Диссертация (1145855), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Триплоиды P. esculentusдостаточно многочисленны в Центральной и Северной Европе, но также были обнаруженыв Восточной Украине, в бассейне реки Северский Донец. Популяционные системысреднеевропейских зеленых лягушек в бассейне реки Северский Донец характеризуютсясложной структурой и присутствием гибридных форм обоих полов (Borkin et al., 2004;Боркин и др., 2005; Шабанов и др., 2006; Коршунов, 2009).Для изучения элиминации и эндорепликации геномов и их роли в возникновении ивоспроизводстве ди- и триплоидных гибридов в естественных популяционных системах мывыбрали несколько из наиболее сложных и малоизученных популяционных системсреднеевропейских зеленых лягушек, расположенных в Восточной Украине (Günther, 1983;Graf, Polls Pelaz, 1989; Borkin et al., 2004; Plötner, 2005).
Эти популяционные системыхарактеризуются совместным обитанием ди- и триплоидных гибридов обоих полов вместес особями родительского вида P. ridibundus, а не P. lessonae, что характерно дляпопуляционных систем в основной части ареала P. esculentus. Кроме того, здесь такжеобнаружены популяционные системы, представленные исключительно гибридами, безособей родительского вида.Сложность в изучении элиминации и эндорепликации геномов заключается внеобходимости применения комплексного подхода, включающего идентификациюгеномов, передаваемых в гаметах гибридных форм, а также выявление вклада этих гамет вформирование жизнеспособного потомства.
Кроме того, для изучения процессов имеханизмов элиминации и эндорепликации геномов в гаметогенезе необходим тщательныйанализ геномов родительских видов в клетках зародышевой линии гибридныхголовастиков. У самок амфибий идентификация геномов в растущих ооцтиах на стадиидиплотены возможна благодаря детальному описанию наборов хромосом в формехромосом типа ламповых щеток (Macgregor, Uzzell, 1964; Callan, 1986; Bucci et al., 1990;Macgregor et al., 1990).
Другой проблемой является идентификация хромосом родительскихвидов, метафазные хромосомы которых сложно различимы по морфологии (Heppich, 1978;Heppich et al., 1982; Bucci et al., 1990; Tunner, Heppich-Tunner, 1991).10Цель работы: Характеристика процессов элиминации и эндорепликации геномов входе гаметогенеза гибридных лягушек комплекса P. esculentus и оценка вклада гамет впоявление диплоидных и триплоидных животных в гибридных популяционных системах,в которых гибриды обитают с особями родительского вида.Конкретные задачи исследования:1.
Обнаружить маркеры, позволяющие идентифицировать родительские хромосомныенаборы во время метафазы митоза, а также на стадии хромосом типа ламповыхщеток.2. Охарактеризовать геномный состав ооцитов, производимых диплоидными итриплоидными гибридными самками комплекса P. esculentus; предсказать процессыэлиминации и эндорепликации геномов, необходимые для возникновения ооцитов сопределенным геномным составом.3. Детально описать процесс селективной элиминации генома в ходе раннегогаметогенеза у ди- и триплоидных гибридных животных комплекса P. esculentus.4.
Провести серию лабораторных скрещиваний гибридных животных друг с другом иособямиродительскихвидовкомплексаP.esculentus;кариотипироватьголовастиков, полученных в результате скрещиваний.5. Оценить роль гамет ди- и триплоидных гибридных животных в возникновениигибридов различной плоидности, а также особей родительского вида впопуляционных системах P. esculentus.Научная новизна работыВ работе были обнаружены видоспецифичные различия между хромосомами типаламповых щеток P.
ridibundus и P. lessonae, а также различия в количествеинтерстициальных сайтов теломерного повтора на ядрышкообразующей хромосоме уродительских видов, которые отражены на цитологических картах хромосом типаламповых щеток, впервые сконструированных для обоих родительских видов. Различия вморфологии хромосом типа ламповых щеток родительских видов позволили намидентифицировать хромосомные наборы, передаваемые в ооцитах диплоидных итриплоидных гибридов. Мы обнаружили, что большинство проанализированныхдиплоидных гибридов производят ооциты с геномом P. ridibundus, несмотря на то, чтообитают с особями P.
ridibundus. Мы впервые обнаружили необычные наборы хромосом11типа ламповых щеток у триплоидных гибридных самок, свидетельствующие оботклонениях в процессах элиминации и эндорепликации геномов. На основаниирезультатов лабораторных скрещиваний мы показали, что у диплоидных гибридов такиеотклонения могут приводить к формированию диплоидных гамет, которые приводят квозникновению триплоидных особей.В результате анализа гонад гибридных головастиков было обнаружено, чтоэлиминация генома происходит посредством формирования микроядер, которые, по всейвидимости, образуются в результате отпочковывания хроматина во время интерфазы. Мывпервые провели анализ эпигенетических модификаций хроматина в клетках зародышевойлинии и микроядрах и обнаружили обогащение хроматина микроядер маркерамигетерохроматинизации.
Кроме того, мы впервые показали, что микроядра в клетках гонадгибридных головастиков не содержат генома P. ridibundus. Полученные результатысоответствуют результатам об элиминации генома P. lessonae, полученным в ходе анализахромосомных наборов ооцитов гибридов и проведенных искусственных скрещиваний.Теоретическое и практическое значение работыРабота имеет фундаментальную направленность, связанную с раскрытием ролипроцессов элиминации и эндорепликации геномов, проходящих в раннем гаметогенезе умежвидовых гибридов животных. Полученные данные вносят существенный вклад ввыявление механизмов, обеспечивающих преодоление репродуктивных барьеров умежвидовых гибридов животных.Понимание цитологических особенностей воспроизводства межвидовых гибридовважно с практической точки зрения для сохранения биоразнообразия других гибридныхкомплексов, а также для использования полученных данных в селекции низшихпозвоночных.
Кроме того, результаты работы могут быть использованы в курсах лекций поэволюции, цитогенетике и клеточной биологии.Основные положения, выносимые на защиту1. Митотические и мейотическиехромосомы родительскихвидов обладаютвидоспецифичными маркерами, которые позволяют идентифицировать хромосомыродительских видов в метафазе митоза у представителей комплекса P. esculentus.2.
В ходе гаметогенеза большинства диплоидных и триплоидных гибридных самок изисследуемых популяционных системах типа R-E происходит избирательное12удаление генома P. lessonae, в то время как геном P. ridibundus передается в гаметы,несмотря на то, что гибриды обитают с особями P. ridibundus.3. Отсутствие или нарушение элиминации и дополнительные стадии эндорепликациигеномов у диплоидных гибридов могут приводить к формированию диплоидныхяйцеклеток, которые после оплодотворения дают начало триплоидным гибридам.4. Триплоидныегибридныелягушкинеспособныксамостоятельномувоспроизводству, так как производят гаплоидные гаметы.5.
В гониальных клетках ди- и триплоидных гибридных головастиков обнаруженаселективнаяэлиминациягенома,котораяпроисходитпосредствомгетерохроматинизации и формирования микроядер.6. Нарушение элиминации и/или эндорепликации геномов в гаметогенезе гибридовмогут приводить к возникновению гамет с различной геномной композицией иуровнем плоидности, что ведет к формированию вариабильного потомства.Апробация работыРезультаты работы были представлены на XLIX Международной научнойстуденческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск,2011); 18-ой Международной конференции по хромосоме (Манчестер, Великобритания,2011); Международной конференции по полиплоидии, гибридизации и биоразнообразию(Прухонице, Чехия 2012); 19-ой Международной конференции по хромосоме (Болонья,Италия 2013); Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 135летию со дня рождения П.П.
Иванова «Эмбриональное развитие, морфогенез и эволюция»(Санкт-Петербург 2013); 20-ой Международной конференции по хромосоме (Кентербери,Великобритания, 2014); I-ой конференции молодых учёных и специалистов ПИЯФ(Гатчина, 2014); 18-ом Европейском конгрессе по Герпетологии (Вроцлав, Польша, 2015);Международной конференции по хроматину и эпигенетике (Гейдельберг, Германия, 2015);V молодежной конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологииРАН, (Санкт-Петербург, 2016).13ПубликацииМатериалы исследования изложены в 13 научных работах, в том числе в 3 статьях изсписка, рекомендованного ВАК, из которых две статьи в журналах, индексируемых в базеданных Web of Science Core Collection.Структура и объем диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов иметодов исследования, результатов, обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы,включающего 270 ссылок.
Материалы диссертации изложены на 124 страницахмашинописного текста, содержат 1 таблицу и иллюстрированы 17 рисунками. Вприложения вынесены 2 таблицы и 1 рисунок.141.1.1.Обзор литературыВидообразование посредством межвидовой гибридизацииВидообразование обычно характеризуется постепенным накоплением генетическихразличий внутри одной популяции (при симпатрическом видообразовании) или визолированных популяциях (при аллопатрическом видообразовании) под действиеместественного и полового отбора, а также дрейфа генов.
В результате каждое последующеепоколение в популяции будет иметь определенный набор генов и собственные тенденциипоследующего эволюционного развития (Carson, Templeton, 1984; Coyne, 1992; Orr, 1995;Coyne, Orr, 1998; Turelli et al., 2001). Генетические различия способствуют развитиюмеханизмов, препятствующих гибридизации, которые также известны как пред- ипостзиготические барьеры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
