CC BY
78
© Д. А. Скоробагатько, В. Ю. Страшнюк, А. А. Мазилов*
УДК 539. 122. 047: : 631. 523. 4+575. 224
Д. А. Скоробагатько, В. Ю. Страшнюк, А. А. Мазилов*
ВЛИЯНИЕ у-ОБЛУЧЕНИЯ НА ПРОЯВЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ И НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПРИЗНАКА BAR У DROSOPHILA MELANOGASTER MEIG
Харьковский Национальный университет им. В. Н. Каразина (г. Харьков)
* ННЦ «Харьковский физико-технический институт» (г. Харьков)
Исследование выполнено в соответствии с планом научно-исследовательских работ отдела генетики НИИ биологии Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина в рамках теми: «Дослідження особливостей адаптивної відповіді на електромагнітні поля та інші стресові навантаження на рівні клітини», № гос. регистрации 0112U008335.
Вступление. В связи с возрастающей ролью ядерных технологий в промышленности, в современном мире человек все более подвергается воздействию разнообразных источников радиации. Это происходит вследствие проведенных испытаний ядерного оружия, техногенных катастроф (Чернобыль, Фукусима), использования ядерных взрывов при разработке полезных ископаемых. Некоторые территории отличаются избыточным естественным радиационным фоном. Источником радиационного излучения являются также гранитсодержащие материалы.
Лучевая терапия применяется в медицине, различные виды излучений используются в селекции при радиационном мутагенезе. В связи с этим повышаются радиационные риски, связанные с вероятностью генетических повреждений у живых организмов, остро стоят вопросы генетической безопасности и охраны биогеоценозов.
В настоящее время при изучении мутагенеза большое внимание уделяется нестабильным элементам генома. У дрозофилы так называемые спонтанные мутации на 80 % вызваны перемещением по геному мобильных генетических элементов (МГЭ) [2]. МГЭ являются также одним из факторов повышения мутабильности при действии стрессовых факторов, включая у-облучение [14]. Известен радиобиологический феномен «радиационно-индуци-руемой нестабильности генома», проявляющийся в том, что часть клеток, выживших после облучения, может давать функционально измененное потомство, в котором с высокой частотой на протяжении многих поколений возникают de novo аберрации хромосом и генные мутации [5].
Одним из факторов генетической нестабильности является неравный кроссинговер, или нере-ципрокная гомологичная рекомбинация. Это явление рассматривается в одном ряду с подвижными элементами генома, такими как транспозоны и
ретропозоны [3]. Следствием неравного кроссинго-вера является возникновение нехваток или, наоборот, дупликаций отдельных участков генома [11, 13]. Дупликации открывают возможность возникновения новых генов и образования семейств генов. Неравный кроссинговер лежит в основе лабильности гетерохроматиновых районов хромосом, а также задействован в некоторых механизмах репарации генов. Существует много примеров, свидетельствующих о распространенности этого явления и его существенном вкладе в эволюцию геномов [3, 16, 21].
Целью работы было изучение влияния различных доз у-облучения на жизнеспособность, частоту неравного кроссинговера в нестабильном локусе Bar и экспрессивности признака Bar у D. melanogaster.
Объект и методы исследования. Исследования выполнены на классическом объекте генетических исследований - плодовой мушке Drosophila melanogaster Mg. В работе использовали неселектируемую линию Bar из коллекции кафедры генетики и цитологии Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина. Мутация Bar(B) (1 - 57,0) является тандемной дупликацией области 16А1-16А7 Х-хромосомы, фенотипически проявляется в редукции глаз до узкой вертикальной полосы с количеством фасеток около 90 у самцов и 80 у самок, в отличие от нормального количества фасеток: около 740 и 780 у самок и самцов соответственно [23]. Признак отличается варьирующей экспрессивностью, которая зависит от генетического фона линии и внешних условий [7, 19]. Bar - нестабильная мутация, ревертирующая к дикому типу с частотой 1 на 1000-2000 особей и мутирующая в Ultrabar с аналогичной частотой [25].
Мух выращивали на стандартной сахаро-дрожжевой питательной среде при температуре 21±1°С. Культуры дрозофилы развивались в стаканчиках объемом 20 мл. Объем питательной среды в каждом стаканчике достигал 5 мл. Учитывая низкую плодовитость в линии, в каждый стаканчик помещали по 5-6 родительских пар.
Мух облучали на линейном ускорителе электронов КУТ-1, разработанном и созданном в ННЦ ХФТИ для научно-технических исследований. Облучение проводили тормозными гамма-квантами,
образующимися при взаимодействии электронного пучка с толстой алюминиевой мишенью. Энергия электронов составляла 12 МэВ, ток пучка - 450 мкА, частота посылок - 200 Гц, длительность импульсов - 3,8 мкс. Измерение доз тормозного гамма-излучения выполнено термолюминесцентными детекторами из фтористого лития, активированного кальцием, магнием и титаном. Детекторы представляют собой поликристаллические таблетки диаметром 3,5±0,3 мм и толщиной 2±0,2 мм, которые помещаются в кассеты из тканеэквивалентной пластмассы с алюминиевым фильтром толщиной 1 мм, служащим для снижения зависимости показаний от энергии фотонов. Термолюминесцентный метод регистрации доз основан на способности некоторых твердых кристаллических веществ-люминофоров запасать и длительное время сохранять часть поглощенной энергии ионизирующего излучения. При нагревании облученный люминофор испускает свет-термолюминесценцию, интенсивность которой пропорциональна дозе излучения. Время облучения составляло 5 с (доза 8 Гр) и 16 с (доза 25 Гр). Спустя 2 ч облученных самок помещали к необлученным самцам.
Изучали влияние поглощенных доз острого у-излучения 8 Гр и 25 Гр на жизнеспособность особей линии, частоту неравного кроссинговера и экспрессивность признака Bar.
Жизнеспособность оценивали по показателю выхода имаго в расчете на 1 пару родительских особей. Данный показатель зависит от плодовитости особей родительского поколения и выживаемости потомков на предимагинальных стадиях развития и, таким образом, является одним из интегральных показателей приспособленности.
Экспрессивность признака Bar оценивали путем подсчета количества глазных фасеток у мух обоих полов. Размер выборки составлял 28-30 особей в каждом варианте опыта. Данные анализиовали по двум показателям: определяли среднее количество глазных фасеток и долю особей с максимальным выражением признака для каждого варианта опыта - не более 80 фасеток.
Нестабильность локуса Bar ограничена самками и связана с неравным кроссинговером. В результате
рекомбинации между неправильно спаренными копиями генов в пределах дупликации Bar образуются нереципрокные рекомбинантные хромосомы с тремя и одной копиями гена [18, 23]. Особи с не-реципрокными рекомбинантными хромосомами имеют мутантный (B/+, BB/Y, BB/B) и нормальный (+/Y) фенотип. Самки B/+ содержат около 350 фасеток и имеют выемку на переднем крае глаза. У мутантов Double Bar количество глазных фасеток уменьшено приблизительно до 45 у гетерозигот и до 25 у гемизигот [23].
Частоту неравного кроссинговера в локусе Bar у D. melanogaster. определяли по отношению числа мутантных особей +/Y, B/+, BB/Y, BB/B к общему числу проанализированных особей линии в поколениях F, и F2 (при поглощенной дозе 25 Гр) после облучения.
Проведен статистический анализ полученных данных: для каждого признака рассчитывали среднюю арифметическую величину, значение стандартной ошибки, дисперсию. Для проверки нулевой гипотезы использовали критерий Стьюдента с учетом поправки Йейтса на непрерывность для малых долей. В работе принят уровень значимости не ниже р<0,05 [10].
Результаты исследований и их обсуждение. Данные о жизнеспособности линии Bar до (контроль) и после облучения представлены на рис. 1. В контроле максимальный выход имаго приходился на 2-4 день вылета. В дальнейшем количество потомков постепенно снижалось. Среднее количество потомков на 1 пару родительских особей в контроле составляло 69,7 особей. При действии поглощенной дозы 8 Гр количество данный показатель снизился до 33,2 особей. При поглощенной дозе 25 Гр выход имаго в поколении F, после облучения наблюдали только первые 3 дня вылета мух, и он составил 2,78 потомка на 1 пару родительских особей. В поколении F2 после у-облучения в дозе 25 Гр показатель был на уровне контроля и составлял 66,6 особей.
Таким образом, показано зависимое от дозы снижение жизнеспособности линии BarD. melanogaster в первом поколении после у-облучения, а также восстановление жизнеспособности во втором поколении.
Дни вылета
б
Контроль
8 Гр
25 Гр F1
25 Гр F2
Рис. 1. Жизнеспособность в линии Bar дрозофилы после у-облучения: а) динамика выхода имаго;
б) среднее количество потомков на самку.
а
и
и
о
а
ш
га
а
о
0,1
0,01
п 0,001
(3
н
и
га
т
0,0001
контроль
8 Гр
25 Гр F1 25 Гр F2
Рис. 2. Частота неравного кроссинговера в локусе Bar при у-облучении у D. Melanogaster.
Данные о частоте неравного кроссинговера в локусе Bar представлены на рис. 2. В контроле данный показатель составлял 0,9Ч10-3.
При поглощенной дозе у-облучения 8 Гр частота мутирования признака Bar была установлена на уровне 1,2Ч10-3, что не является статистически значимым отличием от контроля.
При облучении в дозе 25 Гр в поколении F1 частота неравного кроссинговера составила 2Ч10-1 что на два порядка выше, чем в контроле. Во втором поколении после облучения частота мутаций по локу-су Bar была на уровне 7Ч10--3, т. е. в 7,8 раз больше, чем в контроле.
Таким образом, последствия у-облучения в дозе 25 Гр в отношении генетической нестабильности признака Bar у D. melanogaster проявляются, как минимум, на протяжении 2-х поколений после примененного воздействия.
При исследовании экспрессивности признака Bar асимметрия между правым и левым глазам не была выявлена как в контроле, так и в разных вариантах опыта. При действии у-излучения наблюдали снижение экспрессивности признака Bar у самок и самцов дрозофилы по сравнению с контролем (рис. 3). В результате влияния дозы 8 Гр доля особей с максимальным выражением признака (минимальное количество фасеток) у самок составила 12,9 % от контроля, у самцов - 32,2 %. Значительно уменьшилась экспрессивность признака после
поглощенной дозы 25 Гр. В поколении F, это значение составило у самок 52,9 % от контрольных значений, у самцов отличий от контроля не наблюдали. В поколении F2 у самок сохраняются отличия по экспрессивности, исследуемый показатель был на уровне 62,5 % от контрольных значений, у самцов также проявились отличия - доля особей с максимальным выражением признака составила 14,3 % от контроля.
При сравнении средних значений количества глазных фасеток в контроле и в опыте статистически значимые отличия от контроля наблюдали только у самок F, после полученной дозы облучения 25 Гр: в опытной группе количество фасеток увеличилось на 11,6 %.
Обнаружены половые различия в реакции на у-облучение по экспрессивности признака Bar. Известно, что половые различия по экспрессивности исследуемого признака связаны с разной дозой гена Bar у особей разного пола: самцы гемизигот-ны по X-сцепленным генам, в то время как самки имеют двойную дозу гена по сравнению с самцами. В контрольной группе и при поглощенной дозе 8 Гр разница по среднему количеству фасеток между полами составляла 10,5-12,5 %. После облучения дозой 25 Гр в поколении F1 половых различий по данному показателю не обнаружено. В поколении F2 в опытной группе половые различия по средним значениям признака возвращались к контрольным значениям.
В литературе описаны разнообразные генетические последствия действия различных видов облучения на организмы. Работу генетического аппарата клетки после воздействия радиации нарушают повреждения ДНК, белков и ДНК-мембранного комплекса. Известны следующие нарушения в молекулах ДНК в облученной клетке: однонитевые разрывы (ОР); двунитевые разрывы (ДР), являющиеся следствием образования ОР на комплементарных цепях ДНК; модификации и повреждения оснований; возникновение щелочелабильных участков; нарушение вторичной структуры ДНК и ее надмолекулярной организации; образование ковалентных сшивок ДНК-белок [9].
В белках под действием радиации наблюдается дезаминирование, декарбоксилирование, диме-ризация аминокислотных остатков. В циклических аминокислотах основные превращения затрагивают
8 Гр F1
25 Гр F1
25 Гр F2
Рис. 3. Изменения экспрессивности признака Bar после у-облучения, % от контрольных значений: а) среднее количество фасеток после облучения; б) доля особей с минимальным количеством фасеток.
а
120
!» i 100
кольцевую структуру. Что касается третичной структуры, то поглощение энергии излучения, возможно, приводит к нарушению нативной конформации белковой молекулы; это, в свою очередь, вызывает изменение структуры активного центра и его способности связывать субстрат, что приводит к инактивации фермента [9].
Все перечисленные эффекты у-облучения могут приводить к снижению жизнеспособности особей, которую мы наблюдали в эксперименте. Снижение выхода имаго может быть обусловлено элиминацией гамет родительских особей, нарушениями в развитии особей в следующих после облучения поколениях, влияющих на уровень эмбриональной и постэмбриональной смертности. Это подтверждается результатами исследований, в которых показана дифференциальная радиочувствительность гамет на разных стадиях зрелости [12]. В работе [8] выявлено повышение частоты доминантных летальных мутаций после воздействия доз 10 Гр и 30 Гр примерно в 4 раза; в зависимости от дозы менялось соотношение ранней и поздней эмбриональной смертности.
Обнаруженное нами повышение частоты нере-ципрокной рекомбинации соотносится с имеющимися данными об увеличении после облучения частоты мейотического кроссинговера у дрозофилы [5]. Однако существенным различием между этими явлениями является образование вследствие неравного кроссинговера делеций, тандемных дупликаций и множественных амплификаций генов [13], тогда как обычный кроссинговер приводит к образованию новых комбинаций признаков. Т. е. речь идет о разных формах наследственной изменчивости: мутационной и комбинационной.
Механизм увеличения частоты неравного кроссинговера под воздействием у-излучения может включать несколько причин. Во-первых, предполагается, что этот и другие факторы, действующие на кроссинговер, облегчают разрывы хроматид, способствуя тем самым обмену между их частями [5]. Во-вторых, при репарации двойных разрывов путем гомологичной рекомбинации возможно увеличение частоты неравного кроссинговера в районе дупликаций. В-третьих, увеличение частоты рекомбинации в ряде случаев связано с транспозицией посредством ДНКового интермедиатора, при этом разрывы ДНК в сайте внедрения инсерций могут инициировать рекомбинационные события [20]. Как свидетельствуют данные рестрикционного анализа, различные линии Bar содержат транспозирующий-ся элемент, идентифицированный как roo или B104 элемент, отделяющий две копии дупликации Bar. 5’ конец B104 элемента является «горячим» сайтом
инсерций других транспозирующихся элементов [24].
В отношении мутагенного эффекта примененных доз радиации наши данные близки с результатами работы [4], где изучалось воздействие рентгеновского излучения на мутабильность X-сцепленных локусов. Показано, что после облучения в дозе 10 Гр повышение частоты мутаций имеет место только в поколении F1, тогда как при дозе 30 Гр высокий уровень мутаций был зафиксирован как в F1, так и в F2. По другим данным [1], доза 10 Гр не всегда приводит к достоверному повышению частоты мутаций, это зависит от уровня нестабильности линии.
Феномен радиационно-индуцируемой нестабильности в последнее время привлекает внимание многих авторов. В работе [14] выявлено индукцию транспозиций мобильных генетических элементов под влиянием радиации. В исследовании [1] показано, что рентгеновское излучение в поглощенных дозах 10 и 30 Гр приводит к увеличению количества мутационных событий в генеративных клетках линий D. melanogaster, которые содержат в X-хромосоме генетически нестабильные локусы. Эффект зависел от уровня нестабильности линии и дозы, превышение над контролем составляло от 2 до 9,6 раз.
При радиационно-индуцируемой нестабильности генома в популяциях клеток длительное время наблюдается повышенный уровень аберраций хромосом [6]. К такой нестабильности относится и образование точковых мутаций, особенно затрагивающих регуляторные гены, что делает неэффективным их функционирование [9]. Кроме того, некоторые гены-мутаторы могут влиять на чувствительность организмов к мутагенным факторам, включаясь в репаративные процессы клеток. Они могут оказывать плейотропный эффект на мутабильность, изменяя спонтанную или индуцированную частоту мутирования генов [17].
Выводы. Действие у-облучения в дозах 8 и 25 Гр приводит к снижению жизнеспособности линии Bar Drosophila melanogaster и экспрессивности мутантного признака. При поглощенной дозе 25 Гр происходит существенное повышение частоты неравного кроссинговера по локусу Bar, что говорит об увеличении генетической нестабильности признака Bar под влиянием радиации.
Перспективы дальнейших исследований. В дальнейших исследованиях будут изучены последствия у-облучения по комплексу адаптивно важных признаков и структурно-функциональных характеристик ядерного генома дрозофилы и возможности разработки новых, современных тест-систем для оценки биологических эффектов у-радиации.
Литература
1. Бобак Я. П. Індукція рентгенівським опроміненням мутабільності генів Х-хромосоми у ліній lozenge Drosophila melanogaster / Я. П. Бобак, Я. І. Черник // Вісник Львівського ун-ту : сер. Біол. - 2000. - № 25. - С. 33 - 41.
2. Гвоздев В. А. Подвижная ДНК эукариот. Часть 1. Структура, механизмы перемещения и роль подвижных элементов в поддержании целостности хромосом / В. А. Гвоздев // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 8. -С. 8 - 14.
3. Гвоздев В. А. Подвижная ДНК эукариот. Часть 2. Роль в регуляции активности генов и эволюции генома / В. А. Гвоздев // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 8. - С. 15 - 21.
4. Голуб Н. Я. Мутації, індуковані рентгенівським опроміненням та деякими хімічними реагентами, що змінюють тривалість життя Drosophila melanogaster : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. наук : спец. 03.00.15 «Генетика» / Н. Я. Голуб. - Киев, 2006. - 21 с.
5. Дрозофила в экспериментальной генетике / [Ред. В. В. Хвостова, Л. И. Корочкин, М. Д. Голубовский.]. - Новосибирск : Наука, 1978. - 287 с.
6. Дуброва Ю. Е. Нестабильность генома среди потомков облученных родителей. Факты и их интерпретации / Ю. Е. Дуброва // Генетика. - 2006. - Т. 42, № 10. - С. 1335 - 1347.
7. Золотих И. Роль генотипу та старіння у зміні експресивності ознаки Bar Drosophila melanogaster / И. Золотих, А. В. Некрасова // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. - 2004. - Вип. 38. - С. 88 - 91.
8. Кимак Н. Індукція домінантних летальних мутацій у Drosophila melanogaster внаслідок дії рентгенівського опромінення в комплексі з деякими хімічними реагентами / Н. Кимак, Я. Черник // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. -2000. - Вип. 25. - С. 61-66.
9. Кудряшов Ю. Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) / Ю. Б. Кудряшов. - Москва : Физматлит, 2004. - 448 с.
10. Лакин Г. Ф. Биометрия. / Г. Ф. Лакин. - Москва : Высшая школа, 1990. - 352 с.
11. Льюин Б. Гены / Б. Льюин. - Москва: Мир, 1987. - 544 с.
12. Литвинова Е. М. Биология размножения дрозофилы / Е. М. Литвинова // Проблемы генетики в исследованиях на дрозофиле / Ред. : В. В. Хвостова, Л. И. Корочкин, М. Д. Голубовский. - Новосибирск : Наука, 1977. - С. 19 - 61.
13. Прокопьев В. В. Неравный кроссинговер в гетерозиготных тандемных дупликациях у Escherichia coli: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. наук : спец. 03. 00. 15 «Генетика» / В. В. Прокопьев. - Москва, 2007. - 20 с.
14. Ратнер В. А. Индукция транспозиций мобильных генетических элементов стрессовыми воздействиями / В. А. Ратнер, Л. А. Васильева // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - № 6. - С. 14 - 20.
15. Рарог М. А. Влияние генотипа на функцию эндоредупликации гигантских хромосом и экспрессивность признака eyeless у Drosophila melanogaster/ М. А. Рарог, Л. И. Воробьева, В. Ю. Страшнюк // Генетика. - 2003. - Т. 39, № 8. -С.1053 - 1056.
16. Сингер М. Гены и геномы / М. Сингер, П. Берг. - Москва : Мир, 1998. - Ч. 1. - 373 с.
17. Стрельчук С. И. Основы экспериментального мутагенеза / С. И. Стрельчук. - Киев : Вища школа, 1981. - 215 с.
18. Тихомирова М. М. Генетический анализ / М. М. Тихомирова. - Львов : Издательство ЛГУ. - 1990. - 280 с.
19. Шакина Л. А. Влияние плотности культуры и изогенизации хромосом на проявление нестабильности признака Bar у Drosophila melanogaster / Л. А. Шакина, В. Ю. Страшнюк // Дрозофіла в експериментальній генетиці та біології: I міжнар. конф., 15 - 20 вер. 2008 р. : тези допов. - Харків, 2008. - С. 19 - 22.
20. Юрченко Н. Н. Влияние транспозона в локусе singed на рекомбинацию у Drosophila melanogaster / Н. Н. Юрченко, Л. -Й. Тэм, К. О'Хэа, И. К. Захаров // Генетика. - 1997. - Т. 33, № 3. - С. 333 - 338.
21. Ве1тбп E. Expansion of genome coding regions by acquisition of new genes / E. Bet^n, M. Long // Genetics. - 2002. - Vol. 115. - P. 65 - 80.
22. Lindsley D. L. Genetic variations of Drosophila melanogaster / D. L. Lindsley, E. N. Grell // Carnegie Inst. Wash. Publ. -1968. - 472 р.
23. Sturtevant A. H. The effects of unequal crossing over at the bar locus in Drosophila / A. H. Sturtevant//Genetics. - 1925. -Vol. 10. - P. 117 - 147.
24. Tsubota S. I. The cloning of the Bar region and the B breakpoint in Drosophila melanogaster: evidence for a transposon-induced rearrangement / S. I. Tsubota, D. Rosenberg, H. Szostak [et al.] // Genetics. - 1989. - Vol. 122. - P. 881 - 890.
25. Zeleny C. The direction and frequency of mutation in the bar-eye series of multiple allelomorphs of Drosophila / C. Zeleny // J. Exptl. Zool. - 1921. - Vol. 34. - P. 203 - 233.
УДК 539. 122. 047: : 631. 523. 4+575. 224
ВЛИЯНИЕ у-ОБЛУЧЕНИЯ на проявление количественных признаков и нестабильность ПРИЗНАКА BAR У DROSOPHILA MELANOGASTER MEIG
Скоробагатько Д. А. , Страшнюк В. Ю. , Мазилов А. А.
Резюме. Иследовали влияние поглощенных доз 8 Гр и 25 Гр у-излучения на жизнеспособность, частоту неравного кроссинговера в нестабильном локусе Bar, и экспрессивность признака Bar у Drosophila melanogaster. Полученные данные свидетельствуют о том, что действие высоких доз у-облучения приводит к повышению уровня нестабильности признака Bar, а также к снижению выхода имаго и экспрессивности признака Bar у дрозофилы.
Ключевые слова: Drosophila melanogaster, у-облучение, жизнеспособность, неравный кроссинговер, экспрессивность признака Bar.
УДК 539. 122. 047: : 631. 523. 4+575. 224
ВПЛИВ у-ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ПРОЯВ КІЛЬКІСНИХ ОЗНАК І НЕСТАБІЛЬНІСТЬ ОЗНАКИ BAR У DROSOPHILA MELANOGASTER MEIG
Скоробагатько Д. О. , Страшнюк В. Ю. , Мазілов О. О.
Резюме. Досліджували вплив поглинених доз 8 Гр та 25 Гр у-випромінювання на життєздатність, частоту нерівного кросинговеру в нестабільному локусі Bar та експресивність ознаки Bar у Drosophila melanogaster. Отримані дані свідчать, що вплив високих доз у-опромінювання призводить до підвищення рівня нестабільності ознаки Bar, а також до зниження виходу імаго та експресивності ознаки Bar у дрозофіли.
Ключові слова: Drosophila melanogaster, життєздатність, експрессивність ознаки Bar, нерівний кроссинговер, у-опромінювання.
UDC 539. 122. 047: : 631. 523. 4+575. 224
у-Radiation Influence on Displays of Quantitive Traits and Instability of BAR Sign of DROSOPHILA MELANOGASTER MEIG
Skorobagatko D. A. , Strashnyuk V. Yu. , Mazilov A. A.
In the modern world people are more exposed to the influence of various radiation sources because of the increasing role of nuclear technologies in industry. That’s why radiation risks, related to probability of genetic damages at living organisms, increase. And there are thorny questions of genetic safety and protection of biogeocenosises.
At the present time great attention is paid to the unstable elements of genome studying mutagenesis. One of the factors of genetic instability is an unequal crossing-over, or nonreciprocal homologous recombination. The result of unequal crossing-over is an emergence of shortages or, vice versa, duplication of separate areas of genome. There are many examples, indicating the prevalence of this phenomenon and his significant contribution to the evolution of genomes.
The purpose of the work was a studying of the influence of different gamma-radiation doses on viability, frequency of unequal crossing-over in unstable lokuse Bar and expressivity of Bar sign of D. Melanogaster.
The researches are executed at the classic object of genetic researches - fruit fly Drosophila Melanogaster Mg. There was used non selective Bar line in the work. Bar (B) mutation (1 - 57,0) is a tandem duplication of the area 16A1-16A7 of X-chromosome. It phenotypically shows up in reduction of eyes to the narrow vertical bar with the amount of facets about 90 for males and 80 for females. The sign differs in a varying expressivity that depends on the genetic background of line and external conditions. Bar is an unstable mutation, reversing to the wild type with frequency 1 on 1000-2000 individuals and mutating in Ultrabar with analogical frequency.
Flies were irradiated on a linear electron accelerator KUT-1, developed and created in NSC KIPT. The irradiation was conducted by bremsstrahlung gamma-rays, forming by the interaction of the electron beam with a thick aluminum target. Energy of electrons was 12 MeV current of beam - 450 mkA, frequency of parcels was 200 Hz, duration of impulses - 3,8 mks.
There was studied the influence of absorbed doses of “sharp” gamma-radiation 8 Gr and 25 Gr on viability of line individuals, frequency of unequal crossing-over and expressivity of Bar sign.
Viability was estimated as the index of imago output calculating on 1 pair of parents. An expressivity was estimated on two indexes: there was determined the middle amount of eye facets and share of individuals with the maximum expression of sign for every variant of experiment. Frequency of unequal crossing-over in Ь^сє Bar of D. Melanogaster was determined as a relation of the numbers of mutant individuals +Д B/+, Bb/y, Bb/b to the total amount of the analyzed individuals of line before and after irradiation.
Dependent on dose, reduction of viability of Bar line of D. Melanogaster in the first generation after irradiation, and also viability recovery in the second generation is shown. Irradiation in doses 8 and 25 Gr leads to decrease of expressivity of mutant sign. There takes place at absorbed dose 25 Gr a significant increase of frequency of unequal crossing-over in locus Bar, that indicates the increase of genetic instability of Bar sign under influence of radiation.
Key words: Drosophila melanogaster, у-rays, fitness, unequal crossing over, Bar sign expressivity.
Рецензент - к. б. н. Навроцька В. В.
Стаття надійшла 4. 04. 2013 р.
