Генетика и хромосомы у коров

Кариологический анализ у коров с различными нарушениями репродуктивных функций

Генетика и хромосомы у коров

Бакай А.В.1, Илялов Д.Ф.2, Бакай Ф.Р.3, Лепёхина Т.В.4

1Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, 2Аспирант кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, 3Кандидат биологических наук, профессор кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф.

Красоты, 4 Кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К.И.

Скрябина»

Кариологический анализ у коров с различными нарушениями репродуктивных функций

  Аннотация

В настоящей статье рассмотрены основные кариотипические нарушения с определенным акцентом на необходимость цитогенетического контроля коров с высокой продуктивностью. Установлено, что у коров с разными репродуктивными функциями встречаются количественные изменения генома.

Наиболее частая форма проявления нарушений кариотипа представлена анеуплоидией у коров, имевших аборты и случаи мертворождения. Анеуплоидия не редкое явление у коров, возникающее вледствии нерасхождения или потери хромосом. Авторы рассмотрели спектр и частоту хромосомных нарушений у коров с нарушением репродуктивных функций.

Большая доля аберрантных клеток выявлена у коров VIII группы – 8,91 %,которые имели аборты, случаи мертворождений и отличались удлиненным интервалом от первого осеменения до плодотворного.

Ключевые слова: индифференс-период, полиплоидия, анеуплоидия, аберрации, ассоциации.

BakaiA.V.1, IlyalovD.V.2, BakaiF.R.3, LepekhinaT.V.4

1PhD in Agriculture, professor, director of the department of genetics and breeding n.a.  V.F. Krasota, 2Postgraduate student of the department of genetics and breeding n.a.  V.F. Krasota, 3PhD in Biology, professor of the department of genetics and breeding n.a. V.F.

Krasota, 4PhD in Biology, аssociate professor of the department of genetics and breeding of  V.F. Krasota, Federal State Budgetary Educational Institution of the Higher Education “The Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA by K.I.

Scriabin”

KARYOLOGICAL ANALYSIS OF COWS WITH DIFFERENT REPRODUCTIVE DISORDERS

Abstract

In this article the basic karyotype disorders with a specific emphasis on the need for cytogenetic monitoring of cows with high productivity. It was found that cows with different reproductive functions identified quantitative changes in the genome.

The most common form of manifestation karyotype are disorders presented aneuploidy in cows that had abortion and stillbirth. Aneuploidy is not a rare phenomenon in cows that occurs later or non-disjunction of chromosome loss.

The authors examined the range and frequency of chromosomal abnormalities in cows with reproductive disorders, including structural disorders of chromosomes. A large percentage of aberrant cells was detected in cows group VIII – 8.

91%, a cow had abortions, stillbirths, and differed from the lengthened interval first insemination to a fruitful.

Keywords: indifferens – period, polyploidy, aneuploidy, aberration, association.

Кариотипические исследования позволяют оценить генотип животного и выявить потенциальные продуктивные и репродуктивные способности животных. Именно поэтому необходим качественный цитогенетический контроль племенных животных (Бакай Ф.Р., Семенов А.С., 2009; Бакай А.И., Булусов К.А., 2010).

Для кариологического анализа были отобраны коровы разных генотипов и продуктивности. Для сравнения цитогенетических показателей коров, имевших различные воспроизводительные способности, распределили на группы.

В первую группу отнесли коров без нарушений репродуктивных функций, не имевших  абортов  и случаев мертворождений c индифференс -периодом до 50 суток.  Вторая группа коров имела продолжительность  индифференс периода более 51 суток и не имела нарушений репродуктивных функций.

Третья группа коров имела аборты и случаи мертворожденных телят с индифференс-периодом до 50 суток. Четвертая группа  коров отличалась наличием абортов и мертворожденных телят, продолжительность индифференс-периода которых составляла более 51 суток.

Пятая группа коров имела  интервал между первым осеменением и плодотворным до 50 суток и не имела нарушений репродуктивных функций. Шестая группа включала коров, с  интервалом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток и  не имела случаи мертворождений и аборты.

В седьмой группе у коров отмечали аборты и мертворождения и период от первого до плодотворного осеменения находился в пределах 50 суток. В восьмую группу вошли коровы с периодом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток и коровы имели как аборты, так и мертворожденных телят.

Кровь для исследований брали у коров из яремной вены до утреннего кормления в специальные гепаринизированные шприцы. Учет и просмотр препаратов осуществляли под микроскопом  Biolar 1 DP5A. Для каждой коровы в каждой группе в процентах от числа просмотренных метафаз определяли долю полиплоидных клеток, анеуплоидных клеток со структурными нарушениями и ассоциациями хромосом.

В ОАО ПЗ «Повадино» животные имеют достаточно высокую продуктивность и в хозяйстве ведется тщательный отбор. Однако, как показывает практика, именно среди высокопродуктивных коров встречаются  отдельные особи с хромосомными аномалиями, которые зачастую служат одним из главных факторов нарушения воспроизводительных качеств. Спектр и частота геномных нарушений представлена в табл.1

При оценке частоты полиплоидных клеток в клетках крови у коров с разными воспроизводительными качествами нами установлено, что достоверно большим уровень полиплоидии оказался у коров VIII группы (2,50 %), которые имели частые случаи мертворождений и абортов и отличались наиболее продолжительным периодом (более 51 суток)  от первого осеменения до плодотворного.

Таблица 1 – Спектр и частота хромосомных мутаций у коров с нарушениями репродуктивных функций, %

ГруппыкоровПолиплоидия, %Анеуплоидия, %Аберрации, %Ассоциации, %
I0,98±0,013,55±0,013,55±0,0155,00±0,36
II1,12±0,013,20±0,024,17±0,0352,00±0,54
III2,30±0,025,60±0,028,43±0,0258,69±3,97
IV2,44±0,035,80±0,038,65±0,0588,00±2,60
V2,00±0,024,18±0,014,89±0,0168,79±1,66
VI2,00±0,014,77±0,014,47±0,0141,44±3,29
VII1,98±0,035,60±0,058,53±0,0471,71±0,74
VIII2,50±0,035,90±0,038,91±0,0489,00±2,08

Примечание: здесь и далее достоверно: *)  при P>0,95; **) при P>0,99; ***)  при P>0,999.

Наименьшая доля полиплодных клеток встречается у коров первой группы (0,98 %), имеющих индифференс-период до 50 суток и при использовании которых не наблюдались аборты и мертворожденные телята (Р>0,999).

Достоверно больший уровень полиплоидии нами выявлен у коров третьей группы при сравнении с первой и второй группой, выявлено кратное увеличение. Доля полиплоидных клеток у коров третьей группы возрастает до 2,30 %. Коровы третьей группы имели аборты и наблюдались случаи мертворождений среди новорожденных телят.

Пятая и шестая группа отличались лишь продолжительностью интервала от первого осеменения до плодотворного, в пятой и шестой группах  доля полиплоидных клеток составила 2,0 %. Следует отметить, что коровы этих групп не имели случаев мертворожденных телят.

Установлена достоверно большая доля полиплоидных клеток у коров с более продолжительным индифференс–периодом и периодом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток (Р>0,99). Это свидетельствует о нарушении процессов клеточного деления.

В данном случае цитогенетический мониторинг приобретает особое значение, позволяя следить за частотой появления геномных мутаций и на ранних этапах селекции   освобождаться от носителей генетического груза.  Что  особо важно для племенных стад с высоким уровнем продуктивности.

Высокопродуктивные животные испытывают особое напряжение всех внутренних систем связанных со способностью дать большее количество молочной продукции.  Организм коров  это определенные  органы, ткани связанные биохимическими и физиологическими процессами, поэтому рассматривать следует  весь спектр геномных нарушений, к которым относиться и анеуплоидия.

Установлено, что уровень анеуплоидии в клетках крови коров с нарушениями репродуктивных функций  превосходит уровень анеуплоидии   коров, не имеющих абортов и мертворожденных телят.

В первой группе у коров  с индифференс-периодом до 50 суток и они не имели нарушений  репродуктивных функций доля анеуплоидных клеток составляет 3,55 %, тогда как у коров третьей группы с индифференс-периодом от 51 суток и имеющих аборты уровень анеуплоидии возрастает до 5,60 %, в четвертой группе коров с нарушениями воспроизводительных способностей анеуплоидии составила 5,80 %.  Достоверно большим уровень, анеуплодных клеток  также отмечался в группах 7 и 8 – 5,60 % и 5,90 %, соответственно (Р>0,99).

При оценке спектра хромосомных нарушений мы обратили особое внимание на наличие структурных нарушений хромосом.

Так доля аберрантных клеток наименьшей (3,55 %), оказалась в первой группе, тогда как в третьей и четвертой группах мы наблюдаем достоверно большую долю клеток с разрывами хромосом 8,43 % и 8,65 %, против 3,55 % (Р>0,999). Возрастает доля аберрантных клеток и у коров с нарушениями репродуктивных функций.

Мы отмечаем увеличение доли клеток, со структурными нарушениями хромосом у коров с большим по продолжительности периодом от первого осеменения до плодотворного и наличием случаев мертворождений.

При кариологическом анализе во многих клетках нами выявлены разные  группы акроцентрических хромосом, расположенных  центромерами друг к другу на определенных расстояниях. Это явление принято называть ассоциациями. Существует мнение, согласно которому ассоциативная способность хромосом является свидетельством упорядоченности во внутренней организации ядра клеток.

Места ассоциаций, являются районами усиленного синтеза РНК и ядрышкообразования. В период полового созревания и в активном репродуктивном периоде отмечается наибольшая частота клеток с ассоциациями хромосом.

В наших исследованиях группы были сформированы и представлены в основном коровами после первого и второго отелов, поэтому  ассоциативная способность хромосом казалось бы  должна быть  одинаковой. Однако нами выявлено, что у коров разных групп способность вступать в ассоциации различалась и находилась в пределах от 41% до 89 %.

В большей степени это явление проявилось у коров восьмой группы с наличием абортов, мертворождений и продолжительностью периода от первого осеменения до плодотворного более 51 суток – 89,0 % .

У коров, третьей группы ассоциации составили 58,69%, что достоверно больше чем у коров первой и второй групп на 3,69 % и 6,69 %, соответственно. У коров четвертой группы, где мы отмечаем появление абортов и мертворождений,  ассоциации составили 88,0%, что также выше, чем в первой, второй и третьей группах.

У коров с наличием случаев мертворождений уровень ассоциативной способности хромосом находился в пределах от 41 до 88%, у коров без нарушений от 41,44 до 55,00 %.  Более частые объединения хромосом состояли из 3-4 хромосом, реже встречались ассоциации из двух  хромосомы.

  В целом у коров с нарушениями репродуктивных функций ассоциативная способность достоверно выше, чем у коров с отсутствием таковых.

Таким образом, уровни цитогенетических аномалий, выявленные у коров в достаточной мере отражают репродуктивные функции. В данном случае были рассмотрены продолжительность индифференс-периода и продолжительность периода от первого до плодотворного осеменения и наличия  ранней гибели эмбрионов, т.е. абортов и мертворожденных телят.]

Литература

  1. Бакай, А.И. Воспроизводительные качества племенных коров с разным уровнем кариотипической нестабильности / Бакай А.И., Булусов К.А. // Проблемы биологии продуктивных животных. – 2010. – №4. – С.21- 23.
  2. Бакай, Ф.Р. Анеуплоидия у голштинизированного крупного рогатого скота в связи с показателями воспроизводительной способности / Бакай Ф.Р., Семёнов А.С. // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. – Астрахань. – 2009. № 2(27). – с. 189-191.

References

  1. Bakaj, A.I. Vosproizvoditel’nye kachestva plemennyh korov s raznym urovnem kariotipicheskoj nestabil’nosti / Bakaj A.I., Bulusov K.A. // Problemy biologii produktivnyh zhivotnyh. – 2010. – №4. – S.21- 23.
  2. Bakaj, F.R. Aneuploidija u golshtinizirovannogo krupnogo rogatogo skota v svjazi s pokazateljami vosproizvoditel’noj sposobnosti / Bakaj F.R., Semjonov A.S. // Estestvennye nauki. Zhurnal fundamental’nyh i prikladnyh issledovanij. – Astrahan’. – 2009. № 2(27). – s. 189-191.

Источник: https://research-journal.org/agriculture/kariologicheskij-analiz-u-korov-s-razlichnymi-narusheniyami-reproduktivnyx-funkcij/

Генетика животных

Генетика и хромосомы у коров

Генетика животных, раздел генетики, изучающий наследственность и изменчивость преимущественно с.-х., а также домашних и диких животных.

Основывается на общегенетических принципах и положениях и использует в основном такие методы общей генетики, как гибридологический, цитологический, популяционный, онтогенетический, математико-статистический, близнецовый и др.

Чаще всего у животных наблюдается независимое наследование признаков, обусловленное большим числом хромосом. Например, диплоидное число хромосом уток 80, у собак и кур по 78, лошадей 66, крупного рогатого скота и коз по 60, овец 54, кроликов 44, свиней 40, лисиц 38, норок 30.

Основным методом изучения наследования признаков служит гибридологический анализ. Этот метод позволил выяснить характер наследования многих морфологических, физиологических и биохимических особенностей, часто зависящих только от одной или нескольких пар генов.

  Большое внимание уделяется генетике биохимических свойств молока, крови животных, в частности иммуногенетике, результаты которой используются для контроля за родословными племенных животных, уточнения их происхождения в спорных случаях и т. д.

Установлена возможность с помощью изучения генов, обусловливающих биохимические свойства, вести анализ структуры пород, их линий и отродий, судить о степени однотипности пород и т. п.

Продолжаются исследования коррелятивных связей этих генов с продуктивностью, плодовитостью и жизнеспособностью животных.

  Генетическое объяснение получили встречающиеся у животных морфологические недостатки и недоразвитие отдельных органов. Известно, что многие из пороков развития (бульдоговидность, карликовость водянка головы у телят, безногость у поросят, безволосость у телят и крольчат и др.) определяются т. н. летальными и полулетальными генами.

Особи — носители таких генов, или гибнут, или обладают низкой жизнеспособностью. Появление животных с такими недостатками объясняется тем, что в стадах встречаются особи, внешне нормальные вполне жизнеспособные, но гетерозиготные по генам, определяющим эти недостатки.

При скрещивании таких гетерозиготных особей друг с другом в потомстве появляются нежизнеспособные формы, гомозиготные по летальным или полулетальным генам.

  Летальное или полулетальное действие могут оказывать и гены, обусловливающие полезные в хозяйственном отношении признаки. Классический пример этого — доминантный ген, определяющий у каракульских ягнят серую окраску — ширази, который одновременно оказывается рецессивным в отношении жизнеспособности особей.

  Новым и перспективным направлением Г. ж. является генетика устойчивости к некоторым инфекционным, инвазионным и грибковым заболеваниям.

Известны генетически обусловленные различия устойчивости животных к маститу, туберкулёзу, ящуру, пироплазмозу и др.

Мало изучены у животных наследственные болезни обмена веществ, хотя по аналогии с генетикой человека можно предполагать, что они также многочисленны.

  Развитие у животных количественных признаков — скороспелости, величины удоя, содержания жира в молоке, настрига шерсти, яйценоскости и др. — зависит от деятельности многих систем организма. Этим объясняется сложная генетическая природа этих признаков.

Установлено, что количественные признаки определяются совокупным действием многих генов с однозначным действием. Последние могут различаться по степени доминирования, вплоть до сверхдоминантных генов, вызывающих гетерозис в первом поколении помесей.

Для изучения количественных признаков пользуются математико-статистическими методами.

  Породы и внутрипородные группы с.-х. животных (линии, семейства и т. д.) — всегда популяции, в которых происходит расщепление по многим генам. Популяционный метод позволяет изучить распространение отдельных генов в популяциях животных.

В простейших случаях, при расщеплении популяции по одному или немногим генам, параметрами, характеризующими популяции, служат частоты отдельных генов.

При анализе признаков, зависящих от многих генов, частоты отдельных генов не могут быть установлены, и тогда пользуются коэффициентом наследуемости — отношением генотипической изменчивости количественного признака к его общей фенотипической изменчивости.

Значения коэффициента наследуемости (от 0 до 1) зависят от специфики признаков, для которых они устанавливаются, а также от степени выравненности условий содержания и кормления и от методов разведения животных. Значение коэффициента наследуемости позволяет найти наиболее подходящие методы селекции и прогнозировать их результаты.

  Лит.: Брюбейкер Дж. Л., Сельскохозяйственная генетика, пер. с англ., М., 1966; Дубинин Н. П., Глембоцкий Я, Л., Генетика популяций и селекция, М., 1967; Генетические основы селекции животных. Сб. ст., М., 1969; Серебовский А. С., Генетический анализ, М., 1970; Хатт Ф. Б., Генетика животных, пер. с англ., М., 1969. См. также лит. при ст. Генетика.

  П. Ф. Рокицкий.

Источник: https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/009/378.htm

биофак СПбГУ

Генетика и хромосомы у коров

Генетика развития

Исследования по этому направлению ведутся на излюбленном модельном объекте генетики Drosophila melanogaster и направлены на изучение нейро-специфичных и семенниково-специфичных функций эволюционно-консервативного гена sbr (nxf1 D. melanogaster, Dm nxf), известной функцией которого является транспорт различных мРНК из ядра в цитоплазму.

Рис. 3. Интрон-экзонная структура гена nxf1 D. melanogaster.

Мутации гена sbr характеризуются широким плейотропным эффектом. Это нарушение синтеза белков теплового шока на посттранскрипционном уровне, повышение частоты нерасхождения половых хромосом в мейозе у самок (в том числе образование трехполюсных веретен в мейозе I), мужская стерильность, нарушение полового поведения и др.

Впервые показано, что гену sbr помимо универсального соответствует несколько органо-специфичных транскриптов, среди которых транскрипт, сохраняющий интрон, и транскрипт, считываемый с альтернативного промотора (Рис. 3).

Существование транскрипта с интроном — это эволюционно-консервативная особенность экспрессии гена nxf1 у всех животных и человека. Мы впервые показали, что гену Dm nxf1 соответствует как несколько транскрипов, так и соответствующих белковых продуктов. Существование органоспецифичных продуктов гена создает предпосылки для специализации их функций.

Полученные результаты послужили основой для предположения о том, что участие в ядерно-цитоплазматическом транспорте мРНК из ядра в цитоплазму — не единственная функция белка Dm NXF1. И действительно, как мы показали, белок NXF1 D. melanogaster локализован не только в ядре, что соответствует его известной функции, но и в цитоплазме (Рис. 4, 5).

Рис. 4. Фрагмент нервного ганглия личинок первого возраста D. melanogaster. А. Представлены ядра, окрашенные красителем DAPI (синим), выявляющим ДНК. Б.

Белок Dm NXF1 (красным), который идентифицируется с использованием меченых антител, локализован не только в районе ядра или ядерной оболочки, но и в цитоплазме нервных клеток. В.

Cовмещенное изображение; НБ – нейробласт (стволовая клетка нервной ткани); длинными стрелками отмечены ядра клеток (потомков нейробласта), обогащенные белком Dm NXF1; короткими стрелками отмечены ядра клеток, не обогащенные белком Dm NXF1.

В отростках нервных клеток белок Dm NXF1 присутствует в виде гранул, как и другие РНК-связывающие белки, отвечающие за память и поведение животных и человека. Использование мутантов, приводящих к стерильности самцов и нарушениям поведения, позволяют исследовать ранее неизвестные функции белка Dm NXF1, связанные с метаболизмом долгоживущих мРНК в цитоплазме.

Рис. 5. Динамика изменения локализации белка SBR в процессе сперматогенеза. На рисунке фрагмент семенника, содержащего сперматиды на заключительной стадии элонгации, перед их индивидуализацией и превращением в зрелые сперматозоиды.

Видно, что белок Dm NXF1 (красная окраска) находится в районе ядер в цисте, состоящей из 64 сперматид (белая стрелка), а на более поздней стадии (желтая стрелка) покидает ядра и в составе больших гранул перемещается в формирующиеся хвосты сперматозоидов.

  • Мамон Л.А., Кливер С.Ф., Просовская А.О., Гинанова В.Р., Голубкова Е.В. Интрон-содержащий транскрипт – эволюционно-консервативная особенность генов nxf1 (nuclear export factor) у животных. Экологическая генетика. 2013. Т. 11. № 3. С. 3-13.
  • Ludmila A. Mamon, Sergey F. Kliver, Elena V. Golubkova. Evolutionarily conserved features of the retained intron in alternative transcripts of the nxf1 (nuclear export factor) genes in different organisms. Open Journal of Genetics. 2013. V.3, N. 3. P.159-170.
  • Golubkova E., Mamon L., Nikulina A., Merezhko M., Ginanova V., Evgen’ev M. The evolutionarily conserved family of nuclear export factor (NXF) in Drosophila melanogaster. Nova Science Publishers, Inc. 2012. Chapter 3. P. 63-82
  • Ацапкина А.А., Голубкова Е.В., Касаткина В.В., Аванесян Э.О., Иванкова Н.А., Мамон Л.А.. Особенности сперматогенеза у Drosophila melanogaster: роль основного транспортного рецептора мРНК (DmNXF1). Цитология. 2010. Т. 52. С.574-579.
  • Golubkova E.V., Mamon L.A. The Role of Dm NXF1 in Controlling Early Embryonic Mitoses in Drosophila melanogaster. Nova Science Publishers, Inc. 2010. Chapter 8. P. 127-132.
  • Ivankova N., Tretyakova I., Lyozin G., Avanesyan E., Zolotukhin A. et al. Alternative transcripts expressed by small bristles, the Drosophila melanogaster nxf1 gene. Gene. 2010. V.458. P. 11-19.

Источник: https://bio.spbu.ru/faculty/departments/genetics/anim_gen.php

Рекомендации по решению заданий С5 (подсчет количества хромосом и количества ДНК)

Генетика и хромосомы у коров

Рекомендации подготовлены методистами по биологии ГМЦ ДОгМ Миловзоровой А.М. и Кулягиной Г.П. по материалам пособий, рекомендованных ФИПИ для подготовки к ЕГЭ по биологии.

Биологическое значение мейоза: благодаря мейозу про­исходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных.

Благодаря мейозу обра­зуются генетически различные клетки (в том числе гаметы), т. к. в процессе мей­оза трижды происходит перекомбинация генетического материала:

1) за счёт кроссинговера;

2) за счёт случайного и независимо­го расхождения гомологичных хромосом;

3) за счёт случайного и независимо­го расхождения кроссоверных  хроматид.

Первое и второе деление мейоза складываются из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.

Профаза 1. (2n4с) Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомо­логичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют.

Конъюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромо­сом. Пару конъюгирующих хромосом называют бивален­том. Биваленты продолжают укорачиваться и утолщать­ся. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой.

Важнейшим событием является кроссинговер – обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза реком­бинации генов.

В конце профазы 1 формируется веретено деления, исчезает ядерная оболочка. Биваленты перемещаются в экватори­альную плоскость.

Метафаза 1. (2n; 4с) Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки.

Расположение бивалентов в экваториаль­ной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повер­нута в сторону того или другого полюса.

Это создает пред­посылки для второй за время мейоза рекомбинации генов.

Анафаза 1. (2n; 4с) К полюсам расходятся целые хро­мосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора.

Причем пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы.

В результате возникают самые разнообразные сочетания от­цовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала.

Телофаза 1. (1n; 2с) У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стен­ка (у растений). У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе деление мейоза

Интерфаза 2. (1n; 2с) Харак­терна только для животных клеток. Репликация ДНК не происходит. Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза 2. (1n; 2с) Хромосомы спирализуются, ядер­ная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.

Метафаза 2. (1n; 2с) Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикреп­ляются к центромерам.

Анафаза 2. (2n; 2с) Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки.

Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор.

Поскольку в метафазе 2 хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки.

Телофаза 2. (1n; 1с) Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма.

Таким образом, в результате двух последовательных делений мейоза диплоидная клетка дает начало четырём дочерним, генетически различным клеткам с гаплоидным набором хромосом.

Задача 1.

Хромосомный набор соматических клеток цветкового растения N равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в метафазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.

Решение: В соматических клетках 28 хромосом, что соответствует 28 ДНК.

Фазы мейоза Число хромосом Количество ДНК
Ин­терфаза 1 (2п4с)    28 56
Профаза 1 (2n4с)        28 56
Метафаза 1 (2n4с)    28 56
Анафаза 1 (2n4с)    28 56
Телофаза 1 (1n2с)    14 28
Интерфаза 2 (1n2с)    14 28
Профаза 2 (1n2с)    14 28
Метафаза 2 (1n2с)    14 28
Анафаза 2 (2n2с)    28 28
Телофаза 2 (1n1с)    14 14
  1. Перед началом мейоза количество ДНК – 56, так как оно удвоилось, а число хромосом не изменилось – их 28.
  2. В метафазе мейоза I количество ДНК – 56, число хромосом – 28, гомологичные хромосомы попарно располагаются над и под плоскостью экватора, веретено деления сформировано.
  3. В метафазе мейоза II количество ДНК – 28, хромосом – 14, так как после редукционного деления мейоза I число хромосом и ДНК уменьшилось в 2 раза, хромосомы располагаются в плоскости экватора, веретено деления сформировано.

Задача 2.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.

Задача 3.

Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 4.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетке семязачатка в конце мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 5.

Хромосомный набор соматических клеток крыжовника равен 16. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в телофазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 6.

В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазе и в конце телофазы мейоза I.

Задача 7.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 8.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и в метафазе мейоза I. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 9.

В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазу и в конце телофазы мейоза I. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.

1.  Перед началом деления число хромосом = 8, число молекул ДНК = 16 (2n4с); в конце телофазы мейоза I число хромосом = 4, число молекул ДНК = 8.

2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, но число хромосом не изменяется, потому что каждая хромосома становится двухроматидной (состоит из двух сестринских хроматид).

3.  Мейоз – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое.

Задача 10.

У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Каково будет число хромосом и молекул ДНК в клетках семенников в интерфазе перед началом деления и после деления мейоза I?

1. В интерфазе перед началом деления: хромосом – 60, молекул ДНК – 120; после мейоза I: хромосом – 30, ДНК – 60.

2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, их число увеличивается, а число хромосом не изменяется – 60, каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.

3) Мейоз I – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается в 2 раза.

Задача 11.

Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1. Клетки пыльцевого зерна сосны и спермии имеют гаплоидный набор хромосом – n.

2. Клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор МИТОЗОМ.

3. Спермии сосны развиваются из пыльцевого зерна (генеративной клетки) МИТОЗОМ.

Источник: https://mosmetod.ru/metodicheskoe-prostranstvo/srednyaya-i-starshaya-shkola/biologiya/ege-i-gia/ege/rekomendatsii-po-resheniyu-zadanij-s5-podschet-kolichestva-khromosom-i-kolichestva-dnk.html

Генетическая экспертиза крупного рогатого скота калмыцкой породы

Генетика и хромосомы у коров

Генджиева О.Б., Моисейкина Л.Г., Киришов Э.А. ФГБОУ ВПО КалмГУ

Изначально метод генетической экспертизы основывался на исключении ложного родства, в результате чего повышалась эффективность селекции. Однако, сущность генетического контроля не сводится только к установлению достоверности происхождения.

Использование различных полиморфных систем позволяет контролировать генетическую структуру популяций, пород и стад и оценить степень их генетического сходства.

Тем самым в руки селекционера дается инструмент, позволяющий оценить влияние систем разведения животных на генетическую структуру стад.

Также в совокупности с анализом динамики продуктивных качеств оно служит критерием выбора селекционной стратегии.

В современных условиях этот прием приобретает еще большее значение [4].

Самым перспективным оказалось использование в качестве маркерных систем полиморфных нуклеотидных последовательностей ДНК, позволяющих тестировать генетический полиморфизм непосредственно на уровне генов, а не на уровне продуктов генов, как в случае использования метода белкового полиморфизма. ДНК-маркеры позволяют решить проблему насыщения генома маркерами и маркировать практически любые участки ДНК, в том числе некодирующиеся [3].

Основной метод при сохранении аборигенных пород – чистопородное разведение. Калмыцкая порода скота – одна из древнейших, единственная и лучшая в России отечественная порода скота мясного направления [1].

Скот калмыцкой породы формировался под влиянием суровых климатических условий при их круглогодичном пастбищном содержании. В результате жесткого отбора скот приобрел уникальные свойства и признаки, резко отличающие его от других пород.

Животные без ущерба для здоровья относительно легко переносят продолжительные морозы (до минус 35 – минус 40°С и ниже) и холодные ветры, а летом жару до плюс 45°С и более и другие неблагоприятные природно-климатические условия.

У скота этой породы как ни у какой другой, хорошо выражен физиологический гомеостаз, то есть способность организма сохранять внутреннюю среду при различных изменениях внешней среды.

Это достигается наличием ряда приспособительных механизмов, позволяющих животным целесообразно реагировать на изменения внешней среды [1]. Обширные исследования биологических особенностей калмыцкого скота проводились еще в ХХ веке такими учеными, как П.Н.Кулешов, Е.Ф.Лискун, Н.П.Чирвинский, М.И.Придорогин. Дальнейшие исследования были продолжены М.Б.Нармаевым, Э.Н.Доротюхом, А.П.Басанговым.

Результаты исследований. Впервые была проведена работа по иммуногенетическому, цитогенетическому и молекулярному анализу скота калмыцкой породы с целью определения генетического разнообразия.

Проведены исследования по сравнительному анализу генетического разнообразия калмыцкого скота с использованием молекулярной диагностики (ISSR-фингерпринтинга). Работа выполнена в лаборатории отделения генетики животных ГНИИ РАН общей генетики им. Н.И.Вавилова (г. Москва).

В лаборатории генетики Всероссийского института животноводства проведены цитогенетические исследования с целью выявления хромосомных аномалий.

Иммуногенетичес-кие исследования проводились в лаборатории иммуногенетики племобъединения “Калмыцкий” в 2 племзаводах и 4 племрепро-дукторах по калмыцкому скоту в Республике Калмыкия на поголовье 2500 гол по 33 антигенам.

Для выявления антигенных факторов использовали реакцию агглютинации с моноспецифическими сыворотками, полученными от собственного донорского стада и выделенными в лаборатории ОАО “Московское”. Расчет частот встречаемости антигенных факторов показал неоднородность изучаемых стад (табл.1).

Таблица 1. Частота встречаемости антигенных факторов групп крови скота калмыцкой породы

Система

Антигены

ОАО ПЗ “Сухотинский”

ФГУП ПЗ им. Чапчаева

СПК ПР “Степной”

СПК ПР “Первомайское”

ГУП ПР “Шатта”

“Агробизнес”

ЕАА

А1

0.362

0.339

0.033

0.297

0.170

0.021

А2

0.091

0.309

0.420

0.054

0.050

0.310

EAB

В2

0.060

0.132

0.028

0.142

0.123

0.010

G2

0.269

0.265

0.284

0.283

G3

0.205

0.254

0.140

0.189

0.177

0.047

I1

0.074

0.049

0.008

0.014

0.057

0,015

01

0.131

0.067

0.074

0.143

0,026

02

0.322

0.249

0.068

0.122

0.263

0,140

04

0.064

0.099

0.248

0.034

0.460

0,456

Y2

0.292

0.369

0.033

0.195

0.230

0,036

B

0.171

0.137

0.073

0.108

0.153

0,036

D

0.020

0.042

0.027

0.023

E1

0.396

0.419

0.340

0.622

0.583

0,430

E3

0.366

0.621

0.328

0.493

0.507

0,430

J2

0.309

0.162

0.088

0.162

0.220

0,073

0

0.071

0.099

0.101

0.067

0,005

Q

0.211

0.334

0.008

0.169

0.217

0,010

P2

0.125

0.033

0.138

0,016

G

0.250

0.040

0,098

J1

0.021

0.008

EAC

C1

0.057

0.133

0.008

0.115

0.187

0,005

C2

0.158

0.182

0.128

0.127

0,036

E

0.050

0.082

0.014

0.013

0,005

w

0.245

0.289

0.113

0.243

0.300

0,073

Х2

0.225

0.264

0.488

0.237

0.417

0,425

L

0.030

0.189

0.033

0.041

0.060

0,067

EAF

F

0.949

0.895

0.900

0.900

0.905

0,886

V

0.171

0.105

0.073

0.155

0.190

0,021

EAJ

J

0.151

0.172

0.133

0.115

0.130

0,041

EAL

L

0.077

0.097

0.041

0.033

EAS

S1

0.248

0.272

0.120

0.324

0.240

0,093

H

0.121

0.117

0.200

0.176

0.130

0,135

U

0.158

0.092

0.169

0.067

В системе ЕАА антиген А1 наиболее часто встречался у животных из ФГУП ПЗ им. Чапчаева (0,399), а минимальная его частота отмечена в стаде ООО ПР “Агробизнес” (0,021).

В ЕАВ система самая высокая частота антигена Е1 (0,622) отмечена в стаде СПК ПР “Первомайское”, а наименьшая (0,396) в ОАО ПЗ “Сухотинский”.

При этом каждое из проанализированных хозяйств характеризовалось присущим только ему распределением частот встречаемости антигенов.

Полученные данные были использованы при расчете генетических расстояний между сравниваемыми стадами. Генетические дистанции рассчитывались по формуле М.Нея.

Наименьшее генетическое расстояние (0,0353) выявлено между стадами ОАО ПЗ “Сухотинский” и СПК ПР “Первомайский”, а также СПК ПР “Степной” и ООО ПР “Агробизнес” – 0,2426, а также СПК ПР “Степной” и ФГУП ПЗ им. Чапчаева – 0,2206.

Таким образом, величина генетических расстояний между стадами племенных хозяйств Республики Калмыкия колеблется от 0,0353 до 0,2426, то есть поголовье скота разных предприятий обладает определенными различиями, которые дают возможность сохранять генетическое разнообразие скота калмыцкой породы. При обмене племенным материалом генетические дистанции могут быть использованы для определения целей селекции. Для сохранения разнообразия следует закупать племенной скот в хозяйствах с большей генетической дистанцией, а для накопления гомозиготности и более похожего генотипа с наименьшей.

В качестве тест-системы для изучения генетического разнообразия и дифференциации пород крупного рогатого скота нами также был использован анализ межмикросателлитного полиморфизма – ISSR-анализ или, как его еще иногда называют, – ISSR-фингерпринтинг. Этот метод относится к методам молекулярного мультилокусного анализа.

Препараты ДНК из образцов крови калмыцкой породы выделяли с помощью набора реагентов DIAtomTM DNA Prep (IsoGene, Москва). Для сравнительного анализа генетического разнообразия брали данные российских пород (бестужевская, российская черно-пестрая) и монгольского скота.

Для оценки генетического разнообразия калмыцкого скота применялся метод ISSR-анализа с использованием праймеров (GA)9C (GA-ISSR-маркер), и (AG)9C (AG-ISSR-маркер). Спектры ампликонов, полученных с разными праймерами, резко отличались друг от друга (рис.1). Использование праймера (AG)9C позволяло получать более широкий спектр ампли-конов по сравнению с праймером (GA)9C.

Рис. 1 Спектр ампликонов, полученный методом ISSR-PCR при использовании праймеров (AG)9C (а) и (GA)9C (б) у животных калмыцкой породы крупного рогатого скота в 1,5%-ном агарозном геле: 1-6,8-13 – продукты амплификации; 7 – маркер молекулярных масс (GeneRulerTM 100 bp DNA Ladder Plus).

Спектры ампликонов у разных пород, полученных с использованием одного и того же праймера, во многом имели сходный характер, что позволило провести сравнительный анализ разнообразия спектра полученных ампликонов и частот встречаемости отдельных фрагментов (локусов). При использовании (GA)9C и (AG)9C всего было тестировано 24 фрагмента (от 210 до 2430 п.н.) и 31 фрагмент (от 190 до 2450 п.н.), соответственно.

Сравниваемые породы различаются как по наличию/отсутствию отдельных фрагментов, так и по их частотам. По локу-сам, тестируемым AG-IББR-маркером, уровень гетерозиготности существенно выше, чем по GA-ISSR-маркеру (табл. 2). Значения коэффициентов группового сходства (среднее попарное сходство) по этому маркеру также существенно ниже, чем аналогичные коэффициенты по маркеру GA-ISSR.

Таблица 2. Характеристика исследованных пород крупного рогатого скота по GA-ISSR- и AG-ISSR-маркерам

Породы

(AG)9C

(gA)9C

N СЧФ ДПФ СПС НБ

N СЧФ ДПФ СПС НБ

Чёрно-пестрая

43 12.05±0.39 0.58 0.82 0.25

Источник: http://www.kubanvet.ru/journal_n6_1110.html

Знай ферму
Добавить комментарий