CC BY
13
УДК 574.22, 591.543.1 ББК 28.63
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РАЗВИТИЯ DROSOPHILA FUNEBRIS
БУЛЫГИНА.А., ПАСТУХОВА Е.И. ФГБОУВО ЧелГУ, Челябинск, Россия e-mail: [email protected]
Аннотация
В данной работе было исследовано развитие Drosophila funebris при различных температурах. Были определены такие показатели, как жизнеспособность яиц и личинок, масса и продолжительность жизни взрослых мух, а также время развития от яйца до имаго. По результатам опытов было заключено, что D. funebris наилучшим образом развивается при температурах 25-270C и схож в этом с D. melanogaster.
Ключевые слова: жизнеспособность, условия среды, климат, температура, преферендум, дрозофила большая.
Актуальность. Drosophila funebris - давно известный вид мух семейства Drosophilidae. Первые его исследования начали проводиться в 20 годах прошлого века после того, как Стёртевант привёл первое описание в 1921 году [9].
Значимый вклад в исследование этого вида внёс Тимофеев-Ресовский, исследовавший в том числе возникновение геновариаций при различных условиях [2, 3]. В дальнейшем проводились исследования естественного отбора в популяциях D. funebris [4], несколько цитологических исследований, например, [7], поиск хромосомных гомологий с D. melanogaster [6] и некоторые другие.
В работах [7, 8] содержится небольшое количество данных о распространении вида и о его условиях развития и жизни. Но этих данных явно недостаточно для того, чтобы проводить некоторые лабораторные исследования с данным видом. А работ, направленных на общее исследование условий жизни, в свободном доступе не нашлось. Поэтому было принято решение провести настоящее исследование и закрыть несколько белых пятен.
Цель работы. Определение температуры, удобной для разведения D. funebris и не искажающей нормальное развитие мух.
Материалы и методы. Для исследования использовались мухи D. funebris дикой популяции, содержащейся в лаборатории кафедры радиационной биологии ЧелГУ на протяжении трёх лет до начала опытов. В
популяции насчитывается около 2 тыс. мух в каждом поколении.
Для разведения мух использовали 15 мл пробирки с 5 мл питательной среды стандартного состава (на 1 л дистиллированной воды - 13 г агара, 107 г прессованных пекарских дрожжей, по 37 г сахара и манной крупы и 3 мл пропионовой кислоты [1]), закрытые обожжённой ватной затычкой. Перед посадкой среду в пробирках смазывали дрожжами с помощью стерильной кисточки. При разделении по полу мух усыпляли в морилке диэтиловым эфиром.
В опыте на продолжительность жизни девственных мух каждого пола, выведенных при определённой температуре, рассаживали по 5 штук в пробирки того же объёма, но с 2 мл среды. Среду также смазывали дрожжами. Пересадка на новую среду происходила два раза в неделю с промежутками не более трёх дней. Подсчёт умерших особей проводился каждый будний день. Мухи, умершие за выходные, записывались на понедельник. Температура содержания была 24-25Для каждой температуры развития было исследовано от 50 до 60 мух каждого пола.
Было проведено два опыта на жизнеспособность мух: с яйцами и с куколками. В первом из них 10-15 оплодотворённых самок в возрасте 3-7 дней помещали в чашку Петри со средой из воды, агара и сахара в описанных выше соотношениях. Мух оставляли при определённой температуре откладывать яйца на ночь, а затем ещё через день производили
подсчёт пустых яиц и яиц с эмбриональными леталями. Для каждой температуры было взято не менее 30 самок, которые в сумме откладывали не менее 400 яиц. Количеством неоплодотворённых яиц пренебрегали.
В опыте на жизнеспособность куколок самок оставляли на ночь откладывать яйца в пробирки с 5 мл полноценной среды. Затем дожидались вылета мух и подсчитывали соотношение количества самок и самцов. На 34 день после вылета подсчитывали количество пустых и непустых куколок. Для того, чтобы избежать искажения результатов в худшую сторону из-за перенаселения пробирок личинками, количество самок в пробирках не превышало 10, кроме того, рассматривались только пробирки с количеством куколок не более 100. От каждой линии было исследовано не менее 30 самок и не менее 400 куколок.
Была проведена грубая оценка продолжительности стадий развития мух при различных температурах. Для всех стадий определялись минимальные их сроки. При определении продолжительности стадии яйца мух оставляли в чашках на 1 час, а на следующий день раз в час проверяли наличие вылупившихся личинок. За ошибку в определении среднего значения этого времени можно взять 1 час. При определении длительности других стадий мух оставляли откладывать яйца в пробирках в разное время суток, для того, чтобы потом можно было непосредственно наблюдать переход между стадиями. Таким образом, удалось достичь точности в 6 часов.
Для опыта по определению средней массы мух самцы в возрасте 3 дней и самки в возрасте 5 дней кучками по 8 штук взвешивались на весах с точностью в 0,0001 г. Условия выведения и содержания мух в этом опыте были такими же, как и в предыдущих. Такой возраст мух был выбран на основе данных о D. melanogaster, которые достигают своей стабильной массы после названных дней [5].
Для опытов на продолжительность жизни и массу отбирались только мухи с первых двух дней вылета. Продолжительность жизни определялась у мух, выращенных при температурах 23, 25, 27 и 290C. Для остальных опытов были дополнительно исследованы мухи, развивавшиеся при 24 и 260C.
Статистическая обработка данных была осуществлена в программе Past 3.16. Для сравнения кривых выживаемости
использовали лог-ранговый тест. При оценке достоверности различий с контролем жизнеспособности яиц и куколок использовался критерий хи-квадрат. Для результатов опытов на массу был проведён дисперсионный анализ. При попарных сравнениях значений масс взвешенных кучек мух использовался и-критерий с поправкой Бонферрони. Различия считались
статистически значимыми при р-значении меньшем 0,01.
Результаты и обсуждение. Кривые выживаемости Каплана-Мейера для самцов и самок Б. ШпеЬпБ, развивавшихся при различных температурах, представлены на рисунках 1 и 2. Цензурированных значений для каждой кривой не более двух. В таблице 1 приведены средние значения
продолжительности жизни и р-значения. Из этих данных видно, что при температурах 23-270С продолжительность жизни как самцов, так и самок не претерпевает достоверных изменений. При температуре 290С наблюдается резкий спад в данном показателе.
В таблице 2 приведены результаты опыта на жизнеспособность. Статистически значимые различия (р<0,01) от 250С были обнаружены только для доли пустых куколок при 290С.
В таблице 3 записаны средние минимальные длительности стадий при различных температурах. Можно сделать вывод о том, что наибольшую роль температура играет на стадии личинки: при сокращении времени развития на 3 дня при переходе от 23 до 290С минимальная длительность стадии личинки сократилась на 2,25 дня.
Результаты взвешивания мух приведены в таблице 4 и на рисунке 3. Данные по дисперсионному анализу: самцы Б (5, 107) = 12,2, р < 10-8, самки Б (5, 98) = 9,4, р < 10-6. При температуре 290С вследствие очень низкой плодовитости было получено и исследовано лишь по 50 мух каждого пола, поэтому точность оценки различий может быть низкой. С другой стороны, если сравнивать мух от 270С и 290С, получаем статистически значимые (р<0,01) различия как для самок, так и для самцов. Кроме того, статистически значимым (р<0,001) является отличие масс самок от 230С и 270С.
Время жизни, дни
Рис. 1. Кривые выживаемости самцов, развивавшихся при различных температурах
Рис. 3. Средние массы самцов с 95% доверительными интервалами
Рис. 2. Кривые выживаемости самок, развивавшихся при различных температурах
24 25 26 27 1емпература выращивания, °С
Рис. 4. Средние массы самок с 95% доверительными интервалами
Таблица 1
Результаты опыта на продолжительность жизни______
Температура развития, 0С 23 25 27 29 23 25 27 29
Самцы Самки
Медиана, дни 34 38 40 20,5 37 39 42 24
Среднее арифм., дни 33 37 39 20 35 39 40 24
р-значение относительно 250С 0,07 - 0,05 <10-17 0,18 - 0,25 <10-15
Таблица 2
Жизнеспособность яиц и куколок и соотношение полов____
Температура развития, 0С 23 24 25 26 27 29
Доля вылупившихся яиц 0,76 0,79 0,8 0,76 0,75 0,69
Доля пустых куколок 0,91 0,82 0,86 0,86 0,85 0,62
Соотношение Ж/(Ж+М) 0,48 0,49 0,48 0,43 0,5 0,51
Таблица 3
Минимальная продолжительность стадий развития_____
Температура развития, 0С 23 24 25 26 27 29 Ошибка
Яйцо, часы 27 27 26 26 26 25 ±1
Личинка, дни 6.25 6 5 4.75 4.5 4 ±0,25
Куколка, дни 4 4 4 3.5 3.5 3.5 ±0,25
Почерневшая куколка, дни 1.25 1.25 1.25 1 1.25 1 ±0,25
Сумма, дни 12.5 12.25 11.25 10.25 10.25 9.5 ±0,5
Таблица 4
Масса мух_ ___________
Температура развития, 0C 23 24 25 26 27 29 23 24 25 26 27 29
Самцы Самки
Средняя масса, мг 1,61 1,57 1,52 1,53 1,53 1,41 2,11 2,21 2,2 2,28 2,31 2
p-значение относительно 25 ос 0,02 1 - 1 1 0,05 1 1 - 0,13 0,3 0,05
В целом по данным из таблицы 4 можно выдвинуть гипотезы о небольшом снижении массы самцов и одновременно повышении массы самок при переходе от 23 °С к 27°С и о снижении массы мух при переходе от 27°С к 29°С.
Выводы. Проведённые опыты показывают, что вид D. funebris во многом схож с D. melanogaster. Оптимальной температурой развития D. funebris можно считать интервал 25-27°С. При более низкой температуре
длительность развития заметно увеличивается, при более высокой, видимо, происходят какие-то нарушения в онтогенезе, значительно снижающие жизнеспособность и, как следствие, продолжительность жизни мух. Для более точного понимания изменчивости массы мух требуются дополнительные исследования.
Таким образом, D. funebris вполне может заменять D. melanogaster в некоторых лабораторных исследованиях.
Список литературы
1. Козак М.Ф. Дрозофила - модельный объект генетики: учебно-методическое пособие / М.Ф. Козак. - Астрахань: Астраханский университет, 2007. - 87 с.
2. Тимофеев-Ресовский Н.В. Обратная геновариация у Drosophila funebris / Н.В. Тимофеев-Ресовский // Журнал экспериментальной биологии. - 1925. - №3-4. - С. 143-144.
3. Тимофеев-Ресовский Н.В. Влияние рентгеновских лучей на возникновение геновариаций у Drosophila funebris / Н.В. Тимофеев-Ресовский //Журнал экспериментальной биологии. - 1930. - №1. - С. 9-14.
4. Dubinin N.P. Natural selection and chromosomal variability in populations of Drosophila funebris / N.P. Dubinin, G.G. Tiniakov // Journal of heredity. - 1946. - V. 37, №2. - P. 39.
5. Economos A.C. Developmental Temperature and Life Span in Drosophila melanogaster / A.C. Economos, F.A. Lints // Gerontology. - 1986. - Vol. 32, №1. - P. 18-27.
6. Gallego P. Chromosomal homologies between drosophila melanogaster and D. funebris determined by in-situ hybridization / P. Gallego, E. Juan, M. Papaceit // Chromosome Res. - 1999. - V. 7, №5. - P. 331-339.
7. Perje A.-M. Genetic and cytological studies of drosophila funebris. Some sex-linked mutations and their standard order / A.M. Perjie //Acta zoological. - 1955. - V. 36, №1. - P. 51-66.
8. Stalker H.D. Four New Species of Drosophila, with Notes on the Funebris Group /H.D. Stalker, W.P. Spencer //Ann Entomol Soc Am. - 1939. - V. 32, №1. - P. 105-112.
9. Sturtevant A.H. The North American Species of Drosophila / A.H. Sturtevant //Nature. - 1921. - V. 107, №2702. - P. 743.
DETERMINATION OF TEMPERATURE OPTIMUM FOR DEVELOPMENT IN
DROSOPHILA FUNEBRIS
BULYGINA.A., PASTUKHOVA E.I. Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia e-mail: [email protected]
Abstract
In this work, we examined development of Drosophila funebris under different temperature conditions. We found out that several signs like viability, lifespan and developmental time of D. funebris are the best in 25-270C interval as it is in D. melanogaster.
Keywords: lifespan, viability, drosophila, development, developmental conditions, climate, preferendum.
