Возможные механизмы (кратко):
- Цитоплазматическое (органелльное) наследование — признак кодируется митохондриями/хлоропластами, передаётся исключительно через яйцеклетку.
- Матринальный эффект (maternal effect) — фенотип потомка определяется РНК/белками, заложенными в яйцо матерью, независимо от генотипа потомка.
- Геномный импринтинг — экспрессируется только материнский аллель ядерного гена (посредством метилирования/эпигенетики).
- Цитоплазменные эндосимбионты/патогены (вегетативные инфекции) — фактор в цитоплазме матери (бактерии, вирусы) вызывает фенотип.
- Удаление/подавление отцовских органелл (uniparental organelle elimination).
Эксперименты и ожидаемые результаты (пошагово, с контролями):
1) Базовый тест — рипрокальные скрещивания:
- Выполнить $A\times B$ и $B\times A$ (где первый — мать). Если фенотип всегда материнский — подтверждение материнского наследования.
- Контроль: проверить достаточно репликатов, разные генотипы.
2) Проверка материнского эффекта vs органелльного наследования:
- Взять гибриды F1 и скрестить как матери и как отцы с тестерной линией.
- Ожидания:
- Материнский эффект — фенотип потомков зависит от генотипа матери (т.е. если мать носит матричный ген, все её потомки проявляют признак, даже если они сами не наследуют); при смене матери фенотип меняется.
- Органелльное — фенотип потомков зависит от происхождения цитоплазмы (материнская цитоплазма) и передаётся через самок стабильно; при скрещивании F1♀ все потомки материнские, при F1♂ — потомки показывают фенотип матери-партнёрши.
3) Генетический анализ в F2 и при обратных скрещиваниях:
- Проследить фенотипы в F2 и при backcross к каждому родителю.
- Ожидание: при материнском эффекте фенотипы не подчиняются стандартным менделевским соотношениям у потомков одной матери; при импринтинге — у F2 появятся комбинации, но выражение будет зависеть от того, от кого пришёл аллель (анализ по аллелям).
4) Молекулярная диагностика органелл:
- Секвенировать/ПЦР-маркировать митохондриальную и хлоропластную ДНК родителей и потомков (полиморфные участки).
- Ожидание: если органелльное наследование — у всех потомков будет мит/хлор ДНК матери; при гетероплазмии — возможна сегрегация.
5) Проверка эндосимбионтов/паразитов:
- ПЦР на известные цитоплазм. патогены/симбионты, лечение антибиотиками/термообработкой матери и повторное скрещивание.
- Ожидание: исчезновение фенотипа после удаления симбионта укажет на его роль.
6) Тест на импринтинг (аллелеспецифная экспрессия):
- Найти ядерные гены-кандидаты; использовать SNP-отличия родителей, сделать RT‑qPCR или RNA-seq с аллельным распределением экспрессии.
- Ожидание: при импринтинге экспрессируется только материнский аллель независимо от присутствия отцовского.
7) Эпигенетические анализы:
- Бисульфитное секвенирование (метилирование) и хроматиновый анализ кандидатов у семян/зародышей. Импринтинг сопровождается дифференц. метилированием.
8) Функциональная проверка (при возможности):
- Создание цибридов/протопластных гибридов для обмена цитоплазмы: если при передаче ядерного генотипа в иную цитоплазму фенотип меняется — роль цитоплазмы.
- Трансгенные/нулевые мутанты материнских факторов (если известны) для подтверждения материнского эффекта.
Как интерпретировать результаты (кратко):
- Полная материнская передача цитоплазм. ДНК → органелльное наследование.
- Фенотип строго зависит от генотипа матери, независимо от генотипа потомка → материнский эффект.
- Аллелеспецифическая экспрессия (материнский аллель активен, отцовский молчит) → импринтинг.
- Устранение фенотипа после удаления симбионта → цитоплазм. симбионт.
Приоритеты в экспериментальной программе: 1) рипрокальные скрещивания + анализ F2/backcross; 2) ПЦР/секвенирование органелл; 3) аллелеспецифичная экспрессия и эпигенетический анализ; 4) лечение на симбионт/создание цибридов при необходимости.