X.5. Использование разных типов мутаций в генетическом анализе

Развитие исследований в области мутагенеза на грибах-аскомицетах, растениях, животных и человеке привело к открытию механизмов и причин наследственной изменчивости у эукариот. Эти исследования, методологической основой которых является использование разных типов мутаций, сопровождаются разработкой методов генетического анализа.

Генные мутации широко применяются в линиях-анализаторах при определении группы сцепления, картировании хромосом и генов; они наиболее удобны и просты для познания сути аллельных взаимодействий, определения биохимической природы изменения и оценки влияния каждого конкретного этапа метаболизма на фе-нотипическое проявление признака; их используют также для клонирования генов путем комплементации мутаций фрагментами генома из банка генов, несущими нормальные копии генов.

С помощью аберраций хромосом можно получать новые группы сцепления и иной порядок расположения генов в хромосоме, на них изучают эффекты положения генов, влияние эу- и гетерохроматина на фенотипическое проявление признака, межхромосомные отношения в генотипе организма. Инверсии и транслокации вводят в качестве "запирателей кроссинговера" в генотип линий-анализаторов, они служат основой для создания сбалансированных хромосом.

Делеции являются ценным инструментом для картирования хромосом, изучения влияния дозы гена на проявление признака, для клонирования генов.

Исследуя перестройки хромосом, можно проследить эволюцию кариотипа родственных видов.

Изменение числа хромосом - эуполиплоидия и анеуполиплоидия - один из источников наследственной изменчивости в эволюции и селекции.

Анеуплоиды используются в генетическом анализе для определения групп сцепления (см. гл. VIII). На основе создания полных наборов нуллисомиков, моносомиков и трисомиков удалось генетически идентифицировать все хромосомы, принадлежащие к разным видам, у пшеницы. Такие же исследования проводятся и на других растениях, где удается создать необходимые анеуплоидные серии - на сорго, люцерне, перце и др.

Особый интерес для генетического анализа представляют гаплоиды. В очень редких случаях они возникают спонтанно, но их можно получать, используя культуру пыльников или изолированных микроспор, или в культуре макрогаметофитов; путем опыления растений облученной пыльцой; партеногенетически; в результате межвидовых скрещиваний.

Для получения гаплоидов у ячменя Hordeum vulgare и пшеницы Triticum vulgare в последнее время применяют оригинальный метод, названный "бульбозным методом". Он заключается в скрещивании Hordeum vulgare (♀) или Triticum vulgare (♀) с ячменем вида Hordeum bulbozum (♂), откуда и название метода. У гибридов от этих скрещиваний в первых делениях зиготы элиминируются все хромосомы Hordeum bulbozum и остается только гаплоидный набор вида, с которым проводится скрещивание - либо Hordeum vulgare, либо Triticum vulgare.

На гаплоидных растениях легче, чем на диплоидных изучать природу мутаций, связанных не только с изменением отдельных генов, но и с неравным кроссинговером, мелкими нехватками и другими аберрациями, эффектом положения генов. При удвоении набора гаплоидов в течение одного года можно получить практически полностью гомозиготные диплоидные формы, необходимые в селекционной работе для получения чистых линий, что особенно важно при работе с перекрестноопыляемыми растениями, где для получения относительной гомозиготности нужны многие годы (до 10 лет и больше). Эти гомозиготные линии используют в селекции на гетерозис. Гаплоиды успешно применяются в мутационной селекции, поскольку у них отсутствует явление доминирования и вследствие этого возможно выделение мутантных форм для анализа уже в первом после обработки поколении. Они представляют собой хороший материал для создания серий моносомиков.

Особая роль в генетическом анализе принадлежит МГЭ. Их широко используют прежде всего для получения как генных, так и хромосомных мутаций, например делений. Кроме того, они являются молекулярно-генетическими маркерами, с помощью которых проводится картирование любых геномов, что особенно важно при изучении геномов человека и других организмов, трудно поддающихся генетическому анализу традиционными методами.

Очевидно, что познание молекулярных механизмов и факторов изменчивости и изучение природы их действия и разработка методов выявления мутаций дают очень важную информацию для понимания не только генетических, но и других общебиологических проблем, в частности, проблемы эволюции, а также для целей селекции и медицины.