ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ =
УДК 575.174:595.799
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЛОКУСА COI-COII мтДНК МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ Apis mellifera L. В ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2015 г. Н. В. Островерхова, О. Л. Конусова, А. Н. Кучер, Т. Н. Киреева, А. А. Воротов, Е. А. Белых
Национальный исследовательский Томский государственный университет, кафедра зоологии беспозвоночных, Томск 634050 e-mail: nvostrov@mail.ru Поступила в редакцию 06.05.2014 г.
Проведена оценка генетического разнообразия локуса COI-COII мтДНК у медоносной пчелы в Томской области. Зарегистрированы три варианта локуса COI-COII мтДНК: PQQ, PQQQ (характерны для среднерусской породы) и Q (свойствен южным породам). Установлено, что по материнской линии 64% пчелосемей имеют происхождение от среднерусской породы медоносной пчелы, 28% пчелосемей — от южных пород и 8% составляют смешанные пчелосемьи. Для южных районов области показано большее генетическое разнообразие медоносных пчел по сравнению с северными районами, где преобладают однородные по генетическому варианту локуса COI-COII пчелосемьи (96%) и пасеки (73%). В Томской области не обнаружено больших территорий с пчелосемьями, имеющими по материнской линии происхождение от среднерусской породы; выявлено только несколько пасек (как в северных, так и в южных районах), все пчелы которых имеют происхождение от среднерусской породы.
DOI: 10.7868/S0016675815010105
Медоносная пчела Apis mellifera L. обладает огромным естественным ареалом, охватывающим всю Африку, Европу и Ближний Восток. На основании морфометрических и молекулярно-генетических маркеров предпринимались подходы к эволюционной классификации многочисленных подвидов и экотипов медоносной пчелы. Так, на основании морфометрического анализа первоначально были выделены хорошо дифференцированные эволюционные ветви, или линии, которые соответствовали географическому происхождению подвидов: к линии М отнесены подвиды медоносной пчелы западной части Средиземноморья и Северо-Западной Европы (A. m. mellifera, A. m. iberiensis, A. m. intermissa, A. m. saharien-sis, A. m. siciliana и A. m. ruttner), к линии С — подвиды Юго-Восточной Европы и Восточного Средиземноморья (A. m. ligustica, A. m. carnica, A. m. macedonica, A. m. cecropia, A. m. cypria, A. m. adami), к линии О — подвиды Ближнего Востока и западной части Азии (A. m. caucasica, A. m. ana-toliaca, A. m. syriaca, A. m. meda, A. m. armeniaca, A. m. jemenitica, A. m. pomonella) и к линии A — подвиды Африканского континента (A. m. lamarckii, A. m. andansonii, A. m. scutellata, A. m. monticola, A. m. litorea, A. m. capensis, A. m. unicolor и A. m. sim-ensis) [1, 2]. Однако данные молекулярно-генетиче-ского анализа митохондриальной ДНК (мтДНК) показали, что варианты мтДНК не во всех случаях соответствуют морфологической системе. Для подвидов Африки (линия А) и Северо-Западной
Европы (линия М) показано соответствие мор-фометрических и мтДНК результатов; подвиды A. m. intermissa, A. m. sahariensis, A. m. siciliana и A. m. ruttner в настоящее время отнесены к североафриканской группе внутри линии A. В то же время подвиды Средиземноморья, Восточной Европы и западной части Азии, сгруппированные в морфологические линии C и O, по вариантам мтДНК существенно не различаются, поэтому все они были отнесены к гипотетической линии С [2, 3]. В популяциях медоносной пчелы Ближнего Востока были найдены отличающиеся от линий A, M и C варианты мтДНК, которые были ассоциированы с морфологической линией O [2, 4]. В дальнейшем, на основании дополнительных мо-лекулярно-генетических данных митохондриаль-ная линия О была идентифицирована как подгруппа африканской линии А и переименована в линию Z [2]. Наконец, еще одна митохондриаль-ная линия, обозначенная Y, была идентифицирована у медоносных пчел Северо-Восточной Африки, которая также вошла в африканскую группу [2]. Изменения коснулись также и эволюционной ветви М: на основании анализа нуклеотидных последовательностей предполагается наличие только одного подвида в этой линии — A. m. mellifera [5]. Интересен тот факт, что недавние молекулярно-ге-нетические исследования репрезентативных выборок 14 подвидов с использованием ядерных маркеров (SNP) позволили выделить группы, в значительной степени отражающие традицион-
ные четыре эволюционные ветви, предложенные F. Ruttner на основе морфологии [1, 6].
В Европе встречается несколько подвидов медоносной пчелы, но только подвид Apis mellifera mellifera (или темная лесная пчела) освоил лесостепную и лесную зоны и имеет естественный ареал вдоль северной границы Евразии примерно до 60° северной широты. Эволюция темной лесной пчелы проходила в суровых природно-климатических условиях, и в отличие от других подвидов медоносной пчелы A. m. mellifera характеризуется высоким уровнем адаптации к неблагоприятным факторам окружающей среды, большей устойчивостью к болезням. Предполагается, что на такой обширной территории не может обитать один подвид медоносной пчелы A. m. mellifera со сходной структурой генофонда во всех локальных популяциях. Скорее всего, существуют экологические группы (экотипы), отличающиеся друг от друга как по генетическим параметрам, так и по поведенческим, физиологическим и морфологическим признакам на уровне ниже подвидового [7].
В Сибирь медоносная пчела была завезена 200 лет назад, хорошо адаптировалась к местному климату и растительным сообществам и представляет собой искусственные популяции, зимовку которых контролирует человек. Первоначально в Сибири культивировалась медоносная пчела Apis mellifera mellifera, или среднерусская порода (термин, принятый в России), как наиболее адаптированная к суровым климатическим условиям региона. Случаи завоза в Западную Сибирь пчел южных пород, таких как карпатская (производная A. m. carnica), серая горная кавказская (A. m. caucasica) и итальянская (A. m. ligusti-ca), известны с 1920-х годов. В конце прошлого века этот процесс стал массовым и практически неконтролируемым, наблюдается высокий уровень метисации пчел [8]. Массовая межпородная гибридизация приводит к сокращению ареала аборигенных подвидов и "ухудшению" генотипиче-ского состава медоносных пчел. Гибридные популяции менее адаптированы к резко изменяющимся в течение года условиям окружающей среды, характеризуются повышенным уровнем заболеваемости и снижением иммунитета [2, 7, 9].
Подвиды медоносной пчелы различаются по генетическим особенностям. Это относится и к межгенному региону COI-COII (последовательность между генами цитохромоксидазы I и цито-хромоксидазы II) мтДНК. Локус COI-COII состоит из двух нуклеотидных последовательностей — Р (может быть представлен несколькими вариантами — P0, P1 и P2) и Q [10]. Эволюционные линии медоносной пчелы различаются по числу копий последовательностей P (1 или 0) и Q (от 1 до 5) [10, 11]. Например, восточно-европейская линия С обладает самой короткой последовательно-
стью этого межгенного региона (имеет одну копию Р-элемента, Р-последовательность отсутствует); подвиды пчел линий М, А, Z и У характеризуются более длинной последовательностью, так как наряду с Р-элементом содержат от одного до пяти элементов Р (т.е. имеют варианты Рр, РРР, рддд, ррррр и рддддд). Для южных пород медоносной пчелы (серая горная кавказская, карпатская, итальянская), культивируемых в России, установлена структура локуса, представленная только последовательностью р, а у среднерусской породы регистрируются несколько вариантов локуса — рдд, ррод, ррррр. Таким образом, специфичность пород медоносной пчелы по структуре локуса С01-С011 мтДНК позволяет установить происхождение медоносной пчелы по материнской линии.
В настоящем сообщении представлены результаты исследования распространенности генетических вариантов локуса С01-С011 мтДНК в популяциях медоносной пчелы на территории Томской области, выполненные с целью характеристики современного состояния генофонда пчел на пасеках и выявления локальных популяций медоносной пчелы среднерусской породы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования послужили рабочие пчелы, отобранные в период 2009—2013 гг. от 316 пчелосемей 56 пасек 11 районов Томской области (рис. 1), в том числе с 19 пасек 14 населенных пунктов шести северных (Парабельского, Колпашевского, Чаинского, Молчановского, Кривошеинского и Бакчарского) и с 37 пасек 29 населенных пунктов пяти южных (Асиновского, Шегарского, Зырянского, Томского, Кожевни -ковского) районов области (табл. 1).
С учетом особенностей организации пчелосемей для изучения полиморфизма мтДНК можно исследовать одну рабочую пчелу (или одного трутня) от семьи [12]. Сбор образцов должен проводиться тщательным образом, чтобы исключить возможный миграционный дрейф между колониями. Так, в качестве образца может служить личинка, особь при выходе из ячейки расплода или нелетная пчела. Однако при формировании выборок не всегда удается добиться требуемой аккуратности, поэтому во избежание ошибок при определении происхождения пчелосемьи рекомендуется анализировать большее число особей.
В предыдущем исследовании нами при анализе локуса С01-СО11 мтДНК в некоторых случаях в одной пчелосемье были выявлены пчелы разного происхождения, как среднерусской породы, так и южных пород (выявлены варианты ррр и Р) [13]. Поэтому для более точной оценки генетического разнообразия пчел от каждой пчелосемьи исследовали от двух до пяти особей, а в случае вы-
Рис. 1. Карта локализации исследованных пасек Томской области: 1 — с. Парабель; 2 — окр. г. Колпашево; 3 — д. Но-воабрамкино; 4 — с. Леботер; 5 — с. Подгорное; 6 — д. Стрельниково; 7 — с. Гореловка; 8 — д. Сарафановка; 9 — с. Со-коловка; 10 — с. Кривошеино; 11 — с. Высокий Яр, д. Крыловка; 12 — с. Бакчар, с. Парбиг; 13 — д. Тихомировка; 14 — урочище Кужербак; 15 — с. Новиковка; 16 — с. Каргала; 17 — с. Дубровка; 18 —с. Окунеево; 19 — с. Зырянское; 20 — д. Кусково; 21 — п. Заречный (Межениновское сельское поселение); 22 — д. Бодажково, с. Семилужки, п. Заречный (Малиновское сельское поселение); 23 —д. Нижне-Сеченово, д. Березкино, с. Зоркальцево, с. Рыбалово, д. Кудринский участок, д. Губино; 24 — п. Синий Утес, д. Магад
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.