Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Том 22, № 3 (2024)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Генетические основы эволюции экосистем

Влияние мутаций в генах Sym7, Sym19 и Sym34 на взаимодействие гороха (Pisum sativum L.) с арбускулярно-микоризным грибом Rhizophagus irregularis

Штарк О.Ю., Жернаков А.И., Кичигина Н.Е., Ахтемова Г.А., Сулима А.С., Зорин Е.А., Жуков В.А.

Аннотация

В пределах вида горох посевной (Pisum sativum L.) можно выделить генотипы с высокой и низкой отзывчивостью на инокуляцию арбускулярно-микоризными грибами. Цель данного исследования — проверка предположения о том, что отзывчивость гороха на инокуляцию арбускулярно-микоризными грибами может иметь обратную корреляцию с уровнем колонизации корней. В работе использована линия дикого типа Finale с невысокой отзывчивостью на инокуляцию арбускулярно-микоризными грибами и полученные на ее основе симбиотические мутанты. Растения выращивали в контролируемых климатических условиях при дефиците доступного фосфора; для инокуляции использовали гриб Rhizophagus irregularis. Параметры роста растений и развития репродуктивных органов определяли через 52 и 71 день после инокуляции, что соответствовало стадиям цветения и наполнения бобов соответственно. Все мутантные линии в условиях без инокуляции имели, в основном, пониженные параметры по сравнению с исходной линией Finale. Инокуляция привела к снижению многих параметров у этой линии. Мутации в генах Sym7 и Sym34, приводящие к снижению или замедлению начала микоризации, соответственно, способствовали проявлению положительной реакции растений на инокуляцию. У мутанта по гену Sym19 практически полностью отсутствовала внутрикорневая колонизация, при этом инокуляция не оказала влияния на рост и развитие надземных органов. Результаты исследования подтверждают идею, что снижение уровня микоризации может иметь положительное влияние на растения гороха.

Экологическая генетика. 2024;22(3):225-242
pages 225-242 views

Разнообразие голозерных образцов ячменя из коллекции ВИР по устойчивости к мучнистой росе в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации

Лукина К.А., Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н.

Аннотация

Актуальность. Ячмень — важная зерновая культура, отличающаяся высокой адаптивностью к различным условиям выращивания. В последние годы пристальное внимание уделяется голозерному ячменю, который по сравнению с пленчатым требует меньших затрат на механизированную переработку и обладает рядом биохимических преимуществ. В то же время он сильнее подвержен влиянию патогенов, что приводит к снижению урожайности и качества зерна. К наиболее вредоносным болезням ячменя относится мучнистая роса, возбудитель — Blumeria graminis (DC.) Golovin ex Speer f. sp. hordei Marchal. Поиск новых перспективных источников устойчивости к мучнистой росе необходим для селекции ячменя.

Цель — изучение устойчивости к мучнистой росе голозерных образцов ярового ячменя из мировой коллекции ВИР и выявление перспективных источников по хозяйственно ценным признакам.

Материалы и методы. В полевых и лабораторных условиях исследовали 271 образец голозерного ячменя по устойчивости к мучнистой росе, полеганию, продолжительности вегетационного периода и урожайности. Изучение образцов ячменя в поле проводили с использованием «Методических указаний по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса». Инокулюм для лабораторной работы был представлен северо-западной популяцией B. graminis. Тип реакции на заражение в лаборатории оценивали с помощью шкалы E.B. Mains, S.M. Dietz, где 0 — иммунный, 4 — высоко восприимчивый. Высокоэффективный аллель mlo11 идентифицировали с помощью ПЦР.

Результаты. Показано разнообразие ячменя по устойчивости к B. graminis. Устойчивыми на естественном фоне оказались 16 образцов, преимущественно из Европы, а также местные формы из Эфиопии, Японии и Индии. По результатам оценки на ювенильной стадии выявлены один высокоустойчивый образец к-31058 и пять умеренно устойчивых к-20923, к-25801, к-27165, к-29911, к-30231. Среди голозерных форм на всех стадиях развития растений устойчивостью отличались к-20923 из Германии и к-29911 из Польши. Аллель mlo11 был обнаружен у сорта Arabische к-20923 и гетерогенных по устойчивости к патогену образцов к-20921, к-25793, к-27080, к-29440, к-29820.

Выводы. В результате выполненной работы выделены источники устойчивости к мучнистой росе с комплексом хозяйственно ценных признаков, которые могут быть успешно использованы для создания новых сортов голозерного ячменя.

Экологическая генетика. 2024;22(3):243-253
pages 243-253 views

Экологическая генетика человека

Ассоциация генетических вариантов супероксиддисмутазы и каталазы и их межгенное взаимодействие с тяжестью течения COVID-19

Ид М., Александрова А.А., Косенко П.О., Шкурат Т.П.

Аннотация

Актуальность. С момента вспышки инфекции COVID-19, вызванной коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), окислительный стресс был предложен в качестве важного фактора, способствующего ее тяжести. Это повысило интерес к изучению антиоксидантных систем с целью оценки их возможной роли в противодействии прогрессированию заболеваний.

Цель — изучение ассоциации однонуклеотидного полиморфизма (SNP) генов супероксиддисмутазы (SOD) и каталазы (CAT) с тяжестью течения COVID-19.

Материалы и методы. Пациенты были разделены на две группы в зависимости от тяжести симптомов. Аллель-специфическая ПЦР использовалась для генотипирования, а для исследования моделей взаимодействия SNP–SNP был проведен многофакторный анализ снижения размерности (MDR).

Результаты. Результаты показали значительную ассоциацию SOD2 rs4880 с тяжестью течения COVID-19 (p = 0,002). Генотип SOD2 47TT достоверно чаще встречался среди пациентов с тяжелым течением COVID-19 (отношение шансов 4,34; 95 % доверительный интервал 1,72–10,96). Модель взаимодействия SNP–SNP с тремя локусами, полученная в результате анализа MDR, была статистически значимой (0,55 × 10–4, отношение шансов 3,81; 95 % доверительный интервал 1,96–7,42). Носители сочетания аллелей SOD1 7958G * SOD2 47T * CAT 262C имели более высокий риск тяжелого течения COVID-19 (p = 0,0045, отношение шансов 2,84, 95 % доверительный интервал 1,40–5,78).

Заключение. Полученные результаты способствуют лучшему пониманию патогенеза COVID-19 и предлагают новые потенциальные прогностические биомаркеры инфекции.

Экологическая генетика. 2024;22(3):255-264
pages 255-264 views

Глобальные эпигенетические изменения в компартментах бластоцист человека при генетическом дисбалансе

Тихонов А.В., Крапивин М.И., Малышева О.В., Кольцова А.С., Комарова Е.М., Голубева А.В., Ефимова О.А., Пендина А.А.

Аннотация

Актуальность. Эпигенетическое репрограммирование генома — важный фактор, определяющий успешное развитие эмбриона человека, но его механизмы изучены недостаточно, особенно при генетическом дисбалансе.

Цель — анализ уровня метилирования и гидроксиметилирования ДНК в клетках трофэктодермы и внутренней клеточной массы бластоцист человека с учетом их генетической сбалансированности.

Материалы и методы. Исследованы 22 бластоцисты человека, полученные в рамках вспомогательных репродуктивных технологий: с генетическим дисбалансом (n = 15) и без такового (n = 7). Детекцию 5-метилцитозина (5mC) и 5-гидроксиметилцитозина (5hmC) в трофэктодерме и внутренней клеточной массе осуществляли иммуноцитохимическим методом.

Результаты. При генетическом дисбалансе уровень метилирования ДНК повышается в обоих компартментах бластоцист. Уровень гидроксиметилирования ДНК, напротив, повышается только во внутренней клеточной массе, а в трофэктодерме остается таким же, как у генетически сбалансированных эмбрионов. Эти изменения приводят к тому, что у генетически несбалансированных бластоцист содержание 5hmC во внутренней клеточной массе и трофэктодерме становится одинаковым, тогда как у генетически сбалансированных эмбрионов уровень гидроксиметилирования ДНК во внутренней клеточной массе значительно ниже, чем в трофэктодерме.

Выводы. Генетический дисбаланс ассоциирован с дифференциальными изменениями эпигенетических модификаций ДНК в клетках трофэктодермы и внутренней клеточной массы бластоцист человека: увеличением уровня 5mC в обоих компартментах и 5hmC — только во внутренней клеточной массе. Сохранение в трофэктодерме при генетическом дисбалансе такого же уровня гидроксиметилирования ДНК, как у генетически сбалансированных эмбрионов, может объяснять способность к имплантации бластоцист с аномальным кариотипом.

Экологическая генетика. 2024;22(3):265-276
pages 265-276 views

Популяции Кавказа как объект изучения процесса адаптации к условиям высотной гипоксии

Джаубермезов М.А., Екомасова Н.В., Мустафин Р.Н., Чагаров О.С., Федорова Ю.Ю., Габидуллина Л.Р., Нургалиева А.Х., Прокофьева Д.С., Хуснутдинова Э.К.

Аннотация

В работе рассмотрены основные механизмы, отвечающие за процесс акклиматизации населения высокогорных регионов к условиям гипобарической гипоксии. Целью данного обзора является описание путей генетического, эпигенетического и физиологического контроля при адаптации коренного населения высокогорья к снижению барометрического давления и напряжению кислорода в окружающей среде. Показано, что популяции, проживающие в разных высокогорных регионах, демонстрируют различные способы адаптации в ответ на понижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Изменения, происходящие в организме в ответ на стрессовые условия, крайне многообразны. К ним относятся изменения в дыхательной, сердечно-сосудистой, гематологической системах и клеточной адаптации. В данном обзоре мы рассматриваем геномные вариации, ведущие к эволюционному приспособлению к жизни на высокогорье, экспрессию генов, патофизиологические и метаболические особенности, а также долгосрочную адаптацию в различных высокогорных популяциях. Рассмотрены народы Кавказа как одни из наиболее перспективных популяций для дальнейшего изучения комплексных механизмов адаптации.

Экологическая генетика. 2024;22(3):277-292
pages 277-292 views

Методология экологической генетики

Оптимизация условий трансформации Saccharomyces cerevisiae для повышения разрешающей способности скрининга белок-синтезирующих библиотек в дрожжевой двугибридной системе

Дымо А.М., Канцурова Е.С., Долгих А.В., Долгих Е.А.

Аннотация

Актуальность. Метод анализа белок-белковых взаимодействий с помощью дрожжевой двугибридной системы в клетках Saccharomyces cerevisiae используют для поиска корегуляторов белков. С помощью этого метода также проводят массовые скрининги библиотек клонированных фрагментов комплементарной ДНК (кДНК), которые транслируются в клетке. Ключевым фактором успешности такого скрининга становится уровень эффективности трансформации дрожжевых клеток, так как на этом основывается разрешающая способность анализа.

Цель — провести поиск оптимальных параметров химической трансформации дрожжевых клеток для повышения разрешающей способности скрининга библиотек кДНК.

Материалы и методы. Для трансформации штамма дрожжей S. cerevisiae pJ69-4A химическим способом использовали плазмиды pDEST22 и pDEST32. Для скрининга применяли библиотеку кДНК, полученную на основе мРНК, выделенной из корней гороха Pisum sativum сорта Finale, инокулированных ризобией.

Результаты. Выявлены факторы, влияющие на эффективность трансформации. Среди них молекулярная масса используемого для трансформации полиэтиленгликоля, а также количество циклов деления клеток, которые претерпевает культура. Показано влияние количества и размера плазмид, используемых при трансформации. С помощью оптимизированного протокола успешно проведен скрининг библиотеки кДНК для поиска корегуляторов транскрипционного фактора NIN.

Заключение. На основе полученных данных определены оптимальные параметры, позволяющие добиться высокого уровня компетентности дрожжевых клеток. Применение описанного протокола позволило успешно провести скрининг библиотеки для выявления корегуляторов транскрипционного фактора NIN.

Экологическая генетика. 2024;22(3):293-306
pages 293-306 views