Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66707810.31857/S0016675823080040XSQVRVОБЗОРНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СТАТЬИB-Chromosome Variability in Plants and Animals under Extreme EnvironmentsИзменчивость В-хромосом у растений и животных в экстремальных условиях обитанияBorisovYu. M.БорисовЮ. М.boriss-spb@yandex.ruSedel’nikovaT. S.СедельниковаТ. С.tss@ksc.krasn.ruSevertsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of SciencesИнститут проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наукSukachev Institute of Forest Siberian Branch of the Russian of Academy Sciences, Federal Research Center Krasnoyarsk Science Center Siberian Branch of the Russian of Academy SciencesИнститут леса им. В.Н. Сукачева – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр” Сибирского отделения Российской академии наук010920235991012102226022025Copyright ©; 2023, Ю.М. Борисов, Т.С. СедельниковаCopyright ©; 2023, Ю.М. Борисов, Т.С. Седельникова2023Ю.М. Борисов, Т.С. СедельниковаЮ.М. Борисов, Т.С. Седельниковаhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/667078

A review of data on B-chromosomes in populations of various systematic groups of plants and animals from their extreme habitats – the borders of the range and areas of the range exposed to unfavorable environmental factors is given. The analysis showed a rather similar picture of the distribution of B chromosomes in species from extreme habitats: there is a tendency to increase the number, occurrence and polymorphism of B chromosomes, which is accompanied by changes in the karyotype, genomic and chromosomal anomalies in their carriers. B chromosomes are often found in species with wide ranges. The possible adaptive role of B chromosomes in the vital activity of the organism and the evolution of genomes is discussed.

Приведен обзор данных о В-хромосомах в популяциях различных систематических групп растений и животных из экстремальных мест их обитания – границ ареала и его участков, подвергающихся воздействию неблагоприятных факторов среды. Анализ показал достаточно сходную картину распределения В-хромосом в экстремальных условиях обитания видов: прослеживается тенденция повышения полиморфизма и увеличения числа и встречаемости В-хромосом, что сопровождается изменениями кариотипа, геномными и хромосомными нарушениями у их носителей. В-хромосомы часто выявляются у видов, имеющих широкие ареалы. Обсуждается возможная адаптивная роль В‑хромосом в жизнедеятельности организма и эволюции геномов.

B-chromosomesplant and animal populationsextreme habitat conditionsanthropogenic factorsadaptation.В-хромосомыпопуляции растений и животныхэкстремальные условия обитанияантропогенные факторыадаптация.Rubtsov N.B., Borisov Y.M. Sequence composition and evolution of mammalian B chromosomes // Genes. 2018. V. 9. № 10. P. 490. https://doi.org/10.3390/genes9100490Camacho J.P.M., Sharbel T.F., Beukeboom L.W. B chromosome evolution // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. 2000. V. 355 (1394). P. 163–178. https://doi.org/10.1098/rstb.2000.0556Camacho J.P.M. B chromosomes // The Evolution of the Genome / Ed. Gregory T.R. N.Y.: Acad. Press, 2005. P. 223–286.Jones N. B chromosomes in plants // Plant Biosystems – An Intern. J. Dealing with all Aspects of Plant Biology. 2012. V. 146. № 3. P. 727–737. https://doi.org/10.1080/11263504.2012.713406Кунах В.А.Додаткові або В-хромосоми рослин. Походження та біологічне значення // Вісник Укр. тов-ва генетиків та селекціонерів. 2010. Т. 8. № 1. С. 99–139.Houben A., Banaei-Moghaddam A.M., Klemme S. Biology and evolution of B chromosomes // Plant Genome Diversity. V. 2 / Eds Leitch I.J. et al. Springer-Verlag Wien, 2013. P. 149–165. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-1160-4_10Jones N. New species with B-chromosomes discovered since 1980 // Nucleus. 2017. V. 60. P. 263–281. https://doi.org/10.1007/s13237-017-0215-6Muratova E.N. B-chromosomes in Gymnosperms – A Review // The Intern. J. Plant Reproductive Biol. 2018. V. 10. № 1. P. 14–25. https://doi.org/10.14787/ijprb.2018.10.1.14-25Борисов Ю.М., Мышлявкина Т.А. В-хромосомы // Успехи соврем. биологии. 2018. Т. 138. № 4. С. 336–351. https://doi.org/10.7868/S0042132418040026Rastogi S., Ohri D. B-chromosomes in Gymnosperms // Silvae Genetica. 2019. V. 68. № 1. P. 51–54. https://doi.org/10.2478/sg-2019-0009Vujosevic M., Rajicic M., Blagojevic J. B chromosomes in populations of mammals Revisited // Genes. 2019. V. 9. № 10. P. 487. https://doi.org/10.3390/genes9100487Jones R.N., Rees H. B Chromosomes. London; N.Y.; Paris: Acad. Press, 1982. 266 p.Bougourd S.M., Plowman A.B. The inheritance of B chromosomes in Allium schoenoprasum L. // Chromosome Res. 1996. V. 4. № 2. P. 151–158. https://doi.org/10.1007/BF02259709Bougourd S.M., Jones R.N. B Chromosomes: A physiological enigma // The New Phytologist. 1997. V. 137. № 1. P. 43–54. http://www.jstor.org/stable/2559080Соловьева Л.В., Плеханова Н.М. О добавочных хромосомах жимолости // Цитология и генетика. 1992. Т. 26. № 3. С. 21–25.Цитленок С.И., Пулькина С.В. Хромосомный полиморфизм Crepis sibirica (Asteraceae) // Бот. журн. 1991. Т. 76. № 11. С. 1538–1544.Nkongolo K.K., Deck A., Michael P. Molecular and cytological analysis of Deschampsia cespitosa population from Northern Ontario (Canada) // Genome. 2001. V. 44. № 5. P. 818–825. https://doi.org/10.1139/g01-063Cardone S., Sawatani P., Rush P. et al. Karyological studies in Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) // Polar Biol. 2008. V. 32. № 3. P. 427–433. https://doi.org/10.1007/s00300-008-0535-8Parnikoza I., Kozeretska I., Kunakh V. Vascular plants of the maritime Antarctic: origin and adaptation // Am. J. Plant Sciences. 2011. № 3. P. 381–395. https://doi.org/10.4236/ajps.2011.23044González M.L., Urdampilleta J.D., Fasanella M. et al. Distribution of rDNA and polyploidy in Deschampsia antarctica E. Desv. in Antarctic and Patagonic populations // Polar Biol. 2016. V. 39. P. 1663–1677. https://doi.org/10.4236/ajps.2011.23044Amosova A.V., Bolsheva N.L., Samatadze T.E. et al. Molecular Cytogenetic Analysis of Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae), Maritime Antarctic // PLoS One. 2015. V. 10(9). https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0138878Amosova A.V., Bolsheva N.L., Zoshchuk S.A. et al. Comparative molecular cytogenetic characterization of seven Deschampsia (Poaceae) species // PLoS One. 2017. V. 12(4). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175760Bedi Y.S., Gill B.S., Bir S.S. Cytological evolution in the woody taxa of Gamopetalae and Monochlamydeae // J. Cytol. and Genet. 1985. V. 20. P. 162–203.Moir R.B., Fox D.P. Supernumerary chromosomes in Picea sitchensis (Bong.) Carr. // Silvae Genet. 1972. V. 21. № 5. P. 182–186.Teoh S.B., Rees H. B-chromosomes in white spruce // Proc. Roy. Soc. London. 1977. V. 198. № 1133. P. 325–344.Брока М.В. В-хромосомный полиморфизм в природных популяциях Picea obovata Ledeb. // Роль селекции в улучшении латвийских лесов. Рига, 1990. С. 105–117.Муратова Е.Н. В-хромосомы голосеменных // Успехи соврем. биологии. 2000. Т. 120. № 5. С. 452–465.Муратова Е.Н., Владимирова О.С. Добавочные хромосомы кариотипа ели сибирской P. obovata // Цитология и генетика. 2001. № 4. С. 38–44.Карпюк Т.В., Муратова Е.Н., Владимирова О.С., Седельникова Т.С. Кариологический анализ ели Шренка // Лесоведение. 2009. № 1. С. 52–58.Буторина А.К., Богданова Е.В. Адаптивное значение и возможное происхождение В-хромосом у ели колючей // Цитология. 2001. Т. 43. № 8. С. 809–814.Владимирова О.С., Муратова Е.Н. Кариологические особенности ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в условиях антропогенного загрязнения г. Красноярска // Экол. генетика. 2005. Т. III. № 1. С. 18–23.Седельникова Т.С., Муратова Е.Н., Пименов А.В., Ефремов С.П. Кариологические особенности болотных и суходольных популяций Picea obovata в Западной Сибири // Бот. журн. 2004. Т. 89. № 5. С. 718–733.Tashev A.N., Sedel’nikova T.S., Pimenov A.V. Supernumerary (B) chromosomes in populations of Picea abies (L.) H. Karst. from Western Rhodopes (Bulgaria) // Cytology and Genetics. 2014. V. 48. № 3. P. 160–165. https://doi.org/10.3103/S0095452714030116Ташев А.Н., Седельникова Т.С., Пименов А.В. Число хромосом и хромосомные перестройки у ели обыкновенной Picea abies (L.) H. Karst. в лесах Рило-Родопского горного массива в Болгарии // Сиб. лесной журн. 2015. № 5. С. 77–86. https://doi.org/10.15372/SJFS20150506Kean V.M., Fox D.P., Faulkner R. The accumulation mechanism of the supernumerary (B-) chromosome in Picea sitchensis (Bong.) Carr. and the effect of this chromosome on male and female flowering // Silvae Genetica. 1982. V. 31. № 4. P. 126–131.Буторина А.К., Мурая Л.С., Исаков Ю.Н. Спонтанный мутагенез у сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.). Первый случай обнаружения мутанта с кольцевой и добавочной хромосомами // ДАН СССР. 1979. Т. 248. № 4. С. 977–979.Молотков П.И., Кириченко О.И., Бенгус Ю.В. О происхождении “ведьминой метлы” у сосны обыкновенной // Цитология и генетика. 1989. Т. 24. № 4. С. 14–19.Муратова Е.Н. Добавочные хромосомы у лиственницы Гмелина Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. // ДАН СССР. 1991. Т. 318. № 6. С. 1511–1514.Путенихин В.П., Фарукшина Г.Г., Шигапов З.Х. Лиственница Сукачева на Урале: изменчивость и популяционно-генетическая структура. М.: Наука, 2004. 276 с.Седельникова Т.С., Пименов А.В., Вараксин Г.С., Янковска В. Числа хромосом некоторых видов хвойных // Бот. журн. 2005. Т. 90. № 10. С. 1611–1612.Sedel’nikova T.S., Pimenov A.V. Chromosomal mutations in Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) on Taimyr Peninsula // Biol. Bull. Russ. Acad. Sci. 2007. V. 34. № 2. P. 198–201. https://doi.org/10.1134/S1062359007020136Седельникова Т.С., Пименов А.В. Числа хромосом видов рода Larix (Pinaceae) в лесостепи и лесотундре Средней Сибири // Бот. журн. 2017. Т. 102. № 12. С. 1694–1697.Седельникова Т.С., Пименов А.В. Числа хромосом форм Larix sibirica (Pinaceae) в Ширинской степи Республики Хакасия // Бот. журн. 2017. Т. 102. № 5. С. 693–697.Сизых О.А., Квитко О.В., Муратова Е.Н., Тихонова И.В. Формовое разнообразие и кариологические особенности лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) юга Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2006. Т. XXIII. № 2. С. 202–211.Mammal Species of the World: A Taxonomic and Geographic Reference / Eds Wilson D.E., Reeder D.M. 2nd ed. Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press, 1993. 1206 p.Vujosevic M., Blagojevic J. B-chromosomes in populations of mammals // Cytogenet. Genome Res. 2004. V. 106. P. 247–256.Чернявский Ф.Б., Козловский А.И. Видовой статус и история копытных леммингов (Dicrostonyx, Rodentia) острова Врангеля // Зоол. журн. 1980. Т. LIX. Вып. 2. С. 266–273.Gileva E.A. The B chromosome system in the varying lemming Dicrostonyx torquatus Pall., 1779 from natural and laboratory populations // Russ. J. Genet. 2004. V.40. № 12. P. 1399–1406. https://doi.org/10.1007/s11177-005-0011-2Borisov Y.M., Afanas’ev A.G., Lebedev T.T., Bochkarev M.N. Multiplicity of B microchromosomes in a siberian population of mice Apodemus peninsulae (2n = 48 + 4–30 B chromosomes) // Russ. J. Genet. 2010. V. 46. № 6. P. 705–711. https://doi.org/10.1134/S1022795410060116Borisov Y.M. Increase in the number of the B-chromosomes and variants of their system in mouse Apodemus peninsulae in Mountain Altai population over 26 years // Russ. J. Genet. 2008. V. 44. № 9. P. 1070–1079. https://doi.org/10.1134/S1022795408090093Borisov Y.M., Zhigarev I.A. B chromosome system in the Korean field mouse Apodemus peninsulae Thomas, 1907 (Rodentia, Muridae) // Genes. 2018. V. 9. № 10. P. 472. https://doi.org/10.3390/genes9100472Natyaganova A.N., Sitnikova T.Ya. Karyotype of the Baikal amphipod Polyacanthisca calceolata Bazikalova, 1937 (Crustacea, Amphipoda) // Chromosome Science. 2012. V. 15. № 1–2. P. 43–48.Фролов C.B. Добавочные хромосомы в кариотипе чира // Цитология. 1986. Т. 28. № 2. С. 215–218.Чубарева Л.А. Хромосомный полиморфизм в природных популяциях кровососущих мошек и некоторых других двукрылых насекомых // Цитология. 1974. Т. 6. № 3. С. 267–280.Чубарева Л.А., Петрова Н.А. Кариотипы мошек (Diptera, Simulidae) мировой фауны // Энтомол. обозрение. 2003. T. 72. № 1. С. 157–222.Жиров С.В. Дополнительные хромосомы (В-хромосомы) в кариотипах некоторых видов хирономид из Псковской области // Цитология. 1999. Т. 41. № 1. С. 91–95.Кикнадзе И.И., Истомина А.Г., Салова Т.А. Функциональная морфология политенных хромосом хирономиды Chironomus pilicornis F. из водоемов криолитозоны // Цитология. 2002. Т. 44. № 1. С. 89–95.Петрова Н.А., Михайлова П.А. Геномные, хромосомные, хроматидные и хромонемные нарушения у Chironimus bolatonicus (Diptera) из зоны Чернобыля // Генетика. 1994. Т. 30. Приложение. С. 120–121.Сормачева И.Д., Блинов А.Г. LTR-ретротранспозоны растений // Вавил. журн. генетики и селекции. 2011. Т. 15. № 2. С. 351–381.Belyayev A., Kalendar R., Brodsky L. et al. Transposable elements in a marginal plant population: Temporal fluctuations provide new insights into genome evolution of wild diploid wheat // Mobile DNA. 2010. V. 1. № 6. https://doi.org/10.1186/1759-8753-1-6Кунах В.А. Мобiльнi генетичнi елементи i пластичнiсть геному рослин. Кïев: Логос, 2013. 288 с.Борисов Ю.М. В-хромосомы и пластичность вида // Экол. генетика. 2013. Т. XI. № 2. С. 73–83.Дементьева П.В. Выявление и характеристика кодирующих последовательностей на В-хромосомах сибирской косули: Дис. … канд. биол. наук. Новосибирск: ФГБУ ИМКБ СО РАН, 2013. 148 с.Leach C.R., Houben A., Field B. et al. Molecular evidence for transcription of genes on a B chromosome in Crepis capillaris // Genetics. 2005. V. 171. № 1. P. 269–278. https://doi.org/10.1534/genetics.105.043273Rubtsov N.B., Karamysheva T.V., Andreenkova O.V. et al. Comparative analysis of micro and macro B chromosomes in the Korean field mouse Apodemus peninsulae (Rodentia, Muridae) performed by chromosome microdissection and FISH // Cytogenet. Genome Res. 2004. V. 106. № 2–4. P. 289–294. https://doi.org/10.1159/000079301Ruiz-Estévez M., López-León M.D., Cabrero J., Camacho J.P. B-chromosome ribosomal DNA is functional in the grasshopper Eyprepocnemis plorans // PLoS One. 2012. V. 7. № 5. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0036600Miao V.P., Covert S.F., VanEtten H.D. A fungal gene for antibiotic resistance on a dispensable (“B”) chromosome // Science. 1991. V. 254. № 5039. P. 1773–1776. https://doi.org/10.1126/science.1763326Han Y., Liu X., Benny U. et al. Genes determining pathogenicity to pea are clustered on a supernumerary chromosome in the fungal plant pathogen Nectria haematococca // Plant J. 2001. V. 25. № 3. P. 305–314. https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2001.00969.xColeman J.J., Rounsley S.D., Rodriguez-Carres M. et al. The Genome of Nectria haematococca: Contribution of Supernumerary Chromosomes to Gene Expansion // PLoS Genet. 2009. V. 5. № 8. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000618Lamatsch D.K., Trifonov V., Schories S. et al. Isolation of a cancer-associated microchromosome in the sperm-dependent parthenogen Poecilia formosa // Cytogenet. Genome Res. 2011. V. 135. P. 135–142. https://doi.org/10.1159/000331271Yoshida K., Terai Y., Mizoiri S. et al. B chromosomes have a functional effect on female sex determination in Lake Victoria cichlid fishes // PLoS Genet. 2011. V. 7. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002203Martis M.M., Klemme S., Banaei-Moghaddam A.M. et al. Selfish supernumerary chromosome reveals its origin as a mosaic of host genome and organellar sequences // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. P. 13343–13346. https://doi.org/10.1073/pnas.1204237109Graphodatsky A.S., Kukekova A.V., Yudkin D.V. et al. The proto-oncogene C kit maps to canid B-chromosomes // Chromosome Res. 2005. V. 13. P. 113–122. https://doi.org/10.1007/s10577-005-7474-9Yudkin D.V., Trifonov V.A., Kukekova A.V. et al. Mapping of KIT adjacent sequences on canid autosomes and B chromosomes // Genome Res. 2007. V. 116. P. 100–103. https://doi.org/10.1159/000097424Duke Becker S.E., Thomas R., Trifonov V.A. et al. Anchoring the dog to its relatives reveals new evolutionary breakpoints across 11 species of the Canidae and provides new clues for the role of B chromosomes // Chromosome Res. 2011. V. 19. P. 685–670. https://doi.org/10.1007/s10577-011-9233-4Trifonov V.A., Dementyeva P.V., Larkin D.M. et al. Transcription of a protein-coding gene on B chromosomes of the Siberian roe deer (Capreolus pygargus) // BMC Biol. 2013. V. 11. № 90. https://doi.org/10.1186/1741-7007-11-90Houben A., Jones N., Martins C., Trifonov V. Evolution, composition and regulation of supernumerary B chromosomes // Genes. 2019. V. 10. № 2. https://doi.org/10.3390/genes10020161Макунин А.И., Трифонов В.А. Современные методы анализа добавочных хромосом // Цитология. 2013. Т. 55. № 3. С. 148–152.Макунин А.И. Анализ генетического состава В-хромосом млекопитающих с применением высокопроизводительного секвенирования: Дис. … канд. биол. наук. Новосибирск: ФГБУ ИМКБ СО РАН, 2016. 141 с.