Виноград 34: vinograd-34 — Главная. — vinograd-34.ru

MCF-7 выращивали в среде, обедненной эстрогеном, в течение 5 дней, затем обрабатывали в течение 24 часов этанолом (контроль), эстрадиолом (0,01 или 1 нМ) или ресвератролом (3, 10 или 30 мкМ). РНК выделяли с использованием набора RNeasy Mini Kit (Qiagen, Chatsworth, CA). Общую РНК (3 мкг) подвергали RT путем инкубации при комнатной температуре в течение 10 минут с последующей инкубацией при 42 ° C в течение 15 минут в условиях, описанных ранее (22). ПЦР выполняли с использованием специфических праймеров для гена рецептора прогестерона (23) и для внутреннего контроля, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (22).ПЦР-реакции (50 мкл) включали 1 мкл продукта реакции RT и 50 пмоль смысловых и антисмысловых праймеров для генов рецептора и дегидрогеназы. После 25 циклов аликвоту 20 мкл каждой реакции подвергали электрофорезу в полиакриламидном (6%) геле и количественно определяли, как описано (22).

Эстроген-зависимая пролиферация клеток.

T47D истощали эстрогеном в течение 5 дней и высевали в 96-луночные планшеты по 5000 клеток / лунку. Среда для обработки (100 мкл / лунка) была добавлена ​​на следующий день и заменена с 48-часовыми интервалами до конца эксперимента.Плотность клеток измеряли с помощью анализа восстановления тетразолия (Promega) (24) через 0, 2, 4, 6 и 8 дней культивирования. Поглощение (490 нМ) формазанового продукта измеряли непосредственно в 96-луночных планшетах с помощью считывающего устройства для микропланшетов EL 312e (Biotek Instruments, Лутон, Великобритания).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ресвератрол связывается с рецептором эстрогена человека.

Структура ресвератрола сравнивается с DES и эстрадиолом на фиг. 1 A .Сходство особенно поразительно для ресвератрола и DES, которые имеют общую основу стильбена. Фенольное кольцо А, характерное для стероидных эстрогенов, присутствует во всех трех соединениях. Эти структурные сходства побудили нас оценить, может ли ресвератрол взаимодействовать с рецептором эстрогена. Исследования конкурентного связывания проводили с использованием экстрактов клеток MCF-7, которые содержат большое количество рецептора эстрогена. Как показано на фиг. 1 B , ресвератрол ингибировал связывание ¹²⁵ I-эстрадиола.Степень ингибирования зависела от концентраций ресвератрола и меченого лиганда. При 0,1 нМ ¹²⁵ I-эстрадиола IC ₅₀ для ресвератрола составлял ≈10 мкМ, что указывает на то, что это относительно слабый лиганд для рецептора. Тем не менее, эта концентрация аналогична тем, при которых ресвератрол оказывает другие биологические действия (8). При более высоких концентрациях ингибирование ресвератролом выходит на плато. Это может быть связано с присутствием в экстрактах MCF-7 множества связывающих эстрадиол или ресвератрол белков.

Ресвератрол конкурирует за связывание рецептора эстрогена. ( A ) Структуры ресвератрола, DES и эстрадиола. ( B ) Анализы связывания рецептора эстрогена выполняли, как описано в Experimental Procedure , с использованием 0,1 нМ (кружки), 0,3 нМ (треугольники) или 1,0 нМ (квадраты). ¹²⁵ I-эстрадиол конкурировал с указанными концентрациями ресвератрола (открытые символы) или немеченого эстрадиола (темные кружки). Каждая точка представляет собой среднее значение и диапазон повторных анализов после вычитания неспецифического связывания.Все результаты показаны как процент связывания в отсутствие конкурента.

Ресвератрол действует как агонист транскрипции, опосредованной эстрогеновыми рецепторами.

Способность ресвератрола связываться с рецептором эстрогена повышает вероятность того, что он может действовать как агонист или антагонист. В присутствии агониста рецептор эстрогена инициирует активацию транскрипции путем связывания со специфическими ERE в промоторах генов-мишеней (15).Первоначально действие ресвератрола было протестировано с использованием ERE-tk109-luc, репортерного гена, который содержит единственную копию ERE перед промотором тимидинкиназы (рис. 2 A ). В клетках MCF-7 ресвератрол вызывал дозозависимую активацию транскрипции с полумаксимальной индукцией при 5–10 мкМ, что соответствует концентрации, необходимой для ингибирования связывания эстрадиола. Хотя ресвератрол значительно менее эффективен, чем эстрадиол, он вызывал максимальный уровень индукции, который был в 2-3 раза выше, чем при использовании максимальных доз эстрадиола (0.1 нМ). Этот суперагонизм ресвератрола был хорошо воспроизводимым и не наблюдался с DES, который давал тот же уровень активации, что и эстрадиол, при насыщающих концентрациях (1 нМ) (фиг. 2 B ). Суперагонизм ресвератрола также наблюдался с репортерным геном ERE-tk81-luc.

Активация эстроген-чувствительных репортерных плазмид ресвератролом в клетках MCF-7. ( A ) Клетки MCF-7 трансфицировали ERE-tk109-luc, инкубировали с указанными количествами эстрадиола или ресвератрола и анализировали на активность люциферазы, как описано выше.( B ) Сравнение эстрадиола, ресвератрола и DES с использованием разных репортерных генов. ( C ) Эффект комбинированного эстрадиола и ресвератрола на активацию ERE-tk109-luc. Результаты показаны как среднее значение ± стандартная ошибка среднего для трех трансфекций.

Трансфицированные клетки MCF-7 обрабатывали комбинациями ресвератрола и эстрадиола, чтобы определить, является ли их действие аддитивным, синергическим или антагонистическим. Субоптимальные дозы эстрадиола и ресвератрола были аддитивными (рис.2 C ), но максимальная активация ресвератролом не увеличивалась дополнительно эстрадиолом. Эти результаты согласуются с тем, что оба соединения активируют один и тот же рецептор.

Было проведено несколько дополнительных типов контрольных экспериментов, чтобы подтвердить, что эффекты ресвератрола опосредованы рецепторами эстрогена (рис. 3). Удаление ERE из ERE-tk109-luc устраняет активацию транскрипции ресвератролом (и эстрадиолом) при каждой тестируемой дозе (фиг. 3 A ). Этот результат в сочетании с экспериментами с использованием ERE-tk81-luc подтверждает, что ответ репортерного гена на ресвератрол не вызван независимой от эстрогеновых рецепторов активацией базального промотора.Ресвератрол не активировал другие контрольные репортерные плазмиды, такие как CMV-luc и FOS-luc, которые не чувствительны к эстрогену (данные не показаны). Два антагониста эстрогена, тамоксифен и ICI 182780, ингибировали активацию репортерного гена ресвератролом (фиг. 3 B ). Линия клеток, отрицательная по рецептору эстрогена, MDA-MB-231, была использована для подтверждения того, что рецептор эстрогена необходим для действия ресвератрола (фиг. 3 C ). В отсутствие котрансфицированного рецептора эстрогена ресвератрол был неактивен, тогда как совместная экспрессия рецептора эстрогена с репортерным геном ERE2-tk109-luc обеспечивала чувствительность к ресвератролу.Таким образом, действие ресвератрола требует наличия ERE в репортерном гене и участия рецептора эстрогена, и оно ингибируется специфическими антагонистами эстрогена.

Активация транскрипции ресвератролом опосредована рецептором эстрогена. ( A ) Зависимость от ERE. Клетки MCF-7 трансфицировали tk109-luc или ERE-tk109-luc, инкубировали с указанными концентрациями ресвератрола или эстрадиола и анализировали на активность люциферазы. Результаты показаны в виде кратной индукции по сравнению с контрольными обработанными клетками.( B ) Ингибирование антагонистами эстрогенов. Клетки MCF-7 трансфицировали ERE-tk109-luc, инкубировали без агонистов, эстрадиола (0,1 нМ) или ресвератрола (10 мкМ) или с агонистами плюс антагонисты тамоксифеном (1 мкМ) или ICI 182780 (100 нМ). ( C ) Потребность в рецепторе эстрогена. Клетки MDA-MB-231 трансфицировали 1 мкг / лунку ERE2-tk109-luc и 10 нг / лунку pSG5 или pSG5-HEGO, инкубировали с указанными концентрациями ресвератрола или эстрадиола и анализировали на люциферазную активность.Все значения представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для трех трансфекций.

Клеточно-специфические эффекты ресвератрола.

Эффекты ресвератрола на опосредованную рецептором эстрогена активацию транскрипции ERE2-tk109-luc сравнивали в клетках рака груди человека MCF-7 и клетках карциномы яичника человека BG-1, каждый из которых содержит эндогенные рецепторы эстрогена (рис. 4). Как и в случае с репортерами одиночного ERE, ресвератрол оказался суперагонистичным в клетках MCF-7 (56-кратная индукция по сравнению с24-кратно по эстрадиолу). Напротив, в клетках BG-1 активация транскрипции ресвератролом (8-кратная) была несколько меньше, чем активация эстрадиола (12-кратная).

Агонистическая активность ресвератрола зависит от типа клеток. Клетки MCF-7 и BG-1 трансфицировали ERE2-tk109-luc, инкубировали с максимально активирующими концентрациями эстрадиола и ресвератрола (определяемыми отдельно для каждого типа клеток) и анализировали на люциферазную активность. Концентрации эстрадиола и ресвератрола составляли 10 пМ и 10 мкМ, соответственно, для клеток MCF-7 и 1 нМ и 33 мкМ для клеток BG-1.Результаты представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для трех (MCF-7) или четырех (BG-1) повторных трансфекций.

Ресвератрол стимулирует экспрессию генов, регулируемых эндогенными эстрогенами.

Эффекты ресвератрола и эстрадиола на экспрессию мРНК рецептора прогестерона были проанализированы в клетках MCF-7, чтобы определить, стимулирует ли ресвератрол экспрессию природных регулируемых эстрогеном генов, а также трансфицированных репортерных генов. Как показано на рис. 5 A , ресвератрол (10-30 мкМ) был столь же эффективен, как максимальная доза (1 нМ) эстрадиола в активации экспрессии гена рецептора прогестерона.Ресвератрол и эстрадиол также индуцировали экспрессию гена pS2 в клетках MCF-7, и оба эти чувствительных к эстрогену гена стимулировались в клетках T47D (данные не показаны).

Влияние ресвератрола на регулируемую эстрогеном транскрипцию и рост. ( A ) Клетки MCF-7 обрабатывали ресвератролом или эстрадиолом, и мРНК рецептора прогестерона (PR) измеряли с помощью RT-PCR. Результаты нормализованы к мРНК глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы и показаны как кратность индукции относительно контроля (0.1% этанол). Аналогичные результаты были получены в независимом эксперименте. ( B ) Клетки T47D культивировали в присутствии 0,1 нМ эстрадиола или 10 мкМ ресвератрола с или без 100 нМ ICI 182780 или в контрольной среде. Плотность клеток определяли через указанные интервалы. Каждая точка представляет собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для восьми повторяющихся лунок ( n = 16 для дня 0).

Ресвератрол стимулирует пролиферацию эстроген-зависимых раковых клеток молочной железы.

T47D, линия эстроген-зависимых клеток рака молочной железы, были использованы для сравнения эффектов ресвератрола и эстрадиола на рост клеток. Как показано на фиг. 5 B , ресвератрол (10 мкМ) индуцировал пролиферацию T47D в той же степени, что и эстрадиол (0,1 нМ). Клетки одинаково хорошо росли в 0,1 или 1 нМ эстрадиоле (данные не показаны), что указывает на то, что такая скорость роста представляет собой максимальную эстрогенную стимуляцию. Эффект ресвератрола, как и эстрадиола, блокировался антагонистом эстрогена ICI 182780.

ОБСУЖДЕНИЕ

Используя несколько различных систем анализа, эти исследования демонстрируют, что ресвератрол является фитоэстрогеном. Он конкурирует с эстрадиолом, меченным ¹²⁵ I, за связывание с рецептором эстрогена человека. Кроме того, он активирует экспрессию репортерных генов, чувствительных к эстрогену, в нескольких различных линиях клеток человека, и эта активация ингибируется антагонистами эстрогена. Ресвератрол также полностью активирует экспрессию эндогенных генов, регулируемых эстрогеном, и вызывает пролиферацию клеток рака молочной железы T47D.ЕС ₅₀ для эстрогенной стимуляции ресвератролом находится в диапазоне от 3 до 10 мкМ, в зависимости от исследуемой тестовой системы. Таким образом, эстрогенные эффекты ресвератрола проявляются в концентрациях, аналогичных тем, которые необходимы для его заявленной противовоспалительной (25, 26), антитромбоцитарной (6) и антиканцерогенной (8) активности.

Ресвератрол производил большую максимальную активацию транскрипции, чем эстрадиол, но этот суперагонизм не наблюдался во всех типах клеток. Например, ресвератрол вызывал в два-четыре раза большую активацию репортерных плазмид, чем эстрадиол, в клетках рака молочной железы MCF-7, но меньшую активацию, чем эстрадиол, в клетках карциномы яичника BG-1.Эти специфичные для клеточного типа эффекты ресвератрола напоминают хорошо известные тканеспецифические и видоспецифичные эффекты таких агентов, как тамоксифен (27), который может действовать как агонист рецептора эстрогена в некоторых тканях, таких как матка, но действует как антагонист эстрогенов в груди (27). Другие недавно охарактеризованные лиганды рецепторов эстрогена, такие как ралоксифен, также, по-видимому, оказывают избирательное действие на ткани (28). Суперагонизм не наблюдался в индукции экспрессии рецептора прогестерона даже в клетках MCF-7.Хотя этот результат может отражать различия между эндогенными и трансфицированными генами, он предполагает, что эффекты ресвератрола могут варьироваться в зависимости от целевого гена, а также от типа клеток.

Механизмы гено- и тканеспецифических эффектов лигандов рецепторов эстрогена неизвестны. Недавно было показано, что существует вторая форма рецептора эстрогена (рецептор эстрогена β) (29). Различное тканевое распределение рецепторов эстрогена α и β может вносить вклад в дифференциальные эффекты различных лигандов рецепторов эстрогена, включая ресвератрол.Кроме того, экспрессия различных коактиваторов транскрипции и корепрессоров в различных тканях (см. Ссылку 30) и способность разных лигандов индуцировать различные конформации рецептора эстрогена (31) могут приводить к тканеспецифичной и лиганд-специфической активации определенных генов. . Также возможно, что в некоторых типах клеток (например, MCF-7) ресвератрол вызывает суперагонизм, активируя дополнительные сигнальные пути, которые сходятся на транскрипции, опосредованной рецептором эстрогена.

Потенциальное биологическое воздействие эстрогенов из окружающей среды и пищевых продуктов на здоровье человека вызвало значительный интерес (32–34).Эти агенты включают фитоэстрогены, а также различные синтетические соединения. С химической точки зрения многие из известных фитоэстрогенов являются флавоноидами; другие — куместаны или лактоны резорциловой кислоты (35, 36), а недавно сообщалось, что эстрогенный гидроксистильбен в природе встречается в древесине (37). Обнаружение эстрогенного действия ресвератрола расширяет спектр известных диетических фитоэстрогенов.

Красное вино кажется более эстрогенным, чем бурбон или пиво, которые содержат другие фитоэстрогены, но не ресвератрол (38).Ресвератрол содержится в основном в кожуре винограда, поэтому его относительно много в красных, но не белых винах. Существуют значительные различия в содержании ресвератрола даже среди красных вин, в зависимости от сорта винограда, урожая и места происхождения, а также от аналитического метода, используемого для измерения. Обычны концентрации 10–20 мкМ, хотя часто встречаются более высокие или более низкие значения (3). Помимо свободного ресвератрола, вина содержат гликозиды ресвератрола, которые могут вносить вклад в биологически доступную дозу (39).К сожалению, не было опубликовано никаких данных об уровнях ресвератрола в сыворотке крови после употребления вина, и нет информации о скорости его выведения из кровотока, идентичности и активности его продуктов метаболизма или о потенциальных эффектах первого прохождения портальной циркуляции через печень. В отсутствие таких данных физиологическое значение ресвератрола в вине остается неопределенным.

Однако антиоксидантная (4) и антитромбоцитарная (6, 40) активности ресвератрола были задействованы в качестве возможных механизмов сообщаемых сердечно-сосудистых преимуществ умеренного употребления вина и так называемого «французского парадокса» (7).Goldberg и соавторы (6) обнаружили, что ресвератрол ингибирует синтез тромбоксана B ₂ и индуцированную тромбином агрегацию тромбоцитов человека in vitro с IC ₅₀ s 7 мкМ и ≈160 мкМ, соответственно. Совсем недавно они изучили эффекты пищевых добавок с ресвератролом и обнаружили, что тромбоциты от людей-добровольцев, которые потребляли 2 мг (≈9 мкмоль) в день, показали снижение синтеза тромбоксана B ₂ и снижение агрегации, вызванной тромбином, по сравнению с контролем (41). .Несколько стаканов большого количества красных вин могут обеспечить такое количество ресвератрола. Эти результаты предполагают, что ежедневное употребление некоторых красных вин может вызывать фармакологически значимые концентрации ресвератрола в крови. Исходя из требуемых концентраций in vitro , кажется вероятным, что дозы ресвератрола, влияющие на поведение тромбоцитов, также могут иметь некоторый эстрогенный эффект. Интересно подумать, может ли эстрогенное действие ресвератрола влиять на сообщаемые преимущества красного вина для сердечно-сосудистой системы (7).Эстрогены имеют аналогичные эффекты при пероральном приеме; высокие дозы, доставляемые в печень через портальную циркуляцию, вызывают благоприятные изменения липидов сыворотки (9, 10). Точно так же потребление вина может подвергнуть печень воздействию более высоких концентраций ресвератрола, чем в системном кровотоке.

Открытие того, что ресвератрол стимулирует рост клеток рака груди человека, также потенциально важно. Хотя Jang et al . (8) обнаружили, что ресвератрол оказывает антиканцерогенный эффект в культурах молочной железы мышей, наши результаты показывают, что ресвератрол может оказывать стимулирующее рост эстрогенное действие на карциномы молочной железы человека.Это очевидное противоречие можно объяснить тем наблюдением, что, хотя многие виды рака груди человека митогенно стимулируются эстрогеном, большинство видов рака молочной железы у мышей нечувствительны к эстрогену (42). Таким образом, хотя антиканцерогенная и антитромботическая активность ресвератрола демонстрирует фармакологические перспективы, его эстрогенные свойства могут вызывать нежелательные побочные эффекты и ограничивать условия, при которых его можно безопасно использовать.

Необходимы дальнейшие исследования для оценки физиологического значения ресвератрола для людей, и необходимо более полное понимание его эстрогенного действия, чтобы понять его роль в качестве диетического вещества.Суперагонистические свойства ресвератрола повышают вероятность того, что исследования структуры и функции могут привести к разработке более селективных агонистов и антагонистов рецепторов эстрогена, которые могут быть полезны в качестве терапевтических агентов.

Благодарности

Мы благодарим В. Крейга Джордана за щедрый дар клеток, советов и реагентов, Лэйрда Мэдисона за помощь в исследованиях связывания рецепторов, Терезу Вудрафф за помощь с устройством для чтения микропланшетов и Уэйда Джонсона за полезные обсуждения и советы.Мы благодарны Пьеру Шамбону, Такаши Нагая, Ричарду Пестеллу и Шривидья Сундаресан за плазмиды, Джеффу Бойду за клеточные линии и Алану Вакелингу за ICI 182780. Эта работа финансировалась грантами программы исследований рака груди армии США по медицинским исследованиям и материальному обеспечению DAMD17-94-J-4082 (для JLJ) и DAMD17-96-1-6018 (для JMM).

СОКРАЩЕНИЯ

DES,

диэтилстильбестрол;

ERE,

элемент ответа на эстроген;

RT,

обратная транскрипция

• Поступила 19 мая 1997 г.
• Принято 22 октября 1997 г.

• Авторские права © 1997, Национальная академия наук США

Мария Сибилла Мериан (немецкий, 1647-1717 гг.), Тарелка 34. Американский виноград и галереи Арадера

Мария Сибилла Мериан (нем., 1647-1717)
«Табличка 34. Американский виноград и зеленый ястребиный кролик»
из Суринама
Акварель и цвет тела с гуммиарабиком поверх слегка вытравленных контуров на бумаге
На бумаге написано ’34’ карандашом вверху справа и тушью «Sphinx Labrusenae» и «Vitis»
Amsterdam, 1705
Размер бумаги: 19 ¾ x 13 ¾ дюйма..

МАРИЯ СИБИЛЛА МЕРИАН (нем., 1647-1717)
Акварельные рисунки с переводной печатью из сериала «Суринамские насекомые»
Амстердам, 1705

Этот симпатичный зеленый бражник с личинкой и куколкой — это Eumorpha labruscae labruscae (Linnaeus). Этот вид встречается в Центральной Америке и на юге до Боливии. Одно из его личиночных пищевых растений, как показано на этой акварели, — виноградная лоза Vitis vinifera (Linnaeus). Написала Мериан; «Синий, зеленый и белый виноград в изобилии растут в Суринаме; Когда побеги срезают и высаживают в землю, спелые плоды можно собирать через шесть месяцев, и, таким образом, виноград можно собирать круглый год.Прискорбно, что никто не заинтересован в их выращивании; в Суринам не нужно было привозить вино; скорее можно было бы привезти оттуда вино обратно в Голландию ».

Описания каждого растения адаптированы из комментария Дж. Харви к факсимиле Folio Society к Суринамскому альбому (Лондон, 2006 г.) и текста Мериан для насекомых Суринама.

Один взгляд на любую акварельную акварель Мериан из насекомых Суринама раскрывает основные причины такого празднования.Даже для тех, кто не знает ее работы, это потрясающее зрелище. Ее цвета попеременно нежные и яркие, они передают качество ее объектов с поразительной естественностью. Тем не менее, хотя она сохраняет научный взгляд на точность, ее творческие решения и композиции придают этим изображениям стиль, который явно принадлежит ей. Каждое изображение демонстрирует мастерство Мериан в деталях и нюансах, а также ее выдающуюся способность сочетать науку и искусство. Не менее важно то, что для европейцев начала 18 века ее иллюстрации представляли первые виды этих американских растений и насекомых.

Эти впечатляющие образцы ее работ взяты из одного из очень немногих известных существующих акварельных томов. Том подготовила сама Мериан. После того, как был сделан неокрашенный отпечаток, она приложила к нему влажную бумагу, нажимая рукой, чтобы создать изображение отпечатка в обратном порядке. В этом томе она решила заблокировать номера пластин, а затем добавить их вручную к некоторым изображениям, числам и обозначениям. Затем Мериан сама кропотливо раскрасила высушенную бумагу акварелью, убедившись, что цвета соответствуют образцам, которые она видела в Южной Америке, а также позволив своему стилю проявиться с величайшей ясностью.Том не предназначался для продажи, и о его назначении нельзя сказать наверняка. Возможно, он был создан в качестве подарка для богатого и важного покровителя, возможно, Мериан хотела оставить его себе. Что можно без сомнения сказать, так это то, что эти великолепные изображения представляют собой уникальную возможность приобрести оригинальные работы художника, который сломал барьеры как женщина, как ученый и художник, и чьи достижения сегодня не менее впечатляющи, чем они были в ее время. .

С вопросами обращайтесь к нам по телефону 215.735.8811,
или по электронной почте loricohen @ aradergalleries. ком

Повышается ли доступность левотироксина за счет винограда? | SFEBES2014 | Общество эндокринологов BES 2014

Введение. Пациентам с гипотиреозом обычно рекомендуют принимать левотироксин без еды и напитков, но фармакокинетический эффект многих распространенных продуктов питания неизвестен. Мы описываем пациента с необычно высокой потребностью в левотироксине, который добился адекватной замены только при приеме винограда вместе с левотироксином.Посредством цикла «вызов, отмена и повторный вызов» мы смогли продемонстрировать, что в этом случае доступность левотироксина повышалась за счет винограда.

История болезни: 30-летняя женщина перенесла тотальную тиреоидэктомию по поводу папиллярного рака щитовидной железы, развившегося на фоне давнего тиреоидита Хашимото. До этого стабильное эутиреоидное состояние поддерживалось в течение многих лет с помощью 100 мкг левотироксина в день, который она регулярно принимала с виноградом, чтобы таблетки были вкусными.После операции она продолжила прием левотироксина, но ей посоветовали избегать приема винограда вместе с таблетками. Ее тиреоидный статус впоследствии ухудшился, а ТТГ оставался постоянно повышенным даже при дозах левотироксина до 350 мкг в день. Другие факторы, такие как плохое соблюдение режима лечения, сопутствующее использование лекарств и сопутствующие заболевания, такие как целиакия, мальабсорбция и злокачественная анемия, были исключены. Возобновление употребления винограда привело к значительному снижению потребности в левотироксине до 125 мкг в день.Через три месяца она перестала принимать виноград во время трехнедельного отпуска за границей, но продолжала принимать левотироксин натощак. Функция щитовидной железы через неделю после ее возвращения показала, что она снова стала гипотиреозом. Повторное введение винограда с левотироксином еще раз восстановило нормальный статус щитовидной железы.

Заключение: Насколько нам известно, это первое сообщение о повышенных потребностях в левотироксине, устраненных употреблением винограда. Механизм этого эффекта неясен, но вполне вероятно, что виноград обеспечивает благоприятную кислую среду для абсорбции левотироксина.Для подтверждения этого эффекта и выяснения основных фармакокинетических механизмов потребуются дальнейшие исследования.

Паттерны геномного и феномного разнообразия вина и столового винограда

Корреляции между фенотипами

Мы проанализировали каждый из 33 фенотипов в этом исследовании, чтобы выявить потенциальные связи между фенотипами, а также подтвердить надежность данных. Корреляционная матрица между всеми фенотипами показана на рисунке 1.

Корреляции между фенотипами винограда.Корреляции рассчитывались с использованием корреляций Пирсона, Спирмена или Кендалла в зависимости от сравниваемых фенотипов (см. Материалы и методы). Значения над диагональю окрашены, чтобы указать результаты корреляции ( r ), а значения под диагональю — значения P с поправкой Бонферрони.

Мы обнаружили, что все измерения, описывающие размер ягоды, значительно коррелировали, включая длину и ширину ягоды ( r = 0,89, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ) и размер и вес ягоды ( r = 0.79, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ). Таким образом, ягоды, большие по одному параметру, например по длине, также имеют тенденцию быть больше по другим параметрам, например по ширине. Кроме того, все размеры ягод положительно коррелировали с плотностью ягод (например, размер: r = 0,54, P <1 × 10 ⁻¹⁵ , вес: r = 0,48, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ). И крупный размер, и твердость ягод являются желательными чертами столового винограда, ³⁸ , и оба, возможно, были целью селекционеров столового винограда.

В дополнение к тому, что более крупные ягоды были более твердыми, мы обнаружили, что все измерения размера ягод отрицательно коррелировали с плотностью гроздей, включая длину ( r = -0,43, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ) и размер ( r = -0,41, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ), что указывает на то, что более крупные ягоды были обнаружены в менее плотных гроздьях. Это наблюдение могло быть связано с различными селекционными целями селекционеров столового и винного винограда: менее плотные грозди крупных сортов винограда предпочтительны для столового винограда, а более мелкие и более плотные ягоды предпочтительны для винного винограда. ³⁸ Как и ожидалось, более крупные ягоды обычно можно найти на больших гроздьях.

Титруемая кислотность или концентрация винной кислоты отрицательно коррелировала с измерениями размера ягод, включая длину ( r = -0,42, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ) и ширину ( r = -0,44. , P <1 × 10 ⁻¹⁵ ). Синтез тартрата прекращается по истечении срока созревания; следовательно, увеличение размера ягод после веразона приводит к уменьшению количества винной кислоты в ягоде. ³⁹ Точно так же более крупные ягоды имеют более низкую концентрацию сахара. ⁴⁰ Мы обнаружили отрицательную корреляцию между лабораторным бриксом и размером ягод ( r = −0,32, P = 6,50 × 10 ⁻⁹ ), а также всеми другими измерениями размера ягод, что является дополнительным доказательством того, что концентрация сахара уменьшается по мере увеличения размера ягод.

Несколько фенологических событий, описывающих время развития, были оценены различными исследователями и помещены в базу данных USDA-GRIN.Несмотря на шум, ожидаемый от сбора данных за несколько лет несколькими наблюдателями, многие фенологические признаки коррелируют друг с другом. Например, дата распускания почек и дата листьев ( r = 0,44, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ), дата листьев и дата цветения ( r = 0,61, P <1 × 10 ^{— 15} ), дата цветения и верезон ( r = 0,45, P = 2,74 × 10 ⁻⁷ ) — все они значимо коррелированы. Таким образом, время выхода виноградной лозы из состояния покоя является предиктором последующих этапов развития, таких как распускание почек, образование листьев и начало периода созревания.Это наблюдение предполагает, что генетический контроль фенологии виноградной лозы может, по крайней мере, частично координироваться единым регуляторным механизмом, а не независимыми механизмами для каждого события развития.

Фенотипическая дисперсия, основанная на использовании и происхождении

Помимо взаимосвязей между фенотипами, мы исследовали различия между образцами, основанные на использовании (стол и вино) и географическом происхождении (Восток и Запад; Рисунок 2). В отличие от винного винограда, который прессуется и ферментируется перед употреблением, столовый виноград потребляется напрямую, и его желательность в значительной степени зависит от визуальной оценки потребителя.В результате у большинства известных столовых сортов ягоды крупные. ³⁸ Наши результаты подтверждают, что ягоды столового винограда обычно больше по длине ( W = 41 804,5, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ), ширине ( W = 39 407,5, P ). <1 × 10 ⁻¹⁵ ), размер ( W = 41 150, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ) и вес ( W = 38 921,5, P <1 × 10 ^{— 15} ) по сравнению с винным виноградом. Ягоды меньшего размера могут быть полезны для виноделия, поскольку ягоды меньшего размера часто имеют более желательные характеристики для винификации, включая более высокую концентрацию сахара. ^40,41 В соответствии с предыдущей работой мы также обнаружили, что титруемая кислотность ( W = 23 250,5, P = 2,67 × 10 ⁻⁸ ) и содержание сахара ( W = 23 792, P = 5,09 × 10 ⁻⁸ ) были значительно выше у винных сортов винограда. ^42–45

Взаимосвязь между фенотипом винограда и использованием или происхождением. Каждый фенотип был разделен на две группы в зависимости от использования (стол или вино) и происхождения (Восток или Запад) и сравнивался.На значительное увеличение указывает направление стрелки. P Значения скорректированы по Бонферрони.

Помимо размера ягод, для столового винограда важна плотность гроздей, так как очень компактные грозди часто повреждаются во время упаковки и транспортировки. Из сломанных ягод вытекает сок, что может испортить всю гроздь. Поэтому для столового винограда очень важна плотная текстура мякоти, которую нелегко сломать. ³⁸ Столовый виноград был значительно тверже ( W, = 45218, P = 2.04 × 10 ⁻¹⁴ ) и имел значительно менее плотные грозди ( W = 18006, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ), чем винный виноград, что указывает на то, что селективная селекция, вероятно, привела к расхождению этих признаков между таблицами. и винный виноград.

Мы также сравнили каждый фенотип винограда, происходящего с Востока, в первую очередь с Ближнего Востока, с образцами, происходящими с Запада, в первую очередь из Западной Европы (рис. 2b). Виноград с Востока был значительно тверже ( W, = 10564.5, P = 4,65 × 10 ⁻⁸ ) и больше по размеру, включая длину ( W = 9004, P = 4,01 × 10 ⁻⁹ ), ширину ( W = 8832,5, P = 3,14 × 10 ⁻⁸ ) и веса ( W = 8505, P = 5,05 × 10 ⁻⁸ ). Восточные образцы также имели менее плотные ( W = 4364, P = 3,62 × 10 ⁻⁸ ), более длинные ( W = 10502,5, P = 1,96 × 10 ⁻⁷ ) и более тяжелые ( W = 7014, P = 2.80 × 10 ⁻⁴ ) скоплений по сравнению с Западом.

Сходство между сравнениями фенотипов, основанных на использовании и географическом расположении, является ожидаемым, учитывая, что большинство столовых сортов винограда родом с Востока, а большинство винных сортов — с Запада. В нашем наборе данных 282 сорта с информацией об использовании, географии и фенотипе: 30% — это восточный столовый виноград, и только 16% — это западный столовый виноград. Для сравнения, 51% образцов — это западные винные сорта винограда и только 4% — восточные винные сорта (рис. 3а).Скудность восточных винных сортов винограда, наблюдаемая здесь, вероятно, обусловлена ​​религией. Ислам является доминирующей религией в определенной здесь восточной географической области, и употребление алкоголя запрещено мусульманами более тысячелетия. Поэтому селекция винограда на Востоке была сосредоточена на выращивании столового винограда с такими желательными качествами, как большие ягоды и размер грозди. ^4,6 И наоборот, поскольку христианство не запрещает употребление алкоголя и оно является доминирующей религией в Западной Европе, западный виноград обычно отбирается из-за его способности производить высококачественное вино.Таким образом, анализ только данных фенотипа показывает сильное влияние религии на формирование глобальных паттернов фенотипического разнообразия винограда.

Генетическая структура, основанная на использовании, географическом происхождении, размере и цвете ягод. Анализ главных компонентов (PCA) был выполнен с использованием данных SNP для всего генома. Процент отклонения, объясненный каждым ПК, указан в скобках вдоль каждой оси. ( a ) Всего 282 образца имели информацию как по географическому происхождению, так и по использованию.Обведенные в кружки области пропорциональны количеству наблюдений в каждой категории. График был создан с использованием табличного графика пакета R. ⁶⁶ ( b ) Образцы маркируются в соответствии с использованием точки (столовая, вино или неизвестно), а также географическим происхождением в Европе на основе цвета точки (Восток, Центр или Запад). ПК были определены с использованием всех образцов, но показаны только те, которые имеют географическую информацию. ( c ) Коробчатая диаграмма значений PC1 для Востока и Запада, а также для вина и столового винограда.Представлены результаты теста Манна-Уитни U . ( d ) Корреляция ( r ² ) между PC1 и размером ягод. Образцы маркируются в соответствии с их использованием (форма точки) и географическим положением (цвет точки). Образцы без использования или географической информации выделены серым цветом. R ² и P -значения получены в результате корреляционного теста Пирсона. Ось PC1 показана в обратном порядке для согласования с географией (то есть восток справа и запад слева).

Генетическая структура и прогнозирование генома

Мы исследовали генетическую структуру образцов винограда, выполнив анализ основных компонентов с использованием данных SNP для всего генома. Образцы были помечены в соответствии с использованием (столовый или винный) и происхождением (Восток, Центр или Запад) и нанесены на график PC1 и PC2 (рис. 3b). Первичная ось генетической структуры (PC1) различает виноград с Востока и Запада ( W, = 1819, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ), а также столовый и винный виноград ( W = 17019, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ; рисунок 3c).Такая группировка по использованию и географии была также обнаружена в предыдущей работе, в которой было изучено 2000 сортов винограда из 52 стран. ³ Учитывая, что большинство столовых сортов винограда с Востока, а большинство винных сортов — с Запада (рис. 3а), неудивительно, что при сравнении образцов, основанных на географическом положении и использовании, обнаруживаются сходные различия в структуре населения. Кроме того, мы обнаружили значительную взаимосвязь между размером ягоды и PC1 ( r ² = 0,30, P <1 × 10 ⁻¹⁵ ; рисунок 3d).Столовый виноград имеет значительно более крупные ягоды, чем винный виноград (рис. 2), и строгий отбор селекционерами столового винограда большого размера, вероятно, был значительным фактором генетической дифференциации столового и винного винограда.

Фенотипы, которые сильно коррелируют со структурой популяции, с большей вероятностью стали мишенью для отбора. Более того, поскольку популяционная структура является мешающим эффектом в GWAS, фенотипы, сильно коррелирующие со структурой популяции, могут быть проблематичными для картирования с использованием ассоциативного картирования.Поэтому мы исследовали степень корреляции каждого фенотипа со структурой популяции. Мы обнаружили, что доля фенотипической дисперсии, объясняемая генетическими ПК с 1 по 10, колеблется от 2 до 43% по фенотипам (рис. 4). В частности, PC1 объяснил большую часть расхождений в измерениях формы и размера ягод. Эта взаимосвязь является ожидаемой, учитывая, что PC1 в значительной степени коррелирует с размером ягод (рис. 3d), и все измерения размера и формы ягод в значительной степени коррелируют друг с другом (рис. 1).Эти наблюдения показывают, что отбор столового винограда на Востоке и винного винограда на Западе привел к тому, что размер ягод сильно коррелировал с общей генетической структурой винограда.

Доля вариации, объясненная для каждого фенотипа с использованием ПК 1–10. PC рассчитывались с использованием полногеномных SNP.

Помимо признаков ягод, единственным другим фенотипом, для которого первые 10 генотипических ПК объясняют более 30% фенотипической дисперсии, является бессемянность (38%).В отличие от фенотипов ягод, лишь небольшая часть дисперсии бессемянности объясняется PC1 (5%). Вместо этого ПК 3–10 объясняют 31% общей дисперсии. Бессемянность — важная черта выращиваемого в промышленных масштабах столового винограда. ⁴⁶ Отдельный сорт винограда «Султанина» является основным источником бессемянности столового винограда и является родителем многих коммерческих бессемянных столовых сортов винограда. ^47,48 В соответствии с этими наблюдениями, предыдущая работа с образцами, изученными здесь, обнаружила, что у Султанины есть 28 отношений первой степени (то есть родственные отношения или родитель-потомок) с другими образцами в нашем наборе данных. ²⁶ Повторное использование «Sultanina» в селекции бессемянных образцов и, как следствие, высокая степень родства между всеми бессемянными образцами, вероятно, вносит вклад в наблюдаемую здесь корреляцию между бессемянностью и структурой популяции.

Расширение использования ПК для объяснения фенотипической дисперсии заключается в выполнении геномного предсказания, которое использует все маркеры для предсказания фенотипов. Геномное прогнозирование становится мощным инструментом селекции с помощью геномики, особенно для сложных признаков, контролируемых многочисленными локусами с малым эффектом. ⁴⁹ Используя пятикратную перекрестную проверку, мы рассчитали точность прогнозов для всех фенотипов (рис. 5 и дополнительная таблица S4). Точность прогнозов ( r ) колеблется от 0,10 для размера листа до 0,76 для длины ягоды. Мы обнаружили самую высокую точность прогнозов для фенотипов, описывающих признаки ягод, включая длину ягоды (0,76), размер (0,74), форму (0,68), ширину (0,66), цвет кожи (0,65), вес (0,63) и твердость (0,58). Эти точности прогнозов немного выше, чем те, о которых ранее сообщалось для яблока и риса, максимальное значение которых равнялось 0.55 для сезона сбора урожая и 0,63 для времени цветения соответственно. ^24,50 Сложные количественные признаки, такие как описывающие форму и размер ягод, являются лучшими целями для улучшения с помощью геномного прогнозирования, чем с помощью одного маркера MAS. Схема селекции с помощью геномики, в которой включены как MAS, так и GS, была предложена для яблока и может быть жизнеспособным вариантом для отбора как моногенных, так и полигенных признаков у винограда. ⁵¹

Точность предсказания генома для каждого фенотипа.Значения r- представляют собой корреляцию между наблюдаемыми и предсказанными оценками фенотипа (+/- стандартное отклонение) с использованием пятикратной процедуры перекрестной проверки и модели rrBLUP, повторенной три раза.

Наконец, аналогично предыдущей работе Migicovsky et al. В apple. , ²⁴ точность геномного предсказания также сильно коррелировала с долей фенотипической дисперсии, объясняемой генетическими ПК 1–10 ( r = 0,87, P = 4,23 × 10 ⁻¹¹ ; дополнительный рисунок S4).Учитывая, что оба метода фиксируют генетическое родство между образцами, ожидается значительная взаимосвязь между этими двумя методами.

GWAS и выборочное сканирование

Анализ главных компонентов (рис. 3b) выявил значительную популяционную структуру, определяемую географией и использованием, но сильные сигналы генетической структуры также существуют на уровне родословной родословной. Предыдущая работа определила, что 75% оцениваемых здесь образцов связаны по крайней мере с одним другим образцом отношениями первой степени, а более половины образцов связаны между собой и образуют единую сложную родословную сеть. ²⁶ Как сильные сигналы генетической структуры на уровне популяции, так и на уровне родословной в нашей выборке представляют проблемы при генетическом картировании, поскольку они являются значительными смешивающими факторами при выполнении GWAS. Более того, быстрое распад LD, ранее описанный для этой и других разнообразных популяций V. vinifera , предполагает, что миллионы SNP необходимы для сильного GWAS у винограда. ^26,52 Несмотря на относительно низкую плотность маркеров и проблемы, связанные с сильной генетической структурой, мы выполнили GWAS для всех 33 фенотипов.По большинству признаков мы не нашли убедительных сигналов GWAS (дополнительная таблица S5 и дополнительный рисунок S5). Однако мы пришли к выводу, что мы можем найти SNP, связанные с ключевыми признаками, которые подверглись сильному отбору во время одомашнивания и размножения, потому что отбор приводит к расширенному LD, окружающему целевые локусы, тем самым требуя более низкую плотность SNP, чем та, которая требуется для картирования невыделенных признаков. Мы предположили, что, комбинируя ассоциативное картирование (GWAS) с избирательным картированием (xpEHH), мы можем идентифицировать локусы, связанные с признаками, нацеленными во время одомашнивания и селекции винограда.

Ключевым переходом в одомашнивании виноградной лозы стал переход от раздельнополости к гермафродитизму: все дикие виды Vitis , включая предка V. vinifera , двудомны, и почти все V. vinifera являются гермафродитами. Гермафродитизм был, вероятно, первым и, возможно, самым важным переходом от дикого винограда к культурному винограду: он обеспечивает самоопыление и последующее клональное размножение элитных сортов без необходимости в опылителях. ⁵³ Двудомность в нашей выборке обнаруживается с низкой частотой: только 50 из 550 образцов с данными о поле цветков были помечены как раздельнополые. Несмотря на эту низкую частоту, мы идентифицировали SNP, значимо связанные с полом цветка на хромосоме 2 (рис. 6а). Наиболее значимо связанный SNP (chr2: 4916490) перекрывается с областью 1,5 Мб, неоднократно идентифицированной посредством картирования сцепления. ^17,54,55 Этот SNP также обнаружен в области 143 kb (4,91–5,05 Mb) с точным картированием, которая, как полагают, содержит причинный половой локус цветка. ⁵⁶ Таким образом, мы демонстрируем, что даже с 50 образцами (9% выборки), несущими фенотип предковой раздельности, мы успешно картируем половой локус цветка с относительно высоким разрешением с использованием GWAS по сравнению с традиционными подходами картирования сцепления.

GWAS и результаты сканирования отбора для ( a ) пола цветка, ( b ) цвета кожи и ( c ) мускатного аромата. Полный Манхэттенский график результатов GWAS и Манхэттенский график результатов GWAS только по хромосоме со значимым результатом. P -значения преобразуются в логарифмический формат. Горизонтальная пунктирная линия указывает порог значимости P с поправкой Бонферрони. Хромосома R указывает на SNP, обнаруженные на контигах, которые остаются не привязанными к эталонному геному. Профили сканирования выбора Fst и xpEHH для соответствующих результатов GWAS на интересующей хромосоме. Горизонтальные пунктирные линии указывают верхнее и нижнее значения 1% для каждого теста по всему геному. Известные локусы пола цветка ( a ), цвета кожи ( b ) и мускатного аромата ( c ) у винограда обозначены вертикальной пунктирной линией.

Сканирование Fst по всему геному, сравнивающее раздельнополые и гермафродитные образцы, также показало, что SNP, наиболее сильно связанный с полом цветка, имеет наивысшее значение Fst по всему геному, что согласуется с эффектом отбора на гермафродитизм в этом локусе (Рисунок 6a). Если одомашнивание винограда привело к быстрому увеличению частоты аллеля гермафродитизма, можно было бы ожидать расширенной гомозиготности по гаплотипам и, следовательно, чрезвычайно высоких значений xpEHH внутри и вокруг полового локуса цветка.Хотя ни одно из значений xpEHH в локусе пола цветка не попадает в верхние 1% самых крайних значений по всему геному, мы действительно наблюдаем предполагающий пик со значениями xpEHH в пределах верхних 2,6% от значений xpEHH по всему геному (Рисунок 6a). Значения xpEHH в нижнем 1% распределения по всему геному обнаруживаются непосредственно рядом с идентифицированным здесь половым локусом цветка. У нас нет объяснения того, почему потенциальный признак отбора мог существовать для двудомности в такой непосредственной близости к половому локусу цветка. Существуют SNP с экстремальными значениями xpEHH и Fst, указывающими на потенциальный отбор для гермафродитизма, на дистальном конце хромосомы 1 в диапазоне от 366 до 467 kb (Рисунок 6a).Эта геномная область перекрывается с областью, ранее связанной с полом цветка в популяции двух родителей, картирующих с использованием того же микрочипа Vitis9KSNP, используемого для этого исследования. ⁵⁷ Однако эта область находится на расстоянии нескольких мегабайт от локуса, выделенного на рис. 6а, который неоднократно ассоциировался с полом цветка. Мы предполагаем, что этот дистальный сигнал отбора обусловлен неточной локализацией SNP массива в эталонном геноме, поскольку, когда этот признак картируется с помощью генотипирования путем секвенирования в одной и той же популяции двух родителей, пол цветка колокализуется с известным цветком. половой локус согласно референсному геному. ⁵⁸ Неясно, почему такое несовпадение происходит с данными массива Vitis9KSNP, но неожиданная гибридизация нецелевых паралоговых регионов может, возможно, способствовать этим наблюдениям.

Цвет кожицы винограда в значительной степени контролируется одним локусом на хромосоме 2, где вставка ретротранспозона в ген MYBA1 приводит к потере пигментации из-за нарушения биосинтеза антоцианов. ^15,59 Хотя и редко наблюдались белые сорта винограда без этой связанной вставки ретротранспозона, что позволяет предположить, что этот фенотип возник в результате мутации в другом месте генома. ⁶⁰ Мы обнаружили, что SNP в значительной степени связаны с цветом кожи в пределах диффузного пика на хромосоме 2 между 10 и 17 МБ (рис. 6b). Хотя геномная область, содержащая значимые совпадения GWAS по цвету, перекрывает ген VvmybA1 , наиболее значимо связанный SNP, обнаруженный здесь, составляет 3,6 МБ от известной причинной мутации. Наша неспособность точно отобразить известный цветовой локус согласуется с результатами для риса ⁶¹ и Arabidopsis ⁶² , где маркеры с наиболее сильными ассоциативными сигналами не были обнаружены непосредственно в известных причинных локусах.Более того, этот результат неудивителен, учитывая относительно низкую плотность маркеров используемого здесь массива SNP.

Хотя диффузный ассоциативный сигнал для цвета винограда, охватывающий почти 7 Мб, указывает на то, что у нас плохое разрешение картирования для этого фенотипа, он также предполагает наличие дальнодействующих LD, потенциально вызванных отбором. Темная кожа — это наследственное состояние у представителей рода Vitis, , тогда как белый цвет кожи, вероятно, возник после одомашнивания V. vinifera и впоследствии стал мишенью при селекции как винного, так и столового винограда. ¹ Мы наблюдаем экстремальные значения Fst и значительное сокращение разнообразия гаплотипов у светлого винограда, которые перекрываются с нашими наблюдаемыми ассоциативными сигналами для цвета кожи (рис. 6b). Эти наблюдения подтверждают, что во время селекции винограда проводился строгий отбор на более светлую пигментацию ягод, что оказало значительное влияние на паттерны нуклеотидного разнообразия в локусе цвета кожуры винограда. ¹

Помимо пола и окраски цветка, мускатный аромат является фенотипом, который, вероятно, был выбран селекционерами и передается в значительной степени по менделевской манере.Виноград с мускатным ароматом характеризуется высокой концентрацией монотерпеноидов, экспрессия которых в значительной степени контролируется несинонимичной мутацией фактора транскрипции DXS на хромосоме 5. ^19,63–65 Мы оценили мускатный аромат как бинарный признак по просто отнесите 29 образцов, содержащих слово «мускат» в их названиях, к одной группе, а оставшиеся 491 образец — к другой группе. Два SNP, превышающие наш порог значимости GWAS, не совпадали с известным локусом, а вместо этого были расположены на хромосоме 8 и незакрепленном контиге (рис. 6c).Тем не менее, мы наблюдаем предполагающий пик GWAS в локусе муската, который не превышает скорректированный по Бонферрони порог значимости. Причины отсутствия значимого сигнала GWAS в известном локусе могут быть связаны с отсутствием SNP в высоком LD с причинным SNP, низкой частотой мускатного признака в нашей популяции (5%) и / или смешивающими эффектами, возникающими в результате высокая степень родства изучаемых здесь сортов муската. ²⁶ Хотя только GWAS не позволил бы нам однозначно идентифицировать мускатный локус без предварительного знания его местоположения, наличие сильных сигналов положительного отбора по аромату муската, непосредственно прилегающих к гену DXS (рис. 6c), обеспечивает ортогональные доказательства. это приводит нас к выводу, что пик GWAS на хромосоме 5 действительно отражает значимую ассоциацию генотип-фенотип.

Наше обнаружение перекрывающихся сигналов ассоциации и положительного отбора в известных локусах, лежащих в основе пола, цвета и мускатного аромата цветка, предполагает, что сочетание GWAS и выборочного картирования развертки может выявить геномные области, лежащие в основе признаков, на которые нацелены селекционеры винограда. Наше наблюдение за заметными различиями в размере ягод между столовым и винным виноградом предполагает, что большие ягоды, вероятно, также были целью отбора при селекции столового винограда. GWAS для размера ягод не привел к тому, что какие-либо SNP превышали наш порог значимости (рис. 7a).Однако мы полагаем, что некоторые из наблюдаемых пиков GWAS могут представлять истинные ассоциации генотип-фенотип, которые не достигают значимости таким же образом, как описано выше для мускатного аромата. В этом случае вполне вероятно, что сильная корреляция между размером ягод и структурой популяции (рис. 3d и рис. 4) в значительной степени является причиной отсутствия значительных совпадений GWAS для размера ягод. Без поправки на смешанные эффекты структуры популяции, наивный GWAS для размера ягод (то есть корреляция Пирсона между генотипами и фенотипами) приводит к тому, что 75% SNP значимо связаны с размером ягод после поправки Бонферонни (дополнительный рисунок S4).Таким образом, при коррекции этой сильной ковариации генотип-фенотип смешанная модель GWAS может, на самом деле, чрезмерно скорректировать и привести к неспособности обнаружить истинные ассоциации генотип-фенотип.

Результаты GWAS для размера ягод, а также сканирование отбора, сравнивающее образцы на основе размера и использования ягод. ( a ) Полный манхэттенский график результатов GWAS для размера ягод. Хромосома R указывает на SNP, обнаруженные на контигах, которые остаются не привязанными к эталонному геному. ( b ) Манхэттенский график результатов GWAS только для хромосомы 11. P -значения преобразуются в логарифмический формат. Горизонтальная пунктирная линия на графиках GWAS указывает скорректированный Бонферрони порог значимости P . Профили сканирования выбора ( c ) Fst и ( d ) xpEHH, сравнивающие 10% самых больших сортов винограда и 10% самых маленьких. Профили сканирования выбора ( e ) Fst и ( f ) xpEHH, сравнивающие таблицу с виноградом. Горизонтальные пунктирные линии для выборочного сканирования показывают верхний 1% значений для каждого теста по всему геному.

Учитывая сложность картирования размера ягод с помощью GWAS, мы стремились идентифицировать наводящие на размышления пики, которые также свидетельствуют о положительном отборе. Из пиков, идентифицированных на Рисунке 7a, мы выделяем область на хромосоме 11, где сигнал ассоциации перекрывается с сигнатурами отбора (Рисунки 7b-d). В этом регионе мы обнаруживаем уменьшение разнообразия гаплотипов у крупных сортов винограда по сравнению с маленькими сортами винограда. Точно так же столовый виноград демонстрирует признаки отбора по сравнению с винным виноградом (Рисунки 7e и ​​f).Есть два гена, которые находятся в пределах 10 т.п.н. от наиболее значимого SNP в chr11: 4887417 для размера ягоды. И GSVIVT00016927001, и GSVIVT00016928001 имеют GO-термины для связывания ионов меди, переноса электронов и активности переносчиков электронов. Неясно, какую функциональную роль, если таковая имеется, могут играть эти гены в размере ягод, но эти два кандидата могут быть достойны дальнейшего исследования.

Мы продемонстрировали, что первичная ось генетической структуры отличает вино от столового винограда (Рисунки 3b и c), и что размер ягод также сильно коррелирует с первым генетическим PC (Рисунок 3d).Ясно, что географическая изоляция, по крайней мере, частично ответственна за различия между восточным столовым виноградом и западным винным виноградом. Однако снижение генетического разнообразия в этом локусе на хромосоме 11 свидетельствует о том, что разница в размерах между столовым и винным виноградом может быть связана не только с географическим положением, но и с отбором более крупных столовых сортов на Востоке. То, что размер ягод стал целью разведения, во многом было результатом преобладающей религии в географической области, в которой выращивался виноград: столовый виноград выращивался так, чтобы быть крупными на Востоке, где преобладал ислам, и алкоголь был запрещен, в то время как винный виноград сохранил наследие меньшего размера, что более желательно для виноделия в преимущественно христианских регионах Запада.Таким образом, мы демонстрируем, что религиозные правила, касающиеся потребления алкоголя, не только формировали общегеномные модели генетической изменчивости винограда, но и могли формировать модели нуклеотидного разнообразия в пределах геномной области, связанной с размером ягод.

Merian Pl. 34, Purple Grapes

Merian Pl. 34, Purple Grapes

Oppenheimer Editions Print

21 5/8 «x 14»

Metamorphosis Innssectorum Kew Gardens Edition

Мария Сибилла Мериан (1647–1717) родилась во Франкфурте-на-Майне и была дочерью Маттеуса Мериана Старшего (1593–1650), немецко-швейцарского художника, гравера и издателя.Ее отец умер, когда ей было три года, и ее мать снова вышла замуж за Якоба Марреля (1614–81), который недавно приехал во Франкфурт, чтобы открыть художественную студию в качестве художника-натюрморта. С одиннадцати лет Маррель обучал Марию Сибиллу Мериан традициям североевропейского натюрморта, работая непосредственно с натуры. По мере того, как ее интересы развивались в сторону изучения насекомых, она использовала эти живописные навыки как для научных, так и для эстетических целей.

В 1665 году она вышла замуж за ученика Марреля, художника Иоганна Андреаса Граффа (1637–1701).В браке у нее родились две дочери, и она продолжала работать художником, создавая энтомологические этюды и цветочные рисунки, которые пользовались большим спросом в качестве моделей для вышивания. Она начала публиковать свои работы, в том числе трехчастную цветочную книгу между 1675 и 1680 годами. После того, как ее брак распался, она переехала в 1681 году с дочерьми и матерью в колонию лабадистов, прежде чем поселиться в Амстердаме в 1690 году. более широкому кругу людей, занимающихся естествознанием.

В июне 1699 года, в возрасте 52 лет, художница-натуралист Мария Сибилла Мериан отправилась из Амстердама вместе со своей дочерью Доротеей Марией в трудное путешествие в голландскую колонию Суринам на северо-восточном побережье Южной Америки. Там она провела два года, наблюдая за местными растениями и насекомыми, изучая и раскрашивая их с натуры. Результатом этого труда стал один из самых значительных фолиантов естествознания 18 века, Metamorphosis Insectorum Surinamensium , кульминация ее карьеры художника и натуралиста.

Мария Сибилла Мериан задокументировала и изучала флору и фауну Суринама, с точностью нарисовав свои изысканные этюды на пергаменте. Эти элегантно составленные картины изображают метаморфоз одного или нескольких видов насекомых, поддерживаемых центральным источником растительной пищи, и изображают его различные стадии жизни: гусеницу или личинку, куколку, моль, бабочку или муху. В книге « Metamorphosis Insectorum Surinamensium » Мария Сибилла Мериан объединила эстетику и техники цветочной живописи с научным изучением насекомых, создав себе прочную репутацию художника и ученого.

В 1705 году вышло два небольших издания с 60 гравированными пластинами на латинском и голландском языках. В день смерти Марии Сибиллы Мериан царь Петр Великий заключил сделку по покупке двухтомного собрания картин без переплетов, а также ее исследовательского журнала Studienbuch . Всего было опубликовано три выпуска книги Мериан « Metamorphosis Insectorum Surinamensium ». К последним двум относятся 12 дополнительных пластин. Примеры Metamorphosis Insectorum Surinamensium в хорошем состоянии с оригинальной окраской встречаются крайне редко.

Ссылки: Уилфред Блант, Искусство ботанической иллюстрации и иллюстрированная история , 1994, стр. 127; Натали Земос Дэвис, Женщины на обочине , 1995, страницы 140–202.

Основанная в 1999 году, компания Oppenheimer Editions в партнерстве с престижными музеями создает гравюры из своих фондов. Работы из непревзойденных коллекций Нью-Йоркского исторического общества акварелей Джона Джеймса Одюбона и картин школы реки Гудзон являются образцами искусства, которое в противном случае было бы недоступно.