1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 41

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 41)

Многиегрибы и простейшие патогенны для человека, животных и сельско­хозяйственных растений. С другой стороны, к эукариотическим ми­кроорганизмам принадлежит целый ряд модельных объектов, удоб­ных для изучения структуры, функции и регуляции действия генов,детерминации и клеточной дифференцировки. Если к началу 70-хгодов XX в.

основными объектами молекулярной генетики остава­лись бактерии и бактериофаги, то в 80-х годах их сильно потеснилиэукариоты и прежде всего эукариотические микроорганизмы, соче­тающие клеточное строение, характерное для высших организмов,с одноклеточностью микробов.9.6. ГрибыПервыми микроорганизмами, которые начала осваивать генетикав 30-е годы XX в., были грибы, прежде всего Neurospora и различ­ные виды дрожжей рода Saccharomyces. Микроорганизмы, как пра­вило, не отличаются разнообразием морфологических признаков,но это кажущееся неудобство с лихвой компенсирует возможностьприблизиться к генетическому контролю метаболизма клетки по­средством получения мутантов, ауксотрофных (недостаточных) поразличным органическим соединениям, или мутантов, способныхусваивать экзогенные источники углерода и азота.

Тем самым кон­цепция элементарного признака, или фена (гл. 2), конкретизируется224 &Часть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовв виде одной биохимической ре­акции и далее — в виде активно­сти фермента.Метод селективных сред, ши­роко используемый в микробио­логии, позволяет регистрироватьредкие события, мутации и реком­бинации и создавать условия, прикоторых размножаются толькоинтересующие экспериментато­ра варианты. Селективные средышироко используют для отборагибридов между гаплоиднымигаплофазародителями,маркированнымидикариондиплоидкомплементарными рецессивны­ми мутациями ауксотрофности.Разнообразие жизненных ци­Рис.

9.8. Основные типы жизненныхклов грибов иллюстрирует рису­циклов у грибов в схематическом пред­нок 9.8, на котором представле­ставлении (по I. Barnett, 1983):ны пять их основных вариантов.1 — асексуальный: 2 — гаплоидный:Среди грибов с половым размно­3 — гаплоидный с гетерокариотическойстадией: 4 — гапло-диплоидный;жением наблюдаются вариации5 — диплоидный; М — мейоз; 0 — опло­от полностью гаплоидного цик­ла (рис. 9.8, 1, 2), как, например,дотворениеу Neurospora (см.

рис. 8.4), дополностью диплоидного (рис. 9.8, 5), как у гомоталличных штаммовSaccharomyces cerevisiae (рис. 9.9).Рис. 9.9. Жизненный цикл дрожжей Saccharomyces cerevisiae:А — гетероталличных; Б — гомоталличныхГлава 9. Жизненные циклы. Процессы, ведущие к рекомбинации у эукариот225Для большинства мицелиальных грибов характерно существова­ние нескольких ядер в общей цитоплазме. Эти ядра могут иметь раз­ные генотипы. В таком случае по аналогии с гетерозиготой говорято гетерокарионах (рис. 9.8, 3).В общем виде митоз и мейоз у грибов происходят так же, каку высших эукариот, но без разрушения ядерной мембраны и, повидимому, без плотной компактизации хромосом. Последние обыч­но плохо различимы в световом микроскопе.Несовместимость у грибовВ зависимости от способа генетической детерминации несовме­стимость у грибов бывает гомогенной и гетерогенной.

В первом слу­чае возможны скрещивания между различными клетками (мицелиями), а во втором — между одинаковыми, по генам несовместимости.Гомогенная несовместимость, в свою очередь, подразделяется набиполярную и тетраполярную (рис. 9.10).Типичный представитель грибов с гомогенной биполярной несо­вместимостью — дрожжи S. cerevisiae (см. рис.

9.9), у которых ци­тогамия и последующая кариогамия происходит только между клет­ками (или аскоспорами) противоположных типов спаривания а и а,детерминируемых аллелями локуса МАТ. К этому же типу несовме­стимости принадлежит и N. crassa (см. рис. 8.4).Тетраполярная гомогенная несовместимость характерна длябазидиомицетов, в частности для Shizophyllum соттипае. При этомтипе несовместимости нормальный половой процесс происходиттолько между штаммами, неодинаковыми сразу по двум факторамнесовместимости А и В. При различии только по одному из факто­ров А =, В Ф или А Ф, В = (где = означает одинаковые, а Ф— разли­чающиеся факторы) гифы сливаются и осуществляется лишь частьреакций полового морфогенеза, не завершающаяся слиянием ядер.Гомогенный тип несовместимости у грибов сходен с гомоморфическим типом несовместимости высших растений, который был рас­смотрен ранее (см. раздел 9.3).БиполярнаяТетраполярнаяАллельнаяНеаллельнаяРис.

9.10. Классификация типов несовместимости у грибов (К. Esser, 1971)226 ФЧасть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовГгтерогенная несовместимость означает, что половой процесспроисходит только между формами, одинаковыми по факторам не­совместимости. При этом (см. рис. 9.10) несовместимость контро­лируют как аллели одного гена, так и разных генов. Этот сложныйконтроль может накладываться на гомогенную несовместимость,как это наблюдается у Podospora anserina. В пределах каждой гео­графической расы этого гриба отмечено два типа спаривания: «+»и «-».

Нормальный половой процесс завершается только тогда, ког­да скрещиваемые штаммы «+» и «-» типов спаривания одинаковыпо аллелям гена t. У P. anserina существует и неаллельный механизмгетерогенной несовместимости, исследованный значительно хуже,чем аллельный. При неаллельном механизме несовместимости длянормального скрещивания необходимо, чтобы штаммы были одина­ковыми сразу по нескольким генам (не менее четырех).Разнообразие жизненных циклов и типов несовместимости у гри­бов накладывает отпечаток и на приемы, используемые при их гибри­дологическом анализе. У одних грибов половой процесс осуществля­ется на основе гетерогамии, как у нейроспоры, что позволяет ставитьреципрокные скрещивания.

У других — на основе изогамии, как удрожжей сахаромицетов. Наряду с половым размножением суще­ствует полный или неполный парасексуалъный цикл в зависимостиот вида грибов. Парасексуальный цикл — это процесс объединенияи последующей рекомбинации генов на основе событий, происходя­щих в митозе, а не в мейозе, без участия оплодотворения половымпутем. Остановимся только на двух подходах, внесших существен­ный вклад в разработку проблем общей генетики: тетрадном анализеи генетическом анализе на основе парасексуального процесса.Тетрадный анализКак мы уже отмечали, тетрадный анализ (см.

гл. 4) сыграл ре­шающую роль в доказательстве правила чистоты гамет, в изучениикроссинговера на стадии четырех хроматид (гл. 8) и в решении про­блем нехромосомного наследования (гл. И).В отличие от генетического анализа, основанного на случайнойвыборке продуктов расщепления (у высших растений, животных ибольшинства микроорганизмов), где единицей варьирования (из­мерения) служит особь или клетка, в тетрадном анализе такой еди­ницей является тетрада, точнее, само расщепление в тетраде.

Примоногибридном скрещивании типичное расщепление в тетрадах —соотношение 2А : 2а, если у объекта четырехспоровые аски, как удрожжей или Neurospora tetrasperma, а также тетрады микроспор,Глава 9. Жизненные циклы. Процессы, ведущие к рекомбинации у эукариотФ 227как у высших растений. В случае восьмиспоровых асков (октад) этосоотношение преобразуется в 4А :4а, как у N. crassa (см. гл.

8) илиSordariafimicola. Далее будут рассмотрены только тетрады при усло­вии идентичности продуктов постмейотического митоза в октадах.Рассматривают тетрады упорядоченные, как у N. crassa, и неупо­рядоченные, как у Saccharomyces, когда обычно невозможно уста­новить порядок аскоспор относительно направления веретена двухмейотических делений. В обоих случаях (для упорядоченных и не­упорядоченных тетрад) при дигибридном скрещивании, напримерАВ х ab, в общем виде рассматривают три типа тетрад — родитель­ский дитип (Р), неродительский дитип (N) и тетратип (Т).рNТАВАЬАВАВАЬАЬаВabаВаВababПусть гены А и В находятся в разных хромосомах.

Тетрады Р иN могут появиться, если в первом делении мейоза совпадает расще­пление (редукция) по центромерам и по обоим факторам: А/а и В/Ь.Эти случаи нося г название расщепление при первом делении мейоза.Тетрады Т появляются только в результате кроссинговера на участкеген А/а (и/или В/b — центромера (рис. 9.11). На этом факте основанокартирование генов по отношению к центромерам.Если гены А и В не сцеплены между собой и свободно рекомби­нируют со своими центромерами, т. е. достаточно удалены от них, толегко убедиться, что соотношение тетрад P: N: T = 1:1:4, посколь­ку тетрады Т возникают в результате четырех вариантов обменов настадии четырех хроматид на участке ген — центромера.Если оба гена А и В сцеплены достаточно тесно со своими центро­мерами, то расщепление при втором делении будет затруднено (крос­синговер редок), что приводит к уменьшению частоты тетрад Т.

Тогдапри Р = N, Т < 2/3 можно определить расстояние генов от своих цен­тромер по частоте расщепления при втором делении. Реально для не­упорядоченных тетрад расстояния ген — центромера определяют притригибридном скрещивании, при котором все три гена обнаруживаютсцепление с разными центромерами. В случае упорядоченных тетрадрасстояние ген — центромера можно определить и при моногибридномскрещивании (см. гл. 8) по расположению спор в линейном аске.Если гены А и В сцеплены между собой, то тетрады Р и N появ­ляются не с равной частотой: Р > N, а Т < 2/3. В этом случае расстоя­ние между генами можно определить также исходя из частот Т.228 «?Часть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовБез кроссинговера на участкахген — центромераКроссинговер на участкеАацентромера—(СШа It„tй .....

Характеристики

Список файлов книги