XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение.

Работы по мутированию – очень важный раздел прикладной генетики как в отношении изучения положительной роли мутаций в создании улучшенных сортов растений и микроорганизмов, так и в отношении их отрицательной роли в возникновении генетически вредных явлений под воздействием физических факторов и химических веществ, используемых в человеческом обществе. Для исследователя работа с мутациями является чрезвычайно ценным инструментом познания генетического материала [1].

На протяжении более чем века D. melanogaster (плодовая мушка, род мелких насекомых семейства Drosophilidae, отряда Diptera (Двукрылые)) занимает центральное место в генетических исследованиях, она была и остаётся главным модельным объектом в экспериментальной биологии [1].

Число яиц, откладываемых одной самкой, сильно варьируется (от 200-300 до 500-600 яиц) в зависимости от особенностей линии. Перенаселение и температура развития преимагинальных стадий также существенно влияют на количество откладываемых яиц. При температуре 25 °С и нормальном состоянии питательной среды дрозофила заканчивает свое развитие примерно за 212 часов (около 9 суток), причем стадия яйца длится 20-22 часа, личинки – 96 часов, куколки – 96 часов [2].

D. melanogaster является наиболее важным видом для научных исследований. Этот вид широко используется в научных целях начиная с работ Томаса Ханта Моргана по генетике пола и хромосомной теории наследственности [6]. Важными характеристиками D. melanogaster как модельного объекта является малое число хромосом (2n=8), наличие политенных хромосом в ряде органов и большое разнообразие видимых мутаций [3].

Исследования на дрозофиле заложили основы представлений генетики о природе гена, генетического сцепления, сегрегации хромосом при митозе и мейозе, механизмов мутагенеза и рекомбинации, генетической нестабильности и микроэволюционных процессов в популяциях [5].

В лабораториях используют метод Мёллер-5 для определения мутаций. Наличие инверсии в линии-тесторе обеспечивает отсутствие перекомбинаций, т.е. сохранение всех генов, в том числе и возникших летальных мутаций в той хромосоме, где они появились благодаря «запиранию» кроссинговера, и тем самым обеспечивает точный учёт частоты возникающих летальных мутаций [4].

Объект исследования: Drosophila melanogaster.

Предмет исследования: влияние вытяжки табака на ход мутагенеза.

Материалы и методы.

Дрозофийные стаканчики; банки объемом 0,5 и 0,7 л со съемным дном; пластины, изготовленные из оргстекла (10см * 5см) и агаровая питательная среда.

Основной метод изучения мутационного процесса – определение его частоты.

При изучении мутагенного действия табачной вытяжки на самцов дрозофилы использовались две линии мушек: дикого типа (Р-86) и линию Мёллер-5.

Самцов дрозофилы дикого типа в возрасте 5-8 суток, не участвующих в копуляциях, по 50 особей в стаканчике с агаровой средой, кормили кашей с добавлением 5% и 15% вытяжки табака. Далее этих самцов и виргинных самок линии Мёллер-5 (по 200 особей) поместили в банки со съемным дном на массовое спаривание. Самки произвели кладки яиц на поверхность агаровой пластины, смазанной живыми дрожжами, которая с помощью пластилина крепится на дно банки. Длительность кладки составила шесть часов. После указанного времени пластины с кладками снялись, а в банки на их место поместились пластины со свежей средой. Суммарная длительность кладок составила двое суток, в течении которых снялось шесть кладок.

Подсчет отложенных яиц будет производился в специальных счетных камерах под бинокулярным микроскопом. Затем пластины с кладками в чашках Петри были помещены в термостат при температуре 25 °С.

В качестве критериев мутационного процесса использовалась оценка доминантных летальных мутаций (ДЛМ) и рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций (РСПЛМ).

Результаты и обсуждение.

В результате обработки результатов по откладке яиц, представленных в таблице 1, выявлено, что в каждой кладке, от первой к шестой, в экспериментальных группах происходит увеличение откладки яиц по сравнению с контролем. 5% доза вытяжки максимально стимулирует откладку яиц. 15% обладает таким же действием, но в меньшей степени.

Мы считаем, что никотиновая вытяжка стимулирует активность самцов по оплодотворению самок и, соответственно, по откладке яиц, что направлено на максимальное оставление потомства и повышает вероятность его выживания.

Таблица 1 – Сводные данные по откладке яиц

Штук

	Контроль	Вытяжка 5%	Вытяжка 15%
1 кладка	13	67	56
2 кладка	39	80	69
3 кладка	47	87	57
4 кладка	18	79	73
5 кладка	27	70	59
6 кладка	35	77	63
Развившиеся	179	460	377
Всего	179	493	426

Установлено, что доминантная летальная мутация вызывает остановку развития перед выхождением личинок из яйца. Рецессивная сцепленная с полом летальная мутация передается через генетический материал самцов и вызывает гибель на более поздних этапах развития.

В нашем случае результаты по мутациям представлены в таблице 2. По ДЛМ больший процент выявлен у особей, которые были подвергнуты воздействию 15% вытяжке табака (2,3% против 0,8%). По РСПЛМ также, больший процент мутации с 15% вытяжкой (9,2%/5,9%).

Следовательно, генетический материал, полученный от самцов, в большей степени страдает при повышении концентрации вытяжки табака.

Таблица 2 – Оценка доминантных и рецессивных мутаций

Штук

Всего	179	493	426
ДЛМ	0	4 (0,8%)	10 (2,3%)
РСПЛМ	0	29 (5,9%)	39 (9,2%)

Проанализировав данные, получили результаты, представленные в таблице 3.

Рассчитали достоверности между первой и второй, второй и третьей, первой и третьей группами. Данные, полученные о ДЛМ и РСПЛМ достоверно отличаются от контрольной группы, как вторая, так и третья группы. Также, результаты 5% достоверно отличаются от 15%.

Эти данные подтверждают закономерность, что при воздействии мутагенов увеличивается откладка яиц, чтобы количественно увеличить выживаемость.

Таблица 3 – Статистическая обработка

Квартили	1 группа(контроль) (n=6)	2 группа (вытяжка 5%) (n=6)	3 группа вытяжка 15%) (n=6)	Р (1-2)	Р (2-3)	Р (1-3)
25%	20,25	71,75	57,50	0.002	0.015	0.002
50%	31.00	78.00	61.00
75%	38.00	79.75	67,50

Выводы.

Концентрация вытяжки табака, которую добавляют в питательную среду, влияет на плодовитость и выживаемость Drosophilamelanogaster.

Частота доминантных летальных мутаций (ДЛМ) в зрелых сперматозоидах самцов дрозофилы, которых кормили кашей с добавлением вытяжки табака, 5% – 0,8%, 15% – 2,3%.

Частота рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций (РСПЛМ) при 5% – 5,9%, при 15% – 9,2%.

Генетический материал, полученный от самцов, в большей степени страдает при повышении концентрации вытяжки табака.

Никотиновая вытяжка стимулирует активность самцов по оплодотворению самок и, соответственно, по откладке яиц, что направлено на максимальное оставление потомства и повышает вероятность его выживания.

Благодарности. Соколовой Наталии Николаевне, Лукиной Светлане Фёдоровне.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Ауэрбах Ш. Генетика. – АТОМИЗДАТ, 1968. – С.244-249.

Биология и морфология плодовой мушки дрозофилы [Электронный Ресурс] – Режим доступа http://exofrogs.com/forum/index.php?showtopic=820 (Дата обращения 16.05.2018)

Дрозофила [Электронный ресурс] – Режим доступа http://ru.science.wikia.com/wiki/Дрозофила (Дата обращения: 4.05.2018)

Муха – дрозофила: Биология [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.educationspb.ru/biologia/38496.html#.WwxPRSNWpSk (Дата обращения 14.05.2018)

Тиляева А.М., Жылкичева Ч.С. К вопросу о механизме воздействия никотина на животный организм. Известия вузов, №3, 2010 – С. 63-67.

Юрченко Н.Н., Иванников А.В., Захаров И.К. История открытий на дрозофиле – этапы развития генетики. Вавиловский журнал генетики и селекции, 19(1), 2015 – С. 39-49.

Код для цитирования: Скопировать