ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2009, № 3, с. 276-292
= ГЕНЕТИКА =
УДК 577.21:591.15-932.345
АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ МАЛОЙ ЛЕСНОЙ МЫШИ Sylvaemus uralensis (Rodentia, Muridae)
МЕТОДОМ RAPD-PCR
© 2009 г. А. С. Богданов*, Д. М. Атопкин**, Г. Н. Челомина**
*Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, 119334 Москва, ул. Вавилова, 26 **Биолого-почвенный институт ДВО РАН, 690069 Владивосток, просп. 100-летия Владивостока, 159
E-mail: cytogen-idb@yandex.ru Поступила в редакцию 24.08.2008 г.
В настоящей работе подтверждена отчетливая дифференциация малой лесной мыши Sylvaemus uralensis на две популяционные группы, соответствующие европейской и азиатской расам, которые, тем не менее, не могут рассматриваться в качестве самостоятельных видов из-за низких значений генетических дистанций. Разобщенность близких восточно-европейской и южно-европейской хромосомных форм, составляющих европейскую расу, не поддержана однозначно ни одним из использованных статистических методов. Однако по характеру полиморфизма все хромосомные формы/расы малой лесной мыши отличаются друг от друга, что, по-видимому, обусловлено как историей их формирования (близостью к анцестральному популяционному комплексу, изоляцией и пр.), так и неодинаковыми экологическими условиями существования в настоящее время.
Группа лесных и полевых мышей (род Apodemus sensu lato), состоящая в основном из морфологически близких, но репродуктивно обособленных видов, уже давно привлекает внимание генетиков-эволюционистов. Кариологические и молекуляр-но-генетические методы позволили успешно провести диагностику видов группы, получить данные о степени их генетической дивергенции и решить ряд таксономических проблем (Воронцов и др., 1977, 1992; Saitoh et al, 1989; Межжерин, Зыков, 1991; Filippucci, 1992; Боескоров и др., 1995; Орлов и др., 1996; Orlov et al., 1996; Межжерин, 1997; Mezhzherin, 1997; Челомина и др., 1998а, б, 2007; Serizawa et al., 2000; Macholan et al., 2001; Картавце-ва, 2002; Filippucci et al, 2002; Michaux et al, 2002; Suzuki et al., 2003; Челомина, 2005 и др.). Тем не менее, по-прежнему остро ощущается недостаток работ, посвященных изучению внутривидовой дифференциации. Подобные исследования необходимы для познания особенностей эволюционного процесса на ранних стадиях видообразования. В этом плане особый интерес представляют широ-коареальные виды со сложной, дискретной генетической изменчивостью. К таковым относится малая лесная мышь Sylvaemus uralensis (синоним -S. microps).
Этот вид распространен в Западной и Центральной Палеарктике от Восточной Австрии до Алтая, Тянь-Шаня, Памиро-Алая (Corbet, 1978; Musser, Carleton, 1993; Громов, Ербаева, 1995; Павлинов и др., 1995). Малая лесная мышь характеризуется достаточно сложной генетической диффе-
ренциацией, и, несмотря на ряд проведенных исследований, ее уровень и таксономическая интерпретация остаются предметом дискуссий.
Первые сведения о внутривидовой дифференциации S. uralensis были получены посредством алло-зимного анализа (Межжерин, Михайленко, 1991; Межжерин, 1996, 1997; Mezhzherin, 1997). Было установлено, что выборки малых лесных мышей с Северного Алтая и Памиро-Алая отличаются как друг от друга, так и от особей S. uralensis европейской части России и Закавказья по наличию уникальных аллелей нескольких высоко изменчивых белков. Несмотря на сравнительно низкие значения генетических дистанций, Межжериным было высказано мнение о принадлежности малых лесных мышей Северного Алтая и Памиро-Алая к самостоятельным видам: S. kastschenkoi и S. paШpes соответственно. К сожалению, их подробное изучение в дальнейшем никем не предпринималось.
Позже, на ином материале, методом дифференциального С-окрашивания хромосом были выявлены отличия по содержанию прицентромерного гетерохроматина в кариотипах малых лесных мышей (Орлов и др., 1996; Orlov et аШ., 1996; Челомина и др., 1998а; Богданов, 2001; Картавцева, 2002), но в отношении таксономического "веса" этого признака и количества выделяемых хромосомных форм было высказано несколько противоречивых суждений. Согласно мнению Орлова и соавт. (Орлов и др., 1996; Orlov et аШ., 1996), группы популяций малой лесной мыши, отличающиеся по числу
хромосом с крупными прицентромерными С-бло-ками, целесообразно рассматривать в качестве самостоятельных видов. Позже к этому утверждению присоединились некоторые другие исследователи (Баскевич, Малыгин, 2003; Баскевич и др., 2004а, б; Окулова и др., 2005), однако в качестве дополнительных диагностических признаков "видов" S. mosquensis и S. ciscaucasicus были приведены лишь незначительные различия по ширине головок сперматозоидов (Баскевич и др., 2004а, б).
Другая точка зрения состоит в том, что изменчивость размеров С-сегментов у малой лесной мыши является отражением начального этапа дифференциации этого вида (Челомина и др., 1998а; Богданов, 2001; Картавцева, 2002). Согласно одному из мнений, с достаточной уверенностью можно выделить три хромосомные формы S. uralensis, которые были названы в примерном соответствии с их географическим распространением восточноевропейской, южно-европейской и азиатской (Богданов, 2001). Позже оказалось, что азиатская хромосомная форма отличается от двух других по многим генетическим признакам, и не только ка-риотипическим, поэтому ее было предложено рассматривать в качестве расы. В состав "альтернативной" расы - европейской - включены близкие восточно-европейская и южно-европейская хромосомные формы (Богданов, 2004; Богданов, Розанов, 2005).
Восточно-европейская хромосомная форма малой лесной мыши населяет Центральночерноземный и Нечерноземный регионы России, Крымский полуостров, Среднее Поволжье, Южный Урал, Зауралье и южные территории Западной Сибири до р. Иртыш. Распространение южно-европейской хромосомной формы, до которой был низведен выделенный Орловым и соавт. (Орлов и др., 1996; Ог1оу et al., 1996) вид S. ciscaucasicus, охватывает Кавказ, Закавказье, Карпаты и Балканский полуостров. Азиатская раса описана по материалу из восточных областей Казахстана, из Узбекистана и Восточного Туркменистана (Богданов, 2001; Богданов и др., 2007). Границы распространения каждой из хромосомных форм/рас S. uralen-sis окончательно еще не установлены. В одном из пунктов на юге Омской области обнаружены отдаленные гибриды восточно-европейской хромосомной формы и азиатской расы (Богданов и др., 2008). Также не исключена гибридизация восточно-европейской и южно-европейской хромосомных форм.
До настоящего времени было предпринято несколько исследований изменчивости фрагментов ДНК у S. uralensis, но все работы, за исключением одной, выполнены на ограниченных выборках (Челомина и др., 2000, 2007; Илларионова и др., 2005;
Челомина, 2005; Балакирев и др., 2007). К тому же анализ нуклеотидной последовательности фрагмента гена цитохрома b митохондриальной ДНК у малых лесных мышей всех хромосомных форм/рас, проведенный Челоминой и соавт. (2007), показал очень высокое сходство восточно-европейской и южно-европейской хромосомных форм, но при этом неожиданно высокий уровень дивергенции европейской и азиатской рас S. uralensis, сопоставимый с межвидовым. Таким образом, уточнение масштабов дифференциации данного вида требует использования комплекса молекулярно-генетических признаков.
Цель данной работы - определение на обширном материале посредством RAPD-PCR анализа уровня дивергенции и характера филогенетических связей всех хромосомных форм/рас S. uralensis, а также уточнение их таксономического статуса путем сравнения с другими видами рода Sylvaemus.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования послужили 69 экз. пяти видов рода Sylvaemus, в том числе 54 малые лесные мыши. По одной особи домовой мыши Mus musculus, полевой мыши Apodemus agrarius, полевки-экономки Microtus oeconomus и маньчжурского цокора Myospalax psilurus использованы в качестве аутгрупп. Места отлова экземпляров видов Sylvaemus и объем выборок представлены ниже. Принадлежность всех малых лесных мышей к той или иной хромосомной форме/расе была предварительно установлена посредством С-окра-шивания хромосом, за исключением одного животного из окрестностей пос. Черга Республики Алтай, которое было диагностировано только по фрагменту гена цитохрома b.
S. uralensis. Европейская раса
Восточно-европейская хромосомная форма: 1. Ивановская обл., Приволжский р-н, г. Плес (1 экз.). 2. Рязанская обл., Сараевский р-н, окрестности пос. Алексеевка (3 экз.). 3. Окрестности г. Курск, Центрально-Черноземный заповедник (1 экз.). 4. Тамбовская обл., Мордовский р-н, окрестности пос. Мордово (3 экз.). 5. Чувашия, г. Чебоксары (3 экз.). 6. Самарская обл., Ставропольский р-н, окрестности пос. Бахилова Поляна, Жигулевский заповедник (2 экз.). 7. Самарская обл., Борский р-н, окрестности пос. Герасимовка и Гостевка (2 экз.). 8. Саратовская обл., Озинский р-н, около 2 км к югу от пос. Модин (2 экз.). 9. Оренбургская обл., Кувандыкский р-н, окрестности пос. Бурангулово и Мухамедьярово (2 экз.).
Таблица 1. Праймеры, использованные при проведении RAPD-PCR анализа
Праймер Нуклеотидная последовательность (5'.. .3')
ÜPC-02 GTGAGGCGTC
OPC-05 GATGACCGCC
OPC-08 TGGACCGGTG
OPC-12 TGTCATCCCC
0PF-05 CCGAATTCCC
OPF-07 CCGATATCCC
OPF-08 GGGATATCGG
OPF-10 GGAAGCTTGG
OPF-12 ACGGTACCAG
OPA-07 GAAACGGGTG
OPA-10 GTGATCGCAG
OPD-5 TGAGCGGACA
Южно-европейская хромосомная форма:
10. Молдова, окрестности г. Кишинев (1 экз.).
11. Краснодарский край, территория, подчиненная г. Сочи, окраина г. Хоста (1 экз.). 12. Краснодарский край, территория, подчиненная г. Сочи, 5 км к северо-востоку от пос. Красная Поляна, Кавказский заповедник (3 экз.). 13. Кабардино-Балкария, окраина г. Нальчик (4 экз.).
S. uralensis. Азиатская раса
14. Казахстан, Павлодарская обл., Павлодарский р-н, окрестности пос. Розовка (1 экз.). 15. Республика Алтай, Шебалинский р-н, окрестности пос. Черга (1 экз.). 16. Казахстан, Семипалатинская обл., Жарминский р-н, окрестности пос. Кара-тубе, Калбинский хребет (2 экз.). 17. Казахстан, Восточноказахстанская обл., Курчумски
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.