научная статья по теме ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ БАЛХАШСКОГО ОКУНЯ PERCA SCHRENKI KESSLER, 1874 ИЗ ОЗЕРА БАЛХАШ И АЛАКОЛЬСКОЙ СИСТЕМЫ ОЗЕР КАЗАХСТАНА Биология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ БАЛХАШСКОГО ОКУНЯ PERCA SCHRENKI KESSLER, 1874 ИЗ ОЗЕРА БАЛХАШ И АЛАКОЛЬСКОЙ СИСТЕМЫ ОЗЕР КАЗАХСТАНА»

ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 9, с. 1018-1024

ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ

УДК 575.17:597.442

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ БАЛХАШСКОГО ОКУНЯ Perca schrenki Kessler, 1874 ИЗ ОЗЕРА БАЛХАШ И АЛАКОЛЬСКОЙ СИСТЕМЫ ОЗЕР КАЗАХСТАНА

© 2015 г. А. Е. Барминцева1, Г. М. Шалгимбаева2, С. Ж. Асылбекова2, К. Б. Исбеков2, Е. К. Данько2, Н. С. Мюге1

1Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва 107140

e-mail: bae69@mail.ru

2Казахский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства, Алматы 050016, Казахстан

e-mail: shalgimbayeva@mail.ru Поступила в редакцию 21.10.2014 г.

Представлены результаты исследования генетической дифференциации двух популяций балхашского окуня Perca schrenki Kessler, 1874: 1) популяция оз. Балхаш и дельты р. Или, где данный вид охраняется и запрещен к вылову, 2) популяция из системы Алакольских озер, где он является основным промысловым видом рыб и образует две морфогруппы — пелагическую и прибрежную. В результате проведенного исследования по гену COI митохондриальной ДНК и шести микросателлит-ным локусам обнаружена генетическая дифференциация на популяционном уровне, а на уровне морфогрупп значимых различий нами не выявлено. Результаты данной работы позволяют с большой вероятностью определить принадлежность выловленной рыбы к промысловой (система Алакольских озер) или охраняемой (оз. Балхаш) популяциям.

DOI: 10.7868/S0016675815090039

Бассейн озера Балхаш является одним из крупнейших водоемов Средней Азии, а р. Или — наиболее полноводной рекой, впадающей в это озеро. Гидрографическая система Балхашского бассейна сформировалась в недавнем геологическом прошлом, на протяжении неогенового и четвертичного периодов [1], соответственно ее ихтиофауна была сформирована видами, проникавшими из горных рек Тянь-Шаня и других прилегающих горных систем. Последующая изоляция бассейна привела к формированию здесь устойчивого комплекса из небольшого числа видов рыб, часть из которых эндемична [2].

Балхашский окунь считается эндемиком Бал-хаш-Алакольского бассейна, который сейчас включен в Красный список МСОП на видовом уровне [3]. Заселял в прошлом различные экото-пы Балхаш-Алакольского бассейна, кроме горных водоемов. В Балхаше и на равнинных участках его притоков (реки Или, Каратал, Аксу, Леп-сы, Аягуз, Токрау и др.) встречался повсеместно [2, 4-7].

После интродукции в оз. Балхаш судака балхашский окунь, который был основным по численности видом в озере и на равнинном течении рек, практически исчез и сохранился только на участках бассейна, изолированных от основной гидрографической сети, а также в небольших количествах встречается в осолоненных заливах се-

верного побережья восточного Балхаша, а также в дельте р. Или, где он оказался менее доступным для своего антагониста — судака [8, 9]. Резкое сокращение численности балхашского окуня в Бал-хаш-Илийском бассейне послужило поводом внесения в 1991 г. балхаш-илийской популяции балхашского окуня в Красную Книгу Казахской ССР [10], где находится и ныне как сокращающаяся популяция (II категория).

С середины 1990-х, в связи с высокой коммерческой стоимостью филе судака на европейском рынке, резко увеличилась интенсивность его промысла, официального и браконьерского, что привело к сокращению численности судака во всех водоемах Балхаш-Илийского бассейна. В результате этого балхашский окунь все чаще стал появляться на открытых участках озера, снижение численности основного "врага" окуня привело к увеличению его численности, и окунь вновь стал отмечаться в уловах как в самом озере, так и в дельтовых водоемах р. Или.

В то же время в Алакольских озерах балхашский окунь является промысловым объектом и довольно многочисленен, например, в 2013 г. было выловлено более 250 т. Интродукция судака в оз. Алаколь заметно не сказалась на численности балхашского окуня. Амиргалиев с соавт. [11] видят причину этого в том, что судак не смог заселить осолоненную часть озера.

Таблица 1. Исследованные выборки балхашского окуня

Популяция Морфогруппа Место вылова Количество, шт.

Балхаш-Илийская оз.Балхаш, дельта р. Или 23

Алакольская Пелагическая Алакольская система озер 16

Прибрежная 32

Всего 71

Для балхашского окуня характерен значительный фенотипический и экологический полиморфизм, который был отмечен уже первыми исследователями ихтиофауны бассейна, и в дальнейшем неоднократно описан в сводках по локальной ихтиофауне [2, 12—18].

В Алакольской системе озер балхашский окунь сформировал несколько экоморф. Исследователи в основном делят вид на две экологические формы — "белый окунь" (пелагический, хищный, глубинный, быстрорастущий), обитающий в открытой глубоководной части озера, и "черный окунь" (камышовый, прибрежный, медленнорастущий) [19].

Разнообразие форм окуня привело к тому, что Н.Г. Некрашевич на основе морфологического анализа балхашского окуня из Алакольских озер выделил его в особую форму — джунгарский окунь (Р. schrenki уаг. smirnovi поу), отделив его от типичного Р. schrenki schrenki из Балхаша и Р. schrenki уаг. jevtychovi поу. из р. Или [20, 21]. Однако в дальнейшем все выделенные Н.Г. Некраше-вичем внутривидовые формы рассматривались Л.С. Бергом как синонимы [22].

По данным Н.Ш. Мамилова и И.В. Митрофанова, морфологические признаки двух форм балхашского окуня (медленнорастущая прибрежная и быстрорастущая пелагическая) не выходят за известные пределы изменчивости соответствующих признаков, а результаты их работы по ДНК-гибридизации свидетельствуют о том, что моле-кулярно-генетические различия не превышают межпопуляционного уровня [23].

Современных исследований балхашского окуня оз. Балхаш и Алакольской системы озер с целью определения степени генетической обособленности популяций и морфогрупп, которые он образует, в сравнительном аспекте не проводилось.

Нами исследовалась генетическая дифференциация двух популяций балхашского окуня и двух наблюдаемых морфогрупп (пелагической и прибрежной) Алакольской системы озер в рамках работ по разработке мероприятий рационального использования и сохранению биологического разнообразия этого вида.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Сбор материала проводился с весны по осень 2013 г. по всей акватории оз. Балхаш, в нижнем течении р. Или и в Алакольской системе озер.

Отлов осуществлялся с помощью ставных сетей с ячеей от 16 до 120 мм, для генетического анализа фиксировался в 96%-ном спирте небольшой фрагмент грудного плавника. Всего был проанализирован 71 образец: 23 образца из оз. Балхаш и дельты р. Или, представляющих выборку балхаш-илийской популяции, и 48 образцов из акватории Алакольского озера, из них 16 особей — "белый" пелагический окунь и 32 особи — "черный" прибрежный (табл. 1).

Сбор генетических материалов окуня из оз. Балхаш, который находится под охраной как вид, внесенный в Красную Книгу РК, осуществлялся сотрудниками Балхашского филиала Каз-НИИ рыбного хозяйства от особей, выловленных в качестве прилова при научно-исследовательском лове судака.

Таблица 2. Микросателлитные локусы, использованные в данной работе

Локус Праймеры 5'—3'

МБЬЗ Е CCGGCATCCATACACCTTAC

^ CACACCTGTGTCTGCCTAACA

Е TAMRA-TCAAGACCCCAGAACCAATC

^ CAGACAGCTAAGAGAACAACAGG

Е CAATCGCTCTGAGGATGTCA

^ AAGGGTGGGGAAATTATTCG

Е: HEX-CACACAGCAGCATGTGACAA

^ GGCACGGAGGTAGAATGGTA

РАи3¥ Е: ЕAM-GCCGAATGTGATTGAATG

^ CGCTAAAGCCAACTTAATG

УрШ Е: HEX-GGCACCCAAACTACCACT

^ ATCAAACAAGCCCCATACA

1020

БAPМИНЦEВA и др.

Выделение ДНК проводили методом абсорбции на колонках (PALL) [24]. ДНК хранили при температуре —20°C до использования.

Микросателлитный анализ. Для анализа генетического полиморфизма различных выборок окуня были использованы шесть микросателлит-ных локусов, ранее опубликованных для судака [25, 26] и примененных в изучении генетического полиморфизма судака популяций республики Казахстан [27] (табл. 2).

Реакции амплификации проводили в конечном объеме 15 мкл (70 мМ трис-HCl (pH 8.6); 16.6 мМ (NH4)2SO4; 1.8 мМ MgCl2; по 200 мкМ каждого дезоксирибонуклеозидтрифосфата; 1 пМ прай-мера, модифицированного на 5'-конце флуоресцентным красителем FAM, HEX или TAMRA; 4 пМ обратного (немеченого) праймера; 50— 100 нг ДНК-матрицы и 1.2 ед. Taq-полимеразы ("Силекс")) по следующей схеме: предварительная денатурация ДНК: 94°С — 2 мин; 8 циклов: плавление — 90°С — 20 с, отжиг праймеров — 58°С в первом цикле — 25 с и в каждом последующем цикле температура отжига снижалась на 0.5° С до 54°С, синтез ДНК: 65°С - 40 с; 40 циклов: плав-

ление — 90°С — 20 с, отжиг праймеров — 54°С — 25 с, синтез ДНК — 65°С — 40 с; досинтез ДНК при 70°С - 10 мин.

Полученную ПЦР-смесь разбавляли milliQ Н2О до 115 мкл, затем по 1.2 мкл разбавленной реакционной смеси переносили в 12 мкл формами-да Hi-Di с добавленным молекулярным стандартом для определения размера амплифицируемых фрагментов ДНК.

Электрофоретическое разделение продуктов амплификации проводили с помощью системы капиллярного электрофореза "ABI PRISM 3130 Genetic analyzer", определение длин аллелей осуществляли с использованием программного обеспечения GeneMarker (Version 1.2). Статистическую обработку и определение вероятности принадлежности особей к каждой из предполагаемых популяций (морфогрупп) проводили в программах GenAlex [28] и Structure 2.3.3 [29].

Анализ митохондриальной ДНК проводили на амплификаторе "MJ Research PTC-225 Thermocy-cler" с использованием универсальных прайме-ров на CO1 [30].

FISHCOILBC_ts:

CACGACGTTGTAAAACGACTCAACYAATCAYAAAGATATYGGCAC; FISHCOIHBC_ts:

GGATAACAATTTCACACAGGACTTCYGGGTGRCCRAARAATCA.

ПЦР-реакции содержали около 100 нг ДНК и проводились в объеме 15 мкл (70 мМ трис-HCl, pH 8.3, 16.6 мМ (NH4)2SO4, 2 или 3 мМ MgCl2, по 100 мкМ каждого дезоксирибонуклеозидтри-фосфата, по 1.5 пМ каждого из праймеров, 1 ед. СolarTaq-полимеразы "Силекс"). Aмплифика-цию проводили по следующей схеме: предварительная денатурация ДНК: 95 0C — 10 мин, синтез ПЦР-продуктов (30 циклов): плавление — 940C — 20 с, отжиг праймеров — 520C — 40 с, синтез ДНК — 720C — 60 с, окончательная достройка цепей: 720C — 10 мин. Результат амплификации проверялся методом электрофореза в агароз

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