МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 49, № 3, с. 442-448
= МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНЕТИКА
УДК 575.86:599.322.2
ФИЛОГЕНИЯ СУСЛИКОВ РОДА Spermophilus И ПОЛОЖЕНИЕ АЛАШАНЬСКОГО СУСЛИКА (Spermophilus alashanicus, BÜCHNER, 1888) НА ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОМ ДЕРЕВЕ ПАЛЕАРКТИЧЕСКИХ "КОРОТКОХВОСТЫХ" СУСЛИКОВ
© 2015 г. С. Ю. Капустина1*, О. В. Брандлер1, Ya. Adiya2
1 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва, 119334 Россия 2Institute of Biology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar, 210351 Mongolia Поступила в редакцию 20.11.2014 г. Принята к печати 17.12.2014 г.
Филогенетические отношения внутри группы палеарктических короткохвостых сусликов (Spermophilus), которой в настоящее время придается родовой статус, недостаточно полно изучены и нуждаются в критическом пересмотре, поскольку не учитывалась возможность межвидовой гибридизации у евразийских сусликов. Положение алашаньского суслика на филогенетическом дереве требует особого уточнения. В работе сравнивали нуклеотидные последовательности гена cytb восьми особей S. alashanicus и 27 представителей 11 видов сусликов (GenBank). По этому маркеру выявляется филогенетическое родство S. alashanicus и S. dauricus и их близость к предковым формам группы. Подтверждена монофилия подрода Colobotis. Показано, что восточная и западная формы S. relictus парафилетичны.
Ключевые слова: филогения, ген цитохрома b, Spermophilus, Spermophilus alashanicus.
PHYLOGENY OF THE GENUS Spermophilus AND POSITION OF ALASHAN GROUND SQUIRREL (Spermophilus alashanicus, BÜCHNER, 1888) ON THE PHYLOGENETIC TREE OF PALAEARCTIC "SHORT TAIL" GROUND SQUIRRELS, by S. Yu. Kapustina1*, O. V. Brandler1, Ya. Adiya2 (1Koltzov Institute of Developmental Biology, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119334 Russia, *e-mail: s.y.kap@mail.ru; ^Institute of Biology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar-210351, Mongolia). Phylogenetic relationships within a group of Palearctic "short tail" ground squirrels (Spermophilus) recently considered as genus are not sufficient clear and need a critical revision. An interspecies hybridization known in Eurasian Spermophilus influences on a reconstruction of a molecular phylogeny. An Alashan ground squirrel position on a phylogenetic tree needs a clarification. 8 nucleotide sequences cytb gene of S. alashanicus and 27 sequences of other Spermophilus species from GenBank were analysed. S. alashanicus and S. dauricus phylogenetic relationships and their affinity to ancestral forms of the group were showed. A monophyly of subgenus Colobotis was confirmed. A paraphyly of East and West forms of S. relictus was showed.
Keywords: phylogeny, cytochrome b gene, Spermophilus, Spermophilus alashanicus.
DOI: 10.7868/S0026898415030088
Использование молекулярно-генетических маркеров при изучении филогении и систематики млекопитающих позволило в ряде случаев уточнить, а иногда и радикально изменить представления об эволюции отдельных групп и их родственных связях. Филогенетические отношения внутри группы палеарктических короткохвостых сусликов (БрегторкИш), которой в настоящее время присвоен родовой статус [1], недостаточно ясны и по сей день. В разное время, при использовании морфологических, цитогенетиче-ских, молекулярно-генетических методов и в за-
* Эл. почта: s.y.kap@mail.ru
висимости от принимаемых исследователями критериев вида, родственные отношения между разными видами сусликов и таксономический статус отдельных форм подвергались пересмотру [2, 3]. Следует отметить, что ареалы большинства евразийских сусликов парапатричны, и при вторичных контактах ряд видов образует гибридные зоны на периферии ареалов.
Ранее, на основании анализа последовательностей гена цитохрома Ь (еу1Ь мтДНК), при ревизии филогенетических связей наземных беличьих (Marmotini, Xerinae, Sciuridae, Rodentia) была обнаружена полифилия евразийских сусликов [4],
которые позже были подразделены на два рода — Spermophilus и Urocitellus [1]. Однако родственные взаимоотношения внутри рода Spermophilus в этих исследованиях практически не обсуждались. Филогения этого рода предложенная Harrison и соавт. [4], требует критического пересмотра, поскольку один из ключевых образцов в этом исследовании был ошибочно определен как алашаньский суслик (S. alashanicus). Позднее его видовую принадлежность уточнили на основании анализа числа хромосом (2n = 34), которое характерно для S. pallid-icauda [5, 6], а не для алашаньского суслика, имеющего число хромосом 2n = 38 [6]. Кроме того, в указанной работе [4] использовали ряд образцов тканей от особей, отловленных в зонах совместного обитания разных видов и, по-видимому, имевших гибридное происхождение. Случаи гибридизации между S. fulvus, S. major, S. pyg-maeus, S. suslicus на данной территории описаны ранее [7—9].
Упомянутые факторы могут существенно искажать филогенетические построения. Поэтому необходимы дополнительные молекулярно-гене-тические исследования, имеющие целью реконструировать филогению в рамках рода Spermophilus s. str., уточнить положение алашаньского суслика на филогенетическом древе и уровень его дивергенции относительно других видов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Использованы образцы тканей восьми ала-шаньских сусликов, отловленных нами на территории Монголии в 2007 и 2010 гг. (табл. 1) в рамках работы отряда по наземным беличьим в составе Совместной Российско-Монгольской Комплексной Биологической экспедиции (СРМКБЭ). Кроме собственного материала нами использованы 27 последовательностей, депонированных в
базе данных GenBank NCBI, из числа полученных в ходе предыдущих молекулярно-генетиче-ских исследований [4]. В анализ включены нук-леотидные последовательности гена cytb S. brevicau-da (AF157855 - AF15757, AF157863, AF157864), S. citellus (AF157858, AF157859), S. dauricus (AF157871, AF157899), S. fulvus (AF157913), S.erythrogenys (AF157874, AF157875), S. musicus (AF157900, AF157904), S. pallidicauda (AF157866, AF157868, AF157869), S. pygmaeus (AF157907), S.relictus (S.r. relictus - AF157867, AF157876 и S.r.ralli - AF157861, AF157862), S. suslicus (AF157895, AF157897, AF157898), S. xantoprymnus (AF157909, AF157902). В качестве внешней группы принимали последовательность гена cytb Marmota monax (AF157953). Для подтверждения видовой принадлежности по морфологическим признакам все алашаньские суслики были кари-отипированы стандартным методом прямого колхицинирования [10].
ДНК экстрагировали из фиксированных в 96%-ном этаноле образцов тканей (мышцы, печень, почка) стандартным солевым методом [11]. Осадок ДНК растворяли в деионизированной дистиллированной воде или в стандартном Трис-EDTA буфере, pH 8.0. Для амплификации исследуемых последовательностей использовали специфические праймеры L14725 (5' TGAAAAAYCATCGTTGT 3' [12]) и H15915 (5' TCTTCATTTYWGGTTTACAAGAC 3' [4]). Реакцию амплификации проводили в 20 мкл реакционной смеси Screen Mix ("Евроген", Россия) в пла-шечном амплификаторе Veriti Termo Cycler ("Applied Biosystems", США) в следующих условиях: 95°С - 20 с, 48°C - 40 с, 72°С - 1 мин (30 циклов). Полученные ПЦР-фрагменты (1140 п.н.) секве-нировали при помощи генетического анализатора 3500 ("Applied Biosystems Inc.", США) с использованием реактивов Bigdye 3.1 ("Applied Biosystems Inc.", США), по протоколам фирмы, и
Таблица 1. Материал, использованный для анализа изменчивости cytb мтДНК S. alashanicus
Место отлова Коллекционные номера (пол) Номера в GenBank
Монголия, аймак Уверхангай, Гобийский Алтай, хр. Арц-Богдын-Нуру, 44°29'57.8'' N 102°26'49.7'' Е 24812(ф) KP279925
Монголия, аймак Умнеговь, хр. Гурван-Сайхан, 32 км западнее г. Далан-дзадгад, окр. базы нацпарка, 43°32'45.7'' N 104°1'59.5'' Е 25755 (£), 25756 (С?), KP279920, KP279921,
25757 (С?), KP279922,
25758 (9), KP279923,
25759 (d1) KP279924
Монголия, аймак Умнеговь, хр. Гурван-Сайхан, 21 км на запад-юго-запад от г. Даландзадгад, 43°31'17'' N 104°10'10'' Е 25760 (С?), 25763 (9) KP279926, KP279927
пары праймеров, использованной для получения ПЦР-продукта.
Последовательности выравнивали, применяя пакет программ Lazergene 7 (DNASTAR) и MEGA-6 [13]. Генетические дистанции (d) рассчитывали методом максимального составного правдоподобия (maximum composite likelihood) в пакете MEGA-6. Филогенетические деревья строили по методу максимального правдоподобия (maximum likelihood — ML), с использованием моделей HKY + G + I в программе MEGA-6 и при помощи расчета обратных вероятностей в программе MrBayes 3.2.2 [14]. Статистическую достоверность группировок определяли на основе бутстрэп-анализа по 1000 репликам и величин обратных вероятностей в программе MrBayes 3.2.2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Определена последовательность гена cytb мтДНК длиной 1140 п.н. у восьми особей ала-шаньского суслика (S. alashanicus). Кариотипы всех изученных особей имеют набор хромосом, характерный для этого вида (2n = 38) [6]. Нуклео-тидные последовательности депонированы в базе данных NCBI (GenBank) (табл. 1). Содержание нуклеотидов, в среднем, составляет: T — 33.5%; C — 25.2%; A - 28.9%; G - 12.5%. В выборке особей алашаньского суслика имеется четыре гаплотипа, отличающихся по мутациям в 657-ой, 721-ой и 1041-ой позициях. Средняя внутривидовая генетическая изменчивость S. alashanicus составляет 0.11%.
Анализ изменчивости последовательностей гена cytb алашаньского (секвенированного нами) и других сусликов (GenBank) показал, что S. alas-hanicus значительно отличается на молекулярно-генетическом уровне от других видов (межвидовые генетические дистанции d составляют 0.0954-0.1145, см. табл. 2) и, в том числе, хорошо обособлен от S. pallidicauda (d = 0.1025). Средняя межвидовая генетическая дистанция в группе исследованных таксонов сусликов составляет d = 0.08422.
На построенных нами ML и байесовском филогенетических деревьях (рис. 1, 2) степень достоверности некоторых узлов и топология некоторых слабо поддерживаемых ветвей различаются. При этом состав и положение кластеров с высокой поддержкой на обоих деревьях совпадают. Всего выявляется 13 форм сусликов, образующих отдельные ветви с высокими ст
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.