С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Если есть гестеры с лерекрыааюн(имися деле!(!тими, захватывающими как разные, так и одинаковые участки мтДНК, в сумме составляющими весь митохондриальный геном, то в качественном тесте можно картировать любую мутацию мтДНК. Карта митохондриального генома имеет кольцевую форму (рнс. 10.8).
Ниже дан перечень картированных генов (см. стр. 242). Выделение и исследование мтДНК позволило разрешить еще одну загадку вегетативных Ре! -мутантов, с которой столкнулись Б. Эфрусси и его коллеги (!955). При скрещивании клеток некоторых гйо' -мутантов с клетками дикого типа с разной частотой 24! а — ! 305 — 2 Гены, картированные в митохоннрнальной группе сцеплениа у дрож- жей Контролируемый признак Фактор полярности рекомбинации РНК польшей суй»единицы рибосом Устойчивость к: хлорамфениколу спиромнцнну зрвтромнщану РНК малой субъединицы рнбосом тРНК Ген 215 сар грг сгу 15$ г ИА А (25 генов) соь ох11 ох!2 ох!3 орп ой2 аар! тат! Апоцитохром Ь Суйъединицы цитохром-соксндазы Суоъедниицы АТФазы, мутации устойчивости к олнгомнцину Суйъеднница АТФазы Белок малой суй«а«тины рноосом (до 99%) образуются диплоиды, не способные к дыханию.
Это свойство, названное сулрессивностью, стабильно наследовалось при вегетативном размножении и при скрещиваниях. У зигот дрожжей можно индуцировать мейоз (что достигается простым перенесением их на среду с ацетатом калия или натрия) сразу после их образования от скрегцивания клеток супрессивных гуго -мутантов н клеток дикого типа. В этом случае мейоз происходит нормально и возможен тетрадный анализ (рис. 10.9), хотя после вегетативного почкования зигот и образования диплоидных клеток последние в 99% случаев имеют фенотип Ре1 и уже не способны к мейозу и спорообразованию.
Тетрадный анализ признака «супрессивности» показывает отсутствие расщепления в подавляющем большинстве тетрад (Орет+: 4Ре1-). Оказалось, что у высокосупрессивных мутантов сохраняется небольшой участок мтДНК с точкой начала репликации. Такие мини-кольца реплицируются быстрее нормальной мтДНК и быстро вытесняют ее при вегетативном делении клеток. Так называемые нейтральные ггго -мутанты, не обладающие свойством супрессивности, вообще не содержат мтДНК. Это гйо'-мутанты. Генетика митохондрий лучше всего разработана для дрожжейсахаромицетов, однако ряд примеров митохондриального наследования получен и у других объектов. У )тенгоарогц стагиа мутация ро)су (убогий, хилый) приводит к изменению морфологии митохондрий, нарушению в них белкового синтеза, отсутствию некоторых митохондриальных ферментов. Внешне зто выражается в медленном росте штамма, Признак наследуется по материнской линии.
Это можно установить благодаря доступности реципрокных скрещиваний у нейроспоры. Роль мужских гамет, практически не вносящих цитоплазму при оплодотворении, играют микроконидии (см. рис. 7.4). Мутация ро)су, повидимому, результат изменения митохондриальнопз генома. гйо+ г6о гоо+ Жо ~сика.'се 1 аныи 1 Н с~ трапе и ) зог ы Зые~а | газо+ | дббЬ 4г!ю; Огню+ и с ~ ы ны 4гйо+; ОФо 4дю+: ОгУ2о рис. !оуй Наследование признака ре~ у дрожжей засей, ссссмсвас в скрещива- нии Рйе О Х Рйе~ 1: А — нейтральный; Б — супрессивный У другого аскомицета — Рснсойро«а алвегсна (жизненный цикл Р. ипвегупа и йГ. сгияатв сходен) хорошо известен признак «старение лсицелняв, т.е. постепенное снижение жизнеспособности при непрерывном выращивании.
Длительность жизни различных штаммов варьирует от 9 до 10б дней. Старение наследуется по материн- 243 л~ в шявйк с Ву)!ад ХВНЯЯК е (2ХХХХХХ д -Е;ХХ;Х ь= Рис. !0.10. Изучение заражения нормального мицелия прн слиянии его со стареюьцей гифой (черная) Рооптрога аплот)па (Р. Содмер, 1975): А — состояние мицелня непосредственно после слияния;  — состояние мнцелия через 12 ч, км'да его разделили на фрагменты (показано стрелками).
Показан фенотип культур, получеонмк из фрагментов: а — отсутствие роста, а -- рост только в микрокапле, с — рост менее 2 см, Я вЂ” рост до 2 — 4 «м, е — рост до 4 — О см, !— рост до 6 — а см, е — рост до 10 — 20 см, и — нормалымя продолмительиость мизин 10.4. Новый аспект парасексуальиого цикла.
Цитодукция Парасексуальный процесс рассмотрен в гл. 8, где акцентировалось внимание на поведении генов и хромосом ядер, объединяемых в гетерокарионах. Существование полуавтономных клеточных органелл со своими генетическими детерминантами, а также присутствие в клетке других генетических детерминант, локализованных вне ядра, побуждает обратиться еще к одной стороне парасексу- 244 ской линии. Его определяет инфекционное начало„как показали опыты по заражению нормального мицелия в результате его слияния со стареющей гифой (рис. 10.10). Ускоренное старение наблюдали в участках мицелия, непосредственно прилегающих к точке анастомоза. По мере удаления от нее выраженность признака ослабевала.
Старение гиф Р. алвес!ла обусловлено распространением плазмиды, инфицирующей митохондрии. ального процесса. В ходе этого процесса, инициируемого слиянием гиф и образованием гетерокарионов, могут объединяться различные по генетической характеристике неядерные элементы. Они поразному комбинируются друг с другом и с ядрами, что отражается на общей картине вегетативного расщепления. Примеры такой перекомбинации ядер и неядерных элементов получены у мицелиальных грибов Меигозроги, АзрегуПиз, Родохрога и др.
Однако само естественное состояние многоядерного мицелия у этих объектов создает трудности в изучении процесса такого вегетативного расщепленияя. Более строгий подход к изучению перекомбинации ядер и неядерных элементов разработан для дрожжей-сахаромицетов, у которых при гибридизации также образуется, хотя и кратковременная, стадия гетерокариона (Р. Фоуэлл, 1951). Р. Райт и Дж. Ледерберг (1957) нспользоаали это явление для изучения рекомбинации неядерных детерминант признака Ре( и ядерных маркеров.
Они показали, что первые почки зиготы дрожжей, полученные от скрещивания клеток гйо Х гпо, иногда могут оказаться гаплоидными и нести ядра того или другого родителя, судя по рецессивным маркерам, в цитоплазме гйо'. Это явление образования ядерно-цитоплазматических гибридов И. А. Захаров назвал (1969) цитодукцией. Цитодукция оказалась удобной для локализации генов в ядре или цитоплазме, особенно в тех случаях, когда они обнаруживают неменделевское наследование в мейозе. Цитодукция обычно происходит с частотой менее 1 '4, т.
е. менее 1 '„4 всех образующихся зигот отпочковывает цитодуктаиты — гаплоидные клетки со смешанной цитоплазмой. В экспериментах по цитодукции используют клетки одного родителя, маркированные по митохондрням нейтральной (не супрессивной) мутацией 1ггиР). Этот же штамм обычно несет какую-нибудь рецесснвную ядерную мутацию устойчивости, например к канаванину (сап !') — аналогу аминокислоты аргинина, или другой рецессивный маркер, по которому легко вести селекцию. Эти клетки — реципиенты цитоплазмы.
Второй родитель имеет нормальные митохондрии 1гпо+ ) и несет ядерную доминантную аллель чувствительности к тому же агенту (САМ 1'). Эти клетки — доноры цитоплазмы. Кроме того, ядра обоих гаплондов маркируют несколькими неселективными рецессивными мутациями, чтобы можно было следить за поведением хромосом при последующем анализе. Цитодуктанты отбирают на среде с зтанолом (или другим неферментируемым источником углерода) н канаванином при скрещивании (рис.
10.11) донора и реципиента цитоплазмы. На этой среде не может расти ни донор (он чувствителен к канаванину), ни реципиент 1гйгУ) цитоплазмы, ни нормальный гибрид, который тоже чувствителен к канаванину (САМ 1т/сап 1'). Вырастают только гаплоидные цитодуктанты, сохраняющие рецессивную устойчивость и приобретающие нормальные митохондрии 1гйо~). Для повышения частоты цитодукции используют ядерные мутации, за- 245 Реципиент цитоппазмы ~гйо1 сап1гКА Я1 Донор цитоппазмы ~~Ууо~~ САИ1 Iсаг1 Образование зигот на полноценной среде без канаванина ®, п ~гЬо+~ сап 1 "КАИ Отбор цитодуктантов на среде с этанопом и канаеанином ~АДЬО 1 САМ /сап1 КАВ1гкаг1 Рис. 10.1!. Образоваиие и селекция цитодуктаитов при задержке кариога- мии у дрожжей (пояснения в тексте) держивающие кариогамию.
Например, ядерная мутация йаг 1 повышает частоту цитодукции до 80 о,' и более. Уже в опытах Р. Райта и Дж. Ледерберга с помощью цитодукции показана неядерная природа (гйо" 1 детерминантов. В дальнейшем этот подход был использован двя установления ядерной локализации криптической (не имеющей своего фенотипического проявления) плазмиды с контурной длиной 2 мкм у дрожжей, а также для установления ядерной локализации сконструированных на ее основе искусственных плазмид с ядерными генами (см.
гл. 11). Эти плазмиды при цитодукции с митохондриями не передаются и сопровождают ядерные гены того родителя, с которым они введены в скрещивание. При обычном гибридологическом анализе по доминантным плазмидным генам наблюдается резкое преобладание доминантного фенотипа: тетрады 4Агоа или ЗА:1а. Это объясняется большим числом копий плазмнды в ядре и соответственно большим числом копий доминантной аллелн.
Данное обстоятельство следует подчеркнуть особо, так как оно показывает, что нарушение типичного хромосомного наследования еще не доказывает неядерной природы исследуемого гена. Применяя цитодукцию, доказывают цитоплазматическую локализацию двунитевой РНК вЂ” вирусоподобного детерминанта убивающей активности, обнаруженного у некоторых штаммов дрожжейсахаромицетов. Такие дрожжи при совместном выращивании убивают клетки чувствительных штаммов. Прием генетического анализа, основанный на цитодукции, широко используется у дрожжей и может быть распространен на другие объекты. 10.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
