VII.1.3. Определение группы сцепления с помощью реципрокных транслокации [1991 Орлова Н.Н.

Этот метод применяется для локализации генов у растений - на ячмене, горохе, кукурузе и др.

Метод основан на том, что наличие перестроек, в частности реципрокных транслокаций, обусловливает необычное расхождение хромосом в мейозе у гетерозигот по транслокации и, как следствие этого, появление нежизнеспособных пыльцевых зерен, которые легко идентифицируются под микроскопом: они, как правило, оказываются сморщенными или пустыми.

Это происходит потому, что у гетерозигот по транслокации в пахинеме образуются характерные крестообразные фигуры, содержащие как нормальную, так и транслоцированную хромосомы (рис. VII.1.а). На стадии диплонемы возникают хиазмы, терминализация которых в диакинезе приводит к формированию колец (рис. VII. 1.в). Расхождение хромосом из кольца может происходить по-разному: 1-2 к одному полюсу, 3-4 - к другому, или 1-4 и 2-3 (рис. VII.1.д, е). В результате образуются пыльцевые зерна с несбалансированными хромосомами, которые оказываются нежизнеспособными. Иногда хромосомные кольца, скручиваясь, образуют фигуры в виде восьмерки (рис. VII.1.б). Расхождение центромер 1-3 и 4-2 ведет к формированию сбалансированных жизнеспособных пыльцевых зерен - в этом случае к полюсам отходят либо неизмененные хромосомы, либо обе транслоцированные (рис. VII.1.г).

Рис. VII.1. Поведение хромосом в мейозе у гетерозигот по транслокации. 1, 3 - нормальные хромосомы, 2, 4 - транслоцированные хромосомы. См. объяснение в тексте

Для локализации мутации мутантные формы скрещивают с линиями-тестерами, гомозиготными по транслокации с участием разных хромосом. Получают гетерозиготные по транслокации растения и анализируют их потомков на наличие стерильной пыльцы, которая является маркером данной транслокации. В образовании потомков F₂ может участвовать только пыльца со сбалансированными хромосомами, приводя к возникновению трех типов растений: фертильных с двумя нормальными хромосомами или с двумя транслоцированными (гомозиготны по транслокации) и полустерильных (гетерозиготны по транслокации). Подсчитав по пыльце соотношение нормальных и полустерильных растений в F₂, можно определить, где находится локализуемый ген - в одной из хромосом, вовлеченных в транслокацию, или в какой-либо другой. С помощью этого метода можно локализовать как рецессивные, так и доминантные мутации.

а. Мутация а расположена в хромосоме, не участвующей в транслокации линии-тестера. При скрещивании изучаемого мутанта с линией-тестером должен получиться следующий результат.

В потомстве среди ³/₄ нормальных и ¹/₄ мутантных потомков следует ожидать появления как фертильных (без транслокаций или гомозиготных по транслокации), так и полустерильиых растений (гетерозиготных по транслокации) - ³/₈ нормальных фертильных: ³/₈ нормальных полустерильных (1:1); ¹/₈ мутантных фертильных: ¹/₈ мутантных полустерильных (1:1).

Гаметы с несбалансированными наборами в решетке не записаны; б/тр -без транслокадии, гетеро/тр - гетерозиготы по транслокйднн, гомо/тр - гомозиготы по транслокадии, ферт - фертильное, полуст - полустерильнов

б. Мутация а расположена в хромосоме, участвующей в транслокации в линии-тестере.

В этом случае все мутантные растения должны быть фертильными, а среди нормальных и фертильные, и полустерильные в соотношении ¹/₃ фертильных: ²/₃ полустерильных.

Среди нормальных и мутантных растений ожидается расщепление на фертильные и полустерильные растения в соотношении 1:1 - ³/₈ фертильных и ³/₈ полустерильных с мутантным фенотипом (1:1);¹/₈ фертильных и ¹/₈ полустерильных с нормальным фенотипом (1:1).

При локализации доминантной мутации в одной из транслоцированных хромосом линии-тестера все нормальные растения (рецессивные в отношении исследуемой мутации) должны быть фертильными, а среди мутантных - как фертильные, так и полустерильные растения в соотношении ¹/₃:²/₃ соответственно.

Мутация А находится в хромосоме, не участвующей s транслокации в линии-тестере

Для определения группы сцепления ставят скрещивания с линиями-тестерами, в которых одна из хромосом, участвующих в транслокации, общая. Например, если анализ покажет, что мутация сцеплена с транслокацией между 3 и 5 хромосомами, то при скрещивании мутантной формы с линией, имеющей транслокацию между 5 и 7 хромосомами, или 5 и какой-либо другой, можно установить, относится ли мутация к 5 хромосоме: если в этом скрещивании вновь обнаружится сцепление, то это будет указывать на локализацию мутантного гена в 5 хромосомах. Если сцепление не обнаружится, значит он локализован в 3 хромосоме.