Том 15, №2

Грегор Мендель широко известен как основоположник генетики, выведший законы наследования признаков на примере гороха, но он был многогранной личностью, имея и другие научные и научно-практические интересы, про которые, к сожалению, мало кто знает. Среди них и увлечение пчелами, включая попытки их скрещивания, а также одомашнивание безжальных пчел из Южной Америки, метеорологические и астрономические наблюдения, микроскопия, скрещивание плодовых деревьев, в том числе селекционная работа с ними путем прививок, наконец, лингвистика и ономастика. Во многих своих исследованиях Мендель достиг заметных результатов и в них, как и в случае с горохом, опередив не только своих современников.

В настоящем обзоре дано довольно подробное описание жизненного пути основоположника генетики Грегора Менделя, своими экспериментами по скрещиванию горохов навеки вошедшего в плеяду наиболее значимых личностей за всю историю человечества. Теперь весь биологический мир знает «законы Менделя» и знаменитое расщепление признаков в соотношении 3:1. Благодаря развитию современных технологий секвенирования ДНК, точно установлены гены и их локализация на хромосомах для четырех из семи исследованных Менделем расходящихся признаков. Оставшиеся три признака могут кодироваться несколькими генами и неясно, что использовал Мендель, контролируя конкретные фенотипы. К сожалению, выбранные Менделем другие объекты и, в частности, ястребинки, показали противоположный горохам результат в силу того, что это апомиктичные растения, размножающиеся бесполосемянным путем, и на них законы Менделя принципиально распространяться не могут, но тогда этого еще никто не знал. К тому же внедрение Менделем в биологию математики было революционным настолько, что оказалось непонято его коллегами. Лишь один ученый - наш соотечественник И.Ф.Шмальгаузен проникся важностью полученных Менделем результатов, упомянув его статью 1866 г. в своей диссертации в 1874 г., отметив, что способ представления ботанических результатов в виде формул заслуживает дальнейшей разработки. Прошло долгих три с лишним десятка лет, прежде чем состоялось переоткрытие законов Менделя, совершенное в 1900 г. практически одновременно и независимо тремя учеными - Г. де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком. Рассуждая о неких материальных носителях, Мендель, по сути, предсказал существование единиц наследственности в виде генов, убедительно показав парность (бинарный характер) наследуемых признаков, включая приведение доказательства достаточности одного пыльцевого зерна для оплодотворения яйцеклетки, а также на основе экспериментов с двудомными растениями выдвинул гипотезу о генетическом определении пола. Но главная заслуга Менделя заключается в том, что он своими пионерными работами придал (хотя и с задержкой) очень мощный импульс дальнейшему развитию подобных исследований. Его работы значимы не только для науки о растениях, поскольку установленные им законы применимы фактически ко всем организмам, размножающимся половым путем. Так как рабочие записи Менделя не сохранились, а опубликовано им совсем мало статей, то о многих его достижениях, в том числе прорывного характера, известно благодаря сохранившимся письмам, которые он отправлял крупному ботанику К.Нэгели, излагая в них результаты своих исследований по скрещиванию различных растений, но тот их по достоинству оценить не смог, акцентируя внимание лишь на ястребинках. В ознаменование двухсотлетнего юбилея со дня рождения Менделя был секвенирован полный геном первого генетика, коим Мендель, безусловно, может считаться. Биоинформатический анализ его генома позволил установить у Менделя наличие патогенных вариантов генов, могущих привести к некоторым болезням, в том числе проявлявшимся у него в юношеском возрасте. В данном обзоре уделено также внимание становлению Менделя как ученого и периоду его жизни, когда он был еще Иоганном.

Ультразвуковая фрагментация является наиболее оптимальным способом искусственного разрушения цепей ДНК, не требующим дополнительных реагентов и позволяющим получить "чистый" препарат для непосредственного дальнейшего применения. Однако, несмотря на достаточно активное использование ультразвуковой фрагментации ДНК в научных исследованиях, слабо изученным остается ряд вопросов, связанных с применимостью механически фрагментированной ДНК для проведения стандартных молекулярно-биологических операций. В работе приведены данные о влиянии размера молекул ДНК (на модели ДНК-ампликонов) и состава водных растворов на эффективность их разрушения под действием ультразвука. Показано, что скорость фрагментации ДНК положительно коррелирует с увеличением длины молекул. В растворах с высокой ионной силой скорость разрушения резко увеличивается. Присутствие органических растворителей, не влияющих на гибридизацию, несколько снижает скорость ультразвукового разрушения. С увеличением длины молекул ДНК влияние денатурирующих агентов изменяется и приводит к повышению скорости фрагментации. Молекулы дцДНК размером менее одной персистентной длины (около 150 п.о.) практически не фрагментируются.

В данной работе приводится сравнительный анализ результатов оценки принадлежности к подвиду  Apis mellifera mellifera в зависимости от количества проанализированных образцов с семьи. Подвидовую принадлежность установили при помощи микросателлитных локусов Ap243, 4a110, А24, A8, A43, A113, A88, Ap049, A28 ядерной ДНК и локуса COI-COII митохондриальной ДНК. Установлено, что при анализе пчел на принадлежность к подвиду A. m. mellifera  важно использовать как минимум три пробы с каждой семьи. Это увеличивает время и стоимость анализа, но дает надежные результаты для дальнейшей селекционной работы. Кроме того, была выявлена роль благоприятного трутневого фона для селекции A. m. mellifera.

Проведено исследование влияния 20-гидроксиэкдизона в концентрации от 10-10 моль/л до 10-7 моль/л скармливаемом в сахарном сиропе на продолжительность жизни рабочих особей в условиях гипертермии (50 °C). Исследование проводилось как в летний период, так и в процессе зимовки. Низкие концетрации 20Е до 0,4×10-9 моль/л включительно давали увеличение устойчивости к гипертермии, которая при повышении до 2×10-9 резко падала в 1,8 раз и вновь поднимается при концентрации 1×10-7 моль/л. Сделано предположение, что при поступлении с кормом экзогенного 20Е в концентрации 2×10-9 моль/л происходит активация ферментного окисления 20Е, что обуславливает снижение титра эндогенного 20Е в гемолимфе и наблюдаемую смену знака эффекта. Изменение продолжительности жизни пчёл в условиях гипертермии с полумаксимальной эффективной концентрацией (ЕС50) 20Е 1×10-9 моль/л может быть использована в качестве метода определения содержания 20Е. Содержание 20Е в образце левлейного мёда, определённое таким способом, составило 2×10-5 моль/кг (10 мг/кг).

Возбудитель септориоза пшеницы патогенный гриб Stagonospora nodorum Berk. является одним из наиболее вредоносных патогенов пшеницы. У возбудителя идентифицированы некротрофные эффекторы (НЭ), обеспечивающие вирулентность штаммов S. nodorum к растению-хозяину, в геноме которых присутствует соответствующий эффектору доминирующий ген восприимчивости. В настоящее время, изучение регуляции экспрессии генов, ответственных за вирулентность, становится все более актуальной задачей. Недавно была установлена роль различных транскрипционных факторов (ТФ) в регуляции экспрессии генов эффекторов у грибных патогенов. Однако появляются новые данные о влиянии гормонов на рост, развитие и вирулентность патогенных грибов. В связи с этим целью наших исследований было изучение влияния цитокининов (ЦК) и абсцизовой кислоты (АБК) на экспрессию генов НЭ SnToxА, SnTox1, SnTox3, и ТФ SnStuA, SnPf2 и SnCon7 у различных изолятов патогена S. nodorum SnB, Sn4VD, Sn9MN-3А и Sn1SP, отличающихся вирулентностью. Наши результаты показали, что интенсивность экспрессии генов НЭ и ТФ была связана с агрессивностью изолята патогена, а экспрессия генов ТФ коррелировала с экспрессией генов НЭ. Наибольшая экспрессия генов НЭ была обнаружена у изолятов SnB и Sn1SP. Добавление в среду культивирования гормонов АБК или ЦК в основном положительно влияло на экспрессию генов НЭ и ТФ. Обработка АБК повышала экспрессию всех трех генов НЭ SnToxA, SnTox3 и SnTox1. Обработка ЦК однозначно положительно влияла только на экспрессию гена SnTox3. Выдвигается предположение о косвенном влиянии гормонов на факторы вирулентности посредством регуляции процессов роста и метаболизма грибов.