Генетична паспортизація apis mellifera. Проблеми і методи

Генетична паспортизація - це отримання генетично детермінованих (індивідуальних та / або групових) характеристик за допомогою морфологічних і / або молекулярних маркерів. Опис морфологічних характеристик селекційного матеріалу - елемент класичного генетичного аналізу і селекційного скринінгу, його можна вважати першим етапом генетичної паспортизації. Другий пов`язаний з розробкою і використанням біохімічних і молекулярно-генетичних маркерів.

Відео: генетичний паспорт

В даний час проведення генетичної паспортизації - актуальне завдання сучасної селекції сільськогосподарських тварин, в тому числі і селекції медоносної бджоли. Стихійна, безконтрольна Міжпородне гібридизація бджіл, що проводилася протягом останніх десятиліть, і відбір по полифакториальное, високоваріабельним в межах норми реакції ознаками (зазвичай за ознакою медової продуктивності) привели до руйнування еволюційно сформованих генетичних комплексів окремих порід і появи міжпородних гібридів з небажаними фенотипическими ознаками і непередбачуваними комбінаціями генетичного матеріалу.В результаті цих процесів на тлі відсутності систематичного, цілеспрямованого відбору за генетичними маркерами відбулося зниження всіх господарсько цінних показників вихідних порід, і перш за все неспецифічної стійкості бджіл.

До останнього часу в бджільництві для оцінки чистопородності використовували, як правило, морфофизиологические критерії: забарвлення тіла, довжину хоботка, особливості жилкования крила, кубітальний індекс, несучість маток і ін., Тобто показники в тій чи іншій мірі схильні до впливу абіотичних факторів зовнішнього середовища. Так, реалізація генетично обумовлених показників несучості маток значною мірою визначається силою сім`ї, а недогодовані розплоду приводить до зменшення розміру імаго бджоли.

В даний час у світовій практиці для паспортизації порід і індивідуальної паспортизації сільськогосподарських тварин використовують переважно ДНК-маркери, які не піддаються впливу факторів зовнішнього середовища. Це ядерні в основному мікросателіти (STR-маркери) і маркери мітохондріальних ДНК (мтДНК). Використання мітохондріальних маркерів має ряд переваг, пов`язаних з особливостями спадкування і організацією мітохондріального геному.

мітохондріальний геном - це сукупність генів і не кодують послідовностей мтДНК. Він являє собою кільцеву молекулу ДНК розміром в середньому 16000-20000 пар нуклеотидів (п. Н.). Різноманітність мітохондріальних геномів в популяції - окремий генетичний ресурс: мітохондріальний генофонд.

• Особливістю мтДНК як маркера є її однородітельское спадкування: мтДНК передається по материнській лінії (від матері до дітей) у зв`язку з поведінкою батьківських мітохондрій при заплідненні. Число мітохондрій в яйцеклітині на три порядки вище, ніж в сперматозоїді, і навіть якщо окремі батьківські мітохондрії потрапляють в яйцеклітину, то вони блокуються на молекулярному рівні, і зигота отримує тільки материнський набір мітохондрій (Kaneda et al., Cummins, 2000). Ця обставина призводить до відсутності рекомбінації в мтДНК, тобто мтДНК успадковується як єдиний гаплотип - набір тісно зчеплених локусів (Мінченко, Дударєва, 1990).
• Швидкість мутацій в мтДНК приблизно в 10-20 разів більше, ніж в ядерній ДНК (Brown et al., 1979). В основному це пов`язано з відсутністю ефективних систем репарації та активними окислювально-відновними процесами, що проходять в мітохондрії.При цьому накопичуються переважно селективно-нейтральні зміни, вносять свій внесок в поліморфізм мтДНК (Мінченко, Дударєва, 1990). Так як рекомбінаційна мінливість в мтДНК відсутня, то мутаційний процес виявляється єдиним шляхом формування її поліморфізму. Зберігаються і накопичуються мутації мітохондріального геному таким чином виявляються відображенням в еволюційної історії виду і окремої особини.
• Невеликий розмір і високий вміст в клітинах мтДНК значно полегшує дослідження її поліморфізму і дозволяє ефективно вивчати різноманітність мітохондріального генофонду. В даний час структуру мітохондріального геному активно використовують для вивчення еволюційних зв`язків і визначення породної приналежності медоносної бджоли та інших тварин. (Ніколенко, 2002). В останньому випадку вивчають первинну структуру маркерной області мтДНК між генами двох субодиниць цитохромоксидази: субодиниці I і субодиниці II. Відомо, що ділянка, розташована між ними, утворений послідовністю гена тРНК^Leu і складними, що повторюються, які значно відрізняються від інших ділянок по нуклеотидному складу Р і Q елементів (рис. 1). Елемент Р цих повторів довжиною 54 п. Н. складається тільки з АТ-пар, а зміст цих нуклеотидів в елементі Q становить 93% (Cornuet et al., 1991).

Структура повторів виявилася специфічна для підвидів. У темній лісовій бджоли досліджувану ділянку представлений набором фрагментів PQQ довжиною близько 600 пар нуклеотидів. Він включає 3`-область гена цитохромоксидази I, ген тРНК<sup>Leu</sup>, Р-елемент, Q-елемент, Q-елемент і 5`-кінець гена цитохромоксидази II (по Никонорова і ін., 1988).

Відео: Генетична паспортизація населення

У літературі описано лише кілька випадків довших варіантів цієї області - PQQQ набір фрагментів (по Ніколенко, 2003). У бджіл південних рас, сірої гірської кавказької, карпатської та інших фрагмент Q представлений тільки однією копією, а довжина досліджуваної області мтДНК в результаті цього становить близько 350 п. Н.

Автори цієї статті з метою паспортизації використовували 24 сім`ї з колекції Інституту бджільництва РАСГН і його підрозділів. Вивчали бджіл з популяцій Татарстану, Башкирії, Марій Ел, Кемеровської, Вологодської, Кіровської, Орловської областей, Мордовії, Красноярського і Пермського країв. За морфологічними характеристиками всі вони відповідали критеріям темної лісової бджоли. Дослідження маркерной області генома мітохондрій виявило поряд з уже відомими фрагментами довжиною 600 п. Н., 800 п. Н., Характерними для A. mellifera mellifera, і важкі фрагменти довжиною близько 1200 п. н., первинна структура яких уточнюється (рис. 2).

Відео: Генетичний паспорт людини показали на виставці в Мінську

Виявлена ​​надзвичайно висока концентрація важких варіантів 800-1200 п. Н. в більшості досліджених популяцій. Залишається невідомим, з чим пов`язана така висока концентрація важких фрагментів? Цікавими видаються питання про адаптивної цінності таких маркерів, а також питання про механізми їх виникнення і про еволюційної історії підвиду A. mellifera mellifera в Росії.

Таким чином, отримані нами результати паспортизації свідчать про збереження середньо породи бджіл в окремих регіонах середньої смуги Росії, що має велике значення для охорони і інтродукції її генофонду.

Виконане дослідження - перший етап великої роботи по розробці надійних критеріїв генетичної паспортизації порід бджіл Росії. В даний час вона набуває особливого значення у зв`язку з тим, що основним напрямком сучасного промислового бджільництва є створення і підтримання материнських і батьківських ліній з подальшими міжлінійні схрещуваннями, за допомогою інструментального запліднення і відбір ефективних комбінацій серед міжлінійних гібридів.

Московський державний університет ім. М.В.Ломоносова,
Інститут загальної генетики ім. М.І.Вавілова,
Науково-дослідний інститут бджільництва РАСГН

Ключові слова:
бджоли, паспортизація порід бджіл, ДНК-маркер.

анотація:
повідомляється про розробку критеріїв генетичної паспортизації порід бджіл Росії на основі ДНК-маркерів.

Summary:
it`s informed on working out of criteria of genetic certification of breeds of bees of Russia on the basis of DNA-markers.

Keywords:
bees, species of bees, DNA marker.

література:
1. Ільясов Р.А., Поскряков А.В., Ніколенко А.Г. Методи ідентифікації підвиду бджоли медоносної (A.m. mellifera L.). // Бджільництво. - № 8. - 2008. - с. 8-9.
2. Монахова М.А. Генетичні основи феномена строкатого розплоду. // Бджільництво. - № 1. - 2008. - с. 16-18.