Автореферат (1145854)
Текст из файла
На правах рукописиДЕДУХДмитрий ВикторовичЭЛИМИНАЦИЯ И ЭНДОРЕПЛИКАЦИЯ ГЕНОМОВ В ХОДЕ ГАМЕТОГЕНЕЗА УМЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДНЫХ ЛЯГУШЕК КОМПЛЕКСА PELOPHYLAXESCULENTUS03.03.04 - Клеточная биология, цитология, гистологияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукСанкт-Петербург – 2017Работа выполнена на кафедре цитологии и гистологии биологического факультетаФедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»Научный руководитель:Красикова Алла Валерьевнакандидат биологических наук, доцентФГБОУ ВО «Санкт-Петербургскийгосударственный университет»,г.
Санкт-ПетербургОфициальные оппоненты:Лада Георгий Аркадьевич,доктор биологических наук, доцент,профессор кафедры природопользованияи землеустройства ФГБОУ ВО«Тамбовский государственныйуниверситет имени Г.Р. Державина,г. ТамбовПочукалина Галина Николаевна,кандидат биологических наук,старший научный сотрудник,ФГБУН Институт цитологии РАНг.
Санкт-ПетербургВедущая организация:ФГБНУ «Федеральный исследовательскийцентр Институт цитологии и генетики СО РАН»,г. НовосибирскЗащита состоится «8» июня 2017 г. в 16 часов 00 минут на заседанииДиссертационного совета Д.212.232.12 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций на базе ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет» по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9, ауд. 1кафедры генетики и биотехнологии.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.
А.М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., д. 7/9 и на сайте Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу:https://disser.spbu.ru/files/disser2/disser/1gWCNJhv68.pdfАвтореферат разослан «__» _____________ 2017 года.Ученый секретарьДиссертационного совета Д.212.232.12доктор биологических наукЛюдмила Андреевна Мамон3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.
Межвидовая гибридизация обычноприводит к гибели межвидовых гибридов или их стерильности из-за нарушениярасхождения хромосом разных родительских видов в мейозе (Arnold, Hodges, 1995;Coyne, Orr, 1998; Rieseberg, 2001). Однако некоторые межвидовые гибридыспособны не только выживать, но и формировать фертильные гаметы. Это возможноблагодаря изменениям гаметогенеза у гибридных животных, которые способствуютвозникновению клональных и полуклональных способов размножения (Dawley,Bogart, 1989; Bullini, 1994; Schön et al., 2009).
Изменения в ходе гаметогенеза угибридных животных, приводящие к формированию жизнеспособных гамет, чащевсего включают эндорепликацию и элиминацию родительских геномов (Dawley,Bogart, 1989; Schön et al., 2009; Neaves, Baumann, 2011; Stenberg, Saura, 2013).Однако на данный момент остается практически неизвестным, как процессыэлиминации и эндорепликации генома способствуют преодолению репродуктивныхбарьеров у межвидовых гибридов животных.Комплекс среднеевропейских зеленых лягушек (Pelophylax esculentus)представляет одну из наиболее удобных и широко распространенных моделей дляизучения межвидовой гибридизации и связанных с ней процессамиполуклонального размножения и полиплоидизации (Berger, 1968, 1970; Tunner,1973; Bucci et al., 1990; Tunner, Heppich-Tunner, 1991; Christiansen, Reyer, 2009).Комплекс среднеевропейских зеленых лягушек включает два родительских вида –озерную лягушку (P.
ridibundus, генотип RR) и прудовую лягушку (P. lessonae,генотип LL), а также их естественную гибридную форму – съедобную лягушку(P. esculentus), которая представлена диплоидными (генотип RL), триплоидными(генотипы LLR и RRL) и даже тетраплоидными формами (генотип RRLL) (Graf,Polls Pelaz, 1989; Plötner, 2005; Arioli, 2007; Christiansen, Reyer, 2009). В основевоспроизводства диплоидных гибридов лежит полуклональная передача генома –гибридогенез – в ходе которой происходит удаление генома одного родительскоговида в клетках зародышевой линии, в то время как оставшийся геномэндореплицируется и передается в гаметы клонально, без рекомбинации (Schultz,1969; Tunner, 1973).Считается, что удаление генома одного из родительских видов происходит неслучайно, и определяется тем родительским видом, с которым обитает гибриднаяформа.
В популяционных системах, в которых гибриды обитают с особямиP. lessonae, в ходе гаметогенеза гибридных самок и самцов, как правило, происходитудаление генома P. lessonae и в гаметы передается геном P. ridibundus (Berger, 1968,1970; Tunner, 1973; Pruvost et al., 2013). В результате оплодотворения таких гаметгаметами особей P. lessonae возникают гибридные особи.
Такие популяционные4системы широко распространены в центральноевропейской части ареала (Graf, PollsPelaz, 1989; Plötner, 2005; Pruvost et al., 2013). Популяционные системы, в которыхгибридные лягушки обитают с особями P. ridibundus, не так широкораспространены и гораздо меньше изучены. Предполагается, что в ходегаметогенеза диплоидных гибридов в таких популяционных системах должнапроисходить элиминация генома P. ridibundus и передача в гаметы геномаP. lessonae (Uzzell et al., 1977; Günther, 1983). Однако такая схема воспроизводстватребует подтверждения.Одной из наиболее актуальных и перспективных проблем представляетсяизучение механизмов элиминации генома, как комплексного процесса,включающего распознавание, разделение и избирательное удаление частигенетического материала.
Однако процессы, связанные с элиминацией хроматина,чрезвычайно сложны и практически не изучены у большинства клональных иполуклональных организмов. У гибридных лягушек механизм элиминации геноматакже остается неизвестным. Вместе с тем, были предложены гипотезы, согласнокоторым в гаметогенезе зеленых лягушек может происходить отставание хромосомво время деления клетки, либо «почкование» удаляемого хроматина из ядер настадии интерфазы (Ogielska, 1994; Gernand et al., 2005, 2006). Таким образом,комплекс зеленых лягушек представляет собой хорошую модель для изучениямеханизмов и способа элиминации генома в ходе гаметогенеза межвидовыхгибридов.Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было охарактеризоватьпроцессы элиминации и эндорепликации геномов в ходе гаметогенеза гибридныхлягушек комплекса P.
esculentus и оценить вклад гамет в появление диплоидных итриплоидных животных в гибридных популяционных системах, в которых гибридыобитают с особями родительского вида.В настоящей работе были поставлены следующие конкретные задачи:1. Обнаружитьмаркеры,позволяющиеидентифицироватьродительскиехромосомные наборы во время метафазы митоза и на стадии хромосом типаламповых щеток.2. Охарактеризовать геномный состав ооцитов, производимых диплоидными итриплоидными гибридными самками комплекса P.
esculentus; подтвердитьпроцессы элиминации и эндорепликации геномов, необходимые длявозникновения ооцитов с определенным геномным составом.3. Описать процесс селективной элиминации генома в ходе раннего гаметогенеза удиплоидных и триплоидных гибридных животных комплекса P. esculentus.54. Провести серию лабораторных скрещиваний гибридных животных друг с другоми с особями родительских видов комплекса P. esculentus; кариотипироватьголовастиков, полученных в результате скрещиваний.5. Оценить роль гамет диплоидных и триплоидных гибридных животных ввозникновении гибридов различной плоидности, а также особей родительскихвидов в популяционных системах P. esculentus.Научная новизна работы. Мы обнаружили видоспецифичные различия междухромосомами типа ламповых щеток P.
ridibundus и P. lessonae, а также различия вколичестве интерстициальных сайтов теломерного повтора на ядрышкообразующейхромосоме у родительских видов, которые отражены на цитологических картаххромосом типа ламповых щеток, впервые сконструированных для обоихродительских видов. Обнаруженные различия в морфологии хромосомродительских видов позволили обнаружить, что большинство диплоидныхгибридных самок производят ооциты с геномом P. ridibundus, несмотря на то, чтообитают с особями P. ridibundus. Мы впервые обнаружили необычные наборыхромосом типа ламповых щеток у триплоидных гибридных самок,свидетельствующие об отклонениях в процессах элиминации и эндорепликациигеномов.
В результате лабораторных скрещиваний мы показали, что у диплоидныхгибридов такие отклонения могут приводить к формированию диплоидных гамет,которые приводят к возникновению триплоидных особей.В результате анализа гонад гибридных головастиков мы обнаружили, чтоэлиминация генома происходит посредством формирования микроядер, которые, повсей видимости, образуются в результате отпочковывания хроматина во времяинтерфазы.
Мы впервые обнаружили обогащение хроматина микроядер маркерамигетерохроматинизации. Кроме того, мы впервые показали, что микроядра в клеткахгонад гибридных головастиков не содержат генома P. ridibundus.Теоретическое и практическое значение работы. Работа имеетфундаментальную направленность, связанную с раскрытием роли элиминации иэндорепликации геномов, проходящих в раннем гаметогенезе у межвидовыхгибридов животных. Полученные данные вносят существенный вклад в выявлениемеханизмов, обеспечивающих преодоление репродуктивных барьеров умежвидовых гибридов животных.Апробация работы.
Результаты работы были представлены на Международнойконференции по полиплоидии, гибридизации и биоразнообразию (Прухонице,Чехия 2012); 19-ой Международной конференции по хромосоме (Болонья, Италия2013); Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 135летию со дня рождения П.П. Иванова «Эмбриональное развитие, морфогенез иэволюция» (Санкт-Петербург 2013); 20-ой Международной конференции по6хромосоме (Кентербери, Великобритания, 2014); I-ой конференции молодыхучёных и специалистов ПИЯФ (Гатчина, 2014); 18-ом Европейском конгрессе поГерпетологии (Вроцлав, Польша, 2015); Международной конференции похроматину и эпигенетике (Гейдельберг, Германия, 2015); XXIII Международнойконференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва,2016); V молодежной конференции по молекулярной и клеточной биологииИнститута цитологии РАН, (Санкт-Петербург, 2016).Основные положения, выносимые на защиту.
Митотические и мейотическиехромосомы родительских видов обладают видоспецифичными маркерами, которыепозволяют идентифицировать хромосомы родительских видов в метафазе митоза упредставителей комплекса P. esculentus. В ходе гаметогенеза большинствадиплоидных и триплоидных гибридных самок из исследуемых популяционныхсистемах типа R-E происходит избирательное удаление генома P. lessonae, в товремя как геном P. ridibundus передается в гаметы. Отсутствие или нарушениеэлиминации и дополнительные стадии эндорепликации геномов у диплоидныхгибридов могут приводить к формированию диплоидных яйцеклеток, которые послеоплодотворения дают начало триплоидным гибридам. Триплоидные гибридныелягушки производят гаплоидные гаметы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
