Маркель А.Л.
Лаборатория эволюционной генетики, Институт цитологии и генетики СО РАН
Ефимов В.М.
Лаборатория зоомониторинга, Институт систематики и экологии животных СО РАН
Ковалева В.Ю.
Лаборатория охраны генофонда, Институт систематики и экологии животных СО РАН
Joint intra-sample diversity of laboratory rats samples from two pure lines - ISIAH and WAG - and two first hybrid generations was analyzed by principal components method. Twenty morphological, physiological and behavioral traits were used. First five components occupied 64.4% of common variance. All behavioral traits with the exception defecation level and latent interval formed first and third components, all interior organs masses vs basal arterial pressure formed second component. On this component heterosis was appear. Fourth and fifth components proved of most interest, because all traits characterized animal stress mainly arterial pressure in stress formed them. A linear combination of "stress'' components was found, which inheritance corresponded to additive model without dominance (h=0.51; F=2.1; p<0.05).
Ключевые слова: расщепление гибридов, метод главных компонент.
Еще в 1941 году Алексей Андреевич Ляпунов совместно с Ю.Я.Керкисом опубликовал статью "О расщеплении гибридов''[1], посвященную статистическому анализу результатов генетических экспериментов по скрещиванию. Работа была выполнена по инициативе Н.И.Вавилова и А.Н.Колмогорова. Современное возрастание мощности вычислительных машин, основоположником и активным пропагандистом внедрения которых в биологию являлся А.А.Ляпунов, сделало возможным, помимо многого другого, практическое применение к этим классическим областям генетики многомерного статистического анализа.
Хорошо известно, что фенотипическая изменчивость гибридов F от скрещивания двух чистых линий является ненаследственной и только начиная с F в изменчивости проявляется расщепление комплексов генов, полученных от обоих родителей. Если мы анализируем одновременно несколько количественных признаков, на которые совместно действует совокупность многих генов и становление которых происходит под действием общих онтогенетических механизмов, то онтогенетическая и генетическая общность этих признаков фенотипически должны проявляться в коррелятивных связях между ними. И наоборот, распад коррелятивных связей на несколько статистически независимых подсистем является указанием на их относительную онто- и генетическую независимость. Метод главных компонент позволяет разложить общую фенотипическую изменчивость на несколько ортогональных составляющих, которые являются новыми признаками и могут анализироваться любыми одномерными и многомерными методами генетического анализа.
Этим методом проанализирована изменчивость выборок лабораторных крыс двух чистых линий - НИСАГ (ISIAH) и WAG - и первых двух поколений гибридов между ними, у которых промерены 20 морфологических, физиологических и поведенческих признаков. Для нормализации распределения все признаки, за исключением артериального давления, подвергались логарифмическому преобразованию [3,5]. Считается, что родительские поколения и первое поколение гибридов генетически однородны и между собой различаются только средними значениями вследствие разницы в генных наборах, а наблюдаемая фенотипическая изменчивость внутри каждой выборки целиком обусловлена стохастическими отклонениями в ходе онтогенеза. Эта изменчивость структурируется программой развития особи, обеспечивающей целостность организма [4]. Во втором поколении к упорядоченной онтогенезом многомерной изменчивости добавляется фенотипическое разнообразие, вызванное генетическим расщеплением. Чтобы выявить ее структурированность, каждая выборка центрировалась отдельно, после чего они были объединены и были вычислены первые пять компонент объединенной внутривыборочной изменчивости (таб.1) [2].
N | Признаки | Компоненты | ||||
I | II | III | IV | V | ||
Ab | Базальное артериальное давление | -049 | -440*** | -068 | 488*** | -078 |
---|---|---|---|---|---|---|
As | Артериальное давление при стрессе | -103 | -059 | -046 | 685*** | -312*** |
Pb | Вес тела | -127 | 907*** | 111 | -015 | 030 |
Pa | Вес надпочечников | -318*** | 400*** | 052 | 447*** | -042 |
Pk | Вес почек | -161 | 781*** | 185* | 024 | -134 |
Pc | Вес сердца | -322*** | 768*** | -059 | 130 | 047 |
Ob | Базальная концентрация кортикостерона в плазме крови | -239** | -083 | -069 | 091 | 531*** |
Os | Концентрация кортикостерона в плазме крови при стрессе | -179* | -181* | -106 | 434*** | -307*** |
B1 | Двигательная активность в 1 мин | 499*** | 008 | -344*** | -221* | -328*** |
B2 | Двигательная активность на периферии ПОП | 751*** | 254** | -224* | -130 | -178* |
B3 | Двигательная активность в центре ПОП | 716*** | 010 | 512*** | 164 | 123 |
B4 | Груминг на периферии ПОП | 523*** | 041 | -536*** | 262** | 452*** |
B5 | Реаринг на периферии ПОП | 807*** | 223* | -281*** | -033 | -128 |
B6 | Реаринг в центре ПОП | 680*** | -018 | 536*** | 138 | 095 |
B7 | Общее время груминга на периферии ПОП | 409*** | 086 | -576*** | 264** | 513*** |
B8 | Время, проведенное в центре ПОП | 716*** | -011 | 484*** | 155 | 066 |
B9 | Общее время реаринга на периферии ПОП | 742*** | 277** | -312*** | 004 | -096 |
B10 | Общее время реаринга в центре ПОП | 670*** | 000 | 498*** | 213* | 045 |
Def | Уровень дефекации | -264** | 168 | -112 | 434*** | -083 |
Lat | Латентный период до начала локомоции | -425*** | 101 | 314*** | -037 | 483*** |
Дисперсия,% | 25.0 | 13.3 | 10.9 | 8.2 | 7.0 | |
Суммарная дисперсия,% | 25.0 | 38.3 | 49.2 | 57.4 | 64.4 |
На первые пять компонент пришлось 64.4% дисперсии. Первую и третью компоненты, в основном, образовали поведенческие признаки, вторую - веса внутренних органов и, в противофазе с ними, базальное артериальное давление. По второй компоненте проявился гетерозис. Наиболее интересными оказались IV и V компоненты, в которые вошли все признаки, характеризующие стрессированность животных. Выявлена их линейная комбинация, наибольший вклад в которую вносит артериальное давление при стрессе (рис.1)
и наследуемость которой соответствует аддитивной модели без доминирования (h=0.51; F=2.1; p<0.05) (рис. 2, ось ординат введена для удобства).
Ваши комментарии |
[Головная страница] [Конференции] [СО РАН] |
© 2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 2001, Объединенный институт информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт систем информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт математики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Новосибирский государственный университет
Дата последней модификации Saturday, 06-Oct-2001 18:32:04 NOVST