doi: 10.15389/agrobiology.2014.5.35rus

УДК 636.082.12+631.52]:577.2:575.174.015.3

ФРАГМЕНТЫ ГОМОЛОГИИ ЭНДОГЕННЫХ РЕТРОВИРУСОВ В ГЕНОМАХ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

М.А. ЕЛЬКИНА1, В.И. ГЛАЗКО1, 2

Использование последовательностей мобильных генетических элементов в целях маркирования полиморфизма участков их инсерций может оказаться наиболее эффективным подходом при выявлении специфических особенностей генофондов для различных групп организмов, контроля их динамики, что особенно важно в работе с сельскохозяйственными видами. В царстве растений широко распространен Sireviruses (Pseudoviridae) — одни из древнейших LTR-ретротранспозонов. Наиболее крупный и подробно изученный ретротранспозон — SIRE-1. Его анализ показывает, что инсерции указанного ретроэлемента (в частности, в геном кукурузы) произошли недавно. Мы изучили полиморфизм фрагментов ДНК, фланкированных участками LTR-ретротранспозона SIRE-1 (IRAP-PCR маркеры), в геномах у различных таксономических групп. Объектами исследования были однодольные растения мягкой пшеницы Triticum aestivum (озимые сорта Московская 39 и Мироновская 808, яровой сорт Омская 36), двудольные растения Glycine soja (пять дикорастущих популяций из Приморского края) и G.max (сорнополевая форма сои, Китай), а также представители заводских и аборигенных пород крупного рогатого скотаBos taurus — черно-пестрого голштинизированного, айширского, якутского и красного эстонского (97 гол.). В качестве праймера в IRAP-PCR был выбран терминальный участок SIRE-1 (GCA-GTT-ATG-CAA-GTG-GGA-TCA-GCA). Полученные данные свидетельствуют о том, что полилокусное генотипирование по IRAP-PCR маркерам с использованием фрагмента ретротранспозона LTR SIRE-1 в качестве праймера позволяет надежно дифференцировать не только представителей однодольных и двудольных растений, но и их сорта. В исследованиях представителей разных пород крупного рогатого скота по IRAP-PCR маркерам получен спектр фрагментов ДНК (от 13 до 16 в зависимости от породы) в диапазоне длин 330-1470 п.н. Наибольший полиморфизм фрагментов ДНК наблюдался в средней части спектра (760-980 п.н.) у айширских и черно-пестрых коров. На дендрограмме одна из групп черно-пестрых коров и айширский скот оказались ближе друг к другу, тогда как другая вместе с красным эстонским и якутским скотом обособились в отдельный подкластер. Выявленные различия по гетерогенности в двух исследованных группах черно-пестрого скота из разных хозяйств, возможно, связаны с особенностями проводимой там селекционной работы либо с иными факторами искусственного и/или естественного отбора. Обсуждается возможность применения LTR-ретротранспозонов в качестве молекулярно-генетических маркеров для полилокусного генотипирования растений и животных.

Ключевые слова: инвертированные терминальные сайты LTR-ретротранспозонов, Glycine, Triticum, Bos taurus, полиморфное информационное содержание, доля полиморфных локусов.

 

Полный текст

 

THE FRAGMENTS OF HOMOLOGIES OF ENDOGENOUS RETROVIRUSES IN THE GENOMES OF PLANTS AND ANIMALS

M.A. Elkina1, V.I. Glazko1, 2

Using sequences of mobile genetic elements in order to mark polymorphic sites in their insertion might be the most effective approach to identify specific features of gene pools of different groups of organisms and control their dynamics, which is especially important in dealing with agricultural species. Sireviruses (Pseudoviridae) one of the oldest LTR-retrotransposons are widespread throughout the plant kingdom. SIRE-1 is one of the largest and most detailed studied retrotransposon. Its analysis showed that insertions of the retroelement (particularly in the genome of maize) have occurred recently. We studied the polymorphism of DNA fragments flanked by LTR-retrotransposon SIRE-1 (IRAP-PCR markers) in the genomes of different taxonomic groups. The objects of our study were Triticum aestivum (Moscovskaya 39, Mironovskaya 808, Omskaya 36 varieties), Glycine soja (five wild populations of Primorskii region of Russia) and G. max (China), as well as representatives of the factory and indigenous breeds of cattle — Black-and-White cattle improved by Holstein cattle, Ayrshire, Yakut and Red Estonian cattle (97 animals in total). A terminal site of SIRE-1 was chosen as primer IRAP-PCR (GCA-GTT-ATG-CAA-GTG-GGA-TCA-GCA). The data indicate that the multiloci genotyping by IRAP-PCR using retrotransposon LTR SIRE-1 as a marker reliably differentiates not only representatives of the monocotyledonous and dicotyledonous plants, but also their varieties. Spectrum of DNA fragments (13 to 16 depending on the breed) obtained in studies different breeds of cattle using IRAP-PCR markers was in the length range of 330-1470 bp. The highest polymorphism of DNA fragments was observed in the middle part of the spectrum (760-980 bp) in Ayrshire and Black-and-White cows. According to the obtained dendrogram one of the groups of Black-and-White cows and Ayrshire cattle were closer to each other, while the other with Red Estonian and Yakut cattle became isolated in a separate subcluster. Identified differences in heterogeneity in the two studied groups of Black-and-White from different farms possibly could be explained by the peculiarities of breeding work carried out or with other factors of artificial and/or natural selection. The possibility of using LTR-retrotransposons as molecular genetic markers for polyloci genotyping plants and animals is discussed.

Keywords: inverted terminal sites of LTR-retrotransposons, Glycine, Triticum, Bos taurus, polymorphic information content, the share of polymorphic loci.

1ФГБОУ ВПО Российский государственный
аграрный университет—МСХА им. К.А. Тимирязева,

127550 Россия, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49,
e-mail: vglazko@yahoo.com;
2ГНУ Центр экспериментальной эмбриологии
и репродуктивных биотехнологий,

127422 Россия, г. Москва, ул. Костякова, 12, стр. 4,
e-mail: vglazko@yahoo.com

Поступила в редакцию
31 марта 2014 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало