Эволюция пола в пределах рода: детерминация, экспрессия и наследование типов спаривания у инфузорий Paramecium: 2021 г. этап 3

Project: Grant fulfilmentGrant stage fulfilment

Project Details

Description

Целью предлагаемого проекта являлось исследование генетических и эпигенетических механизмов, участвующих в детерминации типов спаривания у инфузорий рода Paramecium, а также обуславливающих видовую специфичность скрещиваний.

Layman's description

Изучение половой дифференцировки и специфичности полов является одной из важнейших проблем общей биологии. Исследование генов, отвечающих за видовую специфичность скрещиваний, и их эволюции крайне важно для понимания механизмов репродуктивной изоляции. Эпигенетические механизмы наследования у инфузорий могут быть затем обнаружены у многолеточных организмов.

Key findings for the project

В ходе выполнения проекта были получены принципиально новые данные о детерминации типов спаривания у различных представителей рода Paramecium. Мы выявили механизмы детерминации типов спаривания у двух остававшихся неизученными видов комплекса P. aurelia с материнским наследованием типов спаривания, P. dodecaurelia и P. sexaurelia, а также у единственного представителя P. aurelia с менделевским вариантом наследования типов спаривания, P. tredecaurelia. Эти результаты были опубликованы в журнале Genome Biology and Evolution (Sawka-Gadek et al., 2021). В ходе всего выполнения проекта нами были впервые секвенированы геномы нескольких видов рода Paramecium, и в этих геномах был проведен поиск гомологов генов типов спаривания P. tetraurelia. Мы предложили гипотезу, объясняющую случайный механизм детерминации типов спаривания у Paramecium. Нами были подобраны параметры культивирования, позволяющие синхронизировать и ввести в половой процесс представителей нескольких малоизученных видов Paramecium, что позволило получить новые данные об их системах типов спаривания и генах, вовлеченных в контрольза этим признаком.

Key findings for the stage (in detail)

В 2021 году в секвенированном геноме P. goertzi n.sp. мы обнаружили альтернативные варианты реаранжировки «хромосом» макронуклеуса, несущих потенциальные гены типов спаривания. Мы предложили гипотезу, объясняющую наступление массового селфинга (внутриклональной конъюгации) в зрелых реактивных культурах у представителей этого вида. Согласно ей тип спаривания у P. goertzi n.sp. зависит от относительного количества копий хромосом, содержащих полноценный ген типа спаривания, в соматическом ядре. Если наша гипотеза верна, мы обнаружили принципиально новый механизм детерминации типов спаривания у Paramecium. Также при анализе секвенированных геномов мы выявили возможные гены типов спаривания в геноме P. polycaryum, гены mtА и mtA-like, расположенные тандемно, что напоминает организацию генов типов спаривания у родственного Paramecium рода Tetrahymena. Мы показали, что для P. calkinsi характерно материнское наследование типов спаривания, ранее известное только у некоторых представителей комплекса видов P. aurelia, относящихся к другому подроду внутри рода Paramecium. Нами были подобраны параметры культивирования, позволяющие синхронизировать и ввести в половой процесс представителей вида P. putrinum. Было выявлено как минимум три типа спаривания у этого вида, и были описаны условия, при которых у представителей этого вида происходит искусственная индукция цитогамии, редкой разновидности процесса самооплодотворения. Важным результатом выполнения этапа проекта стало описание нового, шестого сингена (репродуктивно изолированной группы клонов внутри морфологического вида) P. bursaria. Новый синген представлен пятью клонами, изолированными в Египте. Все клоны образуют отдельную ветвь внутри вида на филогенетическом дереве; все клоны, кроме двух, имеющих один тип спаривания, способны конъюгировать друг с другом и никогда не конъюгируют с клонами других сингенов P. bursaria. Внутри сингена выявлено четыре типа спаривания.

Key findings for the stage (summarized)

Предложена гипотеза, объясняющая случайный механизм детерминации типов спаривания у Paramecium. Выявлены особенности полового процесса у Paramecium putrinum. Описан новый синген у Paramecium bursaria.

Academic ownership of participants (text description)

Некрасова И.В. - руководство проектом, молекулярно-генетические исследования
Потехин А.А. - постановка генетического анализа, секвенирование геномов
Лебедева Н.А. - синхронизация культур инфузорий для экспериментов
Мелехин М.С. - постановка скрещиваний, микроскопирование, зоологические и цитологические исследования
Яковлева Ю.А. - биоинформатический анализ данных.

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

не разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
AcronymRFBR_a_2019 - 3
StatusFinished
Effective start/end date26/03/2128/12/21

Fingerprint

Explore the research topics touched on by this project. These labels are generated based on the underlying awards/grants. Together they form a unique fingerprint.