СЕЛЕКЦІЙНО-ГЕНЕТИЧНИЙ ІНСТИТУТ –

НАЦІОНАЛЬНИЙ ЦЕНТР НАСІННЄЗНАВСТВА

ТА СОРТОВИВЧЕННЯ УААН

ГОРЕНСЬКА Ольга Володимирівна

УДК
576.316.352:575.222.78:575.16

Функціонування політенних хромосом слинних залоз drosophila melanogaster
meig. за впливу інбридингу, гібридизації і аналогів екдизону

03.00.15 ? генетика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Одеса — 2005

Дисертацiєю є рукопис.

Робота виконана в Харкiвському нацiональному унiверситетi iм. В. Н.
Каразiна Мiнiстерства освiти i науки України

Науковий керiвник: доктор бiологiчних наук, професор, заслужений дiяч
науки i техники України,

Шахбазов Валерiй Гайович,

Харкiвський нацiональний унiверситет iм. В.Н. Каразiна, професор кафедри
генетики та цитології

Офiцiйнi опоненти:

доктор бiологiчних наук, професор,

Тоцький Владлен Миколайович,

Одеський нацiональний унiверситет iм. I. I. Мечнiкова,

завiдувач кафедри генетики та молекулярної бiологiї

кандидат бiологiчних наук,

Суханов Святослав Всеволодович,

Iнститут шовкiвництва УААН,

завiдувач лабораторiї генетики

Провiдна установа: Iнститут бiологiї клiтини НАН України, м. Львiв

Захист вiдбудеться “ 20 ” травня 2005 року о 10 годинi на засiданнi
спецiалiзованої вченої ради Д 41.363.01 у Селекцiйно-генетичному
iнститутi – Нацiональному ценрi насiннєзнавства та сортовивчення УААН
(65036, м. Одеса, Овiдiопольська дорога, 3).

З дисертацiєю можна ознайомитись у бiблiотецi Селекцiйно-генетичного
iнституту – Нацiонального ценру насiннєзнавства та сортовивчення УААН
(65036, м. Одеса, Овiдiопольська дорога, 3).

Автореферат розісланий 14 квітня 2005 року.

Вчений секретар

спецiалiзованої вченої ради Д 41.363.01
Сiчкар В. I. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Гетерозис привертає до себе увагу дослідників як
потужний резерв підвищення продуктивності й поліпшення інших
господарсько корисних ознак рослин і тварин. Однак, незважаючи на
тривалий період вивчення цього явища, багато питань залишаються
недостатньо з’ясованими, що перешкоджає більш планомірному й
спрямованому використанню гетерозису в практичній селекції (Струнников,
1994, Спрег, 1987, Шахбазов, 1992). У дослідженні явища гетерозису,
поряд с популяційно-генетичним (Тоцкий та ін., 2002), особливий інтерес
представляє онтогенетичний аспект. З одного боку, ефект гетерозису
впливає на динаміку онтогенезу, а з іншого боку, перевага гібридного
геному реалізується під час індивідуального розвитку за певних умов
середовища.

Проведене дослідження на модельному об’єкті – Drosophіla
melanogaster,

присвячене вивченню генетичних основ функціювання гігантських хромосом
слинних залоз у інбредних линій і гібридів дрозофіли, зокрема, пуфової
активності і ступеня політенізації гігантських хромосом, а також
біоелектричних властивостей клітинних ядер, дає новий науковий матеріал
для теоретичного осмислення цих явищ.

Мало з?ясованними залишаються механізми регуляції генної активності в
онтогенезі комах і роль у цих процесах гормонів розвитку.

В онтогенезі комах важливу роль відіграє стероїдний гормон
20-ОН-екдизон, що регулює функцію геному за індивідуального розвитку
(Буров, 1983, Жимулев, 1994). У зв’язку з цим з?ясовували роль генотипу
дрозофіли за дії цього гормону на активність локусів політенних хромосом
іn vіvo і іn vіtro.

Дані про вплив інбридингу і гібридизації на пуфову активність політенних
хромосом дрозофіли неповні й суперечливі (Шаламов, 1996, Страшнюк и др.,
1991, Frutos at all, 1984), у зв’язку з чим необхідні додаткові
дослідження в цьому напрямі. Механізми політенізації дотепер не
з’ясовані. Передбачається, що цей процес регулюється прямими генетичними
механізмами. У той же час роль гормонів розвитку в процесах
ендоредуплікації вивчена недостатньо (Жимулев, 1994, Бродский, Урываева,
1981). Тому особливе значення має вивчення впливу аналогів гормону
линьки екдизону на ступінь політенізації і пуфінг гігантських хромосом у
ліній і гібридів Drosophіla melanogaster Meig.

Вивчення генетико-біофізичних і генетико-біохімічних механізмів дії
стероїдних гормонів — один із перспективних напрямів у генетиці,
оскільки провідним у механізмі дії цих гормонів є їх вплив на експресію
генів, а відтак — на біохімічні і біофізичні процеси. Актуальність таких
досліджень пов’язана з тим, що не існує єдиної думки з питань
молекулярних механізмів взаємодії гормонів розвитку комах з генетичним
апаратом клітини (Буров, 1983, Жимулев, 1994). У зв’язку з цим важливим,
на наш погляд, є дослідження інтегральних біоелектричних властивостей
клітинних ядер, які віддзеркалюють загальний функціональний стан
ядерного геному і клітини в цілому. Ці дослідження сприяють розвитку
наукових уявлень про механізми гормонального контролю індивідуального
розвитку комах. Новим аспектом цих досліджень є вивчення взаємозв?язку
між інтегральними біоелектричними властивостями клітинних ядер слинних
залоз дрозофіли і функціональним станом локусів політенних хромосом в
онтогенезі інбредних і гібридних особин.

Крім цього, нами проведено тестування декількох нових аналогів екдизону
на здатність до стимуляції пуфової активності політенних хромосом
дрозофіли. Інтерес до нових гормональних препаратів обумовлений їх
широким практичним застосуванням (Какпаков, 1993, Шангарева, 1998).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана
в межах наукової тематики відділу генетики науково-дослідного інституту
біології Національного університету імені В.Н. Каразіна Міністерства
освіти і науки України і є складовою тем «Вивчити генетичні та
епігенетичні основи життєздатності та стійкості організмів, розробити
методи визначення та підвищення цих властивостей для медицини й
селекції» за номером держреєстрації 0198U005753, а також «Вивчити вияви
кількісної спадковості у зв’язку з генетичними та фізичними параметрами
ядерного геному в нормі та за умов впливу електромагнітних хвиль різних
частот» за номером держреєстрації 0100U003314.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було з?ясувати активність
пуфіювання, ступінь політенізацї гігантських хромосом та біоелектричні
властивості клітинних ядер в слинних залозах дрозофіли за умов
інбридингу, гібридизації та впливу аналогів стероїдного гормона розвитку
— екдизону. Для досягнення мети дисертаційної роботи були поставлені
такі завдання:

1. З?ясувати інтенсивність пуфіювання гігантських хромосом слинних залоз
дрозофіли за умов інбридингу та гібридизації;

Оцінити вплив аналогів екдизону на пуфову активність політенних
хромосом;

Дослідити вплив екзогенного синтетичного аналога екдизону —
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу — на ступінь політенізації
гігантських хромосом і швидкість преімагінального розвитку інбредних і
гібридних особин дрозофіли;

Визначити генетичні відмінності за електрокінетичними властивостями
клітинних ядер слинних залоз у інбредних і гібридних особин дрозофіли в
ранньому онтогенезі;

З?ясувати динаміку електрокінетичних властивостей клітинних ядер слинних
залоз ліній та гібридів дрозофіли у відповідь на дію аналогів екдизону в
умовах іn vіtro.

Об’єкт дослідження — гормональна регуляція структури і функцій
політенних хромосом слинних залоз дрозофіли.

Предмет дослідження — пуфова активність політенних хромосом, ступінь
політенізації, біоелектричні властивості ядер клітин слинних залоз
дрозофіли.

Методи дослідження — метод давлених ацетоорсеїнових препаратів
політенних хромосом, метод внутрішньоклітинного мікроелектрофорезу, а
також методи математичного аналізу отриманих результатів.

Наукова новизна отриманих результатів. На модельному об’єкті —
Drosophіla melanogaster — показано, що механізми гетерозису пов’язані з
особливостями регуляції генетичних функцій хромосом (пуфової активності)
у гібридів F1. Отримані результати теоретично важливі для розуміння
зв’язку явища гетерозису з механізмами генетичної регуляції процесів
індивідуального розвитку ліній і гібридів дрозофіли.

З урахуванням зворотної залежності інтенсивності пуфіювання від ступеня
політенізації гігантських хромосом нами встановлено існування генетичних
відмінностей щодо активністі пуфіювання в політенних хромосомах
дрозофіли за умов інбридингу та гібридизації, особливо за наявності
гетерозису. На ділянках асинапсису політенних хромосом у гібридів F1
виявлено явище гетерозиготності по пуфам, що є цитологічним виявом
геномного імпринтингу. Вперше показано, що розвиток личинок у
середовищі, що містить аналог екдистерону —
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріол, веде до зниження показника ступеня
політенізації гігантських хромосом і тривалості преімагінального
розвитку дрозофіли. Ефект зазначеної дії залежить від генотипу. Новими є
дані про існування генетипових розходжень за показником
електронегативності клітинних ядер у ранньому онтогенезі інбредних і
гібридних особин. Вперше у дослідах іn vіtro оцінена залежність
біоелектричних властивостей клітинних ядер від екдизонової індукції
пуфової активності гігантських хромосом дрозофіли. Таким чином, показано
зв’язок структури й генетичних функцій хромосом у ліній і гібридів
дрозофіли з біоелектричними властивостями клітинних ядер.

Практичне значення отриманих результатів. Дослідження важливих проявів
гетерозису на рівні політенних хромосом дозволило одержати нові наукові
дані, що мають теоретичну та практичну цінність для розуміння природи
цього явища. З?ясовано ефективність нових препаратів — аналогів гормону
линьки комах — 20-ОН-екдизону (фірма «ЭСО», Москва) і
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу (Білорусь). Оцінено їх вплив на
пуфову активність політенних хромосом. Показано, що досліджені препарати
мають високу біологічну активність, і це дозволяє рекомендувати їх до
використання у бджільництві, шовківництві та інших галузях народного
господарства. Розроблено нову тест-систему для скринінгу сполук
стероїдної будови на гормональну активність.

Результати проведеного дослідження використовуються для подальших
наукових досліджень та у навчальному процесі кафедри генетики та
цитології ХНУ.

Особистий внесок здобувача. Усі розділи дисертаційної роботи виконані
здобувачем самостійно. Аналіз отриманих результатів провадився разом з
науковим керівником роботи.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень з теми
дисертації були повідомлені на V і VІ з’їздах українського
ентомологічного товариства (Харків, 1998, Біла Церква, 2003), на
конференції молодих вчених, аспірантів і студентів з молекулярної
біології й генетики (Київ, 2003), на установчому з’їзді українського
товариства клітинної біології (Львів, 2004), на VІ міжнародному
симпозіумі «Біологічні механізми старіння» (Харків, 2004), на
конференції «Генетика у сучасному суспільстві», присвяченій 70-річчю
кафедри генетики та цитології Харківського національного
університету імені В.Н. Каразіна (Харків, 2004).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових праць: із
них — 4 статті в наукових фахових журналах і 6 тез.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація викладена на 179 сторінках
тексту, включає вступ, огляд літератури, розділ «Матеріали та методи
досліджень», 3 розділи власних досліджень і їх обговорення, заключення,
висновки, список використаних джерел (усього 263) та додатки. Дисертація
містить у собі 13 рисунків, 4 таблиці, 43 мікрофотографії.

ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. У роботі використовували високоінбредні
лінії дрозофіли ВА (високоактивна), НА (низькоактивна) і їх реципрокні
гібриди першого покоління. Ці лінії отримані Л. З. Кайдановим
(Санкт-Петербузький університет) у результаті тривалого інбридингу —
понад 700 поколінь – та добору за статевою активністю самців. Добір
призвів до зміни цілого комплексу адаптивно важливих ознак, в результаті
чого лінія ВА перевищує лінію НА за життєздатністю, теплостійкістю,
тривалістю життя та ін. Дестабілізуюча дія добору в лінії НА проявилася
зміною балансу генів: накопиченням мутацій, що знижують життєздатність
дрозофіли, транспозиціями мобільних диспергованих генів, що є джерелом
генетичної нестабільності та спадкової мінливості у лініях. Лінії НА та
ВА виявляють високу комбінаційну здатність на гетерозис (Кайданов,
Субботин, 1984; Страшнюк, Таглина, Шахбазов, 1991; Samilo, Strashnyuk,
Shakhbazov, 1997).

Частина експериментів проведена на інбредних лініях Canton-S (C-S) і
Oregon-R (Or-R) (інбридинг провадили протягом 65 поколінь) і на їх
гібридах F1. Крім того, використовували неселектовані лінії дикого типу
Домодєдовська-32 (Д-32) і Or-R.

Політенні хромосоми дрозофіли досліджували на давлених ацетоорсеїнових
препаратах слинних залоз, виготовлених за стандартною методикою
(Полуэктова, Евгеньев, 1974). Оцінку розмірів пуфів провадили на
хромосомах з однаковим ступенем політенізації: 1024С. Розміри пуфів
визначали за допомогою окуляр-мікрометра і порівнювали їх із шириною
прилеглого диска, не залученого в процес пуфіювання.

Відмінності за ступенем політенізації хромосом (СПХ) визначали
цитоморфометричним методом. На цитологічних препаратах відмінності
ступеня політенізації виявляються за діаметром хромосом та інтенсивністю
їх забарвлення ацетоорсеїном (Страшнюк та ін., 1995). Ступінь
політенізації хромосом слинних залоз дрозофіли визначали у самок
наприкінці третьої личинкової стадії.

Залежність пуфінгу політенних хромосом від генотипу вивчали на стадії
0-годинної передлялечки.

У дослідах по вивченню впливу на пуфову активність політенних хромосом
різних препаратів 20-ОН-екдизону іn vіtro використовували живильне
середовище С46 (середовище для культивування клітин комах) (Какпаков,
1986), та препарати 20-ОН-екдизону фірми «Calbіochem» (США) та фірми
«ЭСО» (Росія) у концентрації 1 мкг/мл.

При дослідженні екдизонової індукції в міжлиняльний період розвитку для
досліду брали личинок-самиць за 10 годин до формування пупаріїв.

В експериментах по з?ясуванню впливу екзогенного
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу на показник СПХ і швидкість
преімагінального розвитку дрозофіли у живильне середовище додавали
гормональний препарат у концентрації 1 мкг/мл. Тривалість
преімагінального розвитку досліджували на синхронізованих культурах
ліній і гібридів дрозофіли, отриманих з яєць, відкладених за 2 години,
при температурі 24,0 ± 0,5 OС. Враховували час від початку яйцекладки до
виходу імаго.

Біоелектричні властивості клітинних ядер досліджували у слинних залозах
личинок та передлялечок за допомогою оригінального методу
внутрішньоклітинного мікроелектрофорезу (Шахбазов, Лобинцева, 1972).
Основним показником, що характеризує біоелектричні властивості клітинних
ядер, слугує відсоток електронегативних ядер (ЕНЯ,%), які виявляються за
їх зміщенням в електричному полі у напрямку аноду.

Результати дослідження оброблені загальноприйнятими статистичними
методами. Визначали середнє значення ознаки й помилку середнього.
Вірогідність розходжень між порівнюваними вибірками особин за тією або
іншою ознакою оцінювали за критерієм Стьюдента. Проведено дисперсійний
аналіз двофакторних комплексів за методом Плохінського. Розраховано
коефіцієнт кореляції рангів за Спірманом. Проведено регресійний аналіз.

Результати досліджень та їх обговорення. На особинах високоінбредних
ліній ВА та НА і їх гібридах F1 досліджено залежність пуфінгу політенних
хромосом від генотипу. Отримані результати наведені на рис. 1.

Рис. 1. Активність пуфінгу політенних хромосом у інбредних ліній (ВА,
НА) та їх гібридів F1

У інадаптивної лінії НА порівнянно з лінією ВА встановлено зменшення
розмірів пуфів в локусах 82EF, 83E й 72CD на 25,8 % (Р >
0,99), 21,6 % (Р > 0,999) і 21,8 % (Р > 0,99) відповідно. Гібрид ВА х
НА перевершує кращу з батьківських ліній за показником активності
пуфінгу політенних хромосом у всіх досліджених локусах, крім 83Е, де
розходження в розмірах недостовірне. Розміри пуфів 63Е, 82EF, 71CE й
72CD у лінії ВА в середньому на 8,8-18,1 % (Р > 0,95-0,999) були
меншими, ніж у гібриду ВА х НА.

Розміри пуфів 63Е, 71CE й 82EF у гібриду НА х ВА були більшими, ніж у
лінії ВА в середньому на 8,4 — 32,3 % (Р > 0,95-0,999). Різниця у
розмірах пуфів між гібридами достовірно виявляється тільки в локусі 72CD
і становить 13,1 % (Р > 0,99).

На ділянках асинапсису політенних хромосом у гібриду F1 ВА х НА виявлено
явище гетерозиготності за пуфами (рис. 2). Спостережене явище
гетеропуфіювання, на наш погляд, є цитологічним виявом геномного
імпринтингу у гібридів Drosophіla melanogaster. Можливими причинами
цього явища можуть бути мутації або асинхронність пуфіювання гомологів.
Крім того, гетеропуфіювання можна пояснити відмінностями розмірів пуфів
у батьківських ліній, що показано на рис. 1.

А б в

Рис. 2. Гетерозиготність за пуфами у районах асинапсису політенних
хромосом (гібрид F1 ВА х НА):

а — міжлиняльний пуф 25АС, б — пізній екдизоновий пуф 95D, в — пізній
екдизоновий пуф 71СЕ

Гетерозиготність за пуфами в ділянках хромосом, що асинаптують, може
бути також обумовлена інактивацією генів унаслідок інсерції МГЕ в одну
із гомологічних хромосом. Відомо, що лінії НА й ВА відрізняються
масовими й невипадковими транспозиціями МГЕ (Кайданов, Мыльников, Галкин
и др., 1997), зокрема виявлена локалізація hobo-елементів на ділянках
25В, 71F та 95Е (Кайданов, Галкин, Иовлева и др., 1996).

Вивчення онтогенетичних змін електрокінетичних властивостей клітинних
ядер слинних залоз дрозофіли ліній ВА, НА та гібридів F1 (рис. 3)
показало, що в онтогенезі інбредних і гібридних личинок дрозофіли зміни
показника електронегативності ядер у слинних залозах корелюють із рівнем
екдизону, який викликає різкі зміни у пуфіюванні політенних хромосом.

Максимуми показника ЕНЯ,% збігаються з періодами розвитку, у яких
відбуваються регульовані гормонами перемикання генної активності в ДНК
дрозофіли. У цей час відбуваються найбільш різкі зміни у складі активних
локусів хромосом: активуються пізні екдизонові пуфи і підвищується
загальна пуфова активність політенних хромосом.

Отримані дані свідчать також про значну залежність від генотипу
біоелектричних властивостей клітинних ядер. Найменші значення
досліджуваного показника спостерігали в інадаптивної лінії НА, яка
поступалася лінії ВА на 12,7 — 37,3 % (Р > 0,95 — 0,999). Гібриди мали
кращі показники ЕНЯ,% порівняно з обома батьківськими лініями. Так, за 2
години до формування пупаріума, гібрид НА х ВА перевищував кращу з
батьківських ліній на 28,5 % (Р > 0,999), а гібрид ВА х НА — на 18,6 %
(Р > 0,999). Дисперсійний аналіз показав достовірний вплив генотипу (19
%) і віку личинок (60,3 %) на показник ЕНЯ, %.

Рис. 3. Генетичні розходження динаміки змін заряду клітинних ядер
слинних залоз у iнбредних ліній і гібридів Drosophіla melanogaster у
ранньому онтогенезі

Екдистерон є гормоном, що регулює генетичну програму розвитку комах. Він
належить до родини стероїдних гормонів, в основі дії яких лежить їх
безпосередній вплив на експресію генів. Для більш повного розуміння
механізмів гормонального контролю індивідуального розвитку комах
досліджували динаміку регресії міжлиняльних пуфів та активації ранніх
екдизонових пуфів паралельно зі змінами електрокінетичних властивостей
клітинних ядер у слинних залозах дрозофіли під впливом гормону линьки
екдистерону іn vіtro.

Оскільки існуючі аналоги екдистерону можуть розрізнятися за своєю
біологічною активністю і викликати різний ефект на хромосомному рівні, у
досліді використовували різні препарати цього гормону. Результати
експерименту показали (табл. 1), що при культивуванні клітин слинних
залоз дрозофіли іn vіtro не відзначено достовірних відмінностей у
швидкості регресії міжлиняльних пуфів у відповідь на дію різних
препаратів 20-ОН-екдизону.

10-ти хвилинна експозиція в живильному середовищі з додаванням
екдистерону фірми «Calbіochem» зменшує розміри всіх досліджених
міжлиняльних пуфів у середньому на 33,5 — 38 %, а у середовищі С46 з
додаванням екдистерону фірми «ЭСО» — на 27,4 — 35,6 %. Експозиція
протягом 20-ти хвилин збільшує регресію міжлиняльних пуфів під впливом
препаратів екдистерону «Calbіochem» і «ЭСО» на 41,6 — 52,4 % та 41,1 —
51,6 % відповідно.

Інкубація клітин слинних залоз дрозофіли у живильному середовищі з
екдистероном протягом 10-ти хвилин викликає достовірну активацію ранніх
екдистеронових пуфів (табл. 2).

Таблиця 1

Динаміка регресії міжлиняльних пуфів при культивуванні слинних залоз
Drosophіla melanogaster у живильному середовищі з екдистероном іn vіtro

Розмір пуфів (відношення розмірів пуф/диск)

Локус Контроль1 Контроль 2 Дослід 1 Дослід 2

10 хв 20 хв 10 хв 20 хв 10 хв 20 хв

3С/1Е 2,5±0,06 2,3±0,06 2,32±0,1 1,61±0,06* 1,19±0,07* 1,61±0,05*
1,21±0,06*

25АС/24F 1,97±0,07 2,14±0,08 1,97±0,1 1,31±0,05* 1,15±0,08* 1,43±0,07*
1,16±0,05*

68C/67F 2,66±0,08 2,63±0,09 2,51±0,1 1,65±0,09* 1,34±0,09* 1,73±0,07*
1,41±0,07*

Контроль 1 — міжлиняльний період розвитку, контроль 2 — живильне
середовище для культивування клітин комах С46; дослід 1 — середовище С46
з екдистероном фірми «Calbіochem», конц. 1 мкг/мл; дослід 2 — середовище
С46 з екдистероном фірми «ЭСО», конц. 1 мкг/мл

* Відмінність від контролю 1 — Р > 0,99

Збільшення їх розмірів під впливом екдистерону фірми «ЭСО» змінювалося в
межах 71 — 147 %, при дії екдистерону фірми «Calbіochem» — у межах 52 —
133 %. 20-хвилинна експозиція в середовищі з екдистероном фірм «ЭСО» і
«Calbіochem» збільшує розміри пуфів у середньому на 93 — 167 % і 85 —
174 % відповідно.

Таблиця 2

Динаміка активації ранніх екдизонових пуфів при культивуванні cлинних
залоз Drosophіla melanogaster у живильному середовищі

з екдистероном іn vіtro

Розмір пуфів (відношення розмірів пуф/диск)

Локус Контроль1 Контроль 2 Дослід 1 Дослід 2

10 хв 20 хв 10 хв 20 хв 10 хв 20 хв

2B5-6/1E 0,8±0,1 0,7±0,07 0,78±0,1 1,66±0,09* 1,88±0,1* 1,84±0,09*
1,93±0,08*

50CD/50C 0,89±0,03 0,85±0,07 0,82±0,1 1,35±0,04* 1,72±0,09* 1,52±0,1*
1,65±0,09*

71CE/71B 0,71±0,1 0,69±0,09 0,71±0,1 1,56±0,1* 1,83±0,02* 1,6±0,09*
1,75±0,07*

72CD/71B 0,65±0,11 0,65±0,11 0,7±0,09 1,49±0,07* 1,65±0,09* 1,49±0,1*
1,64±0,09*

88D/88C 0,71±0,04 0,7±0,07 0,7±0,08 1,58±0,07* 1,77±0,08* 1,72±0,09*
1,81±0,04*

88EF/88C 0,72±0,07 0,6±0,07 0,72±0,1 1,53±0,07* 1,7±0,08* 1,66±0,08*
1,81±0,08*

93D/93C 0,66±0,1 0,62±0,06 0,61±0,1 1,54±0,02* 1,76±0,07* 1,63±0,07*
1,81±0,07*

Контроль 1 — міжлиняльний період розвитку; контроль 2 — живильне
середовище для культивування клітин комах С46; дослід 1 — середовище С46
з екдистероном фірми «Calbіochem», конц. 1 мкг/мл; дослід 2 — середовище
С46 з екдистероном фірми «ЭСО», конц. 1 мкг/мл

* Відмінность від контролю 1 — Р > 0,99

Результати вивчення динаміки змін електрокінетичних властивостей
клітинних ядер у слинних залозах дрозофіли під впливом гормону линьки іn
vіtro показані на рис. 4.

Рис. 4. Динаміка показника електронегативності ядер (ЕНЯ,%) у слинних
залозах Drosophіla melanogaster (лінія Д — 32) за умов культивування та
при дії екдистерону:

контроль 1 — міжлиняльний період розвитку, контроль 2 — живильне
середовище для культивування клітин комах С46, дослід 1 — середовище С46
з екдистероном фірми «Calbіochem», конц. 1 мкг/мл; дослід 2 — середовище
С46 з екдистероном фірми «ЭСО», конц. 1 мкг/мл

При культивуванні слинних залоз у живильному середовищі С46 (контроль 2)
протягом 5 — 10 хвилин показник ЕНЯ,% достовірно не відрізнявся від
контролю. Можна відзначити достовірне збільшення досліджуваного
показника через 20 хв інкубації, а саме на 27,4 % стосовно контролю 1.
Надалі, однак, показник ЕНЯ,% починає знижуватися, особливо через 60
хвилин культивування слинних залоз, коли цей показник складав лише 30,6
% від контролю 1.

AE

E

Ue

?

E

l

c

¤

¦

?

?

¬

AE

E

@

?l?0??&?

?l?0??&?

?l?0??&?

?l?0??&?

?l?0??&?

?l?0??&?

$

@

@

©»©$©8©<©L©ooooooooooooeoTHoTHoTHoOeoooeoeoeoIoeoEoeoEoAoIoIoo1/4oE?«?«? «?«?«?«?«?«? $ @ ? ph M » @ @ @ культивування в середовищі з екдистероном значення ЕНЯ,% було максимальним і перевершувало контроль 1 на 141,2 %, а контроль 2 - на 94,9 %. Надалі, як і в контролі 2, досліджуваний показник поступово знижувався. Однак і через 30, і через 60 хвилин культивування він був значно вищий, ніж у контролі 1, а порівнянно з контролем 2 відносні розходження все зростали. Через 60 хвилин культивування показник ЕНЯ,% у досліді 1 був у 5,5 рази вищим, ніж у контролі 2. Тісний функціональний зв'язок між електронегативністю клітинних ядер і часом їх культивування у середовищі, що містить екдистерон, віддзеркалює й коефіцієнт регресії: b = 0,77. Культивування слинних залоз личинок дрозофіли в середовищі з екдистероном "ЭСО" (дослід 2) протягом 10 і 20 хвилин збільшує показник ЕНЯ,% порівнянно з контролем 1 на 71,4 % і 100 % відповідно. Кількість електронегативних ядер у досліді 1 на 24% більша (Р > 0,99), ніж у досліді 2 після 20 хвилин культивування.

Таким чином, простежується зв’язок показника ЕНЯ,% з явищем пуфінгу
політенних хромосом: збільшення розмірів пуфів (табл. 1 і 2) протягом 10
і 20 хвилин культивування слинних залоз дрозофіли в середовищі з
20-ОН-екдизоном іn vіtro супроводжується достовірним збільшенням
показника ЕНЯ,%.

Вивчення електронегативністі клітинних ядер за дії гормону
20-ОН-екдизону іn vіtro (рис. 5) показало, що гормон линьки підвищує
кількість електронегативних ядер, однак ступінь змін цього показника
залежить від генотипу.

Рис. 5. Зміни біоелектричних властивостей клітинних ядер Drosophіla
melanogaster (лінії ВА, НА, гібриди F1 ВА х НА та НА х ВА ) в умовах
культивування і за дії екдистерону іn vіtro:

контроль 1 — міжлиняльний період розвитку, контроль 2 — живильне
середовище для культивування клітин комах С46, дослід — середовище С46 з
екдистероном фірми «Calbіochem», конц. 1 мкг/мл

При культивуванні слинних залоз личинок ліній ВА і НА в середовищі з
екдистероном (дослід) показник ЕНЯ,% перевершував контроль 1 на 101,69 %
(Р > 0,99) і на 90,91 % (Р > 0,99) відповідно. У гібридів в
експерименті спостерігається та ж тенденція, що й у батьківських ліній,
але більш яскраво виражена: величина показника ЕНЯ,% виросла на 127,56 %
(Р > 0,99) у гібридів НА х ВА і на 162,78 % (Р > 0,99) у гібридів ВА х
НА.

За результатами проведенного двофакторного дисперсійного аналізу частки
впливу генотипу і гормонального фактора на показник ЕНЯ,% достовірні і
становлять відповідно 16 % і 65,5 %.

При вивченні впливу екзогенного (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу на
функції політенних хромосом і швидкість преімагінального розвитку
Drosophіla melanogaster екдизонова активність синтетичного гормонального
препарату була перевірена за індукцією ранніх екдистеронових пуфів в
умовах іn vіtro. У дослід брали личинок лінії Or-R (wіld type) у
міжлиняльний період розвитку. Концентрація гормону складала 1 мкг/мл,
експозиція культивування слинних залоз — 30 хвилин. Результати
експерименту показали, що новий препарат
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріол викликає індукцію ранніх екдизонових
пуфів у політенних хромосомах дрозофіли у всіх досліджених локусах —
2В5-6, 88D, 50CD, 63F, 93D і 71CЕ, розміри яких у середньому становили
1,4 — 1,6 бали (Р > 0,999). Отже, можна зробити висновок, що
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріол має активність, аналогічну дії
екдизону.

Результати експериментів з вивчення тривалості преімагінального розвитку
ліній і гібридів дрозофіли у присутності екзогенного
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу в концентрації 1 мкг/мл (табл. 3)
показали, що у контролі лінія C-S випереджає лінію Or-R за швидкістю
преімагінального розвитку на 6,7 години.

Таблиця 3

Зміни у швидкості розвитку інбредних ліній і гібридів F1 дрозофіли,
викликані дією екзогенного (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу у
концентрації 1 мкг/мл

Тривалість преімагінального розвитку, години

Генотип Контроль Дослід

Самки Самцi Самки Самцi

Canton-S 233,17±0,55 240,13±0,65 231,33±0,76 238,57±0,66

Oregon-R 241,68±1,19 245,04±1,2 236,12±0,93* 240,1±0,76*

F1 C-S х Or-R 225,78±0,48 235,42±0,47 219,0±0,68* 232,79±0,52*

F1 Or-R х C-S 230,88±0,45 240,28±0,44 226,49±0,49* 237,95±0,4*

* Відмінність від контролю Р > 0,95

У контролі ефект гетерозису виявляє гібрид F1 C-S х Or-R, що
розвивається значно швидше, ніж обидві батьківські лінії, тоді як у
гібриду F1 Or-R х C-S цей показник — на рівні кращої з батьківських
ліній. Як у ліній, так і у гібридів самки розвиваються дещо швидше, ніж
самці: у середньому на 7,3 години.

За розвитку личинок у середовищі, що містить аналог екдизону (дослід),
генетичні відмінності зберігаються, однак тривалість преімагінальних
стадій скорочується. Виняток становить лінія C-S, у якої розходження між
дослідом і контролем недостовірні. У досліді тривалість преімагінального
розвитку самок скоротилася у випадку лінії Or-R на 5,6 годин (Р > 0,95),
у гібридів F1 C-S х Or-R і Or-R х C-S — на 6,8 й 4,4 годин відповідно (Р
> 0,95). Для самців період розвитку від яйця до вильоту імаго скоротився
у випадку лінії Or-R на 4,9 години (Р > 0,95), а у гібридів F1 C-S х
Or-R та Or-R х C-S, відповідно, на 2,6 й 2,3 годин (Р > 0,95). Таким
чином, самки виявилися дещо чутливішими до дії екзогенного гормонального
препарату у порівнянні з самцями. Збільшення швидкості преімагінального
розвитку у ліній і гібридів F1 дрозофіли під впливом екзогенного
препарату (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу в наших дослідах слугувало
додатковим доказом екдизонової активності цього препарату.

Результати вивчення впливу (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу на ступінь
політенізації хромосом у інбредних ліній дрозофіли і гібридів F1 між
ними показані на рис. 6.

Рис. 6. Розподіл ядер з різним ступенем політенізації хромосом у слинних
залозах личинок інбредних ліній і гібридів дрозофіли при дії екзогенного
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріола в концентрації 1 мкг/мл

У контролі значимих розходжень між лініями та гібридами за процентним
співвідношенням ядер з різним ступенем політенізації не виявлено.
Розвиток личинок у середовищі з аналогом екдистерону викликає достовірні
зміни у розподілі ядер за класами у слинних залозах лінії Or-R і
гібридів Or-R х C-S і C-S х Or-R. У всіх вивчених варіантах, окрім лінії
C-S, частка ядер з рівнем політенізації 1024С зменшилася на 9,14 — 13,9
% (Р > 0,95) і збільшилася кількість ядер 512С на 21,4 — 47,5 % (Р >
0,95). Крім того, у лінії Or-R підвищилася кількість ядер 256С на 56,9
% (Р > 0,99), а у гібридів F1 Or-R х C-S і C-S х Or-R зменшився
відсоток ядер 2048С, а саме на 96,2 і 69,23 % (Р > 0,99)
відповідно. Слід також зазначити, що на препаратах політенних хромосом
слинних залоз лінії Or-R у досліді взагалі не виявлено ядер, що містять
хромосоми з максимальним СПХ — 2048С. Відмінності між контролем і
дослідом за розподілом класів ядер у лінії C-S недостовірні.

Середній рівень політенізації хромосом визначали, виходячи з даних про
відсоткове співвідношення ядер з різним рівнем політенізації хромосом
(рис. 7).

Рис. 7. Зміна середніх значень СПХ у слинних залозах інбредних ліній і
гібридів F1 дрозофіли під впливом екзогенного
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу. У контролі істотних розходжень між
лініями Or-R і C-S не спостерігали. Гібриди F1 Or-R х C-S й C-S х Or-R
не відрізнялися від лінії Or-R і мали нижчі показники СПХ у порівнянні з
лінією C-S (97,5 і 96,2 % відповідно (Р > 0,95)). Розвиток личинок у
середовищі з аналогом екдистерону достовірно зменшує середні значення
ступеня політенізації хромосом у всіх досліджених варіантах. У гібридів
ефект виражений сильніше, ніж у батьківських ліній. Показник СПХ за дії
гормону знизився у ліній в середньому на 3,58 % (Р > 0,95), а у гібридів
— на 6,18 % (Р > 0,95). Таким чином, гібриди виявилися чутливішими до
дії екзогенного гормонального фактора. Дисперсійний аналіз отриманих
результатів показав достовірний вплив гормонального чинника (27,06 %) та
генотипу (17,40 %) на показник політенізації гігантських хромосом.

ВИСНОВКИ

1. Гормон линьки екдизон має множинну дію, впливаючи на пуфінг, ступінь
політенізації гігантських хромосом і на біоелектричні властивості
клітинних ядер слинних залоз дрозофіли. Відмінності зазначених
параметрів у інбредних ліній і їх гетерозисних гібридів свідчать про те,
що прояви гетерозису можуть торкатися різних рівнів регуляції функцій
генетичного аппарату клітини.

2. Пуфова активність політенних хромосом дрозофіли за умов інбридингу,
гібридизації і особливо за ефекту гетерозису залежить від генотипу мух.
Розміри пуфів у особин лінії ВА (високоактивної) більші, ніж у мух лінії
НА (низькоактивної); гібриди, що виявляють ефект гетерозису за низкою
адаптивно важливих ознак, перевищують за даним показником кращу з
батьківських ліній.

На ділянках асинапсису політенних хромосом у гібриду F1 ВА х НА виявлено
явище гетерозиготності по пуфам, що є цитологічним проявом геномного
імпринтингу.

Інкубація клітин слинних залоз дрозофіли у живильному середовищі з
екдистероном іn vіtro викликає достовірну регресію міжлиняльних та
активацію ранніх екдистеронових пуфів. Розміри пуфів залежать від
експозиції. Не відзначено достовірних відмінностей у розмірі пуфів у
відповідь на дію різних препаратів 20-ОН-екдизону (фірм «ЭСО» і
«Calbіochem»).

Ступінь політенізації гігантських хромосом за розвитку личинок у
середовищі, що містить екзогенний аналог екдистерону —
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріол, зменшується. Цей ефект залежить від
генотипу мух. Гібриди виявилися більш чутливими до дії зазначеного
гормонального фактора у порівнянні з інбредними батьківськими лініями.

У мух інбредних ліній Canton-S, Oregon-R а також у гібридів F1
Canton-S х Oregon-R та Oregon-R х Canton-S за дії аналога екдистерону
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу зменшується тривалість
преімагінального розвитку. За ступенем змін даної ознаки лінії та
гібриди F1 не розрізняються.

За показником електронегативності клітинних ядер (ЕНЯ,%) у ранньому
онтогенезі інбредних і гібридних мух спостерігаються генетичні
відмінності. існує чітка залежність показника ЕНЯ,% від змін пуфового
паттерну на преімагінальних стадіях розвитку у інбредних і гібридних
особин дрозофіли.

Вплив гормону линьки екдистерону на клітини слинних залоз дрозофіли іn
vіtro супроводжується значним збільшенням негативного електричного
заряду клітинних ядер, що відіграє важливу роль у механізмах дії
стероїдних гормонів на генетичний апарат клітин.

Дія аналогів екдизону на клітини слинних залоз дрозофіли іn vіtro
залежить від генотипу. Після 20-ти хвилинної експозиції слинних залоз
дрозофіли в середовищі з 20-ОН-екдизоном значно підвищується кількість
електронегативних ядер. У гібридів, особливо у гетерозисних, ефект
виражений сильніше, а лінія ВА перевищує за цим показником лінію НА.

Експериментально обгрунтована можливість використання пуф-тесту для
оцінки біологічної активності аналогів екдизону. Вивчено дію
20-ОН-екдизону фірми «ЭСО» (Росія) і (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу
(Білорусь) на пуфіювання та політенізацію хромосом слинних залоз
дрозофіли, а також на електрокінетичні властивості ядер клітин. Ефект,
викликаний цими препаратами на хромосомному рівні, є аналогічним дії
стандарту — 20-ОН-екдизону фірми «Calbіochem» (США).

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Горенская О. В., Страшнюк В. Ю., Шахбазов В. Г., Какпаков В.Т. Динамика
биоэлектрических свойств клеточных ядер Drosophila melanogaster Meig. в
условиях культивирования in vitro и при действии экдизона // Изв. Харьк.
энтомол. о-ва, 1997. –Т. 5– Вып.2.– С. 105-109.

Шахбазов В. Г., Аленiна С. Б., Горенська О. В., Самiло С. М., Страшнюк
В. Ю. Прояви ефекту гетерозису у Drosophila melanogaster по
бioeлектричним властивостям клiтинних ядер // Изв. Харьк. энтомол.
о-ва, 1999.– Т.7.– Вып. 1. – С. 127-131.

Горенская О. В., Страшнюк В. Ю., Шахбазов В. Г., Какпаков В. Т. Влияние
генотипа на пуфинг политенных хромосом и биоэлектрические свойства
клеточных ядер Drosophila melanogaster в связи с действием экдизона в
опытах in vivo и in vitro // Цитология и генетика.– 2003. – № 6.– С.
41-46.

Страшнюк В.Ю., Горенська О.В., Непейвода С., Шахбазов В.Г. Вплив вiку та
аналога екдiзону на ендоредуплiкацiю полiтенних хромосом i швидкiсть
розвитку Drosophila melanogaster Mеig. // Вiсник Львiвского
унiверситету. Серiя бiологiчна.–2004. – № 38. – С. 99-106.

Шахбазов В. Г., Аленiна С. Б., Горенська О. В., Самiло С. М., Страшнюк
В. Ю. Прояви ефекту гетерозису у Drosophila melanogaster по
бioeлектричним властивостям клiтинних ядер // V з’їзд Українського
ентомологічного товариства. –Тези доповідей. – Харків–Ніжин, 1998. – С.
183.

Горенская О. В., Страшнюк В. Ю. Влияние
(24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-триола на степень политении гигантских
хромосом линий и гибридов Drosophila melanogaster // VI з’їзд
Українського ентомологічного товариства. Тези доповідей. –.Бiла Церква,
2003. – С. 26-27.

Gorenskaya O.V., Strashnyuk V.Yu., Shakhbazov V.G. Features of ecdysone
induction of gene activity at lines and hybrids of a Drosophila
melanogaster // Конференция молодых ученых, аспирантов и студентов по
молекулярной биологии и генетике. –Тезисы докладов. – Київ, 2003. – С.
14.

Strashnyuk V., Zhuravlyova L., Gorenskaya O., Belousova I., Shakhbazov
V. The influence of genotype and stressful factors on the
endoreduplication of polytene chromosomes of Drosophila melanogaster
Mеig. // Установочний з?їзд Українського товариства клiтинної бiологiї.–
Тези доповідей. – Львiв, 2004. – С. 390.

Страшнюк В.Ю., Горенская О.В., Белоусова И.Б., Марченко А.Ю. Влияниие
возраста и гормонов развития на эндоредупликацию политенных хромосом у
Drosophila melanogaster // Биологические механизмы старения. VI
международный симпозиум. –Тезисы докладов. – Харьков, 2004. – С. 61-62.

Горенская О. В. Особенности пуфирования политенных хромосом при
гетерозисе // Генетика в современном обществе. Научн. конф., посв.
70-летию кафедры генетики и цитологии Харьковского национального
университета им. В.Н. Каразина. –Тезисы докладов.– Харьков, 2004. – С.
17-18.

АНОТАЦІЯ

Горенська О. В. Функціонування політенних хромосом слинних залоз
Drosophіla melanogaster Meig. за впливу інбридингу, гібридизації і
аналогів екдизону. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за
спеціальністю 03.00.15 — генетика. – Селекційно-генетичний інститут –
Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення УААН, Одеса, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню особливостей гормональної регуляції
структури і функцій політенних хромосом за індивідуального розвитку
ліній і гібридів Drosophіla melanogaster Meig. У високоінбредних ліній
НА (низькоактивна), ВА (високоактивна) і реципрокних гібридів F1
встановлено існування генетичних відмінностей за активністю пуфіювання
політенних хромосом. На ділянках асинапсису політенних хромосом у
гібриду F1 ВА х НА виявлено явище гетеропуфіювання, що є цитологічним
проявом геномного імпринтингу. Показано, що розвиток личинок у
середовищі, що містить аналог екдистерону, веде до зниження показника
ступеня політенізації гігантських хромосом, і що ефект дії екдистерону
залежить від генотипу. Виявлено генетичні відмінності показника
електронегативності клітинних ядер у ранньому онтогенезі у інбредних і
гібридних особин дрозофіли. В експериментах іn vіtro показана роль
біоелектричних властивостей клітинних ядер у механізмі індукції
екдизоном змін генної активності в онтогенезі дрозофіли. Показано
зв’язок структури й генетичних функцій політенних хромосом з
біоелектричними властивостями клітинних ядер слинних залоз ліній і
гібридів. Оцінено вплив на пуфову активність гігантських хромосом нових
препаратів, аналогів гормону линьки комах — 20-ОН-екдизону (фірма «ЭСО»,
Москва) і (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-тріолу (Білорусь).

Ключові слова: дрозофіла, екдистерон (20-гідроксиекдизон), пуфінг,
ступінь політенізації, гетерозис, біоелектричні властивості клітинних
ядер.

АННОТАЦИЯ

Горенская О.В. Функционирование политенных хромосом слюнных желез
Drosophila melanogaster Meig. при действии инбридинга, гибридизации и
аналогов экдизона. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по
специальности 03.00.15 — генетика. — Селекционно-генетический институт —
Национальный центр семеноведения и сортоизучения УААН, Одесса, 2005.

Диссертация посвящена исследованию особенностей гормональной регуляции
структуры и функций политенных хромосом в процессе индивидуального
развития линий и гибридов Drosophila melanogaster Meig. Известно, что
механизмы гетерозиса связаны с проявлением функциональной активности
хромосом, в частности, с транскрипционной активностью генов. Генная
активность в клетках с политенными хромосомами проявляется в образовании
пуфов. Полученные в работе результаты позволяют внести ясность в спорный
вопрос о существовании генетических различий по пуфовой активности в
политенных хромосомах дрозофилы. В настоящем исследовании при изучении
этого вопроса применялись точные методические подходы. В частности,
учитывали зависимость пуфовой активности от степени политении хромосом,
размеры пуфов определяли с помощью окуляр-микрометра. Изучение пуфинга
политенных хромосом дрозофилы на специально отобранных высокоинбредных
линиях, различающихся по приспособленности — ВА (высокоактивная) и НА
(низкоактивная) и их реципрокных гибридах F1 — показало, что размеры
пуфов у линии ВА больше, чем у линии НА, гибриды превышают по данному
показателю лучшую из родительских линий.

На участках асинапсиса политенных хромосом у гибрида F1 ВА х НА
обнаружено явление гетеропуфирования, являющееся цитологическим
проявлением геномного импринтинга. Полученные результаты указывают на
то, что в основе гетерозиса могут лежать особенности регуляции генной
активности у гибридов, и на возможную роль геномного импринтинга в этом
явлении.

Особенности структуры и функционирования политенных ядер в конечном
счете реализуются в более высокий функциональный уровень
соответствующего органа и адаптивности организма в целом. Гормональный
контроль функции эндоредупликации политенных хромосом — спорный и мало
изученный вопрос. В настоящей работе предпринято исследование влияния
экзогенного аналога экдизона — (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-триола на
функции эндоредупликации политенных хромосом у инбредных и гибридных
особей дрозофилы. Показано, что действие гормонального препарата
приводит к снижению показателя степени политении гигантских хромосом.
Установлено, что эффект зависит от генотипа: гибриды проявляют большую
чувствительность к действию гормонального фактора, чем инбредные
родительские линии. Скорость предимагинального развития линий и гибридов
F1 между ними увеличивается при развитии личинок в среде, содержащей
экзогенный аналог экдизона. По степени изменений данного признака линии
и гибриды первого поколения не различаются.

Эффект гетерозиса можно рассматривать как результат реализации
генетической программы в онтогенезе гибридных организмов. Поэтому
онтогенетический аспект в изучении данного явления представляется весьма
важным. В работе установлены генетические отличия по показателю
электроотрицательности клеточных ядер (ЭОЯ,%) в раннем онтогенезе у
инбредных и гибридных особей дрозофилы. Показана взаимосвязь показателя
ЭОЯ,% со сменами пуфового паттерна и функциональной активностью ядерного
генома на предимагинальных стадиях развития у инбредных и гибридных
особей дрозофилы.

Вопрос о механизмах действия гормонов развития на генетический аппарат
клеток до сих пор не решен. Выделяют две основные группы гипотез —
прямого действия гормонов (непосредственное взаимодействие
гормон-рецепторного комплекса с регуляторными участками генов) и
опосредованного, связанного с изменениями внутриклеточных условий. Кроме
того, недавно предложена ионная модель индукции пуфов гормонами, в
которой оба подхода объединены.

Параллельное изучение скорости регресии межлинечных пуфов, активации
ранних экдистероновых пуфов и динамики показателя ЭОЯ,% в условиях
культивирования слюнных желез in vitro в среде с экдистероном может
служить тест-системой для изучения взаимосвязи между функциональной
активностью политенных хромосом и явлением гетерозиса. Кроме того, этот
методический подход позволяет более полно изучать механизмы
гормонального контроля индивидуального развития насекомых.

Результаты исследований показали, что действие гормона линьки
сопровождается существенным увеличением отрицательного заряда клеточных
ядер. Эти данные свидетельствуют о важной роли интегральных
биоэлектрических свойств клеточных ядер в механизме экдизоновой индукции
изменений пуфовой активности в онтогенезе дрозофилы. Показано, что
эффект действия 20-ОН-экдизона на клетки и гигантские хромосомы слюнных
желез дрозофилы in vitro зависит от генотипа и коррелирует с эффектом
гетерозиса. После 20-минутной экспозиции слюнных желез дрозофилы в среде
с 20-ОН-экдизоном значительно повышается количество электроотрицательных
ядер. У гибридов эффект выражен сильнее, линия ВА превосходит по этому
показателю линию НА.

Практическое значение работы связано с возможностью использования
пуф-теста для оценки биологической активности аналогов экдизона. Изучено
действие на структуру и функцию политенных хромосом 20-ОН-экдизона фирмы
«ЭСО» (Россия) и (24R)-5?-стигмастан-3?,5,6?-триола (Белоруссия).
Тестирование новых препаратов показало, что эффект, вызываемый ими на
хромосомном уровне, аналогичен действию стандарта — 20-ОН-экдизона фирмы
«Calbiochem» (США).

Данная проблема является актуальной в связи с производством новых
стероидных гормональных препаратов, которые находят самое разнообразное
практическое применение в пчеловодстве и шелководстве как регуляторы
развития, а также в борьбе с насекомыми-вредителями и эктопаразитами
животных.

Ключевые слова: дрозофила, экдистерон (20-гидроксиэкдизон), пуфинг,
степень политении, гетерозис, биоэлектрические свойства клеточных ядер.

ANNOTATION

Gorenskaya O. V. Functioning Drosophila melanogaster Meig. polytene
chromosomes of salivary glands under effect of inbreeding, hybridization
and analogues of an ecdysone. — Manuscript.

Thesis for a Candidate of Biological Sciences degree by speciality
03.00.15 — genetics. — Plant Breeding and Genetics Institute — National
Center of Seed and Cultivar Investigation UAAS, Odesa, 2005.

Dissertation is devoted to studying hormonal regulation features of
polytene chromosomes structure and functions during individual
development in Drosophila melanogaster lines and hybrids. The existence
of genetic differences in puff activity of polytene chromosomes is
established in highly inbred lines LA (low active), HА (highly active)
and their F1 hybrids. The phenomenon of heteropuffing, being cytologic
display of genomic imprinting, is revealed on the sites of an asinapsis
of polytene chromosomes in F1 hybrids LАхНА. It has been found that
larvae development results in decreasing giant chromosomes polyteny
level in the medium containing ecdysterone analogue. The ecdysterone
analogue effect depends on a genotype. Genetic distinctions in a
parameter of electronegativity of cellular nucleus have been found
during early ontogeny of drosophila inbred lines and hybrids. By
experiments in vitro the role of bioelectric properties of cellular
nucleus has been shown for the mechanism of ecdysone induction of gene
activity changes during drosophila ontogeny. Correlation of structure
and genetic functions of giant chromosomes with bioelectric properties
of salivary gland cellular nuclei is shown in drosophila lines and
hybrids. The effect of new preparations of insects moult hormone
analogues (20- hydroxyecdysone by firm «ЭСО», Moscow and
(24R)-5?-stigmastan-3?,5,6?-triol, Byelorussia) has been estimated in
puff activity of polytene chromosomes.

Key words: drosophila, ecdysterone (20-hydroxyecdysone), puff activity,
polyteny level, heterosis, bioelectric properties of cell nucleus.

PAGE \* Arabic 2

Похожие записи