Введение к работе
Актуальность исследования Современное описание хромосомного набора любого вида млекопитающих основывается на получении дифференциальных окрасок хромосом, в том числе высокого уровня разрешения, и служит основой для работ по картированию ц изучению генома в целом. Кроме развития исследований по частной цптогенетике вида, получение дифференциальных окрасок хромосом с разрешением 500 и более полос на гаплоидный набор позволяет детально изучать преобразования кариотипов в ходе эволюции. Анализ дифференциальной исчерченности хромосом выражается в детальном описании чередования полос на каждой паре и позволяет ввести в обиход такие понятия, как номенклатура хромосом и стандартный кариотип вида. Наиболее разработанная номенклатура дифференциально окрашенных хромосом человека позволила проводить четкую диагностику цитогенетических патологий и перейти к тотальному картированию генома вида в рамках проекта "Геном человека". Успехи и достижения программы по изучению генома человека вызвали интерес к описанию дифференциальных окрасок высокого уровня разрешения, созданию детальных номенклатур хромосом и, как следствие, заметным успехам в картировании геномов многих видов лабораторных и домашних животных. Описание структуры их кариотипов и геномов на современном уровне дало новый материал для исследования особенностей эволюции более крупных таксономических групп, к которым принадлежат эти виды. Так, в деталях разработанная цитогенетика человека и ряда видов обезьян в значительной степени обусловила успехи сравнительной цитогенетики приматов в целом.
Успехи в изучении и картирований генома того или иного вида в значительной степени обусловлены особенностями хромосомной организации генома. Например, из-за сложного хариотйпа, содержащего много мелких акроцентрических элементов (2N=78), цитогенетика домашней собаки (Canis familiaris) была слабо развита, и это сдерживало прямое картирование хромосом вида. В 1993 году был организован международный проект, направленный на детальное изучение генома co6aKn(D0GMAP) (Society News, 1993). Основным методом картирования вида должен стать метод флюоресцентной гибридизации in situ на прометафаз-ных хромосомах. Следовательно, получение дифференциальных окрасок высокого уровня разрешения и создание номенклатуры хромосом домашней собаки является актуальной задачей.
Ранее высказано предположение, что хромосомы серебристо-черной лисицы образованы в результате слияний хромосом предкового кариотипа, подобного ка-риотипу домашней собаки (Графодатский, Раджабли, 1981; Yoshida et al., 1983). Выявление гомеологичных районов в кариотипах собаки и лисицы, содержащем
крупные двуплечие аутосомы (2N=34), позволит более обоснованно определять хромосомную локализацию изучаемых последовательностей ДНК у собаки. В рамках проекта DOGMAP мы предложили использовать зонды ДНК из генома собаки для картирования представителей разных филетических групп собачьих -серебристо- червой лисицы, песца, енотовидной собаки и фенека. Получение дифференциальных окрасок высокого разрешения для хромосом этих видов важно не только для развития частной цитогенетики пушных млекопитающих, но и для детального изучения хромосомной эволюции Canidae, которая, как считается, отличалась темпами и формами от таковой в других семействах хищных (Rubtsov et al., 1988).
Бобры - ценные пушные звери из отряда Rodentia, также представляющие интерес для доместикации, в настоящее время вводятся в культуру клеточного звероводства. До сих пор накоплено мало информации о геномах видов Castoridae. Поэтому своевременным является детальное описание кариотипов двух видов бобров, их сравнительный анализ с целью определения особенностей организации и эволюции хромосомных наборов видов этого рода. Исследования бобров важны также потому, что до сих пор активно изучались геномы грызунов из одной резко обособленной группы - Cricetidae-Muridae, а виды из других групп отряда изучены в гораздо меньшей степени.
Таким образом, детальное описание хромосомных наборов млекопитающих, представляющих интерес как в плане доместикации, так и картирования геномов, является существенной частью процесса развития современной генетики и поэтому весьма актуально.
Цели и задачи исследования Целью настоящей работы явилось детальное описание хромосомных наборов ряда видов пушных и домашних млекопитающих, представляющих интерес для развития работ по картированию геномов: североамериканского и европейского бобров, домашней собаки, серебристо-черной лисицы, песца, енотовидной собаки, и фенека. Исходя из этого, необходимо было решить следующие задачи:
-
Провести детальное описание хромосомных наборов видов бобров, Castor fiber и C.canadensis, определить характер хромосомных перестроек, имевших место в ходе эволюции этой группы.
-
Получить цитологические карты дифференциально окрашенных хромосом высокого уровня разрешения для пяти видов семейства Canidae, представляющих практический интерес и относящихся к разным филетическим линиям семейства.
-
Разработать детальную номенклатуру хромосом домашней собаки и лисицы - видов, геномы которых картируются в настоящее время.
-
Провести сравнительный анализ исчерченности хромосом пяти видов Canidae в целях определения основных закономерностей эволюции кариотипа в данном семействе.
Научная новизна работы. Впервые проведено детальное описание и сопоставление дифференциально окрашенных хромосом европейского и канадского бобров. Установлено, что хромосомные наборы этих видов образованы в результате тан-демяых и центрических слияний хромосом предковой высокохромосомной формы, но в различных сочетаниях, что привело к значительной каряотипическои дивергенции современных видов.
Впервые описана GTG-дифферешщальная окраска хромосом высокого уровня разрешения домашней собаки, лисицы, песца, енотовидной собаки и фенека. Это позволило детализировать представления об особенностях хромосомной эволюции семейства Canidae. Для домашней собаки и серебристо-черной лисицы, геномы которых картируются в настоящее время, предложены цитологические карты и идиограммы GTG-окрашенных хромосом высокого уровня разрешения.
Практическая значимость работы. Полученные описания хромосом ряда видов пушных и домашних млекопитающих могут быть использованы и используются для развития работ по частной цитогенетике этих видов, например для детального описания известных хромосомных патологий, и для развития исследований по картированию геномов.
Полученные цитологические карты дифференциально окрашенных хромосом представителей собачьих и бобров используются при проведении Практикума по клеточной биологии у студентов биологического отделения факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены на отчетных сессиях Института цитологии и генетики и 11-ом Европейском коллоквиуме по цитогенетике домашних животных ( Copenhagen, 1994).
Публикации. По теме дисертации опубликовало 11 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, обзор литературы, описание материалов и методов, изложение собственных экспериментальных данных, обсуждение результатов исследования, выводы и список литературы (236 наименований). Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок и 3 таблицы.