M. et al. Integrating the porcine physical and linkage map using cosmid derived markers // Animal Genetics. - 1994. - V.25. -P.155-164.

77. Ford C.E., Pollock D.L., Gustavsson I. Proceedings of the first international conference for the standardization of bended karyotypes of domestic animals // Hereditas. 1980. - V.92. - P.145-162.

78. Fries R., Eggen A., Stranzinger G. The bovine genome contains polymorphic microsatellites // Genomics. 1990. - V.8. - P. 403-406.

79. George M., R. Drinkwater, T. King et al. Microsatellite mapping of a gene affecting horn development in Bos taurus // Nature Genetics. 1993. - V.4. -P.206-210.

80. Georges M., Gunawardana A., Threadgill D.W. et al. Characterization of a set of a variable number of tandem repeat markers conserved in Bovidae // Genomics. 1991 . - V. 11. - P. 24-32.

81. Georges M., Dietz A.B., Mislira A. et al. Microsatellite mapping of the gene causing Weaver disease in cattle will allow the study of an associated quantitative trait locus // Proc. Nat. Acad. Sci. 1993. USA. - V.90.-P.1058-1062.

82. Georges M.D., Nielsen M., Mackinnnon M. et al. Mapping quantitative trait loci controlling milk production in dairy cattle by exploiting progeny testing // Genetics. 1995. - V.139. - P. 907-920.

83. Gortari M.J., Freking B.A., Kappes S.M. et al. Extensive genomic conservation of cattle microsatellite heterozygosity in sheep // Animal Genetics. -1997. V.28. - P. 274-290.

84. Hare W.C.D., Singh E.L. Cytogenetics in animal reproduction. Commonwealth Agricultural Bureau, Farnham Royal. Slough. England. 1979.

85. Hayes H., Petit E., Dutrillaux B. Comparison of RBG-banded karyotypes of cattle, sheep and goats // Cytogenetics and Cell Genetics. 1991. -V.57.-P. 51-55.

86. Heame С. M., Chosn S., Todd J.A. Microsatellites for linkage analysis of genetic traits // Trends in Genetics. 1992. - V.8. - P.288-294.

87. Hediger R., Ansari H.A., Stranzinger G. Chromosome banding and gene localization support extensive conservation of chromosome structure between cattle and sheep // Cytogenetics and Cell Genetics. 1991. - V.57. - P.51-55.

88. Holmberg M., Gonasson G. Preferential localization of X-ray induced chromosome breakage in the R-bends of human chromosome // Heredtas. 1973. -V.47. - №1. - P.57-68.

89. Kappes M. Steven, Keele J.W., Stone R.T. et al. A second-generation linkage map of bovine genome // Genome Res. 1997. - V.7 (3). - P. 235-249.

90. Lauvergne J.J., Dolling C.H.S., Renieri C. Mendelian inheritance in sheep (Mis 96). Clamart-Camerino. 1996. - 214p.

91. Ma R.Z., Beever J. E., Da Y. et al. A male linkage map of the cattle (Bos taurus) genome // J. of Heredity. 1996. - V.87. - P.261-271.

92. Maurico J. de Gostari, Brad A., Bred A. et. al. A second-generation linkage map of sheep genome // Mammalian Genome. 1998. - V.9. - P.204-209.

93. Mommens G., Van Zeveren A., Peelman L.J. Effectiveness of bovine microsatellites in resolving paternity cases in American bison, Bisin bison L. // Animal Genetics. 1998. - V.29. - P.12-18.

94. Montgomery G.W., Lord E.A. Penty J.M. The Booroola fecundity (FecB) gene maps to sheep chromosome 6// Genomics. 1994. -V.22. -P. 148-153.

95. Moore S.S., Barendse W., Berger K.T. et al. Bovine and ovine DNA microsatellites from the EMBL and GENBANK databases // Animal Genetics. -1994. V.23. - P. 463-467.

96. Moore S.S., Sargeant L.L., King T.J. et al. The conservation of di-nucleotide microsatellites among mammalian genomes allows the use of heterologous PCR primer pairs in closely related species // Genomics. 1993. -V.10. -P.654-660.

97. Ning Yang, Zhon Hua. Application of sex-linked dwarf gene in improve feed efficiency // Proceeding XX Word's Poultry Congress. New Delhi. -1996.-№l.-P.447-452.

98. O'Brien S.J. Mammalian genome mapping // Current opinion in Genetics and Development. -1991. V.l. - P.105-111.

99. Ohba Y., Kitagawa H., Kitoh K., et al. Homozygosity mapping of the locus responsible for renal tubular dysplasia of cattle on bovine chromosome 1 // Mamm. Genome. 2000. - V. 11(4). - P. 316-319.

100. Ponce de Leon F.A., Ambady S., Hawkins G.A. et al. Development of a bovine X chromosome linkage group and painting probes to assess cattle, sheep and geat X chromosome segment homologies // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. -1996. V.93. - P.3450-3454.

101. Popescu P. Cytogenetique des mammiferes d'elevage. Paris: INRA. -1989.- 114 p.

102. Rexoad C.E. 1П, Yang Y., Womak J.E. Use of the human transcript map to assing five loci to bovine chromosome // Animal Genetics. 1999. - V.30. -P.384-385.

103. Ron M., Band M., Yanai A. et al. Mapping guantitative trait loci with DNA micrisatellites in a commercial dairy cattle population // Animal Genetics. -1994. V.25. - P.259-264.

104. Schook L.B. Mapping the pig genome: a practical primer. St.Paul. Minnesota. - 1994. -27p.

105. Slate J., Coltman D.W., Goodman S.J. et.el. Bovine microsatellites conserved across artiodactyls // Animal Genetics. 1998. - V.29. - P.307-315.

106. Smith C., Simpson S.P. The use of genetic polymorphisms in livestock improvement // J. Anim. Breed. Genet. 1986. - V.l03. - P. 205-217.

107. Smith C.A.B. The development of human linkage analysis // Ann.Hum. Genet. 1986. - V.50. - P. 23-311.

108. Soldatovic В., Prolic Z., Cvetovic M. Znacai citogenetike u dijagnozi kongenitalnih anomalija goveda // Veterinarski Glasnik. 1977.-V.31.-N1.- P.7-11.

109. Sonstegard T.S., Kappes S.M., Keele J.W. et.al. Refinement of bovine chromosome 2 linkage map near the mh locus reveals rearrangements between the bovine and humans genes // Animal Genetics. 1998. - V.29. - P.341-347.

110. Steel M. R., George M. Generation of bovine multisite haplotypes using random cosmid clones // Genomics. 1991. - V.10. - P.889-904.

111. Sun H.S., Yerle M., Pinton P. et al. Physical assignment of human chromosome 13 genes on pig chromosome 11 demonstrate extensive synteny and gene order conservation between pig and human // Animal Genetics. 1999. -V.30. - P.304-308.

112. Taylor J.F., Eggen A., Aleyasin A. et al. Report of first workshop on the genetic map of bovine chromosome 1 // Anim. Genet.-1998.-V.29. P.228-235.

113. Tixier B.M., Boifard M., Genetic improvement of clutch length in response with the naked neck gene. // Proceeding XX Word's Poultry Congress. New Delhi. 1996. -№ 1. -P.453-460.

114. Todd N.B. Chromosomal mechanisms in the evolution of Artiodactyls // Paleobyology. 1975. -№1. - P.175-178.

115. Vaiman D., Imam-Gahli M., Moazami-Goadarzi K. et al. Conservation of a syntenic group of microsatellite loci between cattle and sheep // Mammalian Genome. 1994. - V.5. - P.310-314.

116. Vaiman D., Mercier D., Moazami-Goudarzi et al. A set of 99 cattle microsatellites: characterization, synteny mapping, and polymorphism // Mammalian Genome. 1994. - V.5. - P.288-297.

117. Vaiman D., Pailhoux E., Payen E. et. al. Evolutionary conservation of a microsatellite in the Wilms tumour (WT) gene mapping in sheep and cattle // Cytogenet Cell. Genet. 1995. - V.70 (1-2). - P.112-115.

118. Vaiman D., Schibler 1., Bourgeous F. et al. A genetic linkage map of the male goat genome // Genetics. 1996. - V.144. - P.279-305.

119. Van Hooft W.F., Hanotte O., Wenink P.W. et.al. Applicability of bovine microsatellite markers for population genetic studies on African buffalo (Syncerus caffer)// Animal Genetics. 1999. - V.30. - P.214-220.

120. Vilkki H.J., Koning D.J., Elo K. et. al. Multiple marker mapping of quantitative trait loci of Finnish dairy cattle by regression // J. Dairy Sci. 1997. -V.80(l). - P.198-204.

121. Walling G.A., Archibald A.L., Cattermole J.A. et al. Mapping of quantitative trait loci on procine chromosome 4 // Animal Genetics. 1998. - V.29. -P.415-424.

122. Weber J.L. Informativeness of human (dC-dA) n (dC-dT) n polymorphism // Genomics. 1990. - V.7. - P. 524-530.