Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние хромосомы Т—007 на эффективность прямогои сопряженного отбора по рекомбинации у Drosophila melanogaster

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Влияние хромосомы Т—007 на эффективность прямогои сопряженного отбора по рекомбинации у Drosophila melanogaster"

Санкт-Петербургский государственный университет

На правах рукописи

ВЕРЕЩАГИНА

Наталья Михайловна

УДК 575.24:595.773.4

Влияние хромосомы Т—007 на эффективность прямого и сопряженного отбора по рекомбинации

У ОИОБОРШЬА МЕиШСШАБТЕ!* (специальность: 03.00.15 — генетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1991

Работа выполнена в Институте генетики АН РМ, г. Кишинев

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, Король А. Б.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, Шварцман П. Я-, Педагогический институт им. Герцена, Санкт-Петербург кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Лучникова Е. М., БиНИИ Государственного университета, Санкт-Петербург

Ведущее учреждение:

Институт молекулярной генетики АН СССР, Москва Защита диссертации состоится «з10 » 19Э<г. на за седании специализированного совета Д 063.57.21 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических на ук по специальности 03.00.15 «Генетика» при Санкт-Петербург ском государственном университете по адресу: 199034 Санкт-Пе тербург, Университетская наб., 7/9, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке имен! А. М. Горького Санкт-Петербургского государственного унпверси тета

Автореферат разослан « 6" » орЛ^-сиХ 199.4.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат биологических наук Л. А. Мамо1

; , ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '* <

■ ; • Актуальность проблемы. Открытие мобильных генетических эле-.шйЬН МГЭ) .исследование их свойств позволило допустить возможность влияния этого компонента генетической системы на эволюционные процессы. Однако остаются неясными механизмы такого влияния, да и само понимание роли МГЭ в эволюции носит пока достаточно гипотетический характер.

Известно, что при переходе от низших форм организмов к высшим наблюдается значительное уменьшение частоты рекомбинации (rf) на единицу физической длины ДНК (Catcheside, 1977). Причины этого в общем понятны. Усложнение функциональной организации живого увеличивает опасность нарушения сбалансированности системы в целом и потому сопровождается заменой относительно свободной рекомбинации различного рода приспособлениями для защиты от разрушения адаптивно значимых участков генома (Грант,1984).

Открытие генетической нестабильности, проявляющейся в способности мобильных элементов осуществлять транспозиции,определило новые аспекты проблемы интеграции генома (ограничение свободной рекомбинации). Необходимость сохранения коадаптированных комплексов генов при усложнении функциональной организации живого указывает на возможность коэволюции МГЭ и системы, контролирующей кроссинговер.

Известен ряд фактов, иллюстрирующих влияние МГЭ на рекомбинацию у эукариот: сегментоспецифичное увеличение rf у кукурузы при наличии в геноме контролирующего элемента Мр (Greenblatt, 1981); увеличение'частоты двойных кроссоверов в результате ин-серции Mut (Rhoades and Dempsey, 1983); спонтанный кроссинговер у самцов и перераспределение рекомбинационных обменов у самок как одно из проявлений, гибридного дисгенеза у D. melanogaster (Hiraizumi.1971; Slatko,1978). Однако приведенные данные получены в исследованиях на уровне индивидуумов и не позволяют судить о возможных последствиях такого влияния на популяционном уровне.

Чарльзворс и Лангли в предложенной ими теоретической модели эволюции саморегуляции транспозиции мобильных элементов показали, что механизмы, обеспечивающие супрессию транспозиции, легко эволюционируют в геномах с низким уровнем генетической рекомбинации (Charlesworth and Langley,1986). Условия эволюции указанных механизмов более ограничены у организмов с относительно свободной рекомбинацией.

К сожалению, экспериментальные исследования в этой области

- в -

практически отсутствуют. Настоящая работа является попыткой экспериментального исследования возможности влияния МГЭ на рекомбинацию в популяции ОгозорЬИа те1апо£азЬег.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - изучение возможного влияния подвижных генетических элементов (источник -хрсаосома линии Т-007) на рекомбинацию на популяционном уровне. В процессе исследования решались следующие задачи: 1. Оценка возможности влияния хромосомы Т-007 на внутрипопудяционную изменчивость по частоте кроссинговера. 2. Оценка скорости генетического изменения уровня рекомбинации в прицентромерной области (ЬЬ-бб) Хр. 3 Б. те]апо£газ1ег в процессе направленного отбора на увеличение гП 3. Оценка эффективности искусственного отбора на увеличение частоты кроссоверных обменов по сегменту И^-бэ в популяции, аараженной хромосомой Т-007. 4. Исследование возможной роли факторов гибридного дисгенеза хромосомы Т-007 в стресс-ин-дуцируемой изменчивости по г1\ Б, Изучение влияния отбора по гГ в прицентромерной области Хр. 3 и отбора по приспособленности к стрессовым условиям (устойчивость к N301) на характер распределения кроссоверных обменов по геному в целом.

Научная новизна и практическая ценность. Впервые экспериментально показано влияние хромосомы Т-007 (источник фактора Р-М гибридного дисгенеза) на внутрипопудяционную изменчивость по гГ. Впервые исследована реакция на отбор по гГ (у самок) в популяции, зараженной фактором гибридного дисгенеза. Показано, что внутрипопуляционная изменчивость по гГ для отдельных сегментов, стимулируемая введением хромосомы Т-007, может поддерживаться на достаточно высоком уровне на протяжении многих поколений (до 20 генераций) в процессе направленного отбора на увеличение гГ в прицентромерной зоне Хр. 3. Впервые обнаружен неаддитивный характер эффектов по гГ, вызванных совместным действием отбора по адаптивности (на устойчивость к N301) и введением в популяцию хромосомы Т-007. Путем направленного отбора на увеличение гГ в прицентромерной зоне Хр. 3 получена линия с измененным характером распределения кроссоверных обменов в целом по Хр. 3. Линия не содержит йнверсии и может быть рекомендована в исследованиях по генетическому контролю рекомбинации.

*. .. ' Изучение влияния МГЭ на частоту кроссинговера в процессе прямого отбора на увеличение рекомбинации, а также в процессе отбора, вызванного генотипической адаптацией к стрессовым уело-

виям (сопряженный отбор по рекомбинации), имеет важнее теорети ческое значение, способствуя углублению и расширению предел авле ний о механизмах генетической изменчивости и зволтщш.

Апробация работы. Основные результаты работ» представлен!* на 3-й Всесоюзной конференции по экологической генетике растений и животных (Кишинев, 1987), нэ. Всесоюзной конференции по прсбле мам эволюции (Москва, 1988), на VI Бессоюзном совещании по проб лемам биологии и генетики дрозофилы (Одесса, 1Q8U), на медцуна-родной школе-семинаре по теме: "Организация генома и эволюция" (Греция, 1990), на 12 Европейский конференции тГо дрозофиле (Майнп, Германия, 1991). По материалам диссертации опубликовано G работ.

Структура и объем диссертации. Габота изложена на 123 страницах и состоит из введения,обзора литературы, описания материалов и методов, изложения результатов исследований и их обсутао ния, выводов и списка литературы. Список литературы включает 108 названий. Диссертация иллюстрирован'"! 7 рисушсами и 20 таблицами.

СОДКРШШЕ ГАБ01U

Материалы и методы

Прямой отбор по гГ, а такте отбор, вызванный генотипичсокой адаптацией it стрессовым условиям, проводили в синтетической популяции D. R«lano:jasf.er, полученной путем скрещивания 21 линии дикого типа. Исходные линии были проанализированы на наличие инверсий и тестированы для определения статуса в системе Р-Н гибридного дисгенеза.

Для исследования связи меэду МГЭ и рекомбинацией в сконструированную популяцию вводили самцов с хромосомой Т-007, г.с -у-чгннчх от скрспцшания самок из стартовой популяции с самцами Т-007/Су. Линия Т-007 несет 8 полноценных копий Р элемента и одну копию hobo-элемента (Stamatis et al.,1989). Однако данную линию классифицируют к,эк Р линию (Anxolabehere et al. ,1985 ; Sinclair .and Gritîl iatt. i, 1985 ; Yannopoulos et al. ,1987).

Для оценки частоты кроссинговера использовали специально синтезированную линию, маркированную четырьмя мутациями по при-центромерной зоне Хр.3 (thriredss). С целью уменьшения влияния на частоту рекомбинации генетической среды маркированной линии tbrire;bv'5 были получены две дополнительные линии thriredss, в

одной иа которых хромосомы 1 и 2 еамещены на хромосомы мух контрольной популяции,В другой - на хромосомы мух опытной популяции.

Схема прямого отбора на увеличение rf в зоне thriredss предполагала чередование индивидуального отбора с массовым размножением селектированных мух. В процессе отбора использовали схему ранжирования семей по величине rf и отбора семей для массового размножения в пропорциях, соответствующих их рангу. Данную схему применяли с целью увеличения доли мух с наибольшим значением rf в следующем роколении. Для анализа rf использовали потомство анализирующих скрещиваний. Отбор на устойчивость к стрессовым условиям проводили в режиме циклической смены оптимальных средовых состояний со стрессовыми состояниями. В качестве неблагоприятного фактора использовали соль NaCl.

В популяциях, подвергшихся отбору по адаптивности,а также в отселектированных на основе прямого отбора no rf и изогенизиро-ванных линиях провели оценку распределения кроссоверных обменов по всему геному. Для рекомбинащюнного анализа использовали мно-кественномаркированные линии: ycvotvcar (Хр. 1), bcnvgbw (Хр. 2), rucuca (Хр. 3). Дополнительным контролем при проведении указанного анализа служили популяции, поддерживающиеся без отбора.

Результаты исследований

Влияние хромосомы Т-007 на внутрипопуляционную изменчивость по кроссинговеру. Известно, что проявление диогенетических признаков уменьшено или полностью супреосируетсп в потомстве рецип-рокного скрещивания (Bregltano arid Kldwoel, 1983). IIa основании этого можно было бы предположить,что контрольная популяция должна быть получена от стартовой путем введения в последнюю самцов, цеоущих хромооому Т-007, выделенных из реципрокного скрещивания: £ T-007/Cy х^из стартовой популяции. Однако результаты ряда экспериментов указывает1 на некорректность такого решения. Маккей в своих исследованиях показала, что уровень изменчивости по компонентам приспособленности для хромосомы 2 в популяции, полученной от недисгенетического скрещивания, приблизительно такой же,что и в популяции от дисгенетического скрещивания (Maokay, 1986,1087). Отсутствие значимых отличий мевду дисгенетическим и недисгенети-чес!шм скрещиваниями показано в огбор&х на увеличение количества щетинок (Shi, 1906; Toikamanzehi et al. ,1988). Поэтому Иигнателли

1 Маккей укаоывают на невовможность использования реципрскного жрещивания в качестве контрольного варианта (Pignatelll and ■teckay, 1989). Таким образом, в качестве контрольного варианта в 1ашем эксперименте мы использовали исходную популяцию, в которую ie вводили мух с хромосомой Т-007.

Рисунок 1 (Цикл 0) иллюстрирует высокую эффективность хромосомы Т-007 в увеличений внутрипопуляционной изменчивости по ?f. Кроме того, введение Т-007 приводит к увеличению среднего значения rf (Рис.1, Цикл 0). Повышенный уровень изменчивости по ?f в опытной популяции сохраняется и на протяжении первых трек дотов отбора (около 20 поколений ) (Рис. 1).

Изменения rf в зоне th-ss в . процессе направленного отбора ia увеличение рекомбинации. Рисунок 1 свидетельствует о низкой эффективности отбора по rf в контрольном варианте на протяжении > циклов. По этой причине после 5 цикла схема отбора в контроле 5ыла модифицирована: потомство 5 семой с наибольшим значением rf 5ыло смешно, но 2 сети с высоким! рангами(из 5)использовали для организации отдельной селектируемой линии. Оценка rf в зоне :hriredss проводилась для обоих линий на основании идентификации ютомства 5 и отдельно 2 лучпих семей. Указанная модификация поз-золила повысить rf до 12.6% для сегмента th-red (исх. значение 7.2%) и для сегмента th-ss до 17.7% (исх. значение 10. 6Z).

Влияние хромосомы Т-007 на эффективность отбора на упеличе-ше rf в сегменте th-ss. Введение Т-007 в исходную популяцию фивело к драматичес1сому усилению реакции на отбор на протяэтэнии гервых трех циклов в сегментах rl-rcd; th-rod (Рис.1). Однако с 4 циклу отбора величина среднего значения rf и изменчивость <УГ( з опыте значимо не отличались от значений указанных параметров в сонтроле. Анализ опытного варианта показал, что селектируемая шния не проявляет Р свойств. Полученные результаты мы рассмат->ивали как критерии тождественности двух вариантов. Поэтому от-5ор после четветтого цикла в опыте был прекращён. Для поггорной )рганизации опытного селеетируемого варианта хромосому Т-007 )вели в реплику контрольной селектируемой линии после 6 цикла >тбора (201 самцов с хромосомой Т-007 от общей численности попу-шции)(Рис. 1). Данные рекомбинационного теста на 7 цикле отбора юдтверддают первоначальные результата Введение хромосомы Т-007 зызывает значимое увеличение среднего значения rf и 0"п для сегмента th-ss (Рис.1). Схема получения гетерозигот для рекомбина-

•Л '

Л - - а ■

. и.

'ч

''А Д

" ' \

■X

п

-о-

✓—

• е> о

Г£Я---

)- - _0.

К цикла

( Ш-геи1 ( 1^-83 ( гей-эа

) сегмент '— ) сегмент — & • ) сегмент — © -

контроль'

сшит (Т—007 хромосома) —

модифициро вашшИ вариант контроля

б 7

№ щита

I 2 3 • 4 5 'I. Влияние Т-007 хромосомы па динамику гГ (%) ц СгГ. в селектируемой популяции 1)говорМ1а 1Пй1тюсаа1ег.

- 7 - •

шганного анализа исключала возможность проявления гибридного диагенеза, поскольку в качестве тестерных самцов использовали гомозиготных мух из контрольной линии предыдущего цикла отбора.

Характор распределения рекомбинационных обменов в геноме селектированных по гГ линиях. Для анализа распределения кроссо-верных обменов по геному использовали четыре варианта: контрольная и опытная популяции, поддерживающиеся без отбора ; контрольная и опытная линии, селектированные по гГ. Следует отметить, что после прекращения отбора в опытной линии на 4 цикле, опытная популяция (без отбора) была ликвидирована, поскольку не проявляла Р-свойств. Для повторной организации огытного варианта Т-007 была введена в реплику контрольной популяции (без отбора) на 60 поколении, причем доля мух с хромосомой Т-007 составила 20" от общей численности популяции.

Поскольку селектированная по гГ опытная линия была получена от реплики контрольной линии, некорректно сравнивать опытную селектированную по гГ линию с опытной популяцией. Таким образом, для сравнения были использованы следующие варианты: а) контрольная и опытная популяции;б)контрольная популяция и контрольная селектированная линия;в) контрольная и опытная селектированные линии.

Сравнение (а) позволяет оценить влияние хромосомы Т-007 ■ на рекомбинацию в популяции, не селектированной по гГ. Введение Т-007 не влияет на распределение обменов, но вызывает изменение в рекомбинационной длине некоторых хромосом. Так, отмечается увеличение общей длины X хромосомы, связанное с повышением уровня кроссинговера в сегменте сЬ-у, тогда как уменьшение гГ в сегментах ги-И, зЬ-си; Бг-е приводит к понижению общей длины хромосомы 3 (Рис. 2,4). Введение Т-007 также повлияло на проявившееся в увеличении дисперсии в сегментах с^-у (Хр. 1), сп-уя (Хр. 2) и в уменьшении в прицентромерном сегменте Б^си (Хр. 3).

Сравнение (б) позволяет оценить влияние отбора по гГ в при-центромерной зоне хромосомы 3 на рекомбинацию в целом по геному. Полученные данные указывают, что сам отбор по гГ вызывает изменения в распределении обменов в пределах Хр. 3 (Рис. 4). Общая длина Хр. 3 в контрольной линии остается такой же как и в варианте без отбора, тогда как уровень рекомбинации для отдельных сегментов ипченяет?я (увеличение гГ в 11411, Б1-си, сч-бг и уменьшение в сегментах ги-Ь, БГ-е).

Каков характер распределения обменов в популяции, заражен-

Рис.2 Карты хромосомы I по результатам анализа частоты кроссинговера у самок дяя разных вариантов

I. -Популяция без отбора .

2. Популяция без отбора хромосома Т-007

Г

3. Отбор го рекомбинации; (7 шпатов)

4. Отбор по рекомбинация

+ хромосома Тг007

5. Отбор на устойчивость К Яаа ■ 60

6. Отбор на устойчивость!» к НаС1 ♦ Т-007

I2 Г8 в* й

13

16*

15

1 \

( \

\ \

\ \

\ \

1 8 \

/ /

/ /

/ /

/

14

П

> 6 ' 1_С—

14

10

10

13

12

29

33

33

31

28

29

вят

5

61

69

70 г»

I

61

58

г.

Рзс.З Карты хромосомы 2 по результатам анализа частоты кроссанговера у самок для разных вариантов

I. Популяция без отбора Ъц2

2. Популяция без отбора + хтэомосома Т-007

3. Отбор по рекомбина-1 ции (7 циклов) I

4. Отбор по рекомбинафа. + хромосома Т-007

5. Отбор на устойчивость / К 5аС1 Увд

6. Отбор на устойчивость к ЯаС1 + Т-007

2

55 '

55

56

56

46

Рис.4 Карты хромосомы 3 по результатам анализа частота - кроссЕнгозера у самок дия разных вариантов

I. Популяция без отбора Рт13

еь

/' ' '

О / /

// / /•

I ' /

от, II ' 16 ' 10 ' '6 -

Популяция без от- •-^--^-^—^г

бора + хромосома I ' ' \\' \ чч

39

Т-007

3. Отбор по рекомби-

9 I

24

11 \ \\ \

\\ 9\

13

40

наши (7 циклов) [

о \ч

4. Отбор по рекомбинации +. Т-007

Отбор на устойчивость к ЕаС1

\

\

Л N \\ Ф ч\ у

I .1

1 1

\ I

1 9

42

о,ч

// I

" 1

" 1 1

" I 1

" I

0.6!! 7 14 ! 10

46

г

6. Отбор на устойчи-

22 о.з! 6 _>

I

16 I 12 \ _I_!_

45

зссть к НаС1 + 2-607

* I

И г

VI \!

64

109

112

117

2

ной хромосомой Т-007 и селектированной по гГ? Попарное сравнение различных вариантов в схеме (а)-(в) указывает на неаддитивность Эффектов по гГ, вызванных введением Т 007 и прямым отбором по г(". Так, заражение популяции хромосомой линии Т-007 привело к понижению величины гГ в сегменте ги-Ь (Хр. 3), отбор по гГ вызвал тот же эффект, тогда как отбор по гГ в присутствии факторов гибридного дисгенеза хромосомы Т-007 значимо повышает величину гГ в данном сегменте по сравнению с уровнем, ожидаемым при независимом действии этих факторов на рекомбинацию. Неаддитивность эффектов по частоте кроссинговера, вызванных совместным действием отбора по гГ и введением хромосомы Т-007 в популяцию, проявляется и для сегментов си-Бг, эг-е (Хр. 3). Полученные результаты указывают на возможность взаимодействия генетической системы, контролирующей г!\ и факторов гибридного дисгенеза, введенных в популяцию с Т-007.

Характер распределения кроссоверных обменов по геному в популяции Р. тэ1апойаз1ег, зараженной хромосомой Т-007 и селектируемой по устойчивости к НаС1. С целью исследования влияния хромосомы Т-007 на эффективность сопряженного отбора по рекомбинации, вызванного популяционной адаптацией к высоким концентрациям. НаС1, провели анализ распределения рекомбинационных обменов но геному. Для оценки значимости влияния на рекомбинацию двух ({акторов (хромосома Т-007 и отбор по приспособленности) использовали дисперсионный анализ. Отбор на устойчивость к НаС1 вызвал-уменьшение гГ в сегментах у-су (Хр. 1), (Хр. 2) и увеличение

гГ в сегментах хромосомы 3 (И-^, БЬ-си, си-БГ,. е-са) (Табл. 1,2,3 ; Рис. 2,3,4). Заражение популяции хромосомой Т-007 привело к понижению гГ в сегментах эЬ-си, Бг-е (Хр. 3). Совместное влияние указанных двух факторов (Т-007 и отбор по адаптивности) на рекомбинацию неаддитивно - взаимодействие значимо для сегментов Ь-сп (Хр. 2), ги-И, ЬИ-э^ зЬ-си, Бг-е (Хр. 3). Отбор по адаптивности в популяции, зараженной хромосомой Т-007, значимо повышает величину г):' в сегментах Ь-сп (Хр. 2), ги-И, №-51, з1-си, Бг-е(Хр. 3) по сравнению с уровнем,ожидаемом при независимом влиянии указанных (факторов на рекомбинацию. Таким образом, результаты данного эксперимента указывают на возможность изменения, и, в частности, увеличения гТ в популяции Б. тэ1апоеазЬег,зараженной хромосомой Т-007 и селектированной на устойчивость к НаС1.

- 12 - ■

Таблица 1. Общая схема дисперсионного анализа частоты кроссинго-вера по дауы факторам (отбор по адаптивности и хромосома 1-007) для сегментов Хр. 1

Источник Степени Средний квадрат (х100) для сегментов

дисперсии свободы -----------------------------------------

y-cv cv-ct ct-v v-car y-car(s: rf)-

Отбор на устойчивость к NaCl 1 1.118* 0.166 0.287 0.486 2.125*

•Хромосома Т-007 1 0.184 0. ООО 0.472 0.423 1.822*

Взаимодействие 1 0.032 0.113 0.886 0.050 0.776

Остаток 24 0.207 0.191 0.238 0.112 0.300

* - отличия достоверны при Р < 0.05

Дисперсионный анализ для отдельных сегментов применен после преобразования arcsin/rf, тогда как суммированные данные для у-саг анализированы без преобразования (тоже для Таблиц 2,3)

Таблица 2. Общая схема дисперсионного анализа частоты кроссинго-вера для сегментов Хр. 2

Источник Степени Средний квадрат х 100 для сегментов

дисперсии свободы ---------------------------------------

b-cn cn-vg vg-bw b-bw(Zrf)

Отбор на устойчивость к NaCl 1 0.813 0.046 1.414* 0.855

Хромосома Т-007 1 0.607 0.058 0.536 1.930*

Взаимодействие 1 4.100** 0.209 0.142 2.245*

Остаток 4 0.342 0.131 0.281 0.322

*.** -значимо при Р < 0.05 ; 0.01

Таблица 3. „Обдая тгрцп дш>ту>ррипинпгп анализа частоты кроссинговера для сегментов Хр. 3

Источник . Степени Средний квадрат х 100 для сегментов

дисперсии свободы ----------------------------------------------------------------------

ru-h h-th th-st st-cii cu-sr sr-e e-ca ru-ca(STf)

Отбор на устойчивость к NaCl 1 0.773 3. 259*** 0. 029 3. 727*** 2. 979*** 0. 824 1.352* 29.709***

• -i

Хромосома T-007 1 1.301 0.557 0.220 2.326*** 0.016 1.932** 0.303 .11.008** ^

Взаимодействие 1 3.825** 0.003 0.962* 1.361** 0.449 4.605*** 0.180 15.651***

Остаток 24 0.356 0.136 0.179 0.137 0.229 0.205 0.183 1.005

*, **, *** - значимо для Р < 0.05; 0.01; 0.001

- -V, -

Обсуждение

При постановке задач в наших исследованиях мы исходили из предположения о возможности коэволюции МГЭ и системы, контролирующей кроссинговер. Данное предположение органически вытекало из следующих рассуждений: с усложнением организации живого наблюдается тенденция на сблочивание генетического материала (ограничение свободной рекомбинации) (Catcheside, 1977). Указанный процесс позволяет сохранить сбалансированность системы в целом. С другой стороны возможность перемещения МГЭ повышает вероятность разрушения адаптивно значимых участков генома, т. е. процессы, связанные с феноменом генетической нестабильности, действуют антагонистически по.отношению к процессам, направленным на интеграцию генома. Каким образом достигается "компромисс" между этими тенденциями, позволяющий им поддерживаться в природе? Тут возможны два гипотетических варианта эволюции: а)•саморегуляция уровня транспозиций, проявляюшдяся в супрессии перемещений МЗ в определенный период (Langley, Charlesworth, 1985) б) изменения в системе, контролирующей кроссинговер, направленные на понижение rf при высоких уровнях транспозиций.

Саморегуляция процесса транспозиции, вероятно, может осу-, ществляться разными путями. В системе Р-М гибридного дисгенеза увеличение количества Р-копий в геноме повышает уровень репрес-сорной способности цитоплазмы, что приводит к стабилизации транспозиций. В нашем эксперименте указанный процесс,по-видимому, не происходил, поскольку популяция, зараженная хромосомой Т-007 не эволюционировала к Р типу. Причины этого мы объясняем использованием при организации стартовой популяции наряду с М линиями, так называемых М' линии, которые как показано в ряде исследований (Jackson et al. ,1988; Periquet et al. ,1989), неспособны эволюционировать к P типу, поскольку содержат КР элементы, супрес-сирующие гибридный дисгенез. Однако данный факт не исключает возможности перемещения Р фактора в популяции в каком-то интервале времени, поскольку синтезированная популяция на протяжении нескольких поколений была полиморфна по цитотипу. С другой стороны, результаты исследований Мэнастириоти (Monastirioti et al. ,1988) свидетельствуют об отсутствии супрессии транспозиций Р фактора при наличии КР элементов в геноме. Таким образом, говорить о саморегуляции транспозиций в нашем эксперименте сложно.

Относительно второго гипотетического варианта мокно отметить следующее: первоначальное введение в популяцию Т-007 хромосомы вызвало значимое увеличение С^и величины среднего значения гТ в прнцентромерной зоне Хр. 3. Однако к 4 циклу отбора величины указанных параметров б опыте снижаются до контрольных значений. Повторное введение хромссош Т-007 воспроизводит первоначальный аффект, однако при анализе распределения кроссоверных обменов по геному обнаруживается достоверное уменьшение гГ в сегментах у-07, си, си-Бг в опытной селектированной линии при сравнении с контрольной. Попарный анализ вариантов, используемых в эксперименте , указывает на неаддитивный характер эффектов по рекомбинации, вызванных действием отбора по гГ и введением факторов гибридного дисгенеза Т-007.

Первоначальное повышение изменчивости могло быть связано с результатами прямого влияния НГЭ на рекомбинацию. Изменение распределения 'кроссоверных обменов по геному у самок при гибридном дисгенезе, проявляющееся в увеличении гГ в прицентромерных районах (31аЫ<о, 1978), могло привести к появлению новых комбинаций гес-аллелей в популяции, а значит, к возможности увеличения Однако последующее использование направленного отбора на увеличение гГ при наличии МГЭ в популяции могло явиться причиной включения компенсаторных механизмов,обеспечивающих пониженна 1Т. Таким образом, результаты этой части экспериментов указывают на реальность предположения о возможности эволюционного взаимодействия мобильных элементов и системы, контролирующей кроссинговер.

Результаты, полученные в эксперименте по отбору на повышение приспособленности хорошо иллюстрируют "компромиссность" взаимодействия мобильных элементов и гес-системы. Принято считать, что полное подавление кроссинговера в определенной зоне генома у всех особей популяции может привести к ее инактивации (СЬаг1ез«огЬЬ, 1978). Таким образом, процессу сблочивания генома присуща внутренняя противоречивость: интеграция наиболее важных зон создает предпосылки для их будущей инактивации, обусловленной накоплением мутаций. Мобильные элементы могут играть роль "спасательного" звена, противодействующего "застыванию" генетического материала.. Перемещение МГЭ, стимулируемые стрессовыми воздействиями, способны модулировать адаптивно-значимую изменчивость через изменения в рекомбинационной системе. Полученные нами результаты по влиянию отбора по устойчивости к НаС1 на реком-

бинацию при заражении популяции хромосомой Т-007 указывают на реальность такого предположения.

Выводы

1. В результате введения в синтетическую популяцию D. melanogaster хромосомы Т-007 обнаружено значимое повышение уровня внутрипопуляционной изменчивости по частоте кроссингове-ра,причем,достоверно высокий уровень изменчивости сохраняется на протяжении 20 поколений направленного отбора на увеличение гГ.

2. Путем прямого отбора на увеличение rf в прицентромерной области Хр. 3 получена линия дрозофилы с измененным характером распределения кроссоверных обменов по Хр. 3: значимое увеличение rf в сегментах h-th, st-cu, cu-sr и понижение рекомбинации в районах ru-h, sr-e. Это означает, что гены-модификаторы,контролирующие частоту кроссинговера в прицентромерной зоне Хр. 3 влияет на рекомбинацию и в других сегментах данной хромосомы.

3. Неспособность опытной популяции эволюционировать к Р типу после заражения ее хромосомой Т-007 указывает на возможность существования механизмов, препятствующих свободному распространению в популяции фактора Р-М гибридного дисгенеза. По-видимому, причина полученного результата связана с использованием нами при организации стартовой популяции наряду с М линиями, М' линий, которые как показано в ряде исследований неспособны эволюционировать к Р типу после заражения их хромосомами Р линий, поскольку содержат RP элементы, супрессирующие гибридный дисгенез.

4. Обнаружен неаддитивный характер зффктов по rf, вызванных совместным действием отбора по адаптивности и введением в популяцию дрозофилы хромосомы Т-007. "Так, отбор по устойчивости ' к NaCl приводит к достоверному понижению rf в сегменте b-cn. Вве-..-дение хромосомы Т-007 в популяцию, поддерживающуюся без отбора, не вызывает изменений по rf в этом сегменте. Отбор по адаптивности в популяции, зараженной хромосомой Т-007, значимо повышает величину rf в зоне b-cn по сравнению с уровнем, ожидаемом при независимом влиянии указанных факторов на рекомбинацию. Неаддитивный характер комбинированного действия данных факторов на частотоу кроссинговера отмечается и для сегментов ru-h, th-st, st-cu, sr-e (Хр. 3).

5. Обнаружен неаддитивный характер эффектов по rf, вызван-

ных совместны!* действием направленного отбора по rf и введением в популяцию хромосомы Т-007. Так, отбор по rf вызывает достоверное понижение rf в сегменте ru-h (Хр. 3); введение хромосомы Т-007 вызывает такую же реакцию. Отбор по rf в популяции, зараженной Т-007, значимо повышает величину rf в данном сегменте по сравнению с уровнем, ожидаемом при независимом действии этих факторов на рекомбинацию. Неаддитивность эффектов по частоте кроссинговера, вызванных совместным действием отбора по rf и введением хромосомы Т-007 в популяцию, проявляется и для сегментов cu-sr, sr-e (Хр. 3).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нучеико A.A., Верещагина ILM, Король A.B. Влияние MR-фактора на уровень изменчивости по частоте рекомбинации в синтетической популяции D. melanogaster: Тез. докл. 3 Всес. конф. "Экологическая генетшса растений и животных". - Кишинев, 1987. -с. 61.

2. "ученко А. А. , Верещагина Е \L , Король А. Б. Влияние Ш-фактора на внутрипопулиционную изменчивость по рзкомбинации у дрозофилы // Доклады АН СССР. -1988. - т. 298. - -N2. - с. 477-480.

3. Верещагина II М. Направленный отбор на увеличение кроссинговера у дрозофилы в присутствии MR-фактора: Тез. докл. Всес. конф. по проблемам эволюции. - Москва, 1988. - с. 5.

4. Верещагина Н. М. , Король А. Б. Влияние MR-фактора на уровень изменчивости по rf в популяции D. mslanogaster: Тез. докл. б Всес. совещ. по пробл. биологии и генетики дрозофилы. - Одесса, 1089. - с. 17.

5. Верещагина Н. U. , Король А. Б. Анализ распределения крос-соверных обменов в популяции Drosophila inelanogaster .зараженной W?-фактором и селектированной на увеличение частоты рекомбинации // Известия Сибирского отделения АН СССР: Тез. докл. 3 Всесоюзн. конф. по генетике и цитологии мейоза. - Новосибирск, 1990.- с. И.

6. Vereschchagina N.M. & Korol A.B. The effect of hybrid dysgenesis factors of the T-007 chromosome on the recombination system of Drosophila nvalanogaster. Intrapopulation variability and direct selection for recombination // Abstr. 12th Drosophila Res. Confer. Mainz, Qermany, 1991, Late Abstract Book.