Архив статей журнала
Критерий Стьюдента статистической значимости разности средних двух выборок, предложенный Р. Фишером в1925 г., до сих пор является одним из самых востребованных методов статистического анализа. За почти столетие его использования сложилась устойчивая система рекомендаций и условий его применения, которая изложена в учебниках и руководствах по статистической обработке данных. Как правило, настоятельно требуется предварительная проверка нормальности распределения исходных выборок и равенства их дисперсий. В случае ненормальности рекомендуется использовать непараметрические методы, например критерий Манна-Уитни. В работе представлена более современная точка зрения на эту проблему, обусловленная несколькими взаимосвязанными причинами. Во-первых, за прошедшее столетие накоплен значительный практический опыт применения t -критерия Стьюдента, который заставляет сильно сомневаться в обязательности проверки нормальности и равенства дисперсий, а также применения ранговых критериев в случае отсутствия нормальности. Во-вторых, теория тоже не стояла на месте. Появились расчет критерия Стьюдента через точечно-бисериальный коэффициент корреляции и альтернативы методам «нормальной теории» в виде свободных от распределения процедур. В-третьих, кардинально выросли вычислительные возможности, позволяющие без дополнительных предположений моделировать в компьютере генеральные распределения исходных выборок и по ним оценивать требуемые p -value.
Для инициации транскрипции РНК-полимеразой II с ТАТА-содержащих промоторов необходима сборка транскрипционного комплекса, начинающаяся со взаимодействия ТВР (TATA binding protein) или TFIID, в состав которого он входит, с ТАТА-боксом, и присоединения к ним других базальных факторов транскрипции. Изучению взаимодействия ТВР с ТАТА-боксами и ТАТА-подобными элементами млекопитающих посвящено большое количество работ, увеличивающееся с обнаружением влияния однонуклеотидных замен (SNP) в ТАТА-последовательностях на фенотипические проявления, в том числе на связь с различными заболеваниями человека. Взаимодействие ТВР с ТАТА-боксами растений, в частности Аrabidopsis thaliana, практически не изучалось, за исключением единичных ранних работ. Широкомасштабное предсказание промоторных последовательностей и входящих в них сайтов связывания транскрипционных факторов с помощью различных инструментов in silico успешно используется благодаря достижениям в транскриптомных технологиях и секвенировании геномов довольно многих видов растений ( A. thaliana, рис, томат, свекла, картофель, пшеница, хлопчатник и др.). Однако предсказанные регуляторные последовательности могут быть функциональными (а могут и не быть), и необходима экспериментальная верификация вклада потенциального сайта связывания фактора транскрипции в активность промотора для подтверждения его функциональности. В данной работе применяется количественный метод задержки ДНК в геле для определения сродства ТВР к ТАТА-боксам промоторов генов A. thaliana и его сравнения с предсказанным с помощью веб-сервиса Plant_SNP_TATA_Z-tester значением. Для изучения мы использовали гены A. thaliana PUR7, TFL1, MLH1, FT, AOP2, транскрибируемые в разных органах растения. Выявлено, что олигодезоксирибонуклеотиды, идентичные последовательностям ТАТА-боксов с фланкирующими их нуклеотидами генов А. thaliana, имеют сродство к ТВР, различающееся до 66 раз. Фланкирующие последовательности ТАТА-боксов промоторов рассмотренных генов А. thaliana имеют более низкое содержание GC-нуклеотидов во фланках (на 23 %) по сравнению с генами человека. Эксперименты показали, что для предсказанных с помощью Plant_SNP_TATA_Z-tester равновесных констант диссоциации K D и их экспериментальных значений, выраженных в нМ, коэффициент линейной корреляции ( r ) = 0.97 при p < 0.05. Полученные результаты указывают на надежность in silico оценки сродства ТВР Arabidopsis к промоторам генов этого растения с помощью сервиса Plant_SNP_TATA_Z-tester.
Исследован половой полиморфизм Geranium sylvaticum L. в двух популяциях в луговом и лесном фитоценозах подтаежного правобережья Оби (окрестности г. Новосибирска). В зависимости от комбинации обоеполых, пестичных и частично андростерильных цветков обнаружены три половых фенотипа: гермафродитный, женский и гиномоноэцичный. У ряда гермафродитных фенотипов формируются частично андростерильные цветки, среди которых преобладают цветки с 5 стаминодиями и 5 нормальными тычинками. Частично андростерильные цветки малочисленны и образуются в верхней и/или нижней части соцветия в начале и/или конце цветения растений. Гиномоноэцичные фенотипы представлены в двух вариантах: женский фенотип с единичными частично андростерильными цветками и гермафродитный фенотип с несколькими пестичными цветками. Женские фенотипы образуют приблизительно в 2 раза меньше цветков и в 1.6 раза меньше плодов, чем гермафродитные (различия статистически значимы), однако образование плодов в расчете на цветок у женских фенотипов в 1.4 раза выше, чем у гермафродитных. В условиях низкой освещенности гермафродитные фенотипы с частично андростерильными цветками встречаются в 2.2 раза чаще, чем при высоком уровне освещения. Соотношение двух форм гермафродитных фенотипов (с частично андростерильными цветками и без них) в луговом и лесном фитоценозах различается статистически значимо ( p = 0.0247 < 0.05). При высоком уровне освещения гермафродитные фенотипы продуцируют в 1.6 раза больше плодов, чем при низком; различия статистически значимы ( p < 0.05). В исследуемых популяциях G. sylvaticum выявлена низкая доля женских фенотипов как в луговом, так и в лесном фитоценозах: 7.1 и 4.7 % соответственно. Гиномоноэцичные фенотипы в популяциях отмечаются единично -0.8-1.6 %. Для G. sylvaticum характерна сравнительно низкая встречаемость женских и гиномоноэцичных фенотипов и заметная доля гермафродитных с частично андростерильными цветками в европейской и азиатской частях ареала вида.
Полувековая жизнь в науке Л. П. Осиповой была тесно связана со становлением, организацией и развитием комплексных и широкомасштабных исследований генетической структуры популяций человека Северной Евразии. Были инициированы и проводились исследования в различных направлениях популяционной и эволюционной генетики человека, молекулярной генетики и иммуногенетики, демографии и биомедицины коренных народов; изучались механизмы адаптации человека к факторам окружающей среды, а также влияние техногенных факторов на окружающую среду и на здоровье человека. Совокупность результатов масштабных геномных исследований международных консорциумов с участием коллектива Л. П. Осиповой позволила реконструировать предковые геномы и воссоздать пути миграции человека в историческом прошлом.
Целью данной работы была идентификация полиморфных локусов в геномах Daphnia с помощью анализа последовательности генома и экспериментального анализа реальных образцов, собранных в естественных условиях. Мы использовали праймеры, предсказанные алгоритмом амплификации ДНК из образцов дафний, и капиллярный электрофорез для выявления полиморфных локусов. Это сделано для детекции полиморфных локусов в результате единственного эксперимента, когда наличие полиморфизмов с частотой, достаточной для генетических исследований, детектируется как появление множественных пиков на электрофореграмме. Таким образом, мы оценивали эффективность метода капиллярного электрофореза и уточняли параметры популяции, включая долю полового размножения и эффективную численность популяции. Изучение полиморфных локусов становится особенно актуальным в контексте изменения климата и усиления антропогенного воздействия на экосистемы, поскольку эти факторы могут существенно влиять на генетическое разнообразие и адаптацию популяций. Полиморфные локусы, содержащие микросателлитные повторы, могут служить индикаторами генетической стабильности и способности видов адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. В условиях глобального изменения климата и усиливающегося антропогенного воздействия, такого как загрязнение окружающей среды, урбанизация и изменения ландшафта, гидробионты сталкиваются с новыми вызовами, требующими быстрой адаптации. Полиморфные локусы, благодаря своей высокой изменчивости, могут предоставить ценную информацию о генетической структуре популяций и их потенциале к адаптации. В контексте наших исследований изучение полиморфных локусов у Daphnia приобретает особую важность, учитывая их экологическую роль и чувствительность к изменениям окружающей среды. Представители рода Daphnia как ключевые компоненты пресноводных экосистем могут служить модельными организмами для изучения генетической адаптации к изменению климата и антропогенным воздействиям. Понимание полиморфных локусов у Daphnia может дать ценные данные для оценки генетической стабильности и адаптивного потенциала этих популяций, что особенно важно в условиях быстро меняющихся условий окружающей среды.
Признаки, связанные с весом тела в разном возрасте, хорошо коррелируют с продуктивностью, здоровьем и продолжительностью хозяйственного использования крупного рогатого скота. В то же время у крупного рогатого скота вес тела - признак с высокой наследуемостью. Полногеномный анализ ассоциаций позволяет найти генетические варианты и потенциальные гены-кандидаты, контролирующие интересующий признак. Однако обзоры работ по изучению веса тела с помощью полногеномного анализа ассоциаций у животных молочных пород крупного рогатого скота практически отсутствуют. Целью этой работы было выявление потенциальных генов-кандидатов, ассоциированных с признаками веса тела, у животных молочных пород крупного рогатого скота на основании исследований по полногеномному анализу ассоциаций. Поиск литературы проведен с использованием поискового запроса “Cattle AND Dairy AND Weight AND Genome-wide AND Association AND Study”. Критерием для включения публикации в нашу работу служила идентификация хотя бы одного гена-кандидата, достоверно ассоциированного с признаком, связанным с весом тела у животных молочной породы крупного рогатого скота. Количество пересечений между списками генов-кандидатов подсчитывали с помощью программы Venn. Анализ взаимодействий между генами/белками проводили с использованием веб-ресурса GeneMANIA; перепредставленные термины генной онтологии были найдены с помощью веб-инструмента DAVID. Было обнаружено 20 генов, ассоциированных в одной публикации с разными признаками веса либо с одинаковым признаком, но в нескольких публикациях. Среди них наибольшее количество пересечений имели гены TNNT3, DYRK4, AKAP3, GALNT8, NDUFA9 и KCNA1. Общие биохимические пути и белок-белковые взаимодействия были найдены для пар генов TNNT3-TNNI2 и FGF6-FGF23. Общие белковые домены были обнаружены у пар TNNT3 - TNNI2, FGF6 - FGF2 3 и KCNA1 - KCNA6. При функциональной аннотации вышеупомянутого списка из 20 генов были выявлены перепредставленные термины генной онтологии, указывающие на обогащение списка генами, кодирующими белки комплекса тропонина ( TNNT3 и TNNI2 ), белки калиевых каналов внутреннего выпрямления ( KCNA1 и KCNA6 ), а также белки-рецепторы фактора роста фибробластов ( FGF6 и FGF23 ).
В настоящее время особый интерес представляет установление влияния удвоения числа хромосом на селекци-онно значимые признаки в процессе селекции. В 2018-2021 гг. проведены полевые и лабораторные исследования с целью сравнительной оценки по хозяйственно ценным признакам и свойствам исходных диплоидных сортов ржи и полученных на их основе тетраплоидных аналогов в условиях Западной Сибири. Материалом для исследования послужили две пары аналогов: диплоидные сорта Короткостебельная 69 и Чулпан и их тетраплоидные формы Тетра короткая и Влада. Cравнительный анализ показал сходство признаков по высоте и зимостойкости растений при переходе с диплоидного на тетраплоидный уровень, так как наследование этих признаков носит полигенный характер, что благоприятно влияет на устойчивость растений к стрессу. У тетраплоидных аналогов отмечено достоверное увеличение урожайности на 17.2-23.5 % и крупности зерна в 1.2-1.5 раза. Следовательно, удвоение числа хромосом приводит к выраженности изменчивости признака урожайности и массы 1000 зе-рен. Кроме того, наблюдалось повышение массы зерна с колоса на 0.07-0.72 г и массы зерна с растения на 1.08-1.83 г, что в конечном итоге повысило урожайность по сравнению с исходными диплоидными формами. Установлено нежелательное влия-ние удвоения числа хромосом на такие признаки, как озерненность, продуктивная кустистость, натура зерна, число падения и вегетационный период. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что полиплоидизация у ржи по-вышает эффективность использования в сельскохозяйственном производстве тетраплоидных сортов озимой ржи в условиях Западной Сибири благодаря высоким показателям зимостойкости, устойчивости к полеганию, урожайности и крупности зерна.
Повышение содержания антиоксидантов в зерне пшеницы является актуальной общемировой тенденцией наряду с увеличением урожайности. С использованием ДНК-маркеров к генам биосинтеза антоцианов были выделены три гибридные линии с черной окраской зерна и шесть - с фиолетовой и светло-фиолетовой в потомстве от скрещивания образца к-44126 Triticum petropavlovskyi и линии сорта мягкой пшеницы Саратовская 29 - С29чз4. Все изученные линии, независимо от окраски зерна, имели более крупную зерновку относительно С29чз4, достигающую 53-59 мг у линий со светло-фиолетовым зерном. При этом Л1 и Л2 с черным зерном, а также Л7, Л8 и Л9 со светло-фиолетовым, несмотря на снижение числа колосков и зерен в колосе, демонстрировали увеличение массы зерен с колоса и растения в 1.3-2.1 раза по сравнению с С29чз4, а Л2 имела максимальное число зерен с растения, на 44 % превышающее показатель С29чз4. Наиболее высоким содержанием антоцианов характеризовались чернозерные Л1 и Л2, а Л7 со светло-фиолетовой окраской зерна не уступала линиям с фиолетовой окраской по содержанию антоцианов и фенольных соединений, а также по показателям антиоксидантной активности, но отличалась более высокой продуктивностью.
Цель работы - оценка адаптивного потенциала сортов ячменя, созданных в селекционных учреждениях Сибири, по урожайности в северной лесостепи Новосибирского Приобья. Исследования проводились в 2014-2023 гг. в севообороте Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции - филиала ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Материалом исследования были 52 сорта ячменя, включенные в Госреестр РФ (районированные) по Западно-Сибирскому (10) и Восточно-Сибир скому (11) регионам. Сорта оценены по показателям: общая адаптивность к условиям внешней среды, устойчивость к экстремаль ным факторам по годам, стабильность формирования урожайности в контрастных условиях. Адаптивность сортов определяли по методике Л. А. Животкова с коллегами, устойчивость сортов к стрессовым условиям - по формулам в изложении А. А. Гончаренко, размах урожайности - по методике В. А. Зыкина с коллегами. Высокую общую адаптивность к условиям внешней среды показали сорта по группам спелости: раннеспелые - Червонец, Танай и Симон (100-102 %); среднеранние - Саша, Абалак, Колчан, Талан, Золотник, Омский 88, Омский 86 (107-117 %); среднеспелые - Салаир, Ворсинский, Ворсинский 2, Омский 85 (117-122 %). Наиболее высокий потенциал урожайности за 10 лет показали сорта: Омский 85 (1070 г/м2), Ворсинский 2, Саша (1025 г/м2), Салаир (1017 г/м2) и Нарымчанин (1016 г/м2). Устойчивость к стрессу (наименьшая разница между максимальной и минимальной урожайностями) имели сорта: раннеспелые - Заларинец, Червонец, Айхал, Алтан-Булаг (-371…-437 г/м2); среднеранние - Омский 88, Золотник, Паллидум 394 и Омский 80 (-237…-387 г/м2); среднеспелые - Красноярский 1, Омский 87, Ворсинский, Енисей, Обской и Никита (-434…-563 г/м2). Компенсаторной способностью (наибольшей средней урожайностью в контрастных условиях) характеризуются: раннеспелые - Танай, Червонец, Симон и Казьминский (550-591 г/м2); среднеранние - Колчан, Саша, Омский 90, Ворсинский, Абалак, Талан и Омский 86 (650-720 г/м2); среднеспелые - Омский 95, Салаир, Омский 85, Ворсинский и Омский 90 (682-707 г/м2). Стабильную урожайность в контрастных условиях продемонстрировали: раннеспелые - Червонец, Танай, Заларинец; среднеранние - Паллидум 394, Абалак, Колчан, Омский 80, Талан; среднеспелые - Омский 95, Красноярский 1, Ворсинский и Омский 87. Данные сорта рекомендуются для широкого использования в селекционном процессе.
Человек подвергается воздействию различных химических соединений на протяжении жизни, однако профессиональная специализация обуславливает наиболее опасное воздействие на организм. Важной проблемой является понимание влияния промышленной среды на геномную стабильность у работников. Известно, что контакт с угольной пылью и продуктами сжигания угля (особенно интенсивный в производственных условиях) способен негативно воздействовать на генетический аппарат человека. Тем не менее многие аспекты такого воздействия остаются малоизученными. В частности, пока мало известны эпигенетические эффекты действия производственных факторов и их взаимосвязь с накоплением геномных нарушений. Были обследованы 455 работников угольных теплоэлектростанций г. Кемерово и 448 жителей той же местности, не занятых на производстве. Генетические нарушения оценивались с помощью микроядерного теста с блоком цитокинеза в лимфоцитах крови. В анализ были включены такие показатели, как микроядра, нуклеоплазменные мосты и протрузии. Оценку статуса метилирования промоторных зон генов TP53, BRCA1 и ERCC2 проводили при помощи метил-специфической полимеразной цепной реакции. В результате исследования обнаружено повышение частоты встречаемости цитогенетических повреждений в клетках крови у работников угольных теплоэлектростанций, в отличие от группы сравнения. При изучении распределения степени метилирования промоторных областей генов TP53, BRCA1 и ERCC2 установлена наибольшая частота случаев гиперметилирования промоторов всех изученных генов у работников, в отличие от группы сравнения, что говорит о влиянии производственной среды угольных теплоэлектростанций. Выявлено увеличение частоты встречаемости микроядер, мостов и протрузий у рабочих с гиперметилированными промоторами генов TP53, BRCA1 и ERCC2. Наиболее выраженное изменение профиля метилирования наблюдалось у рабочих, возраст которых был более 50 лет, с производственным стажем выше 25 лет. Полученные данные свидетельствуют о наличии генетических и эпигенетических эффектов действия факторов производственной среды угольных теплоэлектростанций на геномную стабильность работников.
Мягкая пшеница Triticum aestivum L. является аллополиплоидом (2n = 6x = 42). Ее геном включает в себя геномы трех предковых видов, что позволяет хорошо переносить анеуплоидию ввиду наличия нескольких копий одних и тех же генов, находящихся в гомеологичных хромосомах. Это свойство было продемонстрировано на созданных на основе ряда сортов мягкой пшеницы анеуплоидных линиях. Отсутствие хромосомы 3В у мягкой пшеницы ведет к аномалиям мейотического деления, в том числе к снижению числа хиазм и асинапсису. Замещение хромосомы 3В мягкой пшеницы гомеологичной хромосомой 3R ржи Secale cereale L. приводит к нарушению хиазмообразования и асинапсису, нарушению компактизации хромосом, асинхронному поведению хромосом во втором делении мейоза и нарушениям в динамике микротрубочкового цитоскелета. Вероятно, в хромосоме 3R ржи, в отличие от гомеологичной хромосомы 3B мягкой пшеницы, отсутствуют гены, играющие ключевую роль в контроле нормального протекания мейоза у мягкой пшеницы. Цель данной работы - сравнительный анализ мейотических генов в хромосомах 3B и 3R мягкой пшеницы и диплоидной ржи соответственно. В результате проведенного анализа баз данных обнаружено, что в хромосоме 3R отсутствуют три мейотических гена: TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2), TraesCS3B02G048300 (FANCM), TraesCS3B02G458900 (EMS1). При этом лишь для гена TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) показано отсутствие гомеологов в геноме мягкой пшеницы. На основе известных мейотических генов (mei-гены) мягкой пшеницы были построены и проанализированы генные сети. Гены TraesCS3B02G048300 (FANCM), TraesCS3B02G458900 (EMS1) располагались вне построенных генных сетей, тогда как ген TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) вместе с основными описанными генами мейоза формировал сеть из 22 генов. На основании полученных результатов сделано предположение, что отсутствие гена TraesCS3B02G308600 (ASK1/ASK2) у пшенично-ржаной замещенной линии 3R(3B) по большей части определяет характер аномалий мейотического процесса у пшенично-ржаной замещенной линии 3R(3B) Саратовская 29/рожь Онохойская.
В условиях континентального климата сорт представляет собой важный показатель стабильности урожая. В статье дана характеристика хозяйственно ценных признаков нового сорта мягкой озимой пшеницы ( Triticum aestivum L.) - Памяти Чекурова. C 2023 г. cорт включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Западно-Сибирскому региону. Исследования проведены в Новосибирской области в 2016-2022 гг. Стандартом выбран районированный сорт Новосибирская 40. Так, сорт Памяти Чекурова обладает высокой потенциальной продуктивностью: характеризуется повышенной зимостойкостью и устойчивостью к полеганию за счет короткостебельности, крупным зерном и высоким коэффициентом кущения. По хлебопекарным качествам исследуемый сорт сопоставим с ценной пшеницей.