БИОЛОГИЯМОРЯ, 2013, том 39, № 2, с. 126-135
УДК 575.154.5:599.535 ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БЕЛУХИ DELPHINAPTERUS LEUCAS (CETACEA: MONODONTIDAE) ИЗ ЛЕТНИХ СКОПЛЕНИЙ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ РОССИИ1
© 2013 г. И. Г. Мещерский1, О. В. Шпак1, Д. И. Литовка2, Д. М. Глазов1,
Е. А. Борисова3, В. В. Рожнов1
1Институт проблем экологии и эволюции им.А.Н.Сееерцоеа РАН,Москва 119071;
2Чукотский филиал ФГУП "ТИНРО-Центр", Анадырь 689000;
3Московский государственныйуниверситет им.М.В. Ломоносоеа,Москеа 119234 e-mail: molecoldna@gmail.com
Статья принята к печати 20.09.2012 г.
Методами определения нуклеотидной последовательности контрольного региона митохондриальной ДНК и аллельного состава девяти микросателлитных локусов ядерной ДНК анализировали генетическую структуру четырех летних скоплений белухи Delphinapterus leucas в Сахалинском заливе, Удской губе, у западного побережья п-ва Камчатка (Охотское море) и в Анадырском лимане (Берингово море). Показано, что каждое скопление характеризуется обособленным набором материнских линий, что свидетельствует о высокой степени филопатрии этого вида. Белухи Анадырского лимана генетически изолированы от белух Охотского моря. Белухи летних скоплений Сахалинского залива и Удской губы имеют общий генетический пул и относятся к единой популяции, однако белухи, летующие у западного побережья Камчатки, с высокой степенью вероятности относятся к другой популяции. На основании сравнения нуклеотидных последовательностей мтДНК белух из разных регионов российского Дальнего Востока и североамериканского прибрежья высказано предположение о формировании структуры населения белух Северной Пацифики в послеледниковое время.
Ключевые слова: белуха, Delphinapterus leucas, популяционная структура, митохондриальная ДНК, микро-сателлитные локусы.
Genetic analysis of beluga whale Delphinapterus leucas (Cetacea: Monodontidae) summer aggregations in the Russian Far East. I. G. Meschersky1, О. V. Shpak1, D. I. Litovka2, D.M. Glazov1, E. A. Borisova3, V. V. Rozhnov1 ('A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow 119071; 2Chukot Branch of the Pacific Fisheries Research Center, Anadyr 689000; 'Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119234)
Using data on mitochondrial DNA control-region sequences and the allelic composition of 9 nuclear DNA microsatellite loci, we analyzed the genetic structure of four summer aggregations of the beluga whale Delphinapterus leucas: in Sakhalin Bay, Udskaya Guba Bay, at the western coast of the Kamchatka Peninsula (Sea of Okhotsk), and in the Anadyr Estuary (Bering Sea). Each of the aggregations is characterized by a distinct composition of maternal lines, thus proving the high level of philopatry in this species. Anadyr Estuary beluga whales are genetically isolated from Sea of Okhotsk belugas. Summer beluga whale aggregations in Sakhalin Bay and Udskaya Guba Bay have a common genetic pool and belong to a single population; however, there is strong evidence that beluga whales summering off western Kamchatka belong to a different population. Based on comparison of the mtDNA sequences of beluga whales from different regions of the Russian Far East and North America, a view on the formation of North Pacific beluga whale population structure in the post-Glacial period is proposed. (Biologiya Morya, 2013, vol. 39, no. 2, pp. 126-135).
Keywords: beluga whale, Delphinapterus leucas, population structure, mitochondrial DNA, microsatellite loci.
Исследования, проведенные в восточной части Северной Пацифики (американское прибрежье Берингова, Чукотского морей и моря Бофорта), показали высокую степень генетического своеобразия в наборах материнских линий (гаплотипы митохондриальной ДНК) белухи Delphinapterus leucas Pallas, 1776, летующей в разных, в том числе географически близких, районах. В то же время
особи из летних скоплений обладают общим набором аллелей рекомбинируемых (ядерных) генов и, очевидно, составляют единую популяцию (Brown Gladden et al., 1997, 1999; O'Corry-Crowe et al., 1997,2010). По мнению данных авторов, это определяется общностью акватории, занимаемой разными скоплениями в зимне-весенний период, когда у белух, предположительно, происходит спаривание.
1 Работа выполнена в рамках Программы изучения распространения и миграций белухи ("Белуха-белый кит") при финансовой поддержке Русского
географического общества и проекта "Современный статус белух амурского скопления (Охотское море, Россия): оценка устойчивости" (испол-
нитель ООО РОЦ "Дельфин и Я", финансирование: Ocean Park Corporation - Hong Kong; Georgia Aquarium Inc., SeaWorld Parks and Entertainment, Mystic Aquarium and Institute for Exploration - USA; Kamogawa Sea World - Japan).
Популяционную структуру белухи на российском Дальнем Востоке до настоящего времени генетическими методами не исследовали. Белухи встречаются у берегов Чукотского, Берингова и Охотского морей. При этом животные, летующие у западных побережий Чукотского и Берингова морей, вероятно, могут приходить к американскому берегу и разделять с белухами североамериканских летних скоплений единые акватории зимовок в Беринговом море. Полагают, что охотоморские белухи живут в изоляции от популяций арктического бассейна. Сведения об обнаружении белух в районе Курильской гряды отсутствуют, а вдоль восточного побережья Камчатки в пределах Берингова моря они встречаются очень редко (Гептнер и др., 1976; Бурканов В.Н., личное сообщение).
Летом в Охотском море белухи концентрируются в нескольких местах: в Амурском лимане и Сахалинском заливе (сахалино-амурское летнее скопление), в заливах Академии (зал. Николая и Ульбанский залив) и Шантарского моря (шантарское летнее скопление), в Гижигинской и Пенжинской губах зал. Шелихова и вдоль западного побережья Камчатки (гижигинское, или шелиховское летнее скопление). Зимой белухи откочевывают в пелагические районы; о численности и составе их групп в это время практически ничего не известно, а о районах и путях перемещений имеются лишь отдельные сведения (Мельников, 2001; Шпак идр.,2010).
Вопрос о степени обособленности групп белух, скапливающихся летом в разных районах, носит дискуссионный характер. Суммируя данные авиаучетов в разные сезоны года, Мельников (2001) поддержал предположение Клейненберга с соавторами (1964) о единой популяции белухи в Охотском море. Однако другие исследователи (Берзин, Яблоков, 1978; Берзин и др., 1986, 1988, 1990) считают, что в Охотском море существует две или три отдельные группы белух.
Определение популяции как совокупности особей с единым генофондом предполагает наличие скрещивания, но достоверная информация о местах и сроках спаривания белух отсутствует. Период щенки может быть растянут на полгода и значительно варьирует в разных районах (Матишов, Огнетов, 2006). По нашим неопубликованным данным, во всех районах исследования в Охотском море в июле - начале августа присутствовали новорожденные белухи. Продолжительность беременности у белух дискутируется уже более полувека. По мнению Клейненберга с соавторами (1964) и Матишова, Огнетова (2006), ее срок не превышает 11-12 мес. Однако исследование Броди (Вго&е, 1971), а также сведения о сроках эструса и продолжительности беременности у белух в неволе (ЯоЬеск й а1., 2005) позволяют говорить о 14.5-15 мес. В данном случае правильным представляется предположение Арсеньева (1939) о том, что спаривание у белух происходит в весенние месяцы на местах зимовок или во время миграции. Этой же точки зрения придерживаются американские и канадские
авторы (O'Corry-Crowe et al., 1997; Brown Gladden et al., 1999).
Задача настоящего исследования - определение структуры населения белухи в морях российского Дальнего Востока молекулярно-генетическими методами.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материал собирали в 2006-2010 гг. с конца июня до конца сентября в западной и восточной частях Охотского моря и в северо-западной части Берингова моря (рис. 1, табл. 1). Материалом для исследования послужили образцы кожи, отобранные методом биопсии, которые хранили в 96% этаноле или в 20% растворе диметилсульфоксида (DMSO) в насыщенном растворе NaCl. Небольшая часть образцов была получена от мертвых животных, найденных на берегу или в рыболовных сетях. Все белухи относились к возрастным группам "два года и старше" (adultus и subadultus).
ДНК выделяли с использованием наборов Diatom DNA Prep (ООО "Лаборатория Изоген", Россия) и InviMag Tissue DNA Kit (STRATEC Molecular, Германия) в соответствии с инструкциями производителей. Для оценки общего генетического разнообразия и степени генетической обособленности изучаемых групп определяли аллельный состав девяти микросателлитных локусов ядерной ДНК (яДНК), ранее использовавшихся для аналогичных целей канадскими (Brown Gladden et al., 1999) и американскими (O'Corry-Crowe et al., 2010) исследователями: DlrFCB4, DlrFCB5, DlrFCB17 (последовательность праймеров см.: Buchanan et al., 1996); EV37Mn, EV94Mn, 415/416, 417/418, 464/465 и 468/469 (последовательность праймеров см.: Fullard et al., 2000). Амплификацию выбранных участков проводили на базе смеси Mag Mix 2025 (ЗАО "Диалат", Россия). Один из праймеров каждой пары был снабжен флуоресцентной меткой на основе красителей FAM, R6G, TAMRA или ROX. Все использованные в работе прайме-ры были синтезированы в ЗАО "Синтол" (Россия).
Для локусов 415/416,417/418 и 464/465 использовали параметры цикла ПЦР (Fullard et al., 2000) с установленной температурой отжига 48°С и с дополнительной стадией конечной элонгации - 30 мин при 72°С. Остальные локусы амплифици-ровали в ходе 30 циклов, включавших стадию денатурации при 94°С, отжига при 61.5°С и элонгации при 72°С - по 40 с на каждую стадию, а также конечную элонгацию в течение 30 мин при 72°С.
Аллельный состав определяли на автоматическом анализаторе Applied Biosystems 3130 Genetic Analyzer на капилляре с длиной рабочей части 50 см с использованием полимера РОР7. В качестве размерного стандарта использовали GeneScan 500 LIZ Size Standard. Хроматограммы р
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.