Том 8, №3

Данный обзор посвящен перспективному для России культурному растению - хлопчатнику. Хлопчатник - крайне требовательное к минеральному питанию и климатическим условиям растение, для которого необходимы длительные теплые температуры без заморозков, солнечные дни и умеренное количество осадков. Gossypium barbadense, G. hirsutum, G. herbaceum, G. arboreum - наиболее распространенные виды хлопчатника, выращиваемые для получения волокна, масла, а также хлопкового меда. Хлопковое волокно относят к стратегическому ресурсу любой страны, поэтому, крайне важным является создание отечественных сортов хлопчатника, способных произрастать на территории России. По всему миру ведутся интенсивные работы по выведению новых сортов хлопчатника с улучшенным качеством волокна и устойчивостью к вредителям. Однако в климатических условиях России при выращивании хлопчатника на первый план выходят проблемы с отрицательным влиянием абиотических стрессовых факторов, таких как холод, мороз и засуха. Селекция хлопчатника в нашей стране должна быть направлена, прежде всего, на уменьшение сроков вегетации и приобретение устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды. Для более быстрого достижения желаемого эффекта должны быть использованы также методы генной инженерии. Получение стрессоустойчивых трансгенных растений хлопчатника позволит создать в будущем собственную сырьевую базу и уменьшит степень зависимости от хлопкопроизводящих стран мира.

Метилирование ДНК играет существенную роль в регуляции генной активности у животных и растений. Однако у представителей ряда таксонов насекомых (Diptera, в том числе) системы метилирования ДНК в той или иной мере редуцированы, и они могут представлять интерес в качестве модельных объектов для исследования явления фенотипической пластичности, реализуемой через различные эпигенетические механизмы. С помощью метода метилчувствительной ПЦР мы провели определение наличия 5-метилцитозина в ДНК комнатной мухи на стадии личинки III возраста, пупария (куколки) и 2-х и 3-х недельных имаго. Размах индивидуальных различий между особями по относительной устойчивости ДНК к расщеплению рестрикционной эндонуклеазой HpaII по некоторым локусам составил от 0.01 до 4.21%.

Данный реферативный обзор публикуется по просьбе многих отечественных коллег, заинтересованных в продвижении «омиксных» подходов в биогеохимии высокомолекулярных соединений и представляет собой первое русскоязычное обзорное описание только что зарождающегося за рубежом подхода в химии и структурной аналитике биополимеров, получившего название «полимеромика»

Обзор написан как дополнение к опубликованному коллективом южнокорейских исследователей в 2015 г. обзору: “Insects as a model system for aging studies” [Lee et al., 2015]. Однако в этом обзоре отсутствуют данные, полученные в многочисленных экспериментах с комнатной мухой (Musca domestica L.). Мы представляем дополнения к этому обзору, учитывающие, что перед наукой, изучающей проблемы старения и долголетия, стоят следующие задачи: 1) исследования популяционных механизмов, определяющих внутрипопуляционный полиморфизм по комплексу показателей приспособленности, в первую очередь - продолжительности жизни; 2) поиск эффективных биомаркеров старения; 3) выявление физиологических и генетических механизмов действия фармакологических препаратов, замедляющих старение; 4) исследование механизмов внешнесредового влияния на продолжительность жизни, в первую очередь - влияния качества и доступности пищи, воздействия света, фотопериодического режима, стрессов различного характера; 5) создание моделей для анализа роли отдельных генетических систем в проявлении и развитии возрастзависимых заболеваний человека.

За три десятилетия своего существования полимеразная цепная реакция (ПЦР) стала практически вездесущей. Приблизительно в каждой восьмой работе, где анализируется ДНК, применяется имеющий огромное множество вариаций метод ПЦР. Олигонуклеотидные праймеры являются крайне важной составляющей любой полимеразной цепной реакции, и существует целый ряд требований к их дизайну. В настоящее время для этой цели в основном используются базирующиеся на различных алгоритмах специализированные компьютерные программы, число которых уже превышает полторы сотни. Многие программы для дизайна праймеров существуют в виде бесплатных web-сервисов, также их дистрибутивы могут быть получены от разработчиков или скачаны с соответствующих сайтов, нередко авторы открывают для всех желающих доступ к исходным кодам своих разработок. Ряд программ доступен из коммерческих источников. С накоплением информации о нуклеотидных последовательностях отдельных генов и целых геномов обязательным этапом подбора стала проверка праймеров с помощью программы BLAST на вероятность их неспецифического связывания с матрицей, что позволяет в дальнейшем избежать появления нецелевых продуктов полимеразной цепной реакции. Существующие программы позволяют вести дизайн праймеров для различных модификаций  этого метода, среди которых мультиплексная, вырожденная, метабисульфитная ПЦР, ПЦР в реальном времени, ПЦР с последующим клонированием множественных фрагментов, в том числе безлигазным, ПЦР для проведения сайт-направленного мутагенеза, ПЦР, нацеленная на выявление мутаций, инделов, однонуклеотидного полиморфизма ДНК и др. Проводится многопараметрический анализ свойств олигонуклеотидов in silico (определение температуры плавления, выявление вторичных структур, димеров и т. п.). Разработаны программы, осуществляющие дизайн олигонуклеотидных праймеров с различными модификациями, например, содержащих рибонуклеотиды, LNA-нуклеотиды. В последнее время стали появляться программы дизайна праймеров, учитывающие уровень плоидности генома конкретного вида организма. В статье приведено большое число ссылок на web-сервисы компьютерных программ для дизайна праймеров. Кратко охарактеризованы некоторые базы данных, в которых накапливается информация о последовательностях хорошо зарекомендовавших себя праймеров. Цитированная литература составила более 240 источников. В данной работе рассматриваются программные комплексы, и отчасти некоторые алгоритмы, которые применяются для подбора праймеров. Основой любого современного программного комплекса, эффективного алгоритма является математическое описание в виде систем алгебраических, дифференциальных уравнений, интегрально-дифференциальных уравнений.

В статье нами представлен молекулярно-генетический анализ популяций и семей темной лесной пчелы A. m. mellifera Урала и Поволжья в сравнении с популяциями пчел «южных» подвидов A. m. caucasica и A. m. carpatica Кавказа и Карпат на основе полиморфизма 9 микросателлитных локусов яДHK. Нами получены генетические характеристики для популяции (Ho=0,24, Hs=0,23, Ht=0,28, Fis=0,06, Fit=0,14, Fst=0,17) и семьи (Ho=0,20, Hs=0,16, Ht=0,15, Fis=0,23, Fit=0,35, Fst=0,11) темной лесной пчелы A. m. mellifera и предложена методика селекции семей темной лесной пчелы с интрогрессией “южных” генов не более 5%, и генетическими показателями, характерными для чистопородных семей A. m. mellifera (Ho ≤ 0,30, Hs ≤ 0,30, Ht ≤ 0,30, Fis ≤ │0,45│, Fit ≤ │0,55│, Fst ≥ │0,11│).

Проведен мониторинг генофонда популяции темной лесной пчелы Бурзянского района Республики Башкортостан в период с 2004 по 2015 гг. на основе изучения полиморфизма 9 микросателлитных локусов яДНК. Выполнена оценка уровня интрогрессии «южных» генов по годам и по отдельным выборкам для разных годов исследований. Показана высокая стабильность и чистота генофонда популяции темной лесной пчелы Бурзянского района со средним уровнем интрогрессии «южных» генов 2,7%. Представлена высокая эффективность сохранения чистоты генофонда A. m. mellifera на территории природоохранных организаций - заповедников, национальных парков и заказников.