Содержание к диссертации
Стр.
Введение 5
ГЛАВА I. Структурная организация и функционирование генома
насекомых (обзор литературы) 9
-
Общие представления о структурной организации генома насекомых 9
-
Характеристика структурных элементов генома насекомых 12
-
Сателлитная ДНК 13
-
Обращенные повторы 17
-
Умеренно повторяющиеся последовательности 19
I.2.3.1. Рассеянные повторы и их роль в регуляции
активности генома насекомых 21
1.2.3.1. Сблоченные повторяющиеся последователь
ности 22
Гены высокомолекулярных рРНК li 22
Гены 5S рРНК 27
Гены тРЕК 28
Гистоновые гены 31
1.3. Изменения генома насекомых в процессе
эволюции 33
Мобильные генетические элементы и их роль
в микроэЕОЛюции насекомых 36
1.4. Изменения генома насекомых в процессе
развития 38
ГЛАВА П. Материалы и методы 44
П.І. Материалы 44
П.2. Методы 45
П.2.І. Выделение ДНК из грены тутового шелкоп
ряда 45
Стр.
П.2.2. Выделение препарата ДНК из фиксированно
го биологического материала 47
П.2.3. Удаление из препаратов ДНК примесей РНК ... 48
П.2.4. Деградация ДНК до тримидиновых последова
тельностей и подготовка гидролизата для
хроматографии 49
П.2.5. Разделение пиримидиновых олигонуклеотидов
на изоплиты с помощью колоночной хромато
графии 51
П.2.6. Разделение пиримидиновых изоплитов на ком
поненты, различающиеся содержанием тими-
диловых и цитидиловых нуклеотидных остат
ков 57
П.2.7. Количественное определение содержания
фракций изоплитов 61
ГЛАВА Ш. Исследование степени сблоченности пиримидиновых
изоплитов в ДНК насекомых в видовом аспекте ... 62
ГЛАВА ІУ. Сравнительное исследование блочной организации
пириглидиновых последовательностей, различающихся
содержанием цитидиловых и тимидиловых нуклеоти-
дов, в ДНК некоторых представителей класса насе
комых . 79
ІУ.І. Общие закономерности в организации и со
держании пиримидиновых последовательнос
тей в ДНК насекомых 81
ІУ.2. Организация пиримидиновых последовательностей ДНК насекомых в видовом аспекте .... 91
ГЛАВА У. Организация пиримидиновых последовательностей в
ДНК породы УФ тутового шелкопряда в эмбриогенезе... 97
У.І. Изменение степени сблоченности пиримидиновых
нуклеотидов ДНК породы УФ тутового шелкопря
да в эмбриогенезе 98
У.2. Динамика содержания пиримидиновых изоплитов, различающихся соотношением цитидиловых и тимидиловых нуклеотидов, в ДНК породы УФ
Стр.
тутового шелкопряда на разных фазах пост-
диапаузного развития грены 104
ГМВА УІ. Блочная организация пиримидиновых нуклеотидных
последовательностей в ДНК город и гибридов ту
тового шелкопряда в эмбриогенезе 114
УІ.І. Сравнительное исследование степени сбло-ченности пиримидиновых иуклеотидов в ДНК пород и гибридов тутового шелкопряда в начале и конце постдиапаузного развития
грены 116
УІ.2. Организация пиримидиновых последователь
ностей, различающихся содержанием тимиди-
ловых и цитидиловых нуклеотидных остатков
в ДНК пород и гибридов тутового шелкопря
да в эмбриогенезе . 121
Заключение 134
Выводы 143
Литература 145
Введение к работе
Одним из методов изучения структуры ДНК является определение частоты встречаемости в ней пиримидиновых олигонуклеотид-ных последовательностей. Этот метод дает информацию не только о характере распределения пиримидиновых олигонуклеотидов в цепи ДНК, но и позволяет установить различия в первичной структуре ДНК далеко и близкородственных видов (Мазин,1975; Критский и др., 1980). С помощью данного метода охарактеризована структура ДНК более чем 100 видов животных из II таксономических групп и выявлена тенденция увеличения степени сблоченности пиримидиновых нуклеотидов в ДНК по мере прогрессивной эволюции этих видов (Мазин, 1975; 1980).
Однако, большинство работ в этой области проведено в рамках крупных таксонов и характеризует закономерности изменения блочной структуры ДНК высших организмов на уровне макроэволюци-онных процессов. В пределах таксонов низкого ранга, например, класса и отряда, данные об изменении блочной структуры ДНК эукариот столь малочисленны, что не позволяют пока сделать какие-либо обобщения (Медников, Попов,1977; Лахтин,1979). Между тем, проведение сравнительных исследований структуры ДНК эукариот на МЄЕВНДОВОМ и меаотрядном уровнях открывает возможность выявить специфичность процессов микроэволюции и установить степень филогенетической близости и своеобразие путей эволюционного развития близкородственных видов.
Весьма перспективны для такого рода исследований насекомые, поскольку они характеризуются не только чрезвычайно большим видовым и морфологическим разнообразием, но и значительным разнообразием современных таксонов по эволюционному возрасту и скорости эволюции (Родендорф, 1980; Петров, Алешин, 1983). В свя- зи с этим бесспорный интерес представляет изучение блочной организации пиримидановых олигонуклеотидных последовательностей в ДНК насекомых в видовом аспекте.
С практической точки зрения представляется важным изучить закономерности в организации и содержании пиримидановых последовательностей в ДНК пород и гибридов тутового шелкопряда в эмбриогенезе* Результаты этих исследований, закладывая фундамент для развития представлений о молекулярных основах клеточной дифферен-цировки и морфогенеза у этого хозяйственно-полезного вида, могут быть использованы для решения практических задач шелководства: биохимическая оценка качества пород и гибридов тутового шелкопряда на стадии яйца монет служить одним из возможных критериев для раннего прогнозирования гетерозиса у этого насекомого, поскольку именно на самых ранних этапах развития организма закладываются будущие основы его продуктивности. Раннее прогнозирование продуктивности шелкопряда на основании биохимических тестов, дает значительный экономический эффект по сравнению с применением обычных классических методов селекции, основанных на скрещивании специально подобранных родительских пар с последующей генетической проверкой их по потомству, так как позволяет сократить количество выкормок и материальные затраты на их осуществление.
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось сравнительное изучение блочной структуры ДНК насекомых в видовом аспекте, а также у пород и гибридов тутового шелкопряда в эмбриогенезе.
В задачи исследования входило: - сравнительное исследование степени сблоченности пиримиди-новых изоплитов в ДНК ряда видов насекомых, принадлежащих к нескольким отрядам; изучение закономерностей в организации и содержаний пиримидиновых изошштов, различающихся соотношением цитидаловых и тимидйловых нуклеотидных остатков, в ДНК представителей класса насекомых; исследование блочной организации пиримидиновых нуклеотидных последовательностей в ДНК грены одной из пород тутового шелкопряда в процессе ее постдиапаузного развития; сравнительное исследование блочной структуры ДНК грены некоторых пород и полученных при их скрещивании гибридов тутового шелкопряда в период постдиапаузного развития грены с целью ран- него прогнозирования по этому показателю основных хозяйственно- полезных показателей тутового шелкопряда.
Научная новизна. Исследована блочная организация пиримидиновых олйгонуклеотидных последовательностей в ДНК 16-ти представителей класса насекомых. Столь детальный анализ степени сблочен- і ности пиримидиновых изоплитов в ДНК эукариот в пределах таксонов ранга класса, отряда, а тем более семейства осуществлен впервые, что позволило выявить особенности изменения блочной структуры ДНК насекомых на уровне микроэволюционных процессов. Впервые соа тавлены пиримидиновые каталоги по изоплитам и составляющим их компонентам, различающимся содержанием тимидйловых и цитидиловых нуклеотидных остатков, включающие данные об олигонуклеотидах длиной от двух до десяти звеньев. Впервые изучены закономерности в организации и содержании пиримидиновых изошштов в ДНК грены одной из пород тутового шелкопряда в период постдиапаузного развития грены; обнаружено, что в процессе эмбрионального развития шелкопряда и сопровождающей его клеточной ддфференцировки проис-ходят изменения в организации пиримидиновых последовательностей ДНК. Впервые осуществлен сравнительный анализ блочной структуры ДНК пород и гибридов тутового шелкопряда в эмбриогенезе, выявив- ший взаимосвязь интенсивности возрастания степени сблоченности пиримидиновых нуклеотидов в ДЕК грены с хозяйственно-полезными качествами пород и гибридов тутового шелкопряда.
Научное и практическое значение. Представленные материалы вносят заметный вклад в разработку теоретических основ изменчивости генома эукариот как в эволюционном, так и в онтогенетическом аспектах, формулируя общие представления о закономерностях блочной организации пиримидиновых последовательностей в ДНК эукариот в целом.
Практическим аспектом работы является установление взаимосвязи между продуктивностью исходных пород тутового шелкопряда и их гибридов, обладающих определенной степенью гетерозиса, и степе- нью сблоченности пиримидиновых изоплитов в ДНК, а также интенсив-ностью ее возрастания в эмбриогенезе. Отмечена положительная корреляция этого явления с такими биологическими показателями, как средняя масса кокона, масса шелковой оболочки, шелконосность и жизнеспособность гусениц. Это позволило рекомендовать определение степени сблоченности пиримидиновых нуклеотидов в ДНК грены пород и гибридов тутового шелкопряда в качестве биохимического теста при подборе родительских пар для скрещивания с целью полу- чения высокопродуктивного потомства, отличающегося выраженным эффектом гетерозиса, а также высказать соображения о молекулярных механизмах продуктивности и гетерозиса хозяйственно-полезных видов насекомых.
По материалам диссертации разработана методическая пропись для спецпрактикума по биохимии белков и нуклеиновых кислот в педагогических институтах.
