Поиск по сайту

4. Сопряженная изменчивость моногенных и полигенных признаков 

Для выбора наиболее эффективных методов применения биохимичеСких маркеров в селекции необходимо детальное исследование сопряженной изменчивости количественных признаков и полиморфных локусов, которое позволило бы получить представление о механизме наблюдаемого явления.

В связи с этим в данном разделе представлены результаты изучения взаимосвязи между различными составляющими приспособленности (скоростью роста, плодовитостью, стабильностью развития) и изменчивостью по 9 белковым локусам, включая показатели средней и индивидуальной гетерозиготности. Особое внимание было также уделено детальному исследованию упомянутых взаимосвязей с локусом медленной эстеразы (EST*-1), который отличался наибольшим вкладом в общее увеличение средней гетерозиготности при умеренном отборе годовиков по весу тела (см. табл. 7.21 и 7.22). Материалом для этой части работы послужили неСколько племенных стад пеляди, селекционируемых по сроку нереста и плодовитости, а также инбредные линии и отдельные индивидуальные потомства. Скорость роста. Связь между скоростью роста пеляди и полиморфизмом по отдельным генам была прослежена как в племенных стадах, так и в индивидуальных скрещиваниях (Локшина, Андрияшева, 1986; Локшина и др., 1987). Анализ распределения аллельных и генотипических частот в большинстве опытов не выявил отклонений от теоретически ожидаемого распределения. Однако при исследовании первой сывороточной эстеразы был отмечен эксцесс гетерозигот (р < 0,05-0,01) в группах годовиков, проходивших 50%-ный отбор по весу (табл. 7.28), а также в двух из восьми индивидуальных скрещиваниях.

Превосходство гетерозигот по весу тела по сравнению с обеими гомозиготами было обнаружено в группах +50% по большинству изученных локусов (табл. 7.29). Оно не проявилось только при исследовании Локусов ALB*-2 и GPD*. Наиболее устойчивой оказалась положительная зависимость гетерозиготности со скоростью роста годовиков по локусу SOD*-2. Корреляция гетерозиготности по локусам маликэнзима с весом рыб отмечена только в одном случае.

Сравнение показателей изменчивости веса по F-критерию выявило достоверное увеличение (р < 0,05) уровня изменчивости годовиков, гомозиготных по F аллелю медленной эстеразы по сравнению с гетерозиготными.

В то же время по всем другим изученным локусам не было обнаружено достоверной зависимости между аллельным составом и скоростью роста молоди, а также изменчивостью веса рыб в разных генотипических классах.

Таблица 7.28 Численность генотипических классов по локусу EST*-1 при умеренном отборе годовиков пеляди по весу

 

Примечание. В скобках приведены теоретически ожидаемые величины.

Таблица 7.29 Связь между генотипами по отдельным белковым локусам и скоростью роста годовиков на фоне умеренного отбора по весу

 

Наиболее характерной особенностью исследованных связей была их зависимость от генетического фона (Локшина, Андрияшева, 1986: Локшина и др., 1987). Это выражалось, во-первых, в отсутствии корреляций на нерэндоминизированном фоне – при анализе большинства индивидуальных скрещиваний (SOD-2, МЕР*-1,2 и MEP*-3). По локусу EST*-1 преимущество гетерозигот по весу проявилось в 3 из 8 индивидуальных скрещиваниях, но было значительным и определило разницу средних значений между гомо- и гетерозиготами во всех семьях. Аналогичные различия по локусу EST*-2 были выявлены в одном из 3 парных скрещиваний. Во-вторых, по большинству локусов исследуемые связи обнаруживались только на фоне умеренного отбора годовиков по весу тела (ALB*-1 EST*-1, SOD*-2, МЕР*-1,2 и MEP*-3). Таким образом, при изучении корреляций скорости роста с аллотипами каждого из 9 полиморфных локусов не удалось обнаружить устойчивой зависимости, которая проявлялась бы во всех без исключения вариантах опыта.

Таблица 7.30 Средний вес годовиков в группах пеляди, различающихся по уровню гетерозиготности трана по уровню гетерозиготности

 

Корреляционный анализ связи между весом годовиков и гетерозиготностью по 8 локусам (в среднем на особь), проведенный как в контрольной группе, так и в отобранной (+50%), не выявил достоверной ассоциации между этими показателями (r=0,11 и 0,24 соответственно). В то же время при разделении каждой опытной группы на классы с различной гетерозиготностью обнаружилась положительная корреляция веса с гетерозиготностью, наиболее четко проявившаяся в группе +50% (табл. 7.30). При классировании того же материала по весу также проявилась положительная корреляция этих показателей (табл. 7.31), достоверная в группе годовиков, прошедших отбор (р < 0,05). Од е д на

 

Таблица 7.31 Уровень гетерозиготности в разных весовых группах пеляди

 

Плодовитость. При анализе связи плодовитости и изменчивости по локусу Alb-2 (единственному полиморфному локусу сыворотки крови, позволявшему изучить производителей прижизненно) исследовали трехлетних самок из пяти индивидуальных потомств, заложенных для этой цели путем направленных скрещиваний племенных самок и самцов с известными генотипами, трехлетних рыб из двух племенных стад (No 3 и 6), представлявших соответственно F, и F, отбора по сроку нереста, а также одновозрастных самок из 2-го (F) и 5-го (F) племенных стад, селекционируемых на повышение плодовитости. При создании племенных стад помимо направленного отбора по селекционируемым признакам применяли умеренный (50%) отбор годовиков по весу тела.

Согласно полученным данным (табл. 7.32), у самок из отдельных индивидуальных потомств не удалось обнаружить достоверной зависимости между плодовитостью и аллотипами по локусу ALB*-2, однако была от- . мечена отчетливая тенденция к увеличению относительной плодовитости у гетерозигот. При суммировании данных по всем скрещиваниям (все рыбы выращивались в одном пруду) эта тенденция стала достоверной (р <0,05). Изучение аналогичной связи у племенных рыб позволило выявить достоверное увеличение относительной плодовитости у гетерозигот во 2-ми 5-м стадах (р<0,05 ир<0,001 соответственно), а также возрастание рабочей плодовитости в 3-ем стаде (р< 0,05). В двух случаях такой связи не наблюдалось – в неотобранной по весу группе 2-го стада и в 6-м племенном, селекционируемом по сроку нереста.

 Таблица 7.32 Плодовитость самок пеляди с разными генотипами по локусу ALB*-2

  

Полученные результаты представляют интерес в нескольких отношениях:

1) проявление корреляции плодовитости саллотипами по локусу ALB*-2 так же зависело от генетического фона, как и исследованные связи других белковых локусов со скоростью роста. Так, в индивидуальных потомствах (полученных от производителей первого поколения селекции по плодовитости), во 2-м и 5-м племенном стаде гетерозиготы превосходили гомозигот по показателю относительной плодовитости, т. е. по признаку, по которому ведется селекция, при этом формированию аналогичной связи в Е., очевидно, способствовал умеренный отбор годовиков по весу тела.

В то же время в стаде No 3, селекционируемом по сроку нереста, у гетерозигот по локусу ALB*-2 отмечено увеличение рабочей, а не относительной плодовитости, по-видимому, связанное с их небольшим преимуществом по весу тела (0,1 >p> 0,05). Во втором стаде того же направления селекции (6) подобные связи не отмечены вообще; он

2) наличие корреляции между относительной плодовитостью и гетерозиготностью по локусу ALB*-2 в племенных стадах, селекционируемых на повышение плодовитости, по-видимому, является причиной постепенного увеличения концентрации гетерозигот по этому локусу в последовательных поколениях селекции: от 0,22 в ендырском стаде до 0,39** в 3-ем поколении отбора;

3) гетерозиготы по локусу ALB*-2, не имевшие превосходства по сравнению с гомозиготами по скорости в разном возрасте, отличались повышенной плодовитостью, при этом у самцов аналогичной зависимости с количеством спермы не обнаружено. Следовательно, отсутствие связи между отдельным локусом и каким-либо компонентом приспособленности на определенном этапе онтогенеза не свидетельствует о нейтральности этого локуса.

Стабильность развития особей в раннем онтогенезе. При исследовании связей полиморфных белковых локусов с важным адаптивным показателем — стабильностью развития особей – анализировали несколько разноразмерных групп годовиков из племенных стад (No6 и 7) и 10 инбредных потомств третьего поколения инбридинга. При оценке стабильности индивидуального развития использовали показатели флуктуирующей асимметрии (ФА) числа лучей в грудных и брюшных плавниках, позволяющие сравнивать эколого-генетическую стабильность разных групп животных (Захаров, 1987).

Анализ этих показателей у годовиков, принадлежащих к гомо- и гетерозиготным классам по нескольким белковым локусам, выявил достоверную отрицательную связь Показателей ФА грудных плавников с уровнем гетерозиготности только по локусу Sop*-2 (табл. 7.33). - По локусу ALB*-2 аналогичная связь имела противоположную тенденцию – оба показателя стабильности развития у гетерозигот оказались неСколько повышенными. В остальных случаях существенных корреляций между уровнем флуктуирующей асимметрии и индивидуальной гетерозиготностью не обнаружено. Тем не менее при разделении племенных рыб на группы, различающиеся по числу гетерозиготных локусов на особь, удалось установить снижение уровня ФА брюшных плавников в группе множественных гетерозигот; при этом стабильность развития особей, прошедших умеренный отбор по весу, оказалась на 16-19% выше, чем в группе «без отбора» (табл. 7.34).

 Таблица 7.33 Показатели флуктуирующей асимметрии (ФА) парных плавников у годовиков пеляди с разной генотипической структурой

 Таблица 7.34 Показатели флуктуирующей асимметрии (ФА) брюшных плавников в группах пеляди с разным уровнем гетерозиготности

  

Аналогичной связи с показателями ФА грудных плавников не выявлено. Изучение корреляций средней гетерозиготности по 8 локусам с уровнем ФА брюшных плавников в 10 инбредных линиях третьего поколения инбридинга (табл. 7.35) позволило установить достоверную отрицательную связь между этими показателями (r=-0,79, p<0,05). Несколько меньше по величине была эта связь при исследовании четырех разноразмерных групп годовиков в 6-ми7-м племенных стадах (r=-0,47, p<0,05).

 Таблица 7.35 в Показатели флуктуирующей асимметрии грудных и брюшных ана плавников в разных группах племенных стад и инбредных линиях

 

Сходство регрессионной зависимости, полученной при исследовании инбредных линий (Н=0,5385 – 0,7563 ФА, m=0,021, т.=0,226) и племенных групп (Н=0,5289 – 0,6190 ФА, m =0,027, т.=0,264) позволило объединить эти данные и выявить общую зависимость между средней гетерозиГотностью и показателями флуктуирующей асимметрии брюшных плавников (r=-0,71, p<0,001), которая выражается следующим уравнением регрессии, достоверном при р< 0,05: H=0,5592 – 0,7782 ФА, m =0,017, m=0,156. Таким образом, несмотря на отсутствие какой-либо определенной зависимости между показателями стабильности индивидуального развития и большинством отдельных белковых локусов, она четко проявляется при анализе групп, различающихся по уровню средней гетерозиготности (H), свидетельствуя о большей стабильности развития особей, гетерозиготных по совокупности белковых локусов. о эффект гетерозиготности EST*-1. В связи с неравноценным вкладом разных полиморфных локусов в изменение генетической структуры групп, получаемых при отборе различной напряженности (см. табл. 1.22), представляло интерес изучение первой сывороточной эстеразы (EST*-1), дающей наиболее существенный и стабильный вклад в общий эффект умеренного отбора годовиков по весу тела. Согласно полученным данным, аллельный состав этого локуса был связан с весом рыб (табл. 7.36).

 Таблица 7.36 Средний вес и изменчивость годовиков пеляди в разных

  

Группа самых мелких годовиков характеризовалась повышенной концентрацией аллеля EST*-15 и отличалась от других сравниваемых групп ПО комплексу признаков – они имели пониженную на 10% жизнеспособность, большее количество особей с морфологическими уродствами (фенодевиантов), обладали повышенной изменчивостью и пониженной стабильностью индивидуального развития (см. табл. 7.17). В совокупности эти факты позволяли предположить, что у годовиков пеляди аллель F «медленной» эстеразы в гомозиготном состоянии не только тормозит рост, но и проявляет более общий сублетальный эффект.

Аналогичная зависимость между скоростью роста и аллотипом по медленной сывороточной эстеразе была обнаружена у карпа и пестрого толстолобика (Щербенок, 1973; Ненашев, Рыбаков, 1976; Паавер, 1980). В связи с тем, что эстеразы рыб являются весьма слабо дивергировавшими ферментами (Varma, Frankel, 1981), можно полагать, что у разных видов рыб сублетальное проявление гомозигот EST*-1FF обусловлено сходными причинами. Как известно, при наличии подобных локусов в популяции найболее вероятным механизмом поддержания полиморфизма является моногенный гетерозис, отмеченный, в частности, при исследованиях рыб и моллюсков (Herschberger, 1970; Manwell, Baker, 1970; Кирпичников, 1972а, 1973, 1979; Zouros et al., 1980; Foltz et al., 1983). В пользу такой трактовки полученных нами данных может также служить эксцесс гетерозигот по «медленной» эстеразе, обнаруженный в потомствах пеляди от индивидуальных скрещиваний (Локшина, 1981) ив группах, прошедших умеренный отбор (см. табл. 7.28). Астана

Таким образом, собственные и литературные данные позволили предПоложить особую роль этого локуса в общем эффекте, который был получен при исследовании сопряженной изменчивости ряда количественных признаков и полиморфных локусов. В связи с этим были предприняты специальные эксперименты, направленные на выявление эффекта моногенного гетерозиса по локусу EST*-1.

Тест на теплоустойчивость белков актомизинового комплекса. При изучении особенностей проявления гетерозиса у рыб была выЯвлена положительная корреляция между сверхдоминантным эффектом по росту и жизнеспособности, с одной стороны, и уровнем теплоустойчиВости мышц, различных белков и белковых комплексов, с другой (Кусакина, 1959, 1964; Manwell et al., 1963; Андрияшева, 1969, 1972). Дальнейшие исследования теплоустойчивости организмов, клеток и белков позволили выявить различия в теплоустойчивости особей с разными изозимами эстераз печени, продемонстрировать селективное преимущество гетерозигот по этому локусу при термальном отборе у травяной лягушки (Ушаков и др., 1978), выявить у некоторых видов положительную корреляцию между теплоустойчивостью организма и плодовитостью (Ушаков и др., 1984).

В связи с этими фактами представляло интерес использовать исследование теплоустойчивости белковых комплексов в качестве теста на наличие гетерозисного эффекта у носителей гетерозиготных геноти пов по белковым системам, принадлежащим к разным классам белковых соединений. 

Для идентификации эффектов множественной гетерозиготности и моногенного гетерозиса была исследована теплоустойчивость глицеринизированных мышечных моделей, представляющих «нативный актомиозиновый комплекс», сократительный аппарат которого связан с циклом превращений АТФ – главного макроэргического соединения в организме. Сравнивали теплоустойчивость моделей у носителей гомо- и гетерозиготных генотипов по трем белковым системам, неоднозначно реагировавших на применяемый отбор, — альбумину, «медленной» эстеразе и тетразолиумоксидазе (Андрияшева и др., 1986б). Особи с разными генотипами имели неодинаковую теплоустойчивость мышечных моделей (табл. 7.37). 

 

Таблица 7.37

Таблица 7.37. Теплоустойчивость мышечных моделей у годовиков пеляди с разными енотипами по локусам альбумина, эстеразы и тетразолиумоксидазы

 

Сравнение гомозиготных и гетерозиготных особей на организменном уровне – по весу тела и изменчивости этого признака — показало, что по весу сравниваемые группы рыб не различались, но группы гетерозиготных особей по локусам EST*-1 и SOD*-2, в отличие от гомозиготных, имели пониженную изменчивость по весу тела, т.е. обладали характерной особенностью гетерозиготных организмов. В отношении эстеразы-1 эта же особенность была выявлена ранее (см. табл. 7.36). Кроме того, в других опытах гетерозиготы по локусам EST*-1 и SOD*-2 были крупнее гомозигот (см. табл. 7.29), причем отличались еще и повышенной стабильностью индивидуального развития (см. табл. 7.33), а гетерозиготы по ALB*-2 оказались более плодовитыми (см. табл. 7.32).

Таким образом, сравнительное исследование гетерозиготных и гомозиготных особей по трем белковым локусам (ALB*-1, EST*-1, SOD*-2) на организменном и клеточном уровнях позволяет установить наличие положительной связи между тремя показателями: уровнем гетерозиготности по каждому локусу, уровнем теплоустойчивости белков актомиозиного комплекса и степенью проявления и изменчивостью признаков, характеризующих продуктивные качества рыб (скорость роста, плодовитость). 

Значительная генотипическая обусловленность уровня теплоустойчивости организмов и входящих в его состав клеток и белков показана в настоящее время на нескольких видах животных (Алтухов, Ратькин, 1968; Дрегольская, 1977; Ushakov et al., 1977; Амосова, 1978; Пашкова, 1978). При исследовании травяных лягушек в процессе термального отбора выявлено селективное преимущество гетерозигот по эстеразе печени, которое Является одним из механизмов функционального гомеостаза популяции, направленного на сохранение ее генетической структуры и поддержание численности (Ушаков и др., 1984). Исследование характера наследования теплоустойчивости мышц и их моделей позволило предположить, что уровень их устойчивости к нагреву определяется небольшим количеством генов, среди которых ведущими могут быть один-два (Джамусова, Кесаманлы, 1978; Схолль, 1980). Увеличение уровня гетерозиготности по этим генам в ответ на отбор по теплоустойчивости мышц привело не только к большей теплоустойчивости мышц и их моделей, но ик повышению интенсивности обмена и увеличению плодовитости животных в высокоустойчивой линии инбредных Полевок (Схолль, 1980). Таким образом, в работах на животных различных видов можно наблюдать ту же взаимосвязь, которая была обнаружена при исследовании рыб: уровень теплоустойчивости — уровень гетерозиготности — продуктивные качества. Нам представляется, что полученные в этой работе данные могут свидетельствовать о возможности использования показателей теплоустойчивости глицеринизированных мышечных моделей для выявления внутрипопуляционного гетерозисного эффекта у рыб.

Возвращаясь к важному для практической селекции пеляди вопросу о Возможности идентификации эффектов множественной гетерозиготности и моногенного гетерозиса, можно предположить, что проявление гетерозиса на клеточном уровне (повышение термостабильности белковых комплексов) у гетерозигот по трем локусам, контролирующим функции белков разных классов, с большей вероятностью может свидетельствовать об эффекте множественной гетерозиготности, чем о сверхдоминантном действии аллеля ALB*-1. Это, в свою очередь, позволяет уточнить стратегию селекционной работы с пелядью и для получения гетерозисного эффекта планировать не скрещивание линий, маркированных различными аллотипами эстеразы, а применять умеренный (50%-ный) отбор рыб по весу тела на первом году жизни, способствующий повышению уровня гетерозиготности по нескольким белковым локусам и обеспечивающий стабильность популяции в условиях искусственного воспроизводства.

 

Рецепт дня

  • Копчение лосося и ленка

    Копчение лосося и ленка



    Копченый лосось или ленок прекрасное блюдо как закуска или как ингредиент для бутербродов. Копченый лосось или ленок готовится крайне просто, но требует времени и наличия коптилки.

Блюда из сибирской рыбы

Сибирская рыба
  • Хе из ленка

    Хе из ленка

    Хе из ленка простое и незамысловатое, но очень вкусное блюдо, которые можно приготовить из свежепойманого ленка, очень просто за несколько часов в походных условиях.

Мы в ВКонтакте

Showcases

Background Image

Header Color

:

Content Color

: