ГЕНЕТИКА, 2011, том 47, № 6, с. 805-813
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 576.315:599.323.4
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ КАВКАЗСКОЙ БУРОЗУБКИ Sorex satunini Ogn. (Mammalia) В НАДВИДЕ Sorex araneus ПО ДАННЫМ КАРИОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И СЕКВЕНИРОВАНИЯ
ГЕНА cyt b мтДНК
© 2011 г. В. Н. Орлов, А. Е. Балакирев, Ю. М. Борисов
Учреждение Российской академии наук Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва 119071
e-mail: orlovvic@yandex.ru Поступила в редакцию 28.04.2010 г.
Окончательный вариант получен 29.12.2010 г.
По данным кариологического анализа рассмотрены филогенетические связи кавказской бурозубки Sorex satunini Ogn. с криптическими видами надвида Sorex araneus. В популяции Sorex satunini на равнине Северного Предкавказья обнаружены две далеко разошедшиеся группы гаплотипов гена ци-тохрома b (А и В). Генетическая дистанция между группами гаплотипов А и В, равная 0.0675 ± 0.008, превышает любые дистанции в надвиде S. araneus. Обсуждается вероятность интрогрессии гаплотипов типа В в плейстоцене из популяций эволюционной линии S. subaraneus—S. araneus и время возникновения хромосомного полиморфизма Sorex araneus. Полученные результаты показывают, что использование только одного митохондриального маркера может привести к ошибочным выводам о таксономическом разнообразии.
Таксономическая структура прежнего большого политипического вида обыкновенной бурозубки Sorex araneus L. в последние десятилетия была пересмотрена с использованием цитогенетиче-ских и молекулярных методов. Пять выделенных при этом криптических видов с парапатрическим и аллопатрическим распространением [1—5] целесообразно объединить в надвид Sorex araneus (superspecies по Э. Майру [6]), используя старшее видовое название в этой группе.
Кавказская бурозубка, S. satunini Ogn., 1922, распространена на Большом и Малом Кавказе и по северным хребтам Малой Азии. На равнинах Северного Предкавказья этот вид граничит с обыкновенной бурозубкой, S. araneus L., но зона контакта остается неизученной. Ареал бурозубки Вале, S. antinorii Bonaparte, ограничен Альпами и северными хребтами Апеннин. Иберийская бурозубка, S. granarius Miller, распространена в центральных районах Пиренейского п-ова; бурозубка Миллета, S. coronatus Millet, — от Пиренейского п-ова по равнинам и среднегорьям Западной Европы до бассейнов Мааса, Верхнего Рейна и Западных Альп. Огромный ареал S. araneus L. простирается от Англии и Пиренеев до Байкала.
Предковым для всей группы, вероятно, является S. subaraneus Heller, чьи ископаемые остатки находят в различных отложениях плейстоцена Западной и Центральной Европы [7].
Виды этой группы морфологически очень сходны, но хорошо отличаются по кариотипам (наборам
хромосом, преимущественно дифференциально окрашенным). Особенность этого надвида и некоторых других видов рода Богех — половые хромосомы ХХ/ХУ1У2. Кариотипы трех видов, Б. заШпШ, Б. согопаШз и Б. graиarius, — мономорфные, популяции Б. апйпогИ полиморфны по одной хромосомной перестройке, у Б. агапеиз 8. 81г. описан огромный хромосомный полиморфизм (37 хромосомных перестроек и более 70 хромосомных рас) [8—10]. Хромосомная изменчивость этой группы обусловлена преимущественно транслокационными соединениями акроцентрических хромосом (центрическими соединениями).
У четырех видов группы в разной степени изучен ядерный геном (включая морфологию дифференциально окрашенных хромосом), охарактеризованы гаплотипы мтДНК гена cyt Ь и У-хромо-сомы. Для Б. заШпМ получены данные по дифференциально окрашенным хромосомам [11] и гаплотипам гена цитохрома Ь [11, 12].
Первые данные сравнительных исследований митохондриального и ядерного геномов в надвиде Б. агапеиз выявили явное противоречие. Предпринимавшиеся в последнее время попытки объяснить противоречивые данные интрогрессией или инфильтрацией части генома одного вида в геном другого также сталкивались с трудностями [13, 14].
В настоящей статье сопоставлена межвидовая дивергенция кариотипов в надвиде Б. агапеиз с дивергенцией гена цитохрома Ь в этой группе.
Таблица 1. Последовательности гена cyt b, использованные в работе
GenBankID Видовая принадлежность и локалитет N
DQ417697-DQ417733 S. araneus, Европейская часть России 37
GU827394*, GU827395* S. araneus, Россия, Ростовская область, пос. Кагальник Азовского р-на 2
AJ409867—AJ409887 S. araneus, Польша 21
AJ000415, AJ000416 S. araneus, Западная Европа 2
AJ312028—AJ312040 S. araneus, S. antinorii, Швейцария, Северная Италия 13
AJ245893, AY936832—AY936836 S. araneus, Швеция 6
AB175125—AB175129 S. antinorii, Швейцария 5
DQ630403, EF636513- EF636515, AJ000417, AJ000418 S. granarius, Испания 6
AJ000421, AJ000422 S. satunini, Восточная Турция 2
GU827396-GU827398*, GU827401-GU827404* S. satunini, Россия, Краснодарский край, пос. Первомайское Выселковского р-на 7
AJ000432, AJ535458, DQ630402 S. volnuchini, Восточная Турция 3
GU827399*, GU827400* S. volnuchini, Россия, Краснодарский край, пос. Первомайское Выселковского р-на 2
FR717660-FR717669* S. volnuchini, Россия, Ростовская область, Азовский район 10
AB175119, AB175120, AJ000446, AJ000447, EF636526 S. alpinus, Швейцария 5
AB028560—AB028564 S. caecutiens, Япония, о. Хоккайдо 5
AB0285654—AB0285659 S. caecutiens, Россия, Приморье 6
AB175129, AB175130, AJ000442, AJ000443 S. minutissimus (локалитет не указан) 4
FJ623884-FJ623893 S. minutus, Великобритания 10
AJ000423—AJ000424 S. tundrensis (локалитет не указан) 2
AB175127 S. tundrensis, Россия, Магадан 1
AB244645, AB244646 S. tundrensis, Россия, о. Монерон 2
Общая выборка 151
* Новые данные.
Исходя из особенностей дивергенции митохон-дриальных гаплотипов мы обсуждаем вероятность интрогрессии гаплотипов и возраст хромосомного полиморфизма в надвиде.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Бурозубки двух видов, Богвх заШпт 0§п. (22 особи) и Б. уо1пиекШ 0§п. (5 особей), были отловлены на равнине Северного Предкавказья в 90 км севернее г. Краснодар, пос. Первомайское Выселковского р-на Краснодарского края в июне 2009 г. Два других вида, Б. штиШз Ь. (3 особи) и Б. агапвт Ь. (6 особей) хромосомной расы Нерусса, отловлены в Ростовской области, пос. Кагаль-ник Азовского р-на и пос. Большой Лог Ростовского р-на в августе 2009 г. Образцы тканей пече-
ни фиксированы в 96%-ном этаноле. В качестве материала сравнения были также использованы последовательности цитохрома Ь 10 видов рода Богвх (Б. granarius, Б. еогопа1т, Б. апНпоги, Б. агапвш, Б. satunini, Б. уо1пиекШ, Б. ттШт, Б. еавеийвт, Б. minutissimus, Б. а1ртш), депонированные в GenBank (табл. 1).
Все бурозубки были кариотипированы. Хромосомные препараты приготовлены из клеток костного мозга и селезенки [15]. Идентификацию хромосом проводили по рисунку G-окраски (полученному с помощью обработки препаратов трипсином и окраски по Гимза) в соответствии с международной номенклатурой хромосом Б. агапвш [16].
Таблица 2. Генетические дистанции (ниже диагонали) и их ошибки (выше диагонали) между некоторыми видами рода Богвх
1 2 3 4 5 6 7 8
1. S. araneus - 0.0039 0.0044 0.0043 0.0063 0.0099 0.0073 0.0097
2. S. antinorii 0.0258 - 0.0044 0.0044 0.0064 0.0098 0.0075 0.0093
3. S. satunini тип B 0.0280 0.0262 - 0.0051 0.0069 0.0109 0.0080 0.0100
4. S. granarius 0.0236 0.0246 0.0274 - 0.0075 0.0102 0.0080 0.0098
5. S. coronatus 0.0444 0.0464 0.0454 0.0453 - 0.0108 0.0079 0.0098
6. S. samniticus 0.0995 0.0965 0.1035 0.0935 0.1123 - 0.0112 0.0118
7. S. satunini тип А 0.0634 0.0678 0.0675 0.0666 0.0638 0.1193 - 0.0090
8. S. tundrensis 0.0773 0.0744 0.0806 0.0719 0.0795 0.1066 0.0835 -
Примечание. Дистанции вычислены по алгоритму Т3Р с учетом как транзиций, так и трансверсий для всех трех положений нуклеотидов гена cyt Ь.
Тотальную ДНК выделяли по стандартной фенол/хлороформной методике после предварительной обработки гомогенизированного образца про-теиназой К. Фрагмент гена цитохрома b длиной 1023 пн был амплифицирован с использованием пары универсальных праймеров H15915 и L14924 [17] на ДНК-амплификаторе Терцик 1 производства "ДНК-Технология". Амплификация фрагмента осуществлялась в объеме 50 мкл при следующем составе реакционной смеси: 1х PCR-буфер с KCl, ДНК-матрица 50-100 нг, dNTPs - 0.2 мкМ, 10 pM каждого праймера, 2 мМ MgCl2, 1 U Taq-полимера-зы (Fermentas). Протокол: первичная денатурация 95°С - 2 мин, далее 35-40 циклов 95°С - 40 с, 50°С - 40 с, 72°С - 60 с, и завершающая элонгация 72°С - 3 мин. PCR-продукты очищали от избытка праймеров и остатков компонентов реакционной смеси при помощи набора DNA Purification Kit (Fermentas). Секвенирование фрагмента проводили в обоих направлениях с теми же праймерами, что и при рутинной PCR на секвенаторе ABI PRISM 3100 (Applied Biosystems) с использованием BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems).
Полученные последовательности выравнивались при помощи пакета программ BioEdit. Расчеты генетических дистанций и филогенетический анализ проводили в программе MEGA4. Для построения деревьев использовали следующие алгоритмы: maximal parsimony (MP), minimal evolution (ME), neighbor-joining (NJ), реализуемые в среде MEGA4, а также maximal likelyhood (ML), реализуемый программой DNAMLK version 3.5c, встроенной в пакет BioEdit. Визуализацию деревьев проводили непосредственно в MEGA4 или для (ML-деревьев) с использованием программы TreeView. Расчеты генетических дистанций проводили по 3-параметрической модели Тамуры (T3P) с учетом всех типов замен во всех трех положениях. Оценку времени дивергенции групп проводили по одной калибровочной точке, применя-
емой для Soricidae [18], за которую принимается время разделения Сго^штпае и Soricinae, оцениваемое в 20 млн. лет.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Кариотип кавказской бурозубки
Идентификация хромосом по рисунку G-окрас-ки показала идентичность кариотипов всех исследованных особей кавказской бурозубки. Изображение и первичное описание рисунка G-окраски ка-риотипа этого вида дано в работе [11]. Хромосомная формула кавказской бурозубки: ХХ/ХУ1У2 а£ Ьс,
jn, 1о, т, р, ^ г, Ш (в соответствии с международной номенклатурой хромосом обыкновенной бурозубки). Вос
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.