Benef its and costs of meiotic recombination are a matter of discussion. Because recombination breaks allele combinations already tested by natural selection and generates new ones of unpredictable f itness, a high recombination rate is generally benef icial for the populations living in a f luctuating or a rapidly changing environment and costly in a stable environment. Besides genetic benef its and costs, there are cytological effects of recombination, both positive and negative. Recombination is necessary for chromosome synapsis and segregation. However, it involves a massive generation of double-strand DNA breaks, erroneous repair of which may lead to germ cell death or various mutations and chromosome rearrangements. Thus, the benef its of recombination (generation of new allele combinations) would prevail over its costs (occurrence of deleterious mutations) as long as the population remains suff iciently heterogeneous. Using immunolocalization of MLH1, a mismatch repair protein, at the synaptonemal complexes, we examined the number and distribution of recombination nodules in spermatocytes of two chicken breeds with high (Pervomai) and low (Russian Crested) recombination rates and their F1 hybrids and backcrosses. We detected negative heterosis for recombination rate in the F1 hybrids. Backcrosses to the Pervomai breed were rather homogenous and showed an intermediate recombination rate. The differences in overall recombination rate between the breeds, hybrids and backcrosses were mainly determined by the differences in the crossing over number in the seven largest macrochromosomes. The decrease in recombination rate in F1 is probably determined by diff iculties in homology matching between the DNA sequences of genetically divergent breeds. The suppression of recombination in the hybrids may impede gene f low between parapatric populations and therefore accelerate their genetic divergence.
Преимущества и издержки мейотической рекомбинации являются предметом дискуссий. По- скольку рекомбинация разрушает комбинации аллелей, уже проверенные естественным отбором, и порож- дает новые с непредсказуемой приспособленностью, высокая частота рекомбинации обычно выгодна для популяций, живущих в быстро меняющейся среде, но не выгодна в стабильной среде. Помимо генетических преимуществ и издержек, существуют цитологические эффекты рекомбинации, как положительные, так и отрицательные. Рекомбинация необходима для синапсиса и сегрегации хромосом. Однако она сопряжена с образованием множества двухцепочечных разрывов ДНК, ошибочная репарация которых может привести к гибели половых клеток или к различным мутациям и перестройкам хромосом. Таким образом, преимущества рекомбинации (генерация новых комбинаций аллелей) будут преобладать над ее издержками (возник- новение вредных мутаций), пока популяция остается достаточно гетерогенной. Используя иммунолокали- зацию MLH1 белка мисматч-репарации, мы исследовали количество и распределение рекомбинационных узелков в сперматоцитах двух пород кур с высокой (Первомайская) и низкой (Русская хохлатая) частотой рекомбинации и их гибридов F1 и беккроссов. У гибридов F1 мы наблюдали отрицательный гетерозис по частоте рекомбинации. Беккроссы на Первомайскую породу были достаточно однородными и имели про- межуточную частоту рекомбинации. Различия в общей частоте рекомбинации между породами, гибридами и беккроссами в основном определялись различиями по макрохромосомам. Снижение частоты рекомби- нации в F1, вероятно, обусловлено трудностями в поиске гомологии между последовательностями ДНК ге- нетически дивергентных пород. Подавление рекомбинации у гибридов может препятствовать потоку генов между парапатрическими популяциями и, следовательно, ускорять их генетическую дивергенцию.
Keywords: MLH1.; heterosis;; macrochromosomes; recombination;; synaptonemal complexes.
Copyright © AUTHORS.