Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В последнее время большое внимание привлекает проблема генетического разнообразия природных и экспериментальных популяций. Изучение механизмов эволюции генетических популяционных систем в меняющихся условиях среды обитания представляет проблему особой важности, обусловленную уменьшением биологического разнообразия живой природы. Особую актуальность для изучения влияния экологических факторов на природные популяции для республики Беларусь имеют интегральные генетико-экологические подходы, поскольку территория нашей республики отличается довольно напряженной экологической (в том числе и радиационной) ситуацией.
Весьма актуальна и проблема изучения взаимосвязи количественных и качественных признаков, динамики комплекса признаков для решения практических задач, связанных с селекцией. В связи с этим целостный подход к генотипу и фенотипу, к самому процессу отбора ориентирует на исследование взаимосвязанного комплекса признаков.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнена в лаборатории радиационной генетики в 1988-1993 гг. в рамках плановой науч-но-исследовательской работы лаборатории " Изучение стабильности и лабильности генетических систем в процессе эволюционной самоорганизации при ассоциативном отборе, физических и химических воздействиях, экологических стрессах ".
В настоящее время методические приемы, примененные в защищаемой работе, используются при выполнении темы "Исследование генетических и морфоген-етических последствий хронических сочетанных воздействий зенкора и ионизирующей радиации на экспериментальные популяции дрозофилы" (1994-1997 гг.) и государственной программы "Разработать эколого-генетические методы биоиндикации для оценки качества окружающей среды в районах Беларуси с повышенным радиационным фоном" (1995-1996 гг.).
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы заключалась в следующем: определить поведение генома в процессе действия естественного отбора: проанализировать юменение генетической структуры популяций в процессе естественного отбора по качественным и количественным признакам под воздействием экологических факторов.
Исходя из поставленной цели, в диссертационной работе ставились следующие задачи:
1. Провести мониторинг динамики генетической структуры экспериментальных популяций по пяти изоферментным локусам.
2. Оценить характер и направление отбора по соотношению частот генотипов, изученных изоферментных локусов.
-
Провести анализ генетического разнообразия экспериментальных популяций, используя показатель энтропии генетических систем.
-
Оценить действие естественного отбора в экспериментальных популяциях, содержавшихся при различных условиях, по элементам приспособленности. Научная новизна полученных результатов. В результате проведенного интегрального генетического мониторинга популяций, включающего блок наблюдений, связанный с оценкой динамики генетической структуры популяций по качественным и количественым признакам в процессе естественного отбора, получены новые данные о генетической реакции популяций на различные экологические условия среды. Выявлено действие естественного отбора в формировании адаптивного полиморфизма изученных аллозимных локусов в экспериментальных популяциях.
Интегральный генетический мониторинг позволил не только проанализировать динамику генетической структуры популяции, но и дал возможность выявить реакцию популяций на разные экологические условия, а также показать связь генетической структуры и элементов приспособленности в популяциях. Практическим значимость полученных результатов. Разработанные методы анализа могут послужить вкладом в развитие теории селекции и эволюции. Результаты и подходы, примененные в работе, могут быть использованы в природоохранительном мероприятиях Беларуси по сохранению и поддержанию биологического разнообразия природных популяций.
Экономическая значимость полученных результатов. Закономерности поведения популяций при различных экологических условиях могут быть использованы в качестве прогноза в селекции. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
—Действие естественного отбора под влиянием эколошческих факторов привело к изменению генетической структуры экспериментальных популяций дрозофилы по частотам аллелей изученных электорофоретических локусов.
—Направление и характер действия естественного отбора в экспериментальных популяциях дрозофилы зависит от функциональной роли и частоты аллелей в исходных поколениях популяций и прямого влияния исследуемых экологических факторов (температура, этанол в питательной среде).
—Установлено, что в процессе мониторинга генетической структуры экспериментальных популяций сформировалась устойчивая ассоциация аллелей, имеющая адаптивный характер, что явилось формой конкретного проявления сдвигов в структурной организованности генома как целостной системы.
— Мониторинг элементов приспособленности экспериментальных популяций дрозофилы показал, что их количественные параметры связаны с изменением
іенетической структуры популяций по изученным энзимным локусам в процессе естественного отбора.
Личный вклад соискателя. В основу работы, выполненной с 1988 по 1993 год, положены результаты биохимического анализа генетической структуры экспериментальных популяций дрозофилы методом электрофореза [Ayala, 1972], проведенные соискателем в лаборатории теоретической генетики, под руководством ст.н.сотр., к. б. и. С. И. Касинской. Эколого-генетический мониторинг элементов приспособленности (60 поколений) выполнен лично соискателем. Оценка индекса конкуренции экспериментальных популяций проведена совместно с и. сотр., к. б. н. И. В. Глушковой.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследований и материалы диссертационной работы докладывались автором на 2-й Всесоюзной конференции "Экологическая генетика растений и животных" (Кишинев, 1984); на 3-й Всесоюзной конференции "Экологическая генетика растений и животных"(Кишинев, 1987); на II Всесоюзной конференции по проблемам эволюции (Москва, 1988); на VI Всесоюзном совещании по проблемам биологии и генетики дрозофилы (Одесса, 1989); на Первой Всесоюзной конференции по генетике насекомых (Москва, 1991); на VI съезде Белорусского Общества Генетиков и Селекционеров (Горки, 1992). Опубликоваїїность результатов. Основные научные положения диссертационной работы изложены в 12 научных изданиях, из них 5 статей - в бывших союзных изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, изложения состояния вопроса по данным литературы, материала и методик, четырех экспериментальных глав, содержащих 42 рисунка и 9 таблиц; заключения, выводов и списка использованных источников, включающий '^'наименования, из которых '^_ иностранных авторов. Диссертация также содержит приложение, состоящее из табличного материала (35). Обьем диссертации страниц машинописного текста.