1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Жизненный цикл Neurospora crassaЕсли бы кроссинговер происходил на стадии двух нитей, то в тетрадах (октадах) аскоспор нейроспоры, получаемых при дигибридном скрещивании, можно было бы ожидать расположения аскоспор,показанного на рисунке 8.5, А, однако такие случаи при тесном сцеплении генов крайне редки, и причина их появления связана с определенными типами двойных обменов, о чем будет сказано далее. Как188 &Часть I. Наследственностьправило, кроссоверные аскоспоры содержатся в тетрадах (октадах) срасположением аскоспор, показанном на рисунке 8.5, Б, где рассмотрены последствия кроссинговера на стадии четырех нитей.
Благодаря тому, что расхождение центромер у N. crassa ориентировано подлине аска, а у аска различают базальный и апикальный концы, доказательство того, что кроссинговер идет на стадии четырех нитей,можно получить и при рассмотрении моногибридного скрещивания. При скрещивании штаммов, различающихся по аллелям толькоодного гена В/b, всегда имеется еще один маркер, в качестве которого служит направление расхождения центромер при двух деленияхмейоза. Порядок расположения аскоспор, возникающий вследствиекроссинговера на участке ген-центромера, подтверждает вывод отом, что рекомбинация происходит на стадии четырех хроматид.В этом можно убедиться, если на схеме (рис. 8.5) рассматриватьтолько расщепление по гену В/b, дистальному от центромеры.
В случае кроссинговера на участке ген 5-центромера не совпадает редукция по центромере и редукция по гену В/b. Редукция по центромерепроисходит при мейозе I, а редукция по генетическому фактору —при мейозе II. Редукция по центромере и по гену В/b совпадает только тогда, когда на участке ген-центромера нет кроссинговера. Такимобразом, благодаря особенностям жизненного цикла нейроспорыу нее можно картировать гены по отношению к центромерам. Дляэтого нужно учитывать частоту редукции (расщепления) по данномугену при мейозе II, о которой можно судить по расположению аскоспор в асках.В том, что кроссинговер происходит после репликации хромосом,можно убедиться не только на примере нейроспоры и других организмов, у которых возможен тетрадный анализ. В 1925 г.
К. Бриджес и И. Андерсон продемонстрировали хроматидный кроссинговеру дрозофилы. Для этого они использовали линию со сцепленнымиХ-хромосомами, несущую вдобавок Y-хромосому (X-XY), аналогичную линии double yellow, которая была описана в главе 7. Мухив опытах К. Бриджеса и И. Андерсона были гетерозиготны по генам Х-хромосомы: / (forked) — раздвоенные (вильчатые) щетинки,g (garnet) — ярко-красные глаза или v (vermilion) — также яркокрасные глаза. При скрещивании этих самок с обычными самцамиони непосредственно передают две свои Х-хромосомы дочерям, итолько половина их потомства выживает.
При этом некоторая частьсамок в потомстве от такого скрещивания оказывается гомозиготной по рецессивным генам Х-хромосомы (рис. 8.6). Очевидно, такиегомозиготы могут появляться только в результате кроссинговера на$8 189Глава 8. Механизмы рекомбинацииБез кроссинговера—ВАСГ ~О -----------ьО -— —a bС кроссинговеромАВАВАВВАВ______a baftababftлрП— i L Д\/ wAa b& &baЬя ------------ b---------------- .ftaц4S.AbдаьaВabaa = ___abВл—ц 7 "тaЬаabbbAbAВ _^а 1a<rn : ___дa<1aftО ---- ' Vaaааabaftb^ab0a"bfgАВf jjA _g,-_ J _ 1 АВл»*—*aaА А—ьгbQZZа—►ььabaftаа„А b<г~7 -bляВasa ba baРис. 8.5.
Возможные последствия кроссинговера на стадии двух (А) и четырех (Б)нитей у /V. crassa при дигибридном скрещиванииКружки — центромерыстадии четырех хроматид на участке ген-центромера. Исследовавгомозиготизацию по трем разным генам Х-хромосомы, К. Бриджес и И. Андерсон убедились, что ее частота пропорциональна190 *Часть I. НаследственностьБез кроссинговераС кроссинговеромРис. 8.6.
Кроссинговер на стадии четырех хроматид между сцепленнымиХ-хромосомами у дрозофилы на участке ген-центромераих расстоянию от центромеры, которая находится на самом концеХ-хромосомы (д л я /— 5,5%, для g — 10%, для v — 16,1 %). Этотспособ анализа у дрозофилы получил название полутетрадного, поскольку каждая учитываемая в эксперименте самка (X-XY) несет двеиз четырех хроматид бивалента, образующегося в профазе I мейозаматери (см.
гл. 4).Убедившись в том, что кроссинговер происходит на стадии четырех нитей, обратимся к эксперименту Дж. Тэйлора (1967), доказывающему справедливость гипотезы «разрыв-воссоединение». Этотэксперимент — своеобразный вариант тетрадного анализа с использованием цитологического метода. Нимфам кузнечика вводили тимидин, меченный тритием так, чтобы он включался в хромосомыв последнем митотическом цикле перед мейозом. Благодаря этомув результате последующей премейотической репликации каждаяхромосома бивалента состояла из меченой и немеченой хроматидГлава <V. Механихиы рекпчбинацииАФ 191БРис. 8.7.
Реципрокные обмены на стадии четырех хроматид в профазе мейоза укузнечика (по J. Taylor. 1967)Темные хроматиды мечены 3Н. А — обмены не регистрируются; Б — обмены регистрируются(рис. 8.7). Результаты реципрокных обменов между мечеными и немечеными хроматидами были четко видны на радиоавтографах. Такие обмены представляют лишь половину всех происходящих, таккак обмены только между мечеными или только между немеченымихроматидами не регистрируются.Частота наблюдаемых обменов соответствовала предсказаннойна основе числа хиазм и отсутствия сестринских обменов. Например, среднее число хиазм, приходящихся на самую длинную хромосому, равно 3,67.
Поскольку обмены осуществляются на стадиичетырех хроматид, каждая хиазма дает только две рекомбинантные хроматиды (3,67:2 = 1,88). Регистрируется половина обменов(1,88:2 = 0,94). Для этой хромосомы Дж. Тэйлор набюдал рекомбинантные хроматиды с частотой 0,89.Тетрадный анализ незаменим при изучении множественныхобменов и интерференции между ними. Для этого рассматривают тригибридное скрещивание (АВС * abc) по сцепленным генам. Учитывая, что кроссинговер происходит на стадии четыреххроматид, возможны три типа двойных обменов (рис. 8.8). Этодвойные двухроматидные обмены, двойные треххроматидныеобмены и двойные четыреххроматидные обмены только междунесестринскими хроматидами, последствия которых генетическиразличимы.Можно идентифицировать последствия двух-, трех- и четыреххроматидных обменов по присутствию в тетрадах аскоспор без обменов (ABC и abc), с одним обменом (ЛВс и аЬС или Abc и аВС) и сдвумя обменами: (АЬС и аВс), как это показано на рисунке 8.8.
Расположение аскоспор в данном случае несущественно. Если предположить, что все типы обменов равновероятны, то следует ожидатьпоявления указанных трех типов тетрад в соотношении 1:2:1.В 1963 г. С. Эмерсон статистически обработал данные многихавторов по тетрадному анализу двойного кроссинговера и получил192 &Часть 1. НаследственностьВДвойныетреххроматидные обменыДвойныедвухроматидныеобменыAB CА В Сс ^ А :a Ь сA B Cсa Ьb фc иA B Cс = ^ =<а,ЬСАВСczA: 7 \_ab eАВСc h b ia b cA B CcAi AzaьсIaibbСА В СВСadсАВСa b cс ± = к =A B CСa b cA B Ca b cАВ\ /n=A=b za b cA B CДвойныечеты рехх роматид ныеобменыVа_Л -А -a b cА®1Вa A Aa b cIя AA_a b cВ __ C_AСЛ— Aa-A -bсIA B C - 0 обменовA B C - 0 обменов - a b cABc -1 обменA b C - 2 обменаA b c -1 обмен - a B CA b c - 1 обменa B c - 2 обменаa B c - 2 обмена - A b CaBC -1 обменa b c - 0 обменовa b C -1 обмен • А В сa b C -1 обмен11Рис.
8.8. Типы двойных обменов, регистрируемые при тетрадном анализе тригибридного скрещивания у грибовВнизу — ожидаемое соотношение типов тетрад; порядок спор не фиксированобщее соотношение двух-, трех- и четыреххроматидных обменов —0,29:0,48:0,23. Это соотношение близко к 1:2:1. Следовательно,различные типы двойных обменов происходят практически случайно, т. е. хроматиды, вступившие или не вступившие в один актрекомбинации, с одинаковой вероятностью участвуют в повторномакте рекомбинации.Глава 8. Механизмы рекомбинации#193Приведенные здесь данные показывают, что хроматидная интерференция отсутствует.
Ее отсутствие не противоречит существованиюхромосомной, или хиазменной, интерференции, о которой мы говорилив главе 7. Это значит, что один обмен затрудняет последующие обменына соседних участках, но если двойной кроссинговер все же происходит, то все четыре хроматиды вовлекаются в него равновероятно.По-видимому, важную, но не до конца выясненную роль в мейотическом кроссинговере играет синаптонемный комплекс — СК(см. гл.
4). У разных организмов способность к кроссинговеру коррелирует с образованием СК. Он формируется, например, у самокD. melanogaster с нормальным кроссинговером, но не у самцов, у которых кроссинговер подавлен (см. гл. 7). При образовании СК небольшие участки ДНК конъюгирующих хромосом вовлекаются внутрьцентральной зоны СК. Предполагается, что именно эти участки иинициируют межхроматидные обмены.
У растений известны ахиазматические мутанты, у которых изменение одного гена приводит кутрате СК, отсутствию хиазм и подавлению кроссинговера. В то жевремя у делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe в норме необразуется СК. Тем не менее у них происходит кроссинговер, но отсутствует хромосомная интерференция. Такие же свойства проявляют некоторые мутанты у почкующихся дрожжей S.
cerevisiae: у нихпроисходит кроссинговер, но отсутствует хромосомная интерференция, которая обнаруживается в норме.Здесь были рассмотрены обмены только между несестринскимихроматидами. Для выяснения вопроса о возможности и частоте обменов между сестринскими хроматидами в мейозе требуются специальные генетические подходы.Таким образом, кроссинговер происходит на стадии четырех нитей — в профазе мейоза.
В результате этого образуются хиазмы, которые удобнее всего наблюдать на стадиях диплотены и диакинеза.8.3. Митотический кроссинговерКроссинговер возможен не только в мейозе, но и в митозе. В 1936 г.К. Штерн исследовал мух D. melanogaster генотипа^ +//+ sn. Мутацияу — желтое тело, sn (singed) — опаленные щетинки. Оба гена находятся в Х-хромосоме, а центромера расположена справа от гена sn.Исследуемые дигетерозиготы имели дикий фенотип по обоим признакам, однако изредка на теле некоторых мух появлялись двойныепятна: половина пятна — желтая с нормальными щетинками, другаяполовина— нормального серого цвета, но покрытая опаленнымищетинками.194 фЧасть 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
