Гибридологический анализ

ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, изучение наследования признаков в ряду поколений обычно с целью установления генотипов особей, линий на основе гибридизации и её результатов; составная часть генетического анализа. Основоположником гибридологического анализа является Г. Мендель (1866), разработавший его главный инструмент - гибридологический метод. Гибридологический анализ подразумевает подбор исходного материала, определённую схему скрещиваний и количественный учёт всех потомков этих скрещиваний. У диплоидных (или полиплоидных) организмов исходные родительские формы первого скрещивания должны характеризоваться гомозиготностью по разным аллелям генов, контролирующих изучаемые признаки. Это определяется по константности наследования вариантов отдельных признаков в ряду нескольких последовательных скрещиваний в каждой из родительских форм. Гибридизацией разных родительских форм (Р) получают гибриды 1-го поколения (Fj) и оценивают их фенотип, определяя характер взаимодействия вариантов признаков у гибридов (доминирование, кодоминирование, межаллельная комплементация, промежуточное проявление). Результаты реципрокных скрещиваний родительских форм указывают на тип наследования признаков - цитоплазматическое, аутосомное, сцепленное с полом. Следующий этап гибридологического анализа - получение гибридов 2-го поколения (F2) скрещиванием между собой особей F1 или самооплодотворением особей F1 и количественный учёт расщепления по фенотипу среди всех потомков. Благодаря этому удаётся определить генотип F1 - их гетерозиготность, выявить отдельные гены, контролирующие развитие изучаемых признаков, их количество (моногенность, полигенность) и характер взаимодействия. Кроме того, анализ F2 при полигенном наследовании позволяет определить взаимную локализацию выявленных генов - в одной или разных группах сцепления. В случае выявления сцепления генов определяют генетическое расстояние между ними (путём учёта частоты рекомбинации между ними) и строят генетические карты хромосом (карты групп сцепления). Более информативно в этом отношении скрещивание особей F1 с рецессивной по всем признакам формой (анализирующее скрещивание). С помощью такого скрещивания на основании расщепления по фенотипу определяют соотношение типов гамет у гибридов F1, а в дальнейшем определяют и генотипы всех особей F2. У самооплодотворяющихся организмов с этой целью можно использовать получение гибридов 3-го поколения (F3) - результат самооплодотворения (самоопыления) особей F2. Вариант гибридологического анализа - геномный анализ, по результатам которого определяют количество разных геномов у гибридов и степень их гомологичности. Он основан на анализе кариотипа и особенностей конъюгации хромосом в мейозе у F1, полученных от межвидовых скрещиваний.

Реклама

У человека аналогом гибридологического анализа является генеалогический метод. У микроорганизмов с выраженной гаплоидной фазой жизненного цикла гибриды F1 диплоидны, и расщепление выявляют уже у их гаплоидных потомков, образовавшихся в ходе мейоза, что существенно упрощает анализ. В ряде случаев (сумчатые грибы, водоросли) такие потомки (гаметы) сохраняются некоторое время вместе, что позволяет, изолируя их, проводить анализ событий каждого отдельного мейоза (тетрадный анализ). У грибов гибридологический анализ проводят также с использованием парасексуального цикла, когда сливаются гаплоидные вегетативные клетки (гифы) с образованием гетерокарионов, последующим слиянием ядер и дальнейшей митотической рекомбинации и гаплоидизации. Гибридологический анализ проводят и на уровне соматических клеток многоклеточных организмов, поскольку возможно их контролируемое слияние. Его особенностью является то, что гибридные клетки содержат удвоенные родительские наборы хромосом, а потомки гибридов образуются в ходе митоза. Как правило, это приводит к отсутствию расщепления среди дочерних клеток гибрида, но позволяет анализировать характер действия и взаимодействия аллелей одного или разных генов. Таким методом исследуют генетический контроль клеточного цикла, полигенных болезней и генетические проблемы опухолеобразования. При этом возможно использование элементов парасексуального цикла. У межвидовых клеточных гибридов в ходе деления утрачиваются отдельные хромосомы, что можно использовать для определения групп сцепления генов. У бактерий гибридологический анализ основан на использовании конъюгации, трансформации и трансдукции (смотри Гибридизация), в результате которых образуются мерозиготы, объединяющие полный геном одного родителя (реципиента) с частью генома другого родителя (донора). В современной генетике использование мерозигот получило распространение и в гибридологическом анализе эукариот, включая животных, растения и соматические клетки человека. При этом для переноса отдельных генов в мерозиготы используют технику рекомбинантной ДНК, включая исследуемые гены в векторные молекулы ДНК - вирусы, плазмиды (смотри Генетическая инженерия, Биотехнология), которые путём трансформации или трансфекции вводят в клетки-реципиенты. Этот подход представляет собой упрощённый вариант гибридологического анализа, поскольку он позволяет исследовать взаимодействие и расщепление только тех генов, которые интересуют исследователя.

Использование различных вариантов гибридологического анализа привело к доказательству универсальности основных закономерностей наследования и выявлению универсальных свойств генетического материала. Гибридологический анализ существенно расширил и углубил представления о роли наследственной изменчивости в процессе эволюции и степени родства различных групп организмов. Его широко используют при создании трансгенных организмов, обычных высокопродуктивных сортов растений и пород животных и для их оценки по генотипу.

Литературу смотри при статье Генетический анализ.

В. С. Михеев.