Анотація до роботи:

Волкова Н.Є. Генетичний аналіз компонентів статевої поведінки Drosophila melanogaster Meig. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.15 – генетика (біологічні науки). – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, 2007.

Дослідження присвячене вивченню ролі генетичних факторів та факторів середовища у формуванні кількісних ознак статевої поведінки Drosophila melanogaster та оцінці зв’язку цих ознак із загальною пристосованістю виду. При вивченні 11 ліній (C-S, Or – інбредні лінії дикого типу; y, w, w^a, Bar, dp, b, cn, vg, bw – аутбредні мутантні лінії) встановлені міжлінійні розбіжності за статевою активністю самців, статевою рецептивністю самиць, затримкою копуляції та її тривалістю. Показник статевої активності самців може бути використаний як самостійний критерій пристосованості, адже він корелює з плодючістю (r_s=0,71) ліній та їх життєздатністю (r_s=0,73). Необхідним є урахування й інших кількісних ознак статевої поведінки при проведенні добору, адже вони пов’язані між собою тісними кореляційними зв’язками. Успадкування досліджуваних ознак відбувається згідно відомих для кількісних ознак моделей, але залежно від генотипу особин. Усі ознаки характеризуються досить високими коефіцієнтами успадковуваності (0,56-0,91). Встановлено, що морфологічні мутації впливають на статеву активність самців та статеву рецептивність самиць, але сила й напрямок впливу залежать від загального генетичного фону лінії. Найбільш сильним моногенним ефектом відзначається мутація bw (62%) на статеву активність самців та vg (53%) – на статеву рецептивність самиць. Сила впливу генетичних факторів (98,8%) на статеву активність самців удвічі перевищує таку на статеву рецептивність самиць. При цьому рівень статевої активності самців залежить від генів Х-хромосоми на 54 % та від їх взаємодії з аутосомними генами - на 35%, затримка копуляції – від взаємодії Х-зчеплених та аутосомних генів (на 62,2% - середня по групі та на 18,3 % - для першої пари), а тривалість копуляції на 27 % забезпечується генами Х-хромосоми. Факторами, що модифікують статеву поведінку, є щільність популяції та вік батьків. Основний механізм дії першого – гормональний, а другого – накопичення мутацій у гаметах батьків, але дія обох істотно залежить від генотипу особин.

У дисертаційній роботі викладене теоретичне узагальнення та практичне вирішення наукового завдання, яке полягало у встановленні внеску генетичних факторів та факторів середовища у формування кількісних ознак статевої поведінки D. melanogaster, оцінці зв’язку цих ознак із загальною пристосованістю виду, у виявленні та аналізі генетично детермінованих розбіжностей мінливості ознак статевої поведінки у відповідь на штучну зміну генотипу та під дією факторів щільності культури та віку батьків.

1. Виявлені міжлінійні розбіжності за ознаками статевої поведінки D. melanogaster. Установлено вплив генотипу на статеву активність самців (сила впливу - 18 %), статеву рецептивність самиць (29 %), тривалість копуляції (11 %), затримку копуляції (сер.) (11,5 %) та затримку копуляції (1) (12 %). На часові характеристики парування впливають умови конкуренції та їх взаємодія з генотипом.

2. Установлені міжлінійні розбіжності за показниками плодючості та життєздатності. Частка генетично обумовленої мінливості за даними показниками склала 55 % і 48 % відповідно.

3. Виявлено кореляцію між ознаками статевої поведінки: середній та сильний прямий зв’язок (r=0,64–1) є між показниками затримки копуляції (сер.) та затримки копуляції (1) незалежно від умов конкуренції; тривалість копуляції зворотньо пов’язана з затримкою копуляції (r = - 0,52 – -0,99), незалежно від умов конкуренції, і прямо – зі статевою активністю самців (r=0,71–0,98) та статевою рецептивністю самиць (r=0,58–0,87); затримка копуляції зворотньо пов’язана з показниками статевої активності самців (r = -0,55 – -0,85) та статевої рецептивності самиць (r = -0,59 – -0,88).

4. Показано, що плодючість та життєздатність досліджуваних ліній тісно пов’язані між собою (r_s=0,89), а добір за статевою активністю самців призведе до скорельованих змін плодючості (r_s=0,71) і життєздатності (r_s = 0,73). Добір же за статевою рецептивністю самиць неефективний по відношенню до зазначених ознак пристосованості. Встановлено, що часові характеристики парування корелюють з плодючістю лише в умовах надлишку самиць і не корелюють з життєздатністю.

5. Гібридологічний аналіз ліній дрозофіли, які контрастні за ознаками статевої поведінки показав, що гібриди можуть демонструвати ефект гетерозису (статева активність самців, статева рецептивність самиць, затримка копуляції), материнський ефект (статева рецептивність самиць, тривалість копуляції, затримка копуляції) та проміжне успадкування (тривалість копуляції). Досліджувані у даному експерименті ознаки є полігенними та характеризуються складним успадкуванням.

6. Показано, що варіабельність ознак статевої поведінки у значній мірі обумовлена генотипово. Коефіцієнти успадковуваності складають від 0,56 до 0,91. Генотип матері та генотип батька суттєво впливають на вивчені ознаки. Для часових характеристик парування установлений вплив конкуренції: за надлишку самиць затримка копуляції збільшується, а її тривалість зменшується.

7. На моделі вирівняних за генотипом мутантних ліній D. melanogaster виявлено вплив морфологічних мутацій на показники статевої активності самців та статевої рецептивності самиць. При цьому, характер впливу різних мутацій є різним. Установлено, що не тільки наявність мутації сама по собі, але й її алельне вираження може бути фактором, що впливає на досліджувані ознаки. Показаний вплив хромосомної локалізації мутацій та органної приналежності морфологічного ефекту мутації на статеву поведінку D. melanogaster.

8. Аналіз ознак статевої поведінки у ізогенних лініях із заміщеною Х-хромосомою показав, що взаємодія Х-зчеплених та аутосомних генів на 35 % визначає мінливість за статевою активністю самців та на 66 % - за ознакою затримки копуляції (сер.). Тривалість копуляції здебільшого (сила впливу - 27 %) залежить від Х-хромосоми. Показано, що за вивченими ознаками синтезовані ізогенні лінії більш схожі на гібриди, ніж на вихідні лінії. Для особин з гібридними генотипами характерними є менш стабільні зв’язки між ознаками.

9. Установлена залежність рівня статевої активності самців та статевої рецептивності самиць від ступеню перенаселення культури, у якій розвиваються особини. При цьому даний фактор по-різному впливає на статеву поведінку особин генетично різних популяцій: при максимальному перенаселенні спостерігається або пригнічення статевої активності особин (лінії C-S, Or, w^a_C-S, cn_C-S), або її підсилення (лінії dp_C-S, dp_Or, bw_C-S).

10. Виявлені генетично детерміновані розбіжності мінливості ознак статевої активності самців та статевої рецептивності самиць залежно від віку батьків, що, на наш погляд, обумовлено різницею стратегій гаметогенезу в самців ліній C-S та Or, які старіють та не мають можливості паруватися: витрачання надлишків сперми (динаміка змін показників статевої поведінки нащадків значною мірою відображає динаміку формування та дозрівання гамет батьків - лінія C-S) чи уповільнення гаметогенезу (більш виражена залежність ознак нащадків від віку батьків - лінія Or).

Публікації автора:

1. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Генетические аспекты полового поведения // Експериментальна і клінічна медицина. – 2004. - № 4. – С. 54-57.

2. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Особенности наследования и значение для приспособленности компонентов полового поведения Drosophila melanogaster // Генетика. - 2005. – Т.41, № 5. – С. 614 – 619. (Volkova N. E., Vorobjova L. I. Inheritance Features of Mating Behavior Components in Drosophila melanogaster and Their Significance for Fitness // Russian J. Genetics. - 2005. - Vol. 41, № 5. - P. 490–494.).

3. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Влияние генных мутаций хромосом 1 и 2 на половое поведение Drosophila melanogaster // Вісник Одеського національного університету. Серія: біологія. - 2005. – Вип. 5, Т. 10. – С. 115 – 124.

4. Волкова Н.Е., Немчук Н.В., Воробьёва Л.И. Влияние возраста родителей на половое поведение Drosophila melanogaster // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія – 2005. - Випуск 1-2 (№709). – С. 77-84.

5. Волкова Н.Е., Шеремет О.Ю., Воробьёва Л.И. Половое поведение в мутантных линиях Drosophila melanogaster в условиях разной плотности популяции // Генетика. - 2006. – Т.42, № 4. – С. 494 – 500. (Volkova N. E., Sheremet O. Yu., Vorobjova L. I. Mating Behavior in Mutant Strains of Drosophila melanogaster at Different Population Densities // Russian J. Genetics. - 2006. - Vol. 42, № 4. - P. 392-396).

6. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Особенности наследования признаков полового поведения Drosophila melanogaster // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія – 2006. - Випуск 3 (№729). – С. 53-60.

7. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Взаимосвязь приспособленности и некоторых показателей полового поведения Drosophila melanogaster // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології: Зб. наук. пр. – К.: Логос, 2007. – Т.1. – С. 206-211.

8. Volkova N. The Influence of Mutations on Mating Behavior of Drosophila melanogaster Males // Conference for Young Scientists, Ph.D. Students and Students on Molecular Biology and Genetics, dedicated to the golden jubilee of the double helix of the DNA and 30 anniversary of the Institute of molecular biology and genetics NAS of Ukraine. Kyiv, September 25-27 2003. – Kyiv, 2003 – P. 39.

9. Volkova N. The Influence of Recessive Mutations in Chromosome 1 on Mating Behavior of Drosophila melanogaster Females // “Актуальні проблеми біології в дослідженнях молодих учених Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна”: Наукова конференція молодих учених. Харків, 11-13 листопада 2003р. – Харків, 2003. – С. 41-42.

10. Волкова Н.Е. Значение компонентов полового поведения для приспособленности Drosophila melanogaster // “Сучасні проблеми науки та освіти”: 5-а Міжнародна міждисциплінарна науково-практична конференція. Алушта, 30 квітня – 10 травня 2004 р. – Харків, 2004. – С. 75.

11. Воробьёва Л.И., Волкова Н.Е. Генетический анализ брачного поведения Drosophila melanogaster // «Генетика в ХХI веке: современное состояние и перспективы развития»: ІІІ Съезд Всероссийского общества генетиков и селекционеров. Москва, 6-12 июня 2004 г. – Москва, 2004. - Т 1. - С.44.

12. Волкова Н.Е., Воробьёва Л.И. Влияние некоторых морфологических мутаций в хромосомах 1 и 2 на половую активность самцов Drosophila melanogaster // «Генетика в современном обществе»: Конференция, посвящённая 70-летию кафедры генетики и цитологии Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Харьков, 14-15 октября 2004 г., – Харьков, 2004. – С. 14–15.

13. Волкова Н.Є. Вплив морфологічних мутацій у хромосомах 1 і 2 на компоненти статевої поведінки Drosophila melanogaster // “Молодь і поступ біології”: I Міжнародна конференція студентів та аспірантів. Львів, 11-14 квітня 2005 р. – Львів, 2005. – С. 122-123.

14. Волкова Н.Є. Вплив фактору щільності культури на статеву поведінку Drosophila melanogaster // “Біологічні дослідження молодих учених в Україні”: V Всеукраїнська наукова конференція студентів та аспірантів. Київ, 15-16 вересня 2005 р. – Київ, 2005. – С. 15-16.

15. Volkova N. Mutational and Hybrid Analysis of Drosophila melanogaster Mating Behavior // “Biology at Work”: 7-th International EMBL PhD Student Symposium. Heidelberg, December 1-3 2005. – Heidelberg, 2005. – P.117.

16. Волкова Н.Є. Вплив віку батьків на статеву поведінку потомства першого покоління Drosophila melanogaster // “Молодь і поступ біології”: II Міжнародна конференція студентів та аспірантів. Львів, 21-24 березня 2006. – Львів, 2006. – С. 138-139.

17. Волкова Н.Е. Роль генетических и средовых факторов в детерминации полового поведения Drosophila melanogaster // «Генетика в России и мире»: Международная конференция, посвящённой 40-летию Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. Москва, 28 июня – 2 июля 2006 г. – Москва, 2006. - С. 35.

18. Волкова Н.Є. Роль системи генотипу у формуванні ознак статевої поведінки Drosophila melanogaster // “Молодь і поступ біології”: III Міжнародна наукова конференція студентів та аспірантів. Львів, 23-27 квітня 2007 р. – Львів, 2007. – С. 155-156.