ГЕНЕТИКА, 2007, том 43, № 2, с. 227-239
ГЕНЕТИКА ^^^^^^^^^^^^^^ ЖИВОТНЫХ
УДК 575.86+575.13:597.553.2(571.6)
ФИЛОГЕОГРАФИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК ЮЖНОЙ АЗИАТСКОЙ МАЛЬМЫ Salvelinus curilus (Pallas, 1814) (Salmoniformes, Salmonidae): ОПОСРЕДОВАННАЯ ИНТРОГРЕССИЯ ГЕНОВ?
© 2007 г. С. В. Шедько, Л. К. Гинатулина, И. Л. Мирошниченко, Г. Ä. Немкова
Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток 690022; факс: (4232) 31-01-93; e-mail: shedko@ibss.dvo.ru Поступила в редакцию 19.04.2006 г.
Проанализированы нуклеотидные последовательности фрагментов гена тРНК-Pro (27 пн) и контрольной области (483-484 пн) мтДНК у 41 экз. южной азиатской мальмы Salvelinus curilus, собранных из 20 локальностей, покрывающих практически весь ареал данного вида - Курильские острова, о-в Сахалин и Приморье. Кроме того, исследованы 6 экз. трех других, близких к первому, видов гольцов, обитающих на Дальнем Востоке, - S. albus, S. malma и S. leucomaenis. Всего выявлено 12 различных вариантов мтДНК-гаплотипов, сформировавших три хорошо выраженные группы, различающиеся по 14-20 нуклеотидным позициям. Одну группу составили шесть гаплотипов, обнаруженных у S. curilus на Курильских островах, Сахалине и в Приморье (мтДНК-филогруппа OKHOTSKIA). Вторую группу сложили четыре гаплотипа, представляющих ранее выделенную (Brunner et al., 2001) мтДНК-филогруппу BERING и найденных у S. curilus на Курильских островах и Сахалине, а также у S. albus и S. malma на Камчатке и северных Курилах; третью - два гаплотипа, обнаруженных у S. leucomaenis. Наличие двух линий мтДНК (OKHOTSKIA и BERING) у S. curilus с Курил и Сахалина объяснено гибридизацией и переносом мтДНК от S. malma к S. curilus. Отсутствие гаплотипов BERING у S. curilus из водоемов Приморья связано с физической изоляцией бассейнов Охотского и Японского морей в прошлые эпохи. На основании сопоставления филогенетических деревьев, построенных по данным анализа изменчивости аллозимов и мтДНК, высказано предположение о том, что в рассмотренном случае могла произойти опосредованная передача мтДНК в цепи: альпиноидные гольцы —► S. malma —»- S. curilus.
Южная азиатская мальма Salvelinus curilus (Pallas, 1814) была описана П.С. Палласом по нескольким экземплярам гольцов из речек Курильских островов под именем Salmo curilus. С недавних пор ее рассматривают в ранге самостоятельного вида и младшими синонимами этого названия являются: Salmo laevigatus Pallas, 1814; Salmo fariopsis Kner, 1870; Salvelinus malma krascheninnikovi Taranetz, 1933 (см. [1-5]). Как и большинство других видов гольцов рода Salvelinus, южная азиатская мальма проявляет высокую степень морфологической изменчивости и имеет как проходной, так и чисто пресноводный (жилой) экотипы, соотношение которых в популяциях варьирует в зависимости от их географического положения и других абиотических характеристик. Ареал S. curilus охватывает Шантарские и Курильские острова, о-в Сахалин, о-в Хоккайдо, материковое побережье от лимана Амура до рек Северной Кореи, а также некоторые водотоки бассейна р. Уссури, оз. Ханка и р. Ялу. Южная азиатская мальма входит в состав морфологически сходной мальмоид-ной группы видов гольцов рода Salvelinus, включающей кроме S. curilus также типичную мальму S. malma (Walbaum, 1792), южную американскую
мальму S. lordii (Günther, 1866), белого гольца S. albus Glubokovsky, 1977, длинноголового гольца S. kronocius Viktorovsky, 1978 и другие родственные мальме виды гольцов (см. [1]). Мальмоид-ные гольцы широко распространены в Северной Пацифике, где они доминируют над немногочисленными здесь представителями альпиноидной группы гольцов Salvelinus, таксономически и экологически наиболее разнообразной в водоемах бассейна Северного Ледовитого океана и включающей арктического гольца S. alpinus (L.), гольца Таранца S. taranetzi Kaganowsky, 1955, S. oquassa (Girard, 1854) и другие виды, близкие к S. alpinus.
Ранее при анализе выборок южной азиатской мальмы из рек Приморья, Сахалина, Курильских островов, а также мальмы Камчатки были выявлены две хорошо обособленные линии митохон-дриальной ДНК (мтДНК) [6]. Только одна из этих линий ("приморские" варианты) была обнаружена в выборках S. curilus из Приморья. Другая линия мтДНК ("камчатские" варианты) была найдена у мальмы S. malma и белого гольца S. albus из бассейна р. Камчатка (п-ов Камчатка). Обе линии присутствовали в некоторых выборках S. curilus из рек юга Сахалина и южных Курил. Другие ав-
227
6*
Рис. 1. Карта-схема мест взятия материала (1-24 - см. табл. 1; обозначения значков-маркеров выборок расшифрованы в тексте).
торы, пересмотрев первоначальную интерпретацию своих материалов [7], также указали на наличие двух линий мтДНК в некоторых выборках южной азиатской мальмы из рек Сахалина [8].
Основная цель настоящей работы состояла в идентификации и установлении положения обнаруженных вариантов мтДНК южной азиатской мальмы в общей структуре разнообразия мтДНК альпиноидных и мальмоидных гольцов ЗаЬеНнт (см.: [9]) на основе анализа нуклеотидных последовательностей фрагмента контрольной области митохондриального генома.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В качестве исходного материала использована часть коллекции препаратов митохондриальной или тотальной ДНК, полученных в разное время щелочным [10] или стандартным фенол-хлоро-
формным [11] методами из тканей свежей или фиксированной спиртом печени, взятых от четырех видов гольцов из различных районов Дальнего Востока России (рис. 1, табл. 1).
Фрагмент митохондриального генома гольцов, целиком включающий его контрольную область, был амплифицирован методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием прямого LRBT-25 (5'-AGA-GCG-CCG-GTG-TTG-TAA-TC-3') и обратного LRBT-1195 (5'-GCT-AGC-GGG-ACT-TTC-TAG-GGT-C-3') праймеров [13], специфичных к фланкирующим его генам транспортной РНК (тРНК-Thr и тРНК-Phe). Амплификацию проводили на приборе UNO-Thermoblock ("Biometra", Германия) в 50 мкл реакционной смеси, включавшей 10-20 нг мтДНК (или 1-2 мкг тотальной ДНК), 5 мкл буфера (0.6 М трис-HCl, pH 8.5; 0.015 М MgCl2; 0.25 M KCl; 0.1 M 2-меркап-тоэтанол; 1%-ный тритон-Х-100), 5 мкл суммы
Таблица 1. Нумерация выборок, географическая характеристика и объем (п) изученного материала
№
Вид гольцов, место и дата сбора материала
2
3*
4
5 6* 7* 8* 9*
10 11 12
13
14
15
16
17
18
19
20 21 22
23
10
17
18
24
S. albus Glubokovsky, 1977 - белый голец Р. Радуга, бас. р. Камчатка, п-ов Камчатка (18.09.1998)
S. malma (Walbaum, 1792) - мальма Кл. Дьяконовский, впадающий в протоку Азабачья, бас. р. Камчатка, п-ов Камчатка (19.09.1998) Протока оз. Большое, о-в Шумшу, Курильские острова (31.07.1999)
S. curilus (Pallas, 1814) - южная азиатская мальма Безымянный ключ у д. Байково, о-в Шумшу, Курильские острова (29.07.1999) Безымянный ключ в бух. Рифовая, о-в Парамушир, Курильские острова (30.07.1999) Безымянный ключ в бух. Немо, о-в Онекотан, Курильские острова (24.07.1999)
Безымянный ключ, впадающий в южную часть оз. Тихое, о-в Расшуа, Курильские острова (04.08.1999)
Безымянный ключ в бух. Душная, о-в Симушир, Курильские острова (09.08.1999)
Р. Пионер, зал. Куйбышевский, о-в Итуруп, Курильские острова (13.08.1999)
Безымянный ключ у д. Отрадное, о-в Кунашир, Курильские острова (16.08.1999)
Безымянный ключ у м. Столбчатый, о-в Кунашир, Курильские острова (17.08.1999)
Р. Алехина в бух. Алехина, о-в Кунашир, Курильские острова (18.08.1999)
Р. Той, зал. Северный, п-ов Шмидта, о-в Сахалин (05.08.2001)
Р. Тумь, п-ов Шмидта, о-в Сахалин (09.08.2001)
Р. Талики, п-ов Шмидта, о-в Сахалин (14.08.2001)
Р. Тымь (верховья), о-в Сахалин (02.08.2002)
Р. Белая, бас. р. Найба, о-в Сахалин (10.09.1999; 14.07.2002)
Р. Самарга, Приморский край (11.06.1992)
Р. Максимовка, Приморский край (05.10.1998)
Р. Милоградовка, Приморский край (04.07.1996)
Р. Извилинка, бас. р. Уссури, Приморский край (29.10.1996)
Р. Уссури (верховья), Приморский край (20.10.1995)
Р. Рязановка в зал. Петра Великого, Приморский край (05.07.2000)
S. leucomaenis (Pallas, 1814) - кунджа Безымянный ключ у д. Отрадное, о-в Кунашир, Курильские острова (16.08.1999) Р. Белая, бас. р. Найба, о-в Сахалин (14.07.2002) Р. Самарга, Приморский край (11.06.1992) Р. Кривая, бас. р. Киевка, Приморский край (10.10.1993)
* Ранее эти выборки были исследованы методом аллозимного анализа [12].
n
1
3
дезокситрифосфатов из 8 мМ раствора, по 5 мкл обоих праймеров из 2 мкМ растворов, 2-2.5 е.а. Гад-полимеразы ("СибЭнзим", г. Новосибирск) и деионизированную воду. ПЦР-реакцию проводили по следующей схеме: начальная денатурация (96°C - 60 с), 30 циклов амплификации (96°C -90 с, 56°C - 60 с, 72°C - 90 с) и достройка цепей (72°C - 300 с).
Продукты амплификации очищали на колонках Quantum Prep ("Bio-Rad Laboratories", США) и подвергали циклическому секвенированию с помощью набора Big Dye Terminator версии 3.1 ("Applied Biosystems", США) с использованием прямого праймера (LRBT-25) в одной реакции, а также
дополнительного обратного внутреннего праймера (5'-ATA-TAA-GAG-AAC-GCC-CGG-CT-3') в другой при следующих условиях: начальная денатурация (96°C - 300 с) и 30 циклов амплификации (96°C - 30 с, 55°C - 10 с, 60°C - 240 с). Последовательности нуклеотидов определяли на автоматическом секвенаторе ABI Prizm 310 ("Applied Biosystems", США) на базе Биолого-почвенного института ДВО РАН (г. Владивосток). ABI-хроматограммы анализировали и при необходимости редактировали с помощью программ из пакета Staden 1.53 [14]. Различные манипуляции по подготовке последовательностей к последующе-
i б
6 111111111111111111111112222222222222222222333333333333333444 4 44 4 444 44 4
1 111112 2222223334 44555678 99000001111234 677 888888 990222233344 44 45556661345556777788990011223335678
0 356734 67 80 145689269129038074 0913589123630686823567869003695890678904504528434 90027 88907363537 0355842
FONG
FON ?
NAM ?
SVET ?
ALPG G
ACADIA ? ATLANTIC
SIBERIA ? ARCTIC
BER1 ?
BER2 ?
BER4, 5 ?
BER6 ?
BER9 ?
BER3, 7, 8 ?
BER20 a
BER21 a BER22
BER23 A
OKH1 g OKH2 OKH3
OKH4 G
OKH5 g
OKH
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.