Закономерности генетической изменчивости в популяциях дрозофилы Имашева, Александра Григорьевна

Краткое описание

Имашева,АлександраГригорьевна.Закономерностигенетическойизменчивостивпопуляцияхдрозофилы: диссертация ... доктора биологических науквформе науч. докл. : 03.00.15. - Москва, 1999. - 49 с. : ил.; 20х15 см.больше
Цитаты из текста:

стр. 8
экспериментальному модельных исследованиюгенетическихэффектов подразделенныхпопуляциях, искусственного и естественного отбора на поддержаниегенетическойизменчивостии приспособленности экспериментальныхпопуляций, структуры влияниюгенетическойстрессовьЕСизменчивостиусловий среды природных Иапопуляцийи и фенотипическуюгенетическуюизменчивость. Работы выполнены надрозофилекак модельном объекте. Общее число...

стр. 32
стабилизирующего отбора. ВЛИЯНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ СРЕДЫ НА ФЕНОТИПИЧЕСКУЮ ИГЕНЕТИЧЕСКУЮИЗМЕНЧИВОСТЬЗакономерностипространственной и временной динамики в в популяционно-генетическойпредьщущем разделе,изменчивости, к рассмотренные находящимся относятсяпопуляциям, нормальных для данного вида условиях

Оглавление диссертациидоктор биологических наук в форме науч. докл. Имашева, Александра Григорьевна
Актуальность проблемы. В настоящее время очевидно, что популяции живых организмов характеризуются крайне высоким уровнем генетической изменчивости. Широко известно высказывание С.С. Четверикова "Вид, как губка, впитывает мутации", оказавшееся пророческим. Введение в практику популяционных исследований сначала электрофореза белков как первичного продукта генов, а затем методов анализа непосредственно на уровне ДНК (фингерпринтинга, анализа ПДРФ, секвенирования) показало, что едва ли не каждый ген особей из природных популяций находится в гетерозиготном состоянии (Avise, 1994). На фенотипическом уровне изменчивость, выявляемая на уровне ДНК, проявляется, в частности, в виде изменчивости количественных признаков, т.е. признаков, контролируемых многими генами.
Вопрос о возникновении и поддержании этого огромного количества генетической изменчивости в природных популяциях является одним из центральных вопросов популяционной генетики и еще далек от полного разрешения. Изменчивость может поддерживаться разными формами отбора (преимущество гетерозигот, частотно-зависимый отбор, отбор в гетерогенной среде и др.) /T^-':zhansky, 1970; Lewontin, 1974) или за счет взаимодействия •ров популяционной динамики (Алтухов, 1978); некоторая часть - -ости, возможно, нейтральна и существует в популяциях в ~ оанзиторного полиморфизма (Kirnura, 1970). С очевидностью лверждать, что универсального механизма поддержания ■ лвости в природных популяциях не существует: такие многообразны.
Исследование способов поддержания генетической изменчивости может производиться с использованием двух подходов:
1) анализ картины распределения изменчивости непосредственно в природных популяциях с последующим выяснением ее закономерностей с учетом конкретных условий существования данных популяций;
2) моделирование популяционных процессов в эксперименте, где условия среды строго контролируются, а нужные значения необходимых параметров задаются экспериментатором.
Классический модельный объект генетики - дрозофила -позволяет сочетать оба этих подхода, являясь удобным объектом для первого метода и идеальным для второго. При этом общие закономерности популяционно-генетических процессов, выясненные в исследованиях на дрозофиле, могут быть экстраполированы на популяции других организмов.
Цели и задачи работы. Основной целью работы было изучение механизмов поддержания генетической изменчивости в популяциях с использованием БгозоркПа melanogaster как модельного объекта. С этой целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить пространственно-генетическую структуру природных популяций I). melanogaster на конкретном протяженном участке ареала этого вида (часть территории Евразии к востоку от Урала, Кавказ, Средняя Азия) и проанализировать механизмы ее формирования и поддержания.
2. Используя модельную систему субпопуляций дрозофилы, исследовать возможность поддержания генетической изменчивости в условиях подразделенности за счет взаимодействия факторов популяционной динамики (дрейфа генов и миграции).
3. Провести экспериментальное исследование влияния взаимодействия разных форм отбора на уровень изменчивости количественных признаков и адаптивный потенциал популяции.
4. Проанализировать характер воздействия экстремальных (стрессовых) условий внешней среды на фенотипическую и генетическую изменчивость морфологических признаков и признаков приспособленности.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые проведено комплексное исследование генетической структуры популяций 2). melanogasíer в северных широтах по моногенным (биохимическим) и полигенным (морфологическим, поведенческим и связанным с приспособленностью) признакам. Выявлены закономерности географической изменчивости по ряду количественных признаков. Впервые в мире показано наличие географической изменчивости по форме крыла.
Впервые проведено экспериментальное моделирование генетических процессов в подразделенной популяционной системе, соответствующей замкнутой одномерной ступенчатой модели. В модельном эксперименте выявлено долгосрочное влияние пространственной подразделенности популяции на ее генетический состав. Показано, что в результате взаимодействия миграции, дрейфа и отбора в системе субпопуляций возникает устойчивая генетическая структура, характеризующаяся периодическими изменениями генных частот и сохраняющаяся в течение длительного времени (десятков поколений).
Впервые в селекционном эксперименте исследовано взаимодействие стабилизирующего и направленного отбора и показано позитивное влияние стабилизирующего отбора в поколениях на последствия направленной селекции как в отношении изменчивости селектируемого признака, так и в отношении параметров ^адаптивности популяции.
При изучении воздействия экстремальных условий внешней среды на изменчивость количественных признаков установлено, что стрессовые воздействия приводят к повышению уровня как фенотипической, так и генетической изменчивости количественных признаков.
Результаты работы могут быть использованы для решения проблем практической селекции. В работе обоснован подход, позволяющий снизить негативные последствия интенсивного направленного искусственного отбора по хозяйственно-ценным признакам: использование в целях повышения общей приспособленности популяции наряду с направленным отбором по хозяйственно ценным признакам стабилизирующего отбора по каким-либо другим признакам, не связанным с продуктивностью.
Данные по генетической структуре подразделенных популяционных систем могут быть применены в программах по сохранению и поддержанию биоразнообразия природных популяций.
Результаты, касающиеся влияния стресса на фенотипическую и генетическую изменчивость популяций, могут быть использованы для мониторинга и прогнозирования последствий неблагоприятного влияния экстремальных условий окружающей среды на наследственные системы живых организмов, что особенно актуально в связи с увеличивающимся давлением на них антропогенных факторов. На - основании полученных результатов предложен новый биоиндикатор стрессовых (в том числе антропогенных) ситуаций в популяциях - фенотипическая изменчивость размера имаго D. melanogaster.
Результаты работы используются в курсе лекций по популяционной генетике в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на XVI Международном генетическом конгрессе (Москва, 1978); V съезде ВОГиС им. Н.И.Вавилова (Москва, 1987); Всесоюзных конференциях и совещаниях по генетике и биологии дрозофилы (Минск, 1985; Львов, 1987; Одесса, 1989); симпозиумах "Генетика количественных признаков у животных" (Таллинн, 1990); Всесоюзной конференции "Экологическая генетика растений и животных" (Кишинев, 1987); II Всесоюзной конференции по проблемам эволюции (Москва, 1989); Международной конференции "Популяционная фенетика: анализ стабильности развития природных популяций" (Москва, 1989); I Всесоюзной конференции по генетике насекомых (Москва, 1991); V конгрессе Европейского общества эволюционной биологии (Эдинбург, 1995); Международном конгрессе "Жизнь и стресс" (Будапешт, 1997); международных конференциях "Стресс в экологических системах: теоретические и прикладные аспекты" (Роскилд, 1997) и "Экологический стресс, адаптация и эволюция" (Париж, 1998); семинарах лабораторий популяционной генетики и генетики количественных признаков Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН (Москва), лаборатории популяционной генетики и эволюции Национального научно-исследовательского центра (CNRS) (Жиф-сюр-Иветт, Франция, 1990, 1994), отдела генетики Института биологических исследований (Белград, Югославия, 1991), отдела генетики и экологии Орхусского университета (Орхус, Дания,