Генетическая паспортизация — это получение генетически детерминированных (индивидуальных и/или групповых) характеристик с помощью морфологических и/или молекулярных маркеров. Описание морфологических характеристик селекционного материала — элемент классического генетического анализа и селекционного скрининга, его можно считать первым этапом генетической паспортизации. Второй связан с разработкой и использованием биохимических и молекулярно-генетических маркеров.
В настоящее время проведение генетической паспортизации — актуальная задача современной селекции сельскохозяйственных животных, в том числе и селекции медоносной пчелы.
Стихийная, бесконтрольная межпородная гибридизация пчел, проводившаяся на протяжении последних десятилетий, и отбор по полифакториальным, высоковариабельным в пределах нормы реакции признакам (обычно по признаку медовой продуктивности) привели к разрушению эволюционно сложившихся генетических комплексов отдельных пород и появлению межпородных гибридов с нежелательными фенотипическими признаками и непредсказуемыми комбинациями генетического материала. В результате этих процессов на фоне отсутствия систематического, целенаправленного отбора по генетическим маркерам произошло снижение всех хозяйственно ценных показателей исходных пород, и прежде всего неспецифической устойчивости пчел.
До последнего времени в пчеловодстве для оценки чистопородности использовали, как правило, морфофизиологические критерии: окраску тела, длину хоботка, особенности жилкования крыла, кубитальный индекс, яйценоскость маток и др., то есть показатели в той или иной мере подверженные влиянию абиотических факторов внешней среды. Так, реализация генетически обусловленных показателей яйценоскости маток в значительной мере определяется силой семьи, а недокормленность расплода приводит к уменьшению размера имаго пчелы.
В настоящее время в мировой практике для паспортизации пород и индивидуальной паспортизации сельскохозяйственных животных используют преимущественно ДНК-маркеры, не подверженные влиянию факторов внешней среды. Это ядерные в основном микросателлиты (STR-маркеры) и маркеры митохондриальных ДНК (мтДНК). Использование митохондриальных маркеров имеет ряд преимуществ, связанных с особенностями наследования и организацией митохондриального генома.
Митохондриальный геном — это совокупность генов и некодирующих последовательностей мтДНК. Он представляет собой кольцевую молекулу ДНК размером в среднем 16000–20000 пар нуклеотидов (п. н.). Разнообразие митохондриальных геномов в популяции — отдельный генетический ресурс: митохондриальный генофонд.
♦ Особенностью мтДНК как маркера является ее однородительское наследование: мтДНК передается по материнской линии (от матери к детям) в связи с поведением родительских митохондрий при оплодотворении. Число митохондрий в яйцеклетке на три порядка выше, чем в сперматозоиде, и даже если отдельные отцовские митохондрии попадают в яйцеклетку, то они блокируются на молекулярном уровне, и зигота получает только материнский набор митохондрий (Kaneda et al.,Cummins, 2000). Это обстоятельство приводит к отсутствию рекомбинаций в мтДНК, то есть мтДНК наследуется как единый гаплотип — набор тесно сцепленных локусов (Минченко, Дударева, 1990).
♦ Скорость мутаций в мтДНК примерно в 10–20 раз больше, чем в ядерной ДНК (Brown et al., 1979). В основном это связано с отсутствием эффективных систем репарации и активными окислительно-восстановительными процессами, проходящими в митохондрии.При этом накапливаются преимущественно селективно-нейтральные изменения, вносящие свой вклад в полиморфизм мтДНК (Минченко, Дударева, 1990). Так как рекомбинационная изменчивость в мтДНК отсутствует, то мутационный процесс оказывается единственным путем формирования ее полиморфизма. Сохраняющиеся и накапливающиеся мутации митохондриального генома таким образом оказываются отражением в эволюционной истории вида и отдельной особи.
♦ Небольшой размер и высокое содержание в клетках мтДНК значительно облегчает исследование ее полиморфизма и позволяет эффективно изучать разнообразие митохондриального генофонда. В настоящее время структуру митохондриального генома активно используют для изучения эволюционных связей и определения породной принадлежности медоносной пчелы и других животных. (Николенко, 2002). В последнем случае изучают первичную структуру маркерной области мтДНК между генами двух субъединиц цитохромоксидазы: субъединицы I и субъединицы II. Известно, что участок, расположенный между ними, образован последовательностью гена тРНКLeu и сложными повторяющимися последовательностями, которые значительно отличаются от остальных участков по нуклеотидному составу Р и Q элементов (рис. 1). Элемент Р этих повторов длиной 54 п. н. состоит только из АТ-пар, а содержание этих нуклеотидов в элементе Q составляет 93% (Cornuet et al., 1991).
Структура повторов оказалась специфична для подвидов. У темной лесной пчелы исследуемый участок представлен набором фрагментов PQQ длиной около 600 пар нуклеотидов. Он включает 3’-область гена цитохромоксидазы I, ген тРНКLeu, Р-элемент, Q-элемент, Q-элемент и 5’-конец гена цитохромоксидазы II (по Никонорову и др., 1988).
В литературе описано всего несколько случаев более длинных вариантов этой области — PQQQ набор фрагментов (по Николенко, 2003). У пчел южных рас, серой горной кавказской, карпатской и других фрагмент Q представлен только одной копией, а длина изучаемой области мтДНК в результате этого составляет около 350 п. н.
Авторы этой статьи в целях паспортизации использовали 24 семьи из коллекции Института пчеловодства РАСХН и его подразделений. Изучали пчел из популяций Татарстана, Башкирии, Марий Эл, Кемеровской, Вологодской, Кировской, Орловской областей, Мордовии, Красноярского и Пермского краев. По морфологическим характеристикам все они соответствовали критериям темной лесной пчелы. Исследование маркерной области генома митохондрий выявило наряду с уже известными фрагментами длиной 600 п. н., 800 п. н., характерными для A. mellifera mellifera, и тяжелые фрагменты длиной около 1200 п. н., первичная структура которых уточняется (рис. 2).
Обнаружена необычайно высокая концентрация тяжелых вариантов 800–1200 п. н. в большинстве исследованных популяций. Остается неизвестным, с чем связана столь высокая концентрация тяжелых фрагментов? Интересными представляются вопросы об адаптивной ценности таких маркеров, а также вопросы о механизмах их возникновения и об эволюционной истории подвида A. mellifera mellifera в России.
Таким образом, полученные нами результаты паспортизации свидетельствуют о сохранении среднерусской породы пчел в отдельных регионах средней полосы России, что имеет большое значение для охраны и интродукции ее генофонда.
Выполненное исследование — первый этап большой работы по разработке надежных критериев генетической паспортизации пород пчел России. В настоящее время она приобретает особое значение в связи с тем, что основным направлением современного промышленного пчеловодства являются создание и поддержание материнских и отцовских линий с последующими межлинейными скрещиваниями, с помощью инструментального осеменения и отбор эффективных комбинаций среди межлинейных гибридов.
Настоящее исследование генетической структуры популяций пчел Apis mellifera проводили в рамках проекта целевых исследований РФФИ «Разработка ДНК-технологий для паспортизации пород и породных линий медоносной пчелы Apis mellifera на территории России» (грант №08-04-13740-офи_ц).
М.А.МОНАХОВА,
И.И.ГОРЯЧЕВА,
Н.И.КРИВЦОВ
Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова,
Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова,
Научно-исследовательский институт пчеловодства РАСХН
Ключевые слова:
пчелы, паспортизация пород пчел, ДНК-маркер.
Аннотация:
сообщается о разработке критериев генетической паспортизации пород пчел России на основе ДНК-маркеров.
Summary:
it's informed on working out of criteria of genetic certification of breeds of bees of Russia on the basis of DNA-markers.
Keywords:
bees, species of bees, DNA marker.
Литература:
1. Ильясов Р.А., Поскряков А.В., Николенко А.Г. Методы идентификации подвида пчелы медоносной (A.m. mellifera L.). // Пчеловодство. — № 8. — 2008. — с. 8-9.
2. Монахова М.А. Генетические основы феномена пестрого расплода. // Пчеловодство. — № 1. — 2008. — с. 16-18.

Меры борьбы с варроатозом пчел…
авг 1, 2014
Роевня
июнь 18, 2016
Хозяйственно полезные признаки забайкаль…
окт 11, 2017
Вам будет удобнее работать…
дек 23, 2014
Забайкальский эксперимент…
сен 23, 2022
Термическая обработка отводков…
мая 17, 2022
Берегите ульи от сырости…
авг 9, 2017
Шмели учатся у пчел
нояб 21, 2017
Элементы промышленной технологии в частн…
март 11, 2016
Физиологическое состояние пчел при подко…
июнь 17, 2020
Апимил некоторые выводы из опыта примене…
июнь 23, 2015
Влияние стационарных источников экотокси…
нояб 26, 2016
Подбор фитогормонов и доз…
апр 7, 2015
Нужна ли потолочная вентиляция?…
март 31, 2017
Адъютант его превосходительства…
фев 5, 2019