ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 575.8:57.06:577.2:597/599
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ ОБЫКНОВЕННОЙ БУРОЗУБКИ Sorex araneus L. 1758 (Mammalia, Lipotyphla) НА СПЛОШНЫХ И ФРАГМЕНТИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ АРЕАЛА
© 2015 г. О. О. Григорьева1, Ю. М. Борисов1, В. В. Стахеев2, А. Е. Балакирев1, Д. М. Кривоногов3, В. Н. Орлов1
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва 119071
e-mail: grig_forever@mail.ru 2Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук, Ростов-на-Дону 344006 3Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (Арзамасский филиал), Арзамас 607220
Поступила в редакцию 14.07.2014 г.
В настоящей работе генетическая изменчивость популяций обыкновенной бурозубки Sorex araneus L. Восточной Европы изучена на основе секвенирования митохондриального гена cyt b. Проанализированы 82 последовательности митохондриального гена cyt b длиной 953 пн, в том числе пяти хромосомных рас на сплошном ареале вида в лесной зоне и двух рас из фрагментированной части ареала в степной зоне. На сплошном ареале обыкновенной бурозубки филогеографическая подразде-ленность не выражена, не было выявлено также достоверной корреляции между генетическими и географическими дистанциями. Мы не получили убедительных доказательств влияния узких гибридных зон между хромосомными расами на поток нейтральных аллелей. Значительная р-дистан-ция (0.69 ± 0.27%) географически близких популяций хромосомной расы Нерусса указывает на формирование кариотипа этой расы в плиоцене или плейстоцене. В нашей работе филогеографическая структура определялась скорее фрагментированностью ареала вида, нежели его кариотипи-ческими особенностями.
DOI: 10.7868/S0016675815030042
Обыкновенная бурозубка, Богвх агаивт Ь. — эвритопный вид лесных и луговых экосистем. Этот вид широко распространен не только в лесной, но также в лесостепной и степной зонах Европы. Подобно другим мезофильным видам ареал обыкновенной бурозубки фрагментирован в степной зоне, поскольку пригодные для обитания биотопы (лесные острова, поймы рек и озер) в различной степени изолированы сухими степными ландшафтами. В лесной зоне Европы биотопическая изоляция популяций этого вида редка и даже крупные реки не служат препятствием для расселения бурозубок [1].
Но отдельные небольшие популяции могут быть частично изолированы урбанизированными территориями или сухими песчаными биотопами на месте вырубленных лесов.
Естественная фрагментированность лесов служит эволюционным фактором изоляции популяций лесных видов позвоночных и беспозвоночных животных. При этом виды, населяющие природные фрагментированные ландшафты, оказываются более приспособленными к обитанию в таких условиях, в частности к инбридингу, по сравнению с популяциями недавно фрагментированных местообитаний [2].
Влияние вырубки лесов на генетическую изменчивость популяций изучалось преимущественно на беспозвоночных [2] и крайне мало известно о влиянии фактора изоляции на генетическую изменчивость биотопически изолированных популяций млекопитающих.
До настоящего времени фрагментированность ареала обыкновенной бурозубки не учитывали в исследованиях изменчивости мтДНК генов. Исследователей прежде всего интересовала молекулярная изменчивость в связи с уникальным карио-типическим разнообразием вида. К настоящему времени у обыкновенной бурозубки описано более 70 хромосомных рас, больших географических популяций, которые отличаются различными (от 2 до 5) робертсоновскими транслокациями (ЯЪ) хромосом [3—5]. Поэтому гибридные зоны между хромосомными расами теоретически могут влиять на поток генов.
В настоящей работе мы рассматриваем нук-леотидную и гаплотипическую изменчивость гена су! Ь обыкновенной бурозубки в выборках на сплошном ареале вида в лесной зоне, в том числе частично изолированной биотопически популяции расы Кириллов и контактирующих популяций четырех хромосомных рас на Валдайской возвышенности (Москва, Западная Двина, Сели-
32°
60°
45°
30° 45°
Рис. 1. Места сбора образцов обыкновенной бурозубки (а). Пунктиром показана южная граница лесной зоны в Восточной Европе (южная граница сплошного ареала обыкновенной бурозубки). Номера локалитетов указаны в табл. 1. б — места находок бурозубок в зоне контакта трех хромосомных рас: • — раса Москва, ■ — раса Западная Двина, ▲ — раса Селигер. Обведены пункты взятия молекулярных проб.
гер и С.-Петербург), а также частично изолированных популяций рас Сок и Нерусса в степной зоне.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Сбор материала. Материалом настоящего исследования послужили образцы тканей 82 обыкновенных бурозубок семи хромосомных рас. Образцы были генотипированы по гену су! Ь, все вновь полученные последовательности этого гена депонированы в базу ГенБанка. Список образцов, шифры проб в генетическом анализе и их номера в ГенБанке приведены в табл. 1, локалитеты показаны на рис. 1.
Выборки пяти рас (Москва, Селигер, Западная Двина, С.-Петербург и Кириллов) взяты в области сплошного ареала вида в зоне широколиственно-хвойных лесов Валдайской возвышенности и
Верхней Волги. Выборки рас Москва, Селигер и Западная Двина на Валдайской возвышенности взяты в районе контакта и гибридизации этих трех рас [6] (рис. 1). Бурозубки расы Кириллов отловлены в заболоченной протоке, соединяющей озера Долгое и Сиверское и окруженной урбанизированными территориями и каменистыми пустошами на месте вырубленных сосновых лесов (г. Кириллов Вологодской области).
Выборки двух других рас, Сок и Нерусса, взяты из частично изолированных популяций в зоне степей. Бурозубки расы Сок отловлены в изолированном лесном массиве "Дьяковский лес" по р. Еруслан, левому притоку Волги, в подзоне сухих степей Саратовской области. Бурозубки расы Нерусса отловлены в двух популяциях в подзоне разнотравных степей по нижнему течению Дона, в том числе на заболоченном острове в дельте Дона напротив пос. Кагальник и в 50 км восточнее,
Таблица 1. Характеристика исследованного материала
и М и н К
£
ON
Раса Локалитет (номер по рис. 1) Код образца (№ в ТенБанке)
Западная Двина Любино (зона контакта трех рас), Тверская обл., 56°51']ЧГ, 32°02'Е(1) Wdl58, Wd45, Wd52, Wd53, Wd84 (KC311237-KC311241), Wdl2, Wdl3, Wd49 (JN984059-JN984061)
Великие Луки, Псковская область, 56°18']ЧГ, 30°30'Е(2) Wd96, Wd98, WdlOO, Wdl03, Wdl05, Wdl07, Wdl09, WdllO, Wdlll, Wdll2 (JN984063—JN984072)
Селигер Любино (зона контакта трех рас), Тверская обл., 56°51']ЧГ, 32°02'Е(1) S123, S127, S142, SHOO, SU16, SU35, SU36, SU43, Sil44, S1198 (JN984079—JN984088), S1214 (KC311236)
Москва Любино (зона контакта трех рас), Тверская обл., 56°51']ЧГ, 32°02'Е(1) Mo39 (JN984089), Mol02, Mol31, Mo97 (KC311228-KC311230), Mo96, Mol03, Moll5, Mol21 (JN984091-JN984094)
Нелидово, Тверская обл., 56°26'54" К, 33°02'02" Е (3) MoCLZ57 (KC311242), MoCLZ58 (KC311243)
Малинки, Московская обл., 55°27'22" К, 37°09'30" Е (4) MoM2 (JN984095), MoM4 (JN984096)
Владимирская обл., 56°20' К, 41°25' Е (5) MoVL37 (KC311231), MoVL38 (KC311232)
Иваново, Ивановская обл., 56°60' К, 40°59' Е (6) MoIv2, MoIv3, MoIv4 (JN984097-JN984099)
Плес, Ивановская обл., 57°27' К, 41°30' Е (7) MoPll (JN984100), MoP12 (JN984101)
Санкт-Петербург Валдай, Новгородская обл., 55°57'10" К, 33°17'50" Е (8) SP3, SP4, SP5 (KC311244-KC311246), SP7, SP11, SP16, SP18 (JN984110—JN984113), SP479, SP486, SP490 (KC311248—KC311250)
Кириллов Кириллов, Вологодская обл., 59°51'30" К, 38°22'02" Е (9) Krl21, Krl23, Krl25, Krl27, Krl29, Krl31, Krl33, Krl37 (JN984102—JN984109)
Сок Дьяковка, Саратовская обл., 50°44'42" К, 46°46'23" Е (10) So2, So4, So8, SolO, Sol2, Sol8 (JN984073-JN984078)
Нерусса Большой Лог, Ростовская обл., 47°17'04" К, 39°54'47" Е (11) Ne223, Ne230, Ne231 (KC311233-KC311235)
Кагальник, Ростовская обл., 47°04'49" К, 39°18'08" Е (12) Nel73—Nel75, Ne201-Ne203 (JN984114-JN984119)
ваШтт Первомайское, Краснодарский край, 45°39'56" К, 39°40'46" Е (13) S.sat40 JN984120
а
я
и н S Л
и о
о н та •<!
п
•<! ?
Я
О
я
к я я=
о
Gl
Е *
я о и и я я о я=
Gl •<!
о
OJ •<! Gl
u>
в луговой долине р. Аксай правого притока Дона, пос. Большой Лог (табл. 1, рис. 1). Образцы собраны в 2007—2012 гг. Во всех случаях принадлежность бурозубок к определенной расе была подтверждена исследованием кариотипа особей. В качестве внешней группы взят гаплотип кавказской бурозубки Темботова, S. satunini tembotovi Orlov, Balakirev, Borisov, 2010 (табл. 1).
Выделение ДНК и амплификация. Для анализа мтДНК использованы образцы печени, фиксированные в 9б%-ном этаноле. Тотальную ДНК выделяли по стандартной методике путем лизиса ткани печени протеиназой К в присутствии SDS (додецилсульфат натрия, sodium dodecyl sulfate) с последующей депротеинизацией смесью фенол— хлороформ и осаждением ДНК.
Фрагмент гена cyt b амплифицировали с прай-мерами L14734 [7] и H15985 [8]. Амплификацион-ная смесь объемом 25 мкл содержала б0 мM трис-HCl (pH 7.5), 10 мМ сульфата аммония, 0.1% твин-20, по 100 мкМ каждого dNTP, 2 мМ MgCl2, по 0.1 мМ праймеров, 1 ед. Taq-полимеразы и 25— 100 нг тотальной ДНК. Амплификацию проводили при следующих условиях: один цикл первоначальной денатурации при 940С (3 мин), 35 циклов с денатурацией при 940С (30 с), отжиг праймеров при 500С (30 с), достройка цепи при 720С (1 мин) и один заключительный цикл при 720С (10 мин).
Очищенную ДНК секвенировали в обоих направлениях на автоматическом секвенаторе ABI PRISM 3100-Avant с праймерами L395st и H589st
[9]. Полученные последовательности ДНК депонированы в ГенБанке под номерами JN984059— JN984061, JN984063—JN984089, JN984091— JN984120, KC311228—KC311250 (табл. 1). Длина анализируемых последовательностей составила 953 нуклеотида.
Оценка генетического разнообразия. Первичную обработку с целью исправления ошибок се-квенатора и выравнивания нуклеотидных последовательностей мтДНК проводили с использованием программного обеспечения CHROMAS v. 2.01 (Technelysium Pty Ltd.), SEQMAN v. 4.05, EDITSEQ v. 4.05 (DNAStar, Lasergene), BIOEDIT v. 7.0.9.0
[10] и MEGA v. 5.2 [11]. Значения гаплотипиче-ского (h) и нуклеотидного разнообразия (
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.