научная статья по теме АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (APIS MELLIFERA L.) Биология

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (APIS MELLIFERA L.)»

ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 10, с. 1199-1202

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =

УДК 575.17:595.799

АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (Apis mellifera L.)

© 2015 г. М. Д. Каскинова1, Р. А. Ильясов2, А. В. Поскряков2, А. Г. Николенко2

башкирский государственный аграрный университет, Уфа 450001 e-mail: kaskinovamilyausha@mail.ru, apismail@hotmail.com 2Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа 450054

Поступила в редакцию 09.12.2014 г.

Представлены результаты анализа генетической структуры популяции медоносной пчелы в южной части Башкортостана по данным мтДНК (локус COI-COII) и пяти микросателлитным локусам ядерной ДНК (Ар243, 4А110, А8, А113 и А28). Полученные данные свидетельствуют, что исследуемые популяции пчел испытывают дефицит гетерозигот, несмотря на интенсивную межпородную гибридизацию, а также позволяют предположить локализацию в изучаемом регионе границы между популяцией Apis mellifera mellifera L. и гибридной зоной.

Ключевые слова: медоносная пчела Apis mellifera L., микросателлиты, локус СО1-СО11, мтДНК. DOI: 10.7868/S0016675815100070

Важным условием сохранения генофонда медоносной пчелы является установление границ ее распространения. Для пчеловодства лесной и лесостепной зон Евразии, в том числе и для Республики Башкортостан (РБ), аборигенным является подвид медоносной пчелы Apis mellifera mellifera L. В результате вмешательства человека в процесс расселения пчел границы между подвидами начали стираться. Гибридизация одних подвидов пчел с другими стала обычным явлением на всех континентах и только редкие островки чистопородных популяций сохранились в труднодоступных территориях. Так, локальные популяции темной лесной пчелы были обнаружены в Пермском крае и на севере РБ [1], на Британских островах и в Скандинавии [2]. После того, как было подтверждено, что в лесах Бурзянского района сохранилась генетически чистая популяция среднерусской пчелы [3], исследования популяций медоносной пчелы в Башкортостане продолжились. Исследования были направлены на уточнение границ ареала бурзянской популяции и поиск других сохранившихся популяций среднерусской пчелы. Целью данной работы было изучение генофонда пчел в южной части РБ, к югу от известного нам ареала бурзянской популяции.

Проведен генетический анализ пчелосемей Зилаирского и Хайбуллинского районов РБ по данным локуса COI-COII мтДНК и микросателлитным локусам Ар243, 4А110, А8, А113 и А28. Пчелы собраны летом 2013 г. из 91 семьи Зилаир-ского района и 130 семей Хайбуллинского района. Выделение ДНК производили смесью гуани-

динтиоцианат—фенол—хлороформ. ПЦР-анализ локуса С01-С011 проводили в термоциклере "Циклотерм" в объеме 15 мкл с использованием следующих праймеров: Р-5'-1§§еа§аа1аа§1§еай§аа-3' и К-5'-еа£еа1аа1а1£ааШ£аиеи%а-3'. Микросател-литные локусы амплифицировали в 96-луночном амплификаторе Т100. Режим амплификации: 3 мин 94°С, затем 30 циклов с денатурацией 30 с при 94°С, отжигом 30 с при 54°С, элонгацией 60 с при 72°С и конечной элонгацией 3 мин при 72°С. Разделение амплификатов производили в 8%-ном полиакриламидном геле с использованием 1%-ного раствора ТВЕ-буфера и окрашивали раствором бромистого этидия. Гели визуализировали в ультрафиолетовом трансиллюминаторе УПЪег Ьошта1.

Первичный анализ генофонда по полиморфизму локуса С01-С011 (вариант РРР которого является маркером происхождения пчел от А. т. те1-Щега), выполненный по ранее описанному методу [4], показал, что 50% исследованных семей Зила-ирского района происходят по материнской линии от пчел среднерусской породы. Наибольшие частоты варианта РРР наблюдались в д. Бердя-шево — 0.96 (объем выборки (Щ) — 27 семей) и д. Дмитриевка — 0.9 (Щ = 20). В Хайбуллинском районе доля семей, происходящих от среднерусской породы, составила 13%. Относительно большие частоты РРР наблюдались в с. Подольск (0.40), с. Антинган (0.38) и д. Янтышево (0.30).

На основе географического расположения мест сбора проб и данных первичного анализа полиморфизма мтДНК были сгруппированы отно-

1200 KAC^HOBA и др.

линского района сгруппировали в 4 кластера: Haibl — семьи из н.п. Воздвиженка и Подольск (N = 36), с частотой PQQ 0.14; Haib2 — семьи из сел Садовый и Макан (N = 34), где вариант PQQ отсутствует; Haib3 — семьи из сел Яковлевка и Федоровка (N = 36), где вариант PQQ также не представлен, и Haib4 — семьи из н.п. Янтышево и Атинган (N = 24), с частотой PQQ 0.50.

На основе анализа полиморфизма микроса-теллитных локусов были вычислены показатели генного разнообразия: наблюдаемая (Ho) и ожидаемая (He) гетерозиготности, /-статистики Райта (F^, Fit и Fis) (таблица). Вычисления проводили при помощи пакета программ FSTAT и POPULATION ver. 1.2.32.

Полученные данные показали, что пчелиные семьи в целом, несмотря на интенсивную межпородную гибридизацию, испытывают некоторый дефицит гетерозигот по всем локусам (Ho < He). Среднее значение Fis (доля инбридинга внутри субпопуляций) для изученной группы пчелиных семей составило 0.086, что существенно ниже величин этого показателя не только для генетически чистой бурзянской популяции (Fis = 0.421), но и для умеренно гибридной иглинской (Fis = 0.177) [5]. Это свидетельствует о высокой степени аут-бридинга (интенсивном межпородном скрещивании) в изучаемом регионе и хорошо согласуется с нашими данными по полиморфизму мтДНК.

Коэффициент Fst, характеризующий степень подразделенности субпопуляций, имея ту же величину 0.086, по существу оказался очень высоким. Полученная величина сопоставима с генетически чистой бурзянской и умеренно гибридной иглинской популяциями (Fst = 0.080) [5]. Приведенные в литературе генетические различия между чистыми популяциями Apis mellifera mellifera L. еще ниже: величина Fst для западноевропейских и скандинавских популяций составила 0.050 [6], а

Показатели генетического разнообразия по локусам Ар243, 4А110, А8, А113 и А28 для субпопуляций медоносных пчел в Зилаирском и Хайбуллинском районах

Локус Ho He Fis Fst Fit

Ap243 0.092 0.096 0.026 0.013 0.038

4A110 0.223 0.236 0.038 0.046 0.082

A8 0.531 0.665 0.185 0.090 0.256

A113 0.400 0.438 0.069 0.074 0.137

A28 0.329 0.378 0.113 0.207 0.297

Среднее 0.315 0.363 0.086 0.086 0.162

Рис. 1. Группировка субпопуляций медоносных пчел в Зилаирском и Хайбуллинском районах для компьютерной обработки результатов анализа микросател-литных локусов ядерной ДНК. Пояснения см. в тексте статьи.

сительно однородные по мтДНК выборки для компьютерного анализа генного разнообразия по микросателлитным локусам. Пчелиные семьи Зилаирского района были сгруппированы в три кластера (рис. 1): Zill, в состав которого вошли семьи из деревень Дмитриевка и Бердяшево (N = = 48), с частотой варианта мтДНК PQQ 0.94; Zil2 — семьи из деревень Сидоровка, Сабырово, Саляхо-во, Байгужино и Новопреображенское (N = 26), с частотой PQQ 0.08; Zil3 — населенные пункты (н.п.) Искужино, Ямансаз, Юмагужино (N = 17), с частотой PQQ 0.41. Пчелиные семьи Хайбул-

ГЕHЕТИKA том 51 № 10 2015

АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ

1201

0.02

0.01

0.05

0.00

Zil1

0.00

— Zil2

0.00

-Zil3

0.01

Haib3

0.00

— Haib1

0.01

0.02

Haib2

-Haib4

0.01

0.005 i_i

Рис. 2. Дендрограмма генетического родства субпопуляций медоносных пчел Зилаирского и Хайбуллинского районов (по Nei, 1983).

генетическая дистанция между популяциями A. m. mellifera L. в пределах одной страны (Германия) — 0.029 [7]. Таким образом, полученные результаты могут свидетельствовать о прохождении в изучаемом регионе границы между популяцией A. m. mellifera L. и гибридными популяциями A. m. mellifera L. с A. m. caucasica или A. m. carpatica.

На основе генетических расстояний между исследуемыми субпопуляциями медоносной пчелы, рассчитанных по M. Nei (1983) и полученных при помощи программы Population ver. 1.2.32, построена дендрограмма методом ближайшего соседа в программе MEGA ver. 6 (рис. 2).

Результаты анализа позволяют нам предположить дифференциацию исследованных пчелиных семей на три группы. Кластеры Zill и Zil2, вероятно, представляют собой периферийную часть популяции A. m. mellifera L. (ее родство с бурзян-ской популяцией еще предстоит выяснить). Кластер Haib4 также можно отнести к периферийной части, но, возможно, другой локальной популяции среднерусской пчелы. Остальные кластеры отражают местоположение межпородной гибридной зоны.

Выражаем благодарность пчеловодам, предоставившим своих пчел для изучения.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 14-04-97084.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильясов Р.А., Петухов А.В., Поскряков А.В., Нико-

ленко А.Г. Локальные популяции Apis mellifera mel-

lifera L. на Урале // Генетика. 2007. Т. 43. № 6. С. 855-858.

2. Jensen A.B., Palmer K.A., Boomsma J.J., Pedersen B.V. Varying degrees of Apis mellifera ligustica introgression in protected populations of the black honeybee, Apis mellifera mellifera, in northwest Europe // Mol. Ecol. 2005. V. 14. P. 93-106.

3. Николенко А.Г., Фахретдинова С.А., Ильясов Р.А., Поскряков А.В. Ареал бурзянской популяции темной лесной пчелы Apis mellifera mellifera L. (Hy-menoptera: Apidae) // Тр. Русск. энтомологич. об-ва. 2010. Т. 81. № 2. С. 202-208.

4. Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В., Поскряков А.В. и др. Использование метода ПЦР для контроля чи-стопородности пчелосемей Apis mellifera mellifera L. в условиях Южного Урала // Генетика. 1998. Т. 34. № 11. С. 1574-1577.

5. Ильясов Р.А., Поскряков А.В., Николенко А.Г. Генетическая характеристика популяций пчел Республики Башкортостан // Матер. XV Всероссийск. конф. "Актуальные проблемы биологии и экологии". Т. 3. Сыктывкар, 2008. С. 102-103.

6. Jensen A.B., Pedersen B.V. Honeybee conservation: a case story from Laeso island, Denmark // Beekeeping and conserving biodiversity of honeybee. Sustainable bee breeding. Theoretial and practical guide / Eds Lodesani M., Costa C. Northern Bee Books, Hebden Bridge, 2005. P. 142-164.

7. Neumann P., van Praagh J.P., MoritzR.F.A., Dustmann J.H. Testing reliability of a potential island mating apiary using DNA microsatellites // Apidologie. 1999. V

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»