Аннотация. Интрогрессивная гибридизация является основным методом расширения генетического разнообразия мягкой пшеницы. В качестве источника новых генов для мягкой пшеницы может служить дикий ячмень Hordeum marinum ssp. gussoneanum Hudson (2n = 4x = 28), который характеризуется высокой устойчивостью к стрессовым факторам. Настоящая работа посвящена изучению возможности использования неполного амфиплоида H. marinum ssp. gussoneanum (4x)–T. aestivum (Пиротрикс 28) (2n = 54), носителя цитоплазмы дикого ячменя, в качестве источника хромосом H. marinum для их интрогрессии в геном мягкой пшеницы. С этой целью получены гибриды между линией сорта мягкой пшеницы Пиротрикс 28 (далее П28) и неполным амфиплоидом, а затем среди потомков гибридов проведен отбор цитогенетически стабильных 42-хромосомных растений с высоким уровнем фертильности. С использованием GISH-анализа обнаружено наличие пары хромосом H. marinum в геноме этих растений. По результатам С-окрашивания хромосом установлено, что у этой гибридной линии произошло замещение хромосомы 4B мягкой пшеницы на хромосому дикого ячменя 4Hmar. С помощью хромосом-специфичных SSR-маркеров Xgwm368 и Xgwm6 подтверждено отсутствие хромосомы 4B мягкой пшеницы, а с применением EST-маркеров BAWU808 и BAW112 – наличие хромосомы 4Hmar в геноме выделенной дисомной пшенично-ячменной линии. Изучение этой линии показало, что замещение хромосомы 4B мягкой пшеницы на хромосому дикого ячменя 4Hmar привело к изменению ряда признаков: сильно выраженной антоциановой окраске колеоптиле, характерной для дикого ячменя H. marinum, а также отсутствию пурпурной окраски ушек у основания листьев, которая проявляется у линии сорта пшеницы П28. По высоте растений, числу стеблей и колосьев в растении, числу колосков и зерен в главном колосе, а также числу зерен в растении линия 4Hmar(4B) превосходит родительскую линию П28, а по массе 1000 зерен ей уступает. Цитогенетическая стабильность и фертильность линии 4Hmar(4B) указывают на высокую компенсационную способность хромосомы 4Hmar ячменя по отношению к хромосоме 4B мягкой пшеницы и гомеологию между этими хромосомами.
Ключевые слова: Hordeum marinum ssp. gussoneanum; мягкая пшеница; пшенично-ячменная замещенная линия 4Hmar(4B).
Для цитирования: Першина Л.А., Трубачеева Н.В., Шумный В.К., Бадаева Е.Д. Получение и изучение линии с замещением хромосомы 4B пшеницы Triticum aestivum L. на хромосому 4Hmar дикого ячменя Hordeum marinum ssp. gussoneanum (4x). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):545-552. DOI 10.18699/VJGB-23-66

Аннотация. Дикая и культурная полбы (ВВАА, 2n = 28) представляют значительный интерес для расширения генетического разнообразия мягкой пшеницы как источники генетических факторов, определяющих высокое содержание белка и микроэлементов в зерне и устойчивость ко многим биотическим и абиотическим факторам. Особое внимание к этим видам обусловлено их близким родством с Triticum aestivum, что облегчает межвидовую гибридизацию. Целью настоящей работы были анализ характера чужеродных интрогрессий у гибридных линий, полученных от скрещивания сортов мягкой пшеницы с T. dicoccoides и T. dicoccum, и оценка их влияния на цитологическую стабильность. Для установления локализации и протяженности фрагментов интрогрессии использовали С-бэндинг и генотипирование маркерами SNP и SSR. Оценку цитологической стабильности проводили на основе изучения поведения хромосом в микроспорогенезе. Молекулярно-цитогенетический анализ интрогрессивных линий пшеницы свидетельствует о том, что включение генетического материала дикой и культурной полб осуществляется преимущественно в виде целых плеч или крупных фрагментов в хромосомах генома В и менее протяженных вставок в геноме А. При этом наибольшая частота интрогрессий фрагментов генома полб наблюдалась в хромосомах 1А, 1В, 2В, 3В. Изучение заключительной стадии мейоза показало высокий уровень цитологической стабильности у большинства интрогрессивных линий пшеницы F10 (мейотический индекс составил 83.0–99.0 %), что обеспечивает формирование у них функциональных гамет в количестве, достаточном для успешной репродукции. Данные линии представляют интерес для отбора перспективного материала с хозяйственно ценными признаками с последующим включением их в селекционный процесс.
Ключевые слова: мягкая пшеница; Triticum aestivum; T. diccocoides; T. dicoccum; интрогрессивные линии; C-бэндинг; SSR-анализ; SNP-анализ; микроспорогенез; цитологическая стабильность.
Для цитирования: Орловская О.А., Леонова И.Н., Соловей Л.А., Дубовец Н.И. Молекулярно-цитологический анализ интрогрессивных линий, полученных от скрещивания мягкой пшеницы Triticum aestivum с T. dicoccum и T. dicoccoides. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):553-564. DOI 10.18699/VJGB-23-67

Abstract. Charcoal rot (CR) caused by the fungal pathogen Macrophomina phaseolina is a devastating disease affecting soybean (Glycine max (L.) Merrill.) worldwide. Identifying the genetic factors associated with resistance to charcoal rot is crucial for developing disease-resistant soybean cultivars. In this research, we conducted a genome-wide association study (GWAS) using different models and genotypic data to unravel the genetic determinants underlying soybean resistance to сharcoal rot. The study relied on a panel of 252 soybean accessions, comprising commercial cultivars and breeding lines, to capture genetic variations associated with resistance. The phenotypic evaluation was performed under natural conditions during the 2021–2022 period. Disease severity and survival rates were recorded to quantify the resistance levels in the accessions. Genotypic data consisted of two sets: the results of genotyping using the Illumina iSelect 6K SNP (single-nucleotide polymorphism) array and the results of whole-genome resequencing. The GWAS was conducted using four different models (MLM, MLMM, FarmCPU, and BLINK) based on the GAPIT platform. As a result, SNP markers of 11 quantitative trait loci associated with CR resistance were identified. Candidate genes within the identified genomic regions were explored for their functional annotations and potential roles in plant defense responses. The findings from this study may further contribute to the development of molecular breeding strategies for enhancing CR resistance in soybean cultivars. Marker-assisted selection can be efficiently employed to accelerate the breeding process, enabling the development of cultivars with improved resistance to сharcoal rot. Ultimately, deploying resistant cultivars may significantly reduce yield losses and enhance the sustainability of soybean production, benefiting farmers and ensuring a stable supply of this valuable crop.
Key words: soybean; charcoal rot; whole genome resequencing; GWAS; SNP; QTL.
For citation: Zatybekov A., Abugalieva S., Didorenko S., Rsaliyev A., Maulenbay A., Fang C., Turuspekov Y. Genome-wide association study for charcoal rot resistance in soybean harvested in Kazakhstan. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii= Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(6):565-571. DOI 10.18699/VJGB-23-68

Аннотация. Клоновые подвои яблони являются основой современного интенсивного садоводства, они обеспечивают быстрое наращивание урожая и высокую технологичность возделывания плодовых деревьев. При производстве клоновых подвоев в условиях обильного увлажнения субстрата активно развивается возбудитель мучнистой росы – патогенный гриб Podosphaera leucotricha Salm., значительно снижающий продуктивность маточника. Использование устойчивых к мучнистой росе подвойных форм – наиболее целесообразный способ борьбы с этим заболеванием, позволяющий существенно сократить применение химических средств защиты растений. Для ускоренного поиска устойчивых форм разработаны молекулярные маркеры, ассоциированные с генами устойчивости. Однако для изучения клоновых подвоев эти маркеры ранее не применялись. Целью работы было изучение полевой устойчивости к мучнистой росе и выявление форм с генами устойчивости Pl-1, Pl-2, Pl-w и Pl-d в крупнейшей отечественной коллекции клоновых подвоев яблони Мичуринского государственного аграрного университета. Результаты трехлетней полевой оценки устойчивости 80 отобранных для анализа подвойных форм позволили выделить пять основных групп образцов: от неустойчивых до высокоустойчивых. Наиболее многочисленной была группа устойчивых форм, включающая 57 образцов. Поиск генов устойчивости проводили с помощью маркеров AT20 SCAR (ген Pl-1), OPU02 SCAR (ген Pl-2), EM DM01 (ген Pl-d) и EM М02 (ген Pl-w). Наибольшее распространение в изученной коллекции имеют гены Pl-d и Pl-1, обнаруженные у 33 (41.25 %) и 31 (38.75 %) образца соответственно. Ген Pl-w был выявлен только у двух форм, а при идентификации гена Pl-2 с маркером OPU02 SCAR не найдено фрагмента ожидаемого размера. При этом 30 образцов с различным уровнем полевой устойчивости имеют два гена, Pl-1 и Pl-d, а высокоустойчивые образцы G16 и 14-1 – комбинацию генов Pl-d и Pl-w. Эти образцы могут быть использованы в качестве доноров для создания новых клоновых подвоев яблони, несущих комплекс генов устойчивости к мучнистой росе.
Ключевые слова: клоновые подвои; Podosphaera leucotricha Salm.; молекулярные маркеры; гены устойчивости.
Для цитирования: Шамшин И.Н., Дубровский М.Л., Трифонова А.А., Борис К.В., Кудрявцев А.М. Исследование устойчивости клоновых подвоев яблони из коллекции Мичуринского государственного аграрного университета к мучнистой росе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):572-581. DOI 10.18699/VJGB-23-69

Аннотация. Септориоз – одна из вредоносных болезней сортов пшеницы, возделываемых на территории Саратовской области. Это инфекционное заболевание грибной этиологии лимитирует показатели урожайности и быстро прогрессирует во многих регионах Российской Федерации. Целью исследований было оценить устойчивость перспективных и рекомендуемых для возделывания на территории Нижневолжского региона РФ сортов озимой и яровой мягкой пшеницы к возбудителям септориозных пятнистостей и изучить популяции Parastagonospora nodorum и P. pseudonodorum, распространенных на территории Саратовской области, по наличию генов-эффекторов. C применением молекулярных маркеров проведена идентификация генов, кодирующих некротрофные эффекторы (NEs), у 220 изолятов гриба Parastagonospora spp., полученных с сортообразцов озимой и яровой мягкой пшеницы, яровой твердой пшеницы, озимого тритикале и ярового овса. Среди изученных изолятов P. nodorum были как единичные гены Tox1, Tox3 и ToxА, так и сочетания из двух генов в одном генотипе. В генотипе изолятов P. pseudonodorum не отмечено присутствие гена ToxА. Изучено 20 сортов озимой и яровой пшеницы на устойчивость к септориозным пятнистостям в лабораторных условиях и в поле в течение 2020– 2022 гг. Было использовано три инокулюма, включающих изоляты Zymoseptoria tritici, P. nodorum (TохА, Tох1, Tох3) и P. pseudonodorum (TохА, Tох1, Tох3). Анализируемые сорта были охарактеризованы с помощью молекулярного маркера Xfcp623, диагностического для генов Tsn1/tsn1, контролирующего чувствительность к токсину гриба PtrToxA. Наибольший интерес представляют 11 генотипов пшеницы, которые показали устойчивость к одному, двум и трем видам – возбудителям септориоза (Z. tritici, P. nodorum, P. pseudonodorum). Это сорта озимой мягкой пшеницы: Гостианум 237 (tsn1), Лютесценс 230 (Tsn1), Губерния (Tsn1), Подруга (Tsn1), Анастасия (Tsn1), Соседка (Tsn1) и яровой мягкой пшеницы: Фаворит (tsn1), Прохоровка (tsn1), Саратовская 70 (tsn1), Саратовская 73 (tsn1), Белянка (tsn1). Полученные результаты важны для повышения эффективности селекции на основе элиминации генотипов с доминантными аллелями Tsn1, чувствительными к грибу PtrToxA. Помимо хозяйственной ценности изученных сортов, их рекомендуется использовать в селекции на устойчивость к септориозной пятнистости.
Ключевые слова: гены-эффекторы; ПЦР-диагностика; селекция пшеницы; септориозы; фитопатогенные грибы; PtrToxA; PtrTox1; PtrTox3.
Для цитирования: Зеленева Ю.В., Конькова Э.А. Устойчивость сортов мягкой пшеницы, возделываемых на территории Саратовской области, к возбудителям септориозных пятнистостей. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):582-590. DOI 10.18699/VJGB-23-70

Аннотация. В статье представлен исторический обзор введения в культуру, распространения и селекции яровой твердой пшеницы в степных и лесостепных регионах Евразии (страны бывшего СССР – Россия, Украина, Казахстан). Приведены подходы и методология улучшения твердой пшеницы по периодам научной селекции. Рассматриваются особенности реализации программ и расширения масштабов селекции во время организации селекционных станций в начале ХХ в., после завершения Великой Отечественной войны, во второй половине ХХ в. и в настоящее время. Представлена характеристика по основным признакам и свойствам созданных в разные периоды сортов. Анализируются достижения классической селекционной методики путем сравнения старых и новых сортов. Дана оценка эффективности и темпов селекции в разных регионах России. Приведены результаты и методы селекции на урожайность, устойчивость к засухе, болезням листьев (Stagonospora nodorum Berk., Septoria tritici (Roeb. et Desm.), Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, Pyrenophora tritici repentis (Died.) Drechs., Fusarium sp., Puccinia titicina Eriks., Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici Eriks., Blumeria graminis (DC.) f. sp. tritici Em. Marchal.), патогенам зерна Ustilago tritici (Pers.) Rostr.) и патогенам, вызывающим потемнение зародыша и эндосперма (B. sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, Alternaria tenuis (Nees et Fr.), Аlternaria triticina (Prasada & Prabhu)), вредителям (Cephus pygmeus Lens, Osinosoma frit L., Mayetiola destructor (Say)), по качеству зерна (содержание белка, желтых пигментов, реологические свойства теста, устойчивость к прорастанию) и конечных продуктов. Оцениваются перспективы применения в ближайшем будущем молекулярных маркеров в селекции по ряду признаков.
Ключевые слова: твердая пшеница; Евразийский регион; сорт; история селекции; темпы селекции; устойчивость; патоген; урожайность; качество; белок; клейковина; пигменты; маркеры.
Для цитирования: Мальчиков П.Н., Мясникова М.Г. Развитие селекции яровой твердой пшеницы в России (странах бывшего СССР), результаты и перспективы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):591- 608. DOI 10.18699/VJGB-23-71

Abstract. Wheat (Triticum aestivum L.) is a staple food and major source of dietary calories in Pakistan. Improving wheat varieties with higher grain yield and disease resistance is a prime objective. The knowledge of genetic behaviour of germplasm is key. To achieve this objective, elite wheat varieties were crossed in 4 by 3, line × tester design, and tested in 2019 in a triplicate yield trial to estimate genetic variance, general and specific combining ability, mid-parent heterosis and stripe rust (Puccinia striiformis L.). High grain 3358 kg·ha–1 was recorded in F1 hybrid (ZRG-79×PAK-13). Analysis of variance (ANOVA) revealed significant genotypic variance in grain yield. Broad sense heritability (H2) was recorded in the range of 28 to 100 %. General combining ability (GCA) significant for grain yield in parents except FSD-08 and PS-05 was recorded, while specific combining ability (SCA) was recorded to be highly significant for grain yield only in two crosses (ZRG-79×NR-09 and ZRG-79×PAK-13). Mid-parent heterosis was estimated in the range of –28 to 62.6 %. Cross combinations ZRG-79×PAK-13 depicted highly significant mid-parent heterosis (62.6 %). Highly significant correlation was observed among spike length, spikelets per spike, plant height and 1000-grain weight. Rust resistance index was recorded in the range of 0 to 8.5. These findings suggest exploitation of GCA for higher grain yield is important due to the presence of additive gene action and selection in the filial generations will be effective with improved rust resistance, while cross combinations ZRG-79×PAK-13 high GCA are best suited for hybrid development.
Key words: wheat; combining ability; mid-parent heterosis; stripe rust; rust resistance index.
For citation: Ahmed M.S., Qamar M., Waqar S., Naeem A., Javaid R.A., Tanveer S.K., Hussain I. Estimation of genetic components, heterosis and combining ability of elite Pakistani wheat varieties for yield attributing traits and stripe rust response. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(6):609-622. DOI 10.18699/VJGB-23-72

Аннотация. Вид Triticum timopheevii Zhuk. привлекает внимание селекционеров мягкой пшеницы высоким иммунитетом к возбудителю листовой ржавчины. Однако интрогрессии от этого вида в T. aestivum L. мало используются в практической селекции. В представленном исследовании изучена агрономическая ценность T. aestivum/T. timopheevii линии Л624 по сравнению с родительскими сортами Саратовская 68, Добрыня и сортом-стандартом Фаворит в течение 2017–2022 гг. Интрогрессии от T. timopheevii у Л624 выявлены с помощью метода FISH с зондами pSc119.2, pAs1 и Spelt1, а также микросателлитных маркеров Xgwm312, Xgpw4480 и Xksum73. Обнаружены транслокации 2AS.2AL-2At L и в длинном плече хромосомы 2D. Линия Л624 высокоустойчива к Puccinia triticina как на фоне естественной эпифитотии, так и в лабораторных условиях. С использованием ПЦР-анализа с ДНК-маркером гена LrTt1 (Xgwm312) установлена его неидентичность Lr-гену(ам) у линии Л624. По данным пятилетнего изучения, урожайность зерна у Л624 была в среднем выше, чем у сортов Фаворит и Добрыня, но ниже, чем у сорта Саратовская 68. По массе 1000 зерен Л624 уступала реципиентам и была одного уровня с сортом-стандартом Фаворит. Интрогрессии от T. timopheevii у Л624 увеличили содержание белка в зерне по сравнению с сортами Саратовская 68 и Фаворит, но с сортом Добрыня оно было на одном уровне. В целом по показателям качества муки и хлеба линия Л624 не уступила сортам-реципиентам, а по объему и пористости хлеба превзошла Саратовскую 68. В то же время Л624 превышала сорт-стандарт Фаворит по упругости теста, отношению упругости теста к растяжимости и силе муки. Таким образом, полученные результаты позволяют сделать предположение, что интрогрессии в хромосомах 2А и 2D у линии Л624 не ухудшают хлебопекарные свойства.
Ключевые слова: Triticum aestivum/T. timopheevii линия; 2AS.2AL-2At L транслокация; устойчивость к листовой ржавчине; влияние на продуктивность и качество зерна.
Для цитирования: Сибикеев С.Н., Адонина И.Г., Дружин А.Е., Баранова О.А. Пребридинговые исследования устойчивой к листовой ржавчине Triticum aestivum/T. timopheevii линии Л624. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):623-632. DOI 10.18699/VJGB-23-73

Abstract. Orthotopic transplantation of glioblastoma cells in the brain of laboratory mice is a common animal model for studying brain tumors. It was shown that 1H magnetic resonance spectroscopy (MRS) enables monitoring of the tumor’s occurrence and its development during therapy based on the ratio of several metabolites. However, in studying new approaches to the therapy of glioblastoma in the model of orthotopic xenotransplantation of glioma cells into the brain of mice, it is necessary to understand which metabolites are produced by a growing tumor and which are the result of tumor cells injection along the modeling of the pathology. Currently, there are no data on the dynamic metabolic processes in the brain that occur after the introduction of glioblastoma cells into the brain of mice. In addition, there is a lack of data on the delayed effects of invasive brain damage. Therefore, this study investigates the long-term dynamics of the neurometabolic profile, assessed using 1H MRS, after intracranial injection of a culture medium used in orthotopic modeling of glioma in mice. Levels of N-acetylaspartate, N-acetylaspartylglutamic acid, myoinositol, taurine, glutathione, the sum of glycerophosphocholine and phosphocholine, glutamic acid (Glu), glutamine (Gln), and gamma aminobutyric acid (GABA) indicate patterns of neurometabolites in the early stage after intracranial injection similar to brain trauma ones. Most of the metabolites, with the exception of Gln, Glu and GABA, returned to their original values on day 28 after injection. A progressive increase in the Glu/Gln and Glu/GABA ratio up to 28 days after surgery potentially indicates an impaired turnover of these metabolites or increased neurotransmission. Thus, the data indicate that the recovery processes are largely completed on day 28 after the traumatic event in the brain tissue, leaving open the question of the neurotransmitter system impairment. Consequently, when using animal models of human glioma, researchers should clearly distinguish between which changes in neurometabolites are a response to the injection of cancer cells into the brain, and which processes may indicate the early development of a brain tumor. It is important to keep this in mind when modeling human glioblastoma in mice and monitoring new treatments. In addition, these results may be important in the development of approaches for non-invasive diagnostics of traumatic brain injury as well as recovery and rehabilitation processes of patients after certain brain surgeries.
Key words: magnetic resonance spectroscopy; animal model of human glioma; neurometabolites; traumatic brain injury.
For citation: ShevelevO.B., Cherkasova O.P., Razumov I.A., Zavjalov E.L. In vivo MRS study of long-term effects of traumatic intracranial injection of a culture medium in mice. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(6):633-640. DOI 10.18699/VJGB-23-74

Аннотация. Хромосомы, ограниченные зародышевой линией (germline-restricted chromosomes – GRC), присутствуют в геномах герминативных клеток и запрограммированно элиминируются из соматических клеток в ходе развития. Они крайне редко возникают в ходе эволюции. Еще реже они становятся необходимыми элементами геномов герминативных клеток крупных таксонов. Такая хромосома, ограниченная зародышевой линией, была обнаружена у всех исследованных представителей подотряда воробьинообразных певчих птиц. Ни у одного из представителей других отрядов птиц GRC не выявлено. Это свидетельствует о том, что GRC возникла у общего предка воробьинообразных певчих птиц. У всех представителей этого подотряда GRC присутствует, как правило, в двух копиях в герминативных клетках самок и в одной копии у самцов и отсутствует в соматических клетках. У самок GRC синаптируют и рекомбинируют в профазе мейоза. У самцов они почти всегда элиминируются из сперматоцитов. Таким образом, GRC наследуется почти исключительно по материнской линии. Хромосомы, ограниченные зародышевой линией, – необходимый элемент генома герминативных клеток певчих птиц. На сегодняшний день исследованы геномы GRC четырех видов. Некоторые гены GRC активно экспрессируются в гонадах самцов и самок, контролируют развитие герминативных клеток, синтез белков, вовлеченных в организацию мейотических хромосом. GRC разных видов различаются по размерам и генетическому составу. Геном GRC каждого вида птиц состоит из амплифицированных перестроенных копий генов основного генома данного вида. Уровень гомологии между GRC разных видов довольно низок. Это указывает на высокую скорость эволюции генетического состава хромосомы. Значительный вклад в ускорение эволюции GRC вносят передача этой хромосомы по материнской линии и подавление рекомбинации в ней. Можно считать, что быстрая согласованная эволюция генов GRC и генов основного набора воробьинообразных певчих птиц играет важную роль в видообразовании и адаптивной радиации представителей этого самого богатого видами и разнообразного подотряда птиц.
Ключевые слова: хромосомы, ограниченные зародышевой линией; эволюция генома птиц; запрограммированная элиминация ДНК.
Для цитирования: Бородин П.М. Хромосомы певчих птиц, ограниченные зародышевой линией. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):641-650. DOI 10.18699/VJGB-23-75

Аннотация. Гиппокамп является ключевой структурой в регуляции стресс-ответа, который, по-видимому, снижен у домашних животных по сравнению с их дикими сородичами. Известно, что гиппокамп функционально неоднороден вдоль дорзовентральной оси, и в регуляции стресса в большей мере участвует вентральная часть. В серии экспериментов на уникальной селекционной модели одомашнивания животных – серебристо-черной лисице (Vulpes vulpes), включающей ручных, агрессивных и неселекционированных животных, ранее было показано снижение активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы во многих звеньях. Кроме того, известно, что уровень нейрогенеза в гиппокампе повышен у взрослых ручных лисиц, что может быть взаимосвязано со снижением уровня стресса. Тем не менее молекулярно-генетические механизмы снижения стресс-ответа у доместицированных животных по-прежнему не ясны. В настоящей работе выполнено сравнение мРНК 13 генов в дорзальном и вентральном гиппокампе и проведен анализ кортизола в крови у ручных, агрессивных и неселекционированных лисиц. Установлено, что на данном этапе доместикации стресс-индуцированный уровень кортизола у ручных, агрессивных и неселекционированных животных достоверно отличается друг от друга, причем у ручных животных он самый низкий, а у агрессивных – самый высокий. Выявлены достоверные различия в экспрессии 12 генов между дорзальной и вентральной частями гиппокампа, что в большинстве случаев соответствует аналогичным различиям, найденным у грызунов и человека. У ручных лисиц обнаружен достоверно повышенный уровень в дорзальном гиппокампе мРНК генов цитохрома P450 26B1 (CYP26B1) и адренергического рецептора α1A (ADRA1A), а в вентральном гиппокампе – мРНК гена минералокортикоидного рецептора (NR3C2). Эти гены могут быть важной частью механизма снижения стресса по отношению к человеку и взаимосвязи регуляции стресса и нейрогенеза у взрослых ручных лисиц в частности и доместицированных животных вообще.
Ключевые слова: ручное поведение; агрессия; доместикация; серебристо-черные лисицы; кортизол.
Для цитирования: Александрович Ю.В., Антонов Е.В., Шихевич С.Г., Харламова А.В., Мейстер Л.В., Маковка Ю.В., Шепелева Д.В., Гулевич Р.Г., Гербек Ю.Э. Профиль экспрессии генов, связанных с регуляцией стресса, поведения и нейрогенеза, вдоль дорзовентральной оси в гиппокампе у взрослых ручных и агрессивных лисиц. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):651-661. DOI 10.18699/VJGB-23-76

Аннотация. Однонуклеотидные замены, также называемые однонуклеотидными полиморфизмами (single nucleotide polymorphism, SNP), – это наиболее распространенный тип вариаций генома человека. Подавляющая часть выявленных в геноме человека SNP не оказывает какого-либо воздействия на молекулярный фенотип, однако некоторые способны приводить к изменению функции гена или уровня его экспрессии. В то же время большинство SNP, ассоциированных с некими признаками или патологиями, картируются в регуляторных областях генома, изменяют потенциальные сайты связывания транскрипционных факторов и, соответственно, могут влияют на экспрессию генов. В последние десятилетия значительные усилия были направлены на поиск таких регуляторных SNP (rSNP), а также на понимание механизмов, посредством которых они приводят к фенотипическим различиям, в первую очередь к разной предрасположенности к заболеваниям и индивидуальной чувствительности к лекарственным препаратам. Развитие технологии NGS (next generation sequencing) способствовало не только выявлению огромного количества SNP и поиску их ассоциации (genome wide association studies, GWAS) с некими заболеваниями или фенотипическими проявлениями, но и развитию более производительных подходов для их функциональной аннотации. Стоит отметить, что наличие ассоциации не позволяет выделить функциональный, действительно связанный с болезнью вариант последовательности ДНК из множества маркерных, которые выявляются за счет неравновесия по сцеплению. Более того, установление ассоциаций генетических вариантов с заболеванием не дает сведений о функциональности этих вариантов, что необходимо для выяснения молекулярных механизмов развития патологии и разработки эффективных методов ее лечения и профилактики. В связи с этим функциональный анализ SNP, аннотированных в GWAS каталоге, как на полногеномном уровне, так и на уровне отдельных SNP в последние годы стал особенно актуальным. В настоящее время активно развивается полногеномный поиск потенциально регуляторных SNP без какихлибо предварительных знаний об их ассоциации с признаком. Так, картирование локусов количественных признаков экспрессии (eQTL, expression quantitative trait loci) позволяет выявить SNP, для которого в транскриптомах гомозигот по разным его аллелям, а также гетерозигот наблюдаются различия в уровне экспрессии неких генов, причем как близко расположенных, так и на значительном удалении. Для предсказания регуляторных SNP используют также подходы, основанные на поиске аллель-специфических событий в данных RNA-seq, ChIP-seq, DNase-seq, ATAC-seq, MPRA и т.д. Однако для более полной характеристики таких rSNP необходимо устанавливать их ассоциацию с признаком, в частности с предрасположенностью к некой патологии или с чувствительностью к лекарственным препаратам. Таким образом, именно комплексное использование двух основанных на противоположных принципах подходов к поиску значимых для развития признака (патологии) SNP: с одной стороны, исходящего из данных по ассоциации SNP с неким признаком, а с другой стороны, идущего от определения аллель-специфичных изменений на молекулярном уровне (в транскриптоме или регуломе) – существенно обогащает картину наших знаний о роли генетических детерминант в молекулярных механизмах формирования признаков, включая предрасположенность к многофакторным заболеваниям.
Ключевые слова: регуляторный однонуклеотидный полиморфизм; сайты связывания транскрипционных факторов; экспрессия генов; полногеномные исследования.
Для цитирования: Антонцева Е.В., Дегтярева А.О., Корболина Е.Е., Дамаров И.С., Меркулова Т.И. Однонуклеотидные замены в геноме человека, влияющие на связывание факторов транскрипции, и их роль в развитии патологий. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):662-675. DOI 10.18699/VJGB-23-77

Аннотация. Эктодермальные дисплазии – гетерогенная группа наследственных заболеваний кожи и ее придатков, которые характеризуются нарушением развития и/или гомеостаза двух и более производных эктодермы, включая: волосы, зубы, ногти, потовые железы и их модификации (например, молочные железы). Общая распространенность эктодермальных дисплазий остается точно неизвестной не только в России, но и в мире, так же как и вклад отдельных генов в ее структуру. Это затрудняет ДНК-диагностику данного заболевания ввиду отсутствия строгого алгоритма диагностики и универсального, экономически выгодного метода анализа. На сегодняшний день наиболее изученными генами, вовлеченными в развитие ангидротической или гипогидротической форм эктодермальной дисплазии являются EDA, EDAR, EDARADD и WNT10A. Ген эктодисплазина А (EDA) служит причиной самой частой Х-сцепленной формы эктодермальной дисплазии, ген из семейства Wnt (WNT10A) отвечает за аутосомно-рецессивную форму заболевания, а два других гена (EDAR и EDARADD) могут быть причиной как аутосомно-рецессивных, так и аутосомно-доминантных форм. В настоящем литературном обзоре приведены характеристика генов, вовлеченных в эктодермальную дисплазию, спектры их мутаций, уровень их экспрессии в тканях человека, а также взаимосвязь вышеупомянутых генов друг с другом. Обсуждается также доменная структура соответствующих белков, рассмотрены молекулярногенетические пути, в которые они преимущественно вовлечены, и описаны животные модели для изучения данной патологии. Ввиду межвидовой консервативности упомянутых генов, мутации в них вызывают нарушения развития производных эктодермы не только у человека, но и у мышей, коров, собак и даже рыб, что может быть использовано для лучшего понимания этиопатогенеза эктодермальных дисплазий. Более того, в статье поднимаются вопросы о возможных частых мутациях в генах EDA и WNT10A. Приведены также данные касаемо разрабатываемых перспективных подходов к внутриутробному лечению эктодермальной дисплазии.
Ключевые слова: эктодермальная дисплазия; EDA; агенезия зубов; семейство Wnt.
Для цитирования: Ковальская В.А., Череватова Т.Б., Поляков А.В., Рыжкова О.П. Молекулярно-генетическая характеристика гипогидротических эктодермальных дисплазий. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):676-683. DOI 10.18699/VJGB-23-78

Аннотация. В обзоре описаны основные методы оценки направленного отбора в популяциях человека. В их числе биоинформатический анализ последовательностей ДНК, основанный на выявлении неравновесия по сцеплению и отклонения от случайного распределения частот генетических вариантов; демографические и антропометрические исследования, заключающиеся в поиске корреляции рождаемости с фенотипическими признаками; полногеномные оценки ассоциаций фертильности с генетическими локусами и полигенными индексами, а также сравнение частот аллелей между поколениями (как в современных выборках, так и в полученных из захоронений ДНК). Каждый из этих подходов имеет свои ограничения и применим к разным периодам эволюции Homo sapiens. Основными источниками ошибок в таких исследованиях считаются стратификация выборок, ограниченное число исследований на неевропеоидном населении, невозможность полного сопоставления найденных ассоциаций и функционально значимых каузативных вариантов, а также сложность учета всех негенетических факторов, определяющих фертильность в современных популяциях. Полученные с помощью разных методов результаты свидетельствуют о том, что направление адаптации человека к новым для него пищевым продуктам не меняется в ходе эволюции с неолита; многие из вариантов генов иммунитета, ассоциированных в современных популяциях с воспалительными и аутоиммунными заболеваниями, подверглись положительному отбору в период последних 2–3 тыс. лет в связи с распространением бактериальных и вирусных инфекций. По некоторым генетическим вариантам и полигенным признакам показана смена направления естественного отбора на территории Европы, среди них связанные с иммунным ответом и когнитивными способностями. Анализ корреляции фертильности и уровня образования дает противоречивые результаты. В современных популяциях в большей степени, чем ранее, наблюдается отбор по вариантам генов, отвечающих за социальную адаптацию и поведенческие фенотипы. В том числе в нескольких работах показана положительная корреляция фертильности с полигенными индексами синдрома дефицита внимания/гиперактивности.
Ключевые слова: естественный отбор; Homo sapiens; фертильность; адаптация; полигенный индекс; полногеномный анализ ассоциаций.
Для цитирования: Михайлова С.В. Проблемы изучения направленного естественного отбора у человека. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):684-693. DOI 10.18699/VJGB-23-79

Аннотация. Приводятся сведения о разнообразии макробеспозвоночных животных, структуре их сообществ в бухте Большие Коты оз. Байкал, полученные методом ДНК метабаркодинга на основе NGS-технологии (Illumina, MiSeq). Для ДНК метабаркодинга макробеспозвоночных был использован внутренний праймер mlCOIintF в комбинации с jgHCO2198 для амплификации фолмеровского фрагмента гена СОI. Всего получено 118009 прочтений фрагмента гена СОI (длиной не менее 313 п.н.). Показано, что количество прочтений может служить опосредованной характеристикой обилия вида (операционной таксономической единицы – ОТЕ). Корреляция количества прочтений с численностью макробеспозвоночных в пробах до экстракции ДНК по коэффициенту Спирмена составляет 0.6 (p < 0.05). Выявлено 115 ОТЕ, принадлежащих высшим таксонам макробеспозвоночных животных: Porifera – 1, Platyhelminthes – 3, Annelida – 38, Arthropoda – 55, Mollusca – 18. На видовом уровне (при гомологии с референсными последовательностями GenBank ≥ 95 % и покрытии не менее 90 %) зарегистрировано 46 таксонов макробеспозвоночных, формирующих три сообщества: одно – с доминированием моллюсков Choanomphalus conf. maacki и два – с доминированием хирономид Orthocladius gregarius Linev., Sergentia baicalensis Tshern. Сообщества характеризуются невысоким видовым разнообразием по Шеннону (от 0.7 до 1.2 бит), высокой концентрацией доминирования по Симпсону (от 0.5 до 0.7) и низкой выравненностью по Пиелу (от 0.3 до 0.4). На долю доминантов и субдоминантов в сообществах приходится от 91 до 96 % прочтений фрагмента гена СОI. На пространственное распределение доминирующих видов сообществ влияют геоморфологические особенности дна в исследуемом районе и состав донных отложений. Предложенный подход для изучения структуры сообществ макробеспозвоночных на основе ДНК метабаркодинга может быть рекомендован для экспресс-оценки состояния водных экосистем в системе мониторинга. Ключевые слова: сообщества макробеспозвоночных; разнообразие; ДНК метабаркодинг; СОI; высокопроизводительное секвенирование; Байкал.
Для цитирования: Кравцова Л.С., Перетолчина Т.Е., Трибой Т.И., Небесных И.А., Тупикин А.Е., Кабилов М.Р. Исследование сообществ макробеспозвоночных животных в бухте Большие Коты озера Байкал с использованием ДНК метабаркодинга. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):694-702. DOI 10.18699/VJGB-23-80

Abstract. Microeukaryotes are vital for maintaining soil quality and ecosystem functioning, however, their communities are less studied than bacterial and fungal ones, especially by high throughput sequencing techniques. Alveolates are important members of soil microbial communities, being consumers and/or prey for other microorganisms. We studied alveolate diversity in soil under the undisturbed steppe (US) and cropped for wheat using two tillage practices (conventional, CT, and no-till, NT) by amplifying the ITS2 marker with ITS3_KYO2/ITS4 primers and sequencing amplicons using Illumina MiSeq. A total of 198 Alveolata OTUs were identified, with 158 OTUs attributed to the Ciliophora phylum, containing five classes: Litostomatea, Spirotrichea and Oligohymenophorea, Nassophorea and Phyllopharyngea. Litostomatea and Phyllopharyngea were more abundant in US as compared with CT and NT. The observed OTU richness was higher in US than in CT and NT. The β-biodiversity of soil ciliates also very distinctly differentiated the US field from CT and NT. In the US, Nassophorea and Spirotrichea correlated positively with sand and negatively with clay, silt and SOM contents. This is the first report about soil ciliates diversity in Siberia as assessed by metabarcoding technique. The revealed clear effect of land use on the relative abundance of some taxa and a lack of tillage effect suggest the importance of the quantity and quality of plant material input for shaping the prey for ciliates. The ITS-metabarcoding technique was used for the first time in the research of ciliates diversity; further studies, embracing diverse aspects of soil ciliates by combining -omics methodology with the traditional one, are needed to get a better insight on the ecological roles of the main ciliate taxa in the complex soil system.
Key words: ITS region; ciliates; Chernozem; conventional tillage; no tillage.
For citation: Naumova N.B., Barsukov P.A., Baturina O.A., Rusalimova O.A., Kabilov M.R. Soil Alveolata diversity in the undisturbed steppe and wheat agrocenoses under different tillage. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2023;27(6):703-711. DOI 10.18699/VJGB-23-81

Аннотация. Необычно широко распространившаяся в 2022 г. эпидемия оспы обезьян среди людей привела к заключению о необходимости противооспенной вакцинации пациентов из групп риска. При этом современные варианты противооспенной вакцины вводят либо внутримышечно, либо скарификацией кожи. Внутримышечное введение не обеспечивает активного иммунного ответа, так как ткани, в которые при этом вводится вакцина, являются иммунологически бедными. Кожа эволюционно развилась в иммунологически важный орган млекопитающих, поэтому введение вакцины в дерму кожи может обеспечивать надежный протективный иммунный ответ. Исторически первым способом иммунизации стал метод инокуляции вакцины в скарифицированную кожу (с/к). Однако этот метод не обеспечивает точного дозирования вакцины, для успешного выполнения процедуры нужно использовать вакцину в высокой концентрации. Альтернативой методу с/к может служить процедура внутрикожной (в/к) инъекции вакцины, особенно при использовании ее в низкой концентрации. Целью настоящей работы было сравнение способов внутрикожной противооспенной иммунизации на модели мышей с применением прототипных вакцин второго и четвертого поколений в низкой дозе 104 БОЕ. Эксперименты выполняли на мышах линии BALB/c, штаммы LIVP или LIVP-GFP вируса осповакцины (VACV) вводили в кожу хвоста с/к или в/к способами. Через 7, 14, 21, 28, 42 и 56 дней после вакцинации (дпв) у мышей проводили забор проб крови из ретроорбитального венозного синуса и получали сыворотки, в которых методом ИФА определяли титры VACV-специфичных IgM и IgG. Оба штамма VACV обусловливали более выраженную продукцию антител при в/к инъекции по сравнению со с/к инокуляцией. Для проверки уровня развившегося протективного иммунитета на 62-й дпв мышей интраназально инфицировали высоколетальной дозой вируса оспы коров. Полученные результаты показали, что в/к инъекция обеспечивает развитие протективного иммунитета у мышей в значительно большей степени, по сравнению с с/к инокуляцией обоих вариантов VACV.
Ключевые слова: оспа; оспа обезьян; вирус осповакцины; вакцинация; внутрикожная инъекция; скарификация кожи.
Для цитирования: Щелкунов С.Н., Сергеев А.А., Пьянков С.А., Титова К.А., Якубицкий С.Н. Противооспенная вакцинация на модели мышей. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(6):712-718. DOI 10.18699/VJGB-23-82