CRISIS OF THE TRADITIONAL VARIABILITY CONCEPT: ON THE WAY TO A NEW PARADIGM

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract


The traditional concept of variability meets a lot of contradictions. These contradictions could be successfully overcome, when such variability aspects as a molecular nature of varieties, their heritability, and the factors directly determining organism phenotype, are clearly distinguished. The partition between hereditary and non-hereditary variability also needs correction since multiple intermediate phenomena are known. A more detailed classification is suggested, which reflects three autonomous aspects of heritability. This approach could be used as a basis for a new paradigm in the notion of variability.

About the authors

Oleg N Tikhodeyev

Saint-Petersburg State University., Saint-Petersburg, RF

Email: tikhodeyev@mail.ru

References

  1. Ауэрбах Ш., 1978. Проблемы мутагенеза. М.: Мир. 464 с.
  2. Вавилов Н. И., 1935. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Л.-М.: ОГИЗ, СЕЛЬХОГИЗ. 56 с.
  3. Женермон Ж., 1970. Проблема длительных модификаций у простейших // Журн. общ. биол. Т. 31. С. 661–671.
  4. Жимулев И. Ф., 2002. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Изд-во НГУ. 459 с.
  5. Зеликман А. Л., 1966. Незаслуженно забытые идеи Ч. Дарвина в области изменчивости организмов // Генетика. № 3. С. 142–153.
  6. Инге-Вечтомов С. Г., 1989. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа. 592 с.
  7. Инге-Вечтомов С. Г., 2007. Механизмы модификационной изменчивости // Эколог. генетика. Т. 5. Вып. 1. С. 21–24.
  8. Инге-Вечтомов С. Г., 2010 а. Что мы знаем об изменчивости? // Эколог. генетика. Т. 8. Вып. 4. С. 4–9.
  9. Инге-Вечтомов С. Г., 2010 б. Генетика с основами селекции. 2-е издание. СПб.: Издательство Н-Л. 720 с.
  10. Инге-Вечтомов С. Г., Тиходеев О. Н., Тихомирова В. Л., 1988. Нонсенс-супрессия у дрожжей при смене источников углерода и понижении температуры, опосредованная нехромосомными генетическими детерминантами // Генетика. Т. 24. С. 2110–2120.
  11. Мамаев С. А., 1972. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М.: Наука. 283 с.
  12. Махмудова К. Х., Богданова Е. Д., Кирикович С. С., Левитес Е. В., 2012. Оценка стабильности признаков, индуцированных тритоном Х-100 у мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Вавиловский журнал генетики и селекции. Т. 16. № 1. С. 193–201.
  13. Миронова Л. Н., 2010. Белковая наследственность и регуляция экспрессии генов у дрожжей // Экологическая генетика. Т. 8. Вып. 4. С. 10–16.
  14. Парамонова Н. П., 1979. О классификации явлений внутривидовой изменчивости // Палеонтологический журнал. № 3. С. 12–20.
  15. Полянский Ю. И., Орлова А. Ф., 1948. Об адаптивных изменениях и длительных модификациях у инфузорий Paramecium caudatum, вызванных действием высоких и низких температур // ДАН. Т. 59. С. 1025–1028.
  16. Рапопорт И. А., 1939. Специфические морфозы у Drosophila melanogaster, вызванные химическими соединениями // Бюл. эксперим. биологии и медицины. № 7. С. 415–417.
  17. Ратнер В. А., Васильева Л. А., 2000. Индукция транспозиций мобильных генетических элементов стрессовыми воздействиями // Соросовский образовательный журнал. Т. 6, № 6. С. 14–20.
  18. Светлов П. Г., Корсакова Г. Ф., 1962. Действие кратковременного повышения температуры среды мутантов «forked» Drosophila melanogaster на признаки их потомства//ДАН СССР. Т. 143. С. 961–964.
  19. Степченкова Е. И., Коченова О. В., Инге-Вечтомов С. Г., 2009. «Незаконная» гибридизация и «незаконная» цитодукция у гетероталличных дрожжей Saccharomyces cerevisiae как система для анализа генетической активности экзогенных и эндогенных факторов в «альфа-тесте» // Вест. СПбГУ. Серия 3. Биология. Вып. 4. С. 129–139.
  20. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У., 2002. Биология. Т. 3. М.: Мир, 451 с.
  21. Тимофеев-Ресовский Н. В., Воронцов Н. Н., Яблоков А. В., 1977. Краткий очерк теории эволюции. М.: Наука. 302 с.
  22. Филипченко Ю. А., 1926. Изменчивость и методы ее изучения, 2-е изд. Л. 272 с.
  23. Хесин Р. Б., Башкиров В. Н., 1979. Влияние направления скрещиваний, дополнительного гетерохроматина в геноме родителей и температуры их развития на эффект положения гена white у потомства Drosophila melanogaster // Генетика. Т. 15. № 2. С. 261–272.
  24. Чадов Б. Ф., Чадова Е. В., Копыл С. А. и др., 2004. Гены, управляющие онтогенезом: морфозы, фенокопии, диморфы и другие видимые проявления мутантных генов // Генетика. Т. 40. С. 353–365.
  25. Чураев Р. Н., 2010. Эпигены — наследственные единицы надгенного уровня // Эколог. генетика. Т. 8. Вып. 4. С. 17–24.
  26. Шмальгаузен И. И. 1968. Факторы эволюции (теория стабилизирующего отбора). М.: Наука. 451 с.
  27. Ayala F. J., Kiger J. A., 1984. Modern Genetics, 2nd edition. Benjamin / Cummings: Menlo Park, California. xviii + 1012 pp.
  28. Bassi P., 1991. Repetitive non-coding DNA: A possible link between environment and gene expression in plants? // Biologisches Zentralblatt. Vol. 110. P. 1–13.
  29. Bastow, R. Mylne J. S., Lister C., et al., 2004. Vernalization requires epigenetic silencing of FLC by histone methylation // Nature. Vol. 427. P. 164–167.
  30. Betermier M., 2004. Large-scale genome remodelling by the developmentally programmed elimination of germ line sequences in the ciliate Paramecium // Research in Microbiology. Vol. 155. P. 399–408.
  31. Bird A., 2007. Perception of epigenetics // Nature. Vol. 447. P. 396–398.
  32. Bozorgipour R., Snape J. W., 1997. An assessment of somaclonal variation as a breeding tool for generating herbicide tolerant genotypes in wheat (Triticum aestivum L.) // Euphytica. Vol. 94. P. 335–340.
  33. Breugel F. M. A., Vermet-Rozeboom E., Gloor H., 1975. Phenocopies in Drosophila hydei induced by actinomycin D and fluorouracil with special reference to Notch mutants // Dev. Genes Evol. Vol. 178. P. 309–320.
  34. Burn J. E., Smyth D. R., Peacock W. J., Dennis E. S. 1993. Genes conferring late flowering in Arabidopsis thaliana // Genetica. Vol. 90. P. 145–157.
  35. Chen T., Richard S., 1998. Structure-function analysis of Qk1: a lethal point mutation in mous quaking prevents homodimerization // Mol. Cell. Biol. Vol. 18. P. 4863–4871.
  36. Chernoff Y. (Ed)., 2007. Protein-Based Inheritance. Austin, New York: Landes Bioscience and Kluwer Ac. Pr. 154 p.
  37. Choi J., Hyun Y., Kang M. J., et al. 2009. Resetting and regulation of FLOWERING LOCUS C expression during Arabidopsis reproductive development // Plant J. Vol. 57. P. 918–931.
  38. Crevillen P., Dean C., 2011. Regulation of the floral repressor gene FLC: the complexity of transcription in a chromatin context // Curr Opin Plant Biol. Vol. 14. P. 38–44.
  39. Cullis C. A., 1973. DNA differences between flax genotrophs // Nature. Vol. 243. P. 515–516.
  40. Cullis C. A., 2005. Mechanisms and control of rapid genomic changes in flax // Ann. Bot. (Lond.) Vol. 95. P. 201–206.
  41. Darwin C. R., 1859. On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Races in the Struggle for Life. London: John Murray. 510 p.
  42. DeBolt S., 2010. Copy number variation shapes genome diversity in Arabidopsis over immediate family generational scales // Genome Biol. Evol. Vol. 2. P. 441–453.
  43. Di Stefano H. S., 1943. Effects of silver nitrate on the pigmentation of Drosophila // The American Naturalist. Vol. 77. P. 94–96.
  44. Dix P. J., 1977. Chilling resistance is not transmitted sexually in plants regenerated from Nicotiana sylvestris cell lines // Zeitschrift für Pflanzenphysiologie. Vol. 84. Issue 3. P. 223–226.
  45. Dobzhansky T., 1950. Heredity, Environment, and Evolution // Science. Vol. 111. P. 161–166.
  46. Durrant A., 1962. The environmental induction of heritable changes in Linum // Heredity. Vol. 17. P. 27–61.
  47. Durrant A., 1971. Induction and growth of flax genotrophe // Heredity. Vol. 27. P. 277–284.
  48. Evans D. A., 1989. Somaclonal variation — genetic basis and breeding applications // Trends Genet. Vol. 5. N 2. P. 46–50.
  49. Evans C. M., Durrant D. A., Rees H., 1966. Associated nuclear changes in the induction of flax genotrophs // Nature. Vol. 212. P. 697–699.
  50. Fogel S., Welch J. W., 1982. Tandem gene amplification mediates copper resistance in yeast // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 79. P. 5342–5346.
  51. Franceschi T., 1964. Nuovi studi sull'effetto dell'autogamia in linee durevolmente modificate di Paramecium aurelia, syngen 1 // Bol. di zoologia. Vol. 31. N 1. P. 1–14.
  52. Goldschmidt R. B., 1945. Additional data on phenocopies and genic action // Jornal Exp. Zool. Vol. 100. P. 193–201.
  53. Grandbastien M. A., 1998. Activation of plant retrotransposons under stress conditions // Trends in Plant Science. Vol. 3. P.181–187.
  54. Hammerschlag F. A., 1992. Somaclonal variation//Biotechnology of Perennial Fruit Crops / F. A. Hammerschlag and R. E. Litz, Eds. Wellingford: C. A. B. Inter. P. 35–55.
  55. Hastings P. J., Bull H. J., Klump J. R., Rosenberg S. M., 2000. Adaptive amplification: An inducible chromosomal instability mechanism // Cell. Vol. 103. P. 723–731.
  56. Hastings P. J., Lupski J. R., Rosenberg S. M., Grzegorz I., 2009. Mechanisms of change in gene copy number // Nat. Rev. Genet. Vol. 10. P. 551–564.
  57. Hemat M., Seminani A., 2003. Determination of the phenocritical period for silver nitrate in producing the yellow body phenocopy in Drosophila melanogaster // Iranian J of Science and Technology. Transaction A — Science. Vol. 27. A1.
  58. Henderson I. R., Shindo C., Dean C., 2003. The need for winter in the switch to flowering // Annu. Rev. Genet. Vol. 37. P. 371–392.
  59. Hoenigsberg H. F., 1968. Temperature induction of phenodeviants in Drosophila melanogaster mutants // J. Genet. Vol. 60. P. 1–9.
  60. Hoffman F. W., 1927. Some attempts to modify the germ plasm of Phaseolus vulgaris // Genetics. Vol. 12. P. 284–294.
  61. Johnston J. S., Jensen A., Czeschin D. G., Price H. J., 1996. Environmentally induced nuclear 2C DNA content instability in Helianthus annus (Asteraceae) // American Journal of Botany. Vol. 83. P. 1113–1120.
  62. Jollos V., 1921. Experimentelle Protistenstudien // Arch. für Protistenk. Bd. 43. N 2. S. 1–222.
  63. Jollos V., 1934. Inherited changes produced by heat treatment in Drosophila melanogaster // Genetica. Vol. 16. P. 476–494.
  64. Jollos V., 1935. Studien zum Evolutionsproblem II. Dauermodifikation, “plasmatische Vererbung” und ihre Bedeutung für die Entstehung der Arten // Biolog. Zentralblatt. Bd. 55, H. 7/8, S. 390–436.
  65. Kaeppler S. M., Kaeppler H. F., Rhee Y., 2000. Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants // Plant Mol. Biol. Vol. 43. P. 179–188.
  66. Kim D. H., Doyle M. R., Sung S., Amasino R. M., 2009. Vernalization: winter and the timing of flowering in plants // Annu. Rev. Cel.l Dev. Biol. Vol. 25. P. 277–299.
  67. Kunze R., Saedler H., Lonnig W.-E., 1997. Plant transposable elements // Adv. Bot. Res. Vol. 27. P. 331–470.
  68. Langlet O., 1971. Revising some terms of intra-specific differentiation // Hereditas. Vol. 68. N 2. P. 277–280.
  69. Larkin P. J., Scowcroft W. R., 1981. Somaclonal variation — a novel source of variability from cell cultures for plant improvement // Theor. Appl. Genet. Vol. 60. P. 197–214.
  70. Mayr E., 1942. Systematics and the Origin of Species from the Viewpoint of a Zoologist. New York: Columbia University Press. 334 p.
  71. Miguel C., Marum L., 2011. An epigenetic view of plant cells cultured in vitro: somaclonal variation and beyond // J. Exp. Bot. Vol. 62. P. 3713–3725.
  72. Nanney D. L., 1958. Epigenetic control systems // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. Vol. 44. P. 712–717.
  73. Natali L., Giordani T., Cionini G., et al. 1995. Heterochromatin and repetitive DNA frequency variation in regenerated plants of Helianthus annus L. // Theoretical and Applied Genetics. Vol. 91. P. 395–400.
  74. O’Rourke S. M. and Herskowitz I., 1998. The Hog1 MAPK prevents cross talk between the HOG and pheromone response MAPK pathways in Saccharomyces cerevisiae // Genes Dev. Vol. 12. P. 2874–2886.
  75. Paszkowski J., Grossniklaus U., 2011. Selected aspects of transgenerational epigenetic inheritance and resetting in plants // Current Opinion in Plant Biology. Vol. 14. P. 1–9.
  76. Queitsch C., Sangster T. A., Lindquist S., 2002. Hsp90 as a capacitor of phenotypic variation // Nature. Vol. 417. N 6889. P. 618–624.
  77. Richards E. J., 2006. Inherited epigenetic variation — revisiting soft inheritance // Nature Reviews. Genetics. Vol. 7. P. 395–401.
  78. Sheldon C. C., Hills M. et al., 2008. Resetting of FLOWERING LOCUS C expression after epigenetic repression by vernalization // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 105. P. 2214–2219.
  79. Tani A., Inoue C., Tanaka Y. et al., 2008. The crucial role of mitochondrial regulation in adaptive aluminium resistance in Rhodotorula glutinis // Microbiology. Vol. 154. P. 3437–3446.
  80. Waddington C. H., 1942. The epigenotype // Endeavour. Vol. 1. P. 18–20.
  81. Walbot V., 2000. Saturation mutagenesis using maize transposons // Cur. Opin. Plant Biol. Vol. 3. P. 103–107.
  82. Wersuhn G., Nhi H. H., Tellhelm E., Reinke G., 1988. Aluminium-tolerant regenerants from potato cell cultures // Potato Research. Vol. 31. P. 305–310.
  83. Woltereck R., 1911. Beitrag zur Analyse der Vererbung erworbener Eigenschaften: Transmutation und Praeinduction bei Daphnia // Verh. D. Zool. Ges. S. 141–172.

Statistics

Views

Abstract - 517

PDF (Russian) - 272

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2012 Tikhodeyev O.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies