Том 14, № 1

В качестве подтверждения огромного разнообразия содержания ДНК в ядрах растительных клеток приведены граничные значения минимальных и максимальных показателей таких параметров, как число хромосом, варьирующее у растений на гаплоидный геном от двух хромосом до 480 (или даже до 720) хромосом, а также «весовые» размеры геномов в пикограммах в виде 1C-value с диапазоном от 0,065 до 152,23 пг на гаплоидный набор хромосом. Отмечена важность знаний количества ДНК и числа хромосом для выполнения проектов по секвенированию полных еще неизвестных геномов растений. Приведены также примеры секвенированных полных геномов растений резко отличающихся размеров (менее 100 млн.п.н. и свыше 30 млрд.п.н.). Уделено внимание необходимости придания столетнему термину «геном» нового смысла, согласно которого под ним должно пониматься уже все количество ДНК во всех хромосомах, независимо от плоидности, а не гаплоидный набор, как прежде, поскольку только совокупность всей ДНК (всех аллелей, как гомологичных, так и гомеологичных хромосом) определяет жизненный статус растения, да и любого другого эукариотического организма. Обращено внимание на то, что в понятие «полного генома» вкладываются различные уровни их завершенности от контигов и прочих черновых квазигаплоидных геномов до так называемых T2T геномов, представляющих собой установленные нуклеотидные последовательности по-хромосомно «от теломеры до теломеры». Наиболее полную информацию об организме может дать диплоидный геном, при определении которого производится так называемая фазированная сборка по гаплотипам. При этом для растений, и особенно для сортов культурных растений, эталонным геномом должен служить пангеном, несущий в себе максимальную информацию о различиях нуклеотидных последовательностей, характерных для исследуемого образца. Использование в селекции данных по пангеномам растений ознаменует собой переход на новый уровень подобных работ. Возможно в будущем, когда начнется массовое секвенирование действительно полных диплоидных геномов в формате T2T, для них потребуется новый термин, каким мог бы стать «дигеном» или коротко «дином».
Хотя материал данной статьи больше похож на научную фантастику, создание в недалеком будущем с помощью генной инженерии «говорящих» собак исключать нельзя. Ключевой мишенью может стать транскрипционный фактор FOXP2, отвечающий у человека за коммуникационные способности и членораздельную речь. Данный белок очень консервативен и отличается у разных организмов единичными заменами аминокислот. FOXP2 человека и его ближайшего родственника шимпанзе отличаются двумя аминокислотами, а человека и собаки - только одной (p.N303T), вызываемой заменой лишь одного нуклеотида, что может быть исправлено с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas. Попытки создания говорящих собак могут внести существенный вклад в развитие исследований, посвященных изучению эффектов, вызываемых нормальным и дефектным генами FOXP2 человека. В этом случае собаки могут послужить более подходящим модельным объектом для такого рода исследований. Наибольший интерес в плане придания способности собакам говорить представляют породы собак-компаньонов, а также декоративные породы ввиду их большей востребованности и соответственно коммерческой привлекательности. При этом лай собак, который практически не используют их предки – волки, можно считать некой самостоятельной попыткой собак при одомашнивании установить коммуникацию с человеком. Несомненно, что появление говорящих собак должно повлечь за собой разработку новых биоэтических принципов.
Для выявления полиморфизма ДНК у собак и их диких сородичей применен довольно простой способ в виде виртуальной амплификации неких случайных участков генома с помощью мультиплексного RAPD-анализа с праймерами с произвольными нуклеотидными последовательностями, не требующий предварительного знания последовательностей азотистых оснований детектируемых фрагментов ДНК. При этом информация о полных геномах исследуемых видов прогнозировать ожидаемые результаты, что дает возможность до проведения «мокрых» экспериментов произвести отбраковку неподходящих праймеров. Проведенный in silico мультиплексный RAPD-анализ с 12 декамерными праймерами, последовательности которых исключают образование в ПЦР гомо- и гетеродимеров показал как геномное сходство, так и отличия между разными видами псовых. Если удалять из конечных результатов такой виртуальной амплификации общие для всех исследуемых образцов собак ампликоны, оставляя только значимые, выступающие фактически индивидуализирующими, то потенциально можно ДНК-паспортизировать каждую особь с вероятностью случайного совпадения их геномных штрихкодов в среднем одно событие на квадриллион.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) является основным и широко применяемым способом амплификации нуклеиновых кислот in vitro. Предложенная почти 40 лет назад, ПЦР получила с тех пор значительное развитие; были предложены не только различные варианты проведения этой реакции, но и существенные модификации метода. Однако несмотря на имеющиеся достижения, совершенствование ПЦР, обусловленное необходимостью решения новых сложных задач, продолжается до сих пор. Одним из способов повышения специфичности и чувствительности ПЦР является добавление в реакционные смеси низкомолекулярных соединений - так называемых ПЦР-энхансеров, среди которых наиболее популярным является диметилсульфоксид (ДМСО). В данной работе нами впервые описывается возможность использования в качестве ПЦР-энхансера дейтерированной (тяжелой) воды - D2O. На примере GC-богатых нуклеотидных последовательностей гена 28S рРНК богомола обыкновенного показано, что наибольший эффект данный агент оказывает при его содержании более 50% от объема ПЦР-смеси и при амплификации относительно протяженных GC-богатых нуклеотидных последовательностей.
Замены одиночных нуклеотидов (SNP) составляют наибольшую долю полиморфизма ДНК практически любых организмов, включая человека, и оказывают заметное влияние на их жизненный статус. Детекция уже известных полиморфных нуклеотидов (SNP-типирование) приобретает важное значение, чем объясняется чрезвычайно большое разнообразие существующих методов анализа SNP. Одним из наиболее широко применяемых подходов является аллель-специфичная ПЦР (АС-ПЦР) с праймерами, характеризующимися различиями в строении и обусловленной этим способностью дискриминировать полиморфные нуклеотиды в ДНК. АС-ПЦР реализована во множестве вариантов (около полусотни), кратко рассмотренных в данном обзоре.
Для решения задач по созданию специальных коллекций растений в целях интродукции, сохранения биоразнообразия и обогащения растительного мира, а также осуществления научной, учебной и просветительской деятельности, по всему миру создаются ботанические сады и дендрарии, которые, кроме того, помогают в борьбе с изменением климата. В нашем проекте впервые предлагается создание специализированного нектароносного дендрария, получившего название нектароносного ландшафтного участка непрерывного цветения или нектарного леса, который кроме вышеперечисленных функций обычных дендрариев будет нести также хозяйственную ценность в виде создания универсальной кормовой базы для эффективного пчеловодства в нашем регионе. Первый нектарный лес площадью около 18 га будет создан на юге Нуримановского района Республики Башкортостан рядом с д. Кызыл-Баржау. Планируется посадка нектарного леса, который на 50% будет состоять из разных видов и форм лип, на 20% из видов ивы и клена, а доля всех остальных медоносных древесных растений составит 30%. Общее число таксонов рода Tilia L. (липа) составит 24, также планируется использовать не менее 6 видов клена и 12 видов и форм ивы. Общее число задействованных древесных таксонов составит не менее 100. Общая продолжительность цветения медоносов на ландшафтном нектароносном участке непрерывного цветения с участием всей совокупности планируемых таксонов составит не менее 193 дней (с 13 апреля по 24 октября), что позволит охватить весь пчеловодческий сезон в выбранном регионе. Организация нектарного леса с большим видовым разнообразием позволит повысить количество получаемого меда с единицы площади как минимум на 114% больше по сравнению с насаждениями липы мелколистной. Увеличение разнообразия кормовой базы и ее доступность в течение всего сезона будет способствовать повышению здоровья и стрессоустойчивости пчелосемей и увеличению расплода. Кроме производства меда нектарный лес будет выполнять и традиционные функции дендрариев: научные, образовательные, природоохранные, эстетические, рекреационные. Так как закладка нового дендрария предполагает выращивание молодого леса, который наиболее эффективно усваивает углекислый газ, нектарный лес может быть использован в качестве одной из площадок Евразийского карбонового полигона, планируемого в Республике Башкортостан.

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз