ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 1, с. 78-88
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 575.174.015.3:599.774.4:636.934.55
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ГЕНОФОНДА СОБОЛЯ (Martes zibellina L.): ДАННЫЕ АНАЛИЗА МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ
© 2015 г. С. Н. Каштанов1, Г. Р. Свищёва13, С. Л. Пищулина2, О. Е. Лазебный4, И. Г. Мещерский2, Л. В. Симакин5, В. В. Рожнов2
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва 119991
e-mail: snkashtanov@mail.ru 2Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва 119071 3Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск 630090 4Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва 119334 5Печоро-Илычский природный биосферный заповедник, Республика Коми, пос. Якша 169436
Поступила в редакцию 29.04.2014 г.
Исследована генетическая структура семи природных популяций соболя с помощью оригинальной панели из десяти микросателлитных локусов. Популяции были выбраны на основании исторических данных по флуктуациям численности соболей за последние 300 лет, а также данных о влиянии естественных и искусственных миграций на сопредельные популяции. Показано, что по большинству локусов популяции находятся в состоянии генетического равновесия. Между тремя выборками популяций Центральной Сибири генетические различия незначительны, значения индекса подраз-деленности невысоки, в то время как популяции, приуроченные к краям ареала вида, характеризуются максимальными значениями индекса подразделенности. Впервые показано, что популяции из разных географических регионов соболя сохраняют свои индивидуальные характеристики, несмотря на влияние естественных и искусственных миграций. Проведенные исследования, с применением ядерных маркеров, позволили получить представление о генетической структуре вида в целом.
DOI: 10.7868/S001667581501004X
Ареал соболя (Martes zibellina L.) занимает огромную территорию от северных областей Предуралья до Дальнего Востока, включая некоторые острова Тихого океана, это более 700 млн га. Географические популяции соболя, населяющие эти регионы, значительно различаются по ценности пушнины и ряду других количественных признаков. Генетическое разнообразие природных популяций соболя является важным показателем состояния генетических ресурсов вида. Оценка генетического разнообразия необходима для определения перспектив сохранения и рационального использования вида и является основой для мониторинга генофондов популяций.
Анализ распределения ресурсов соболя за последние 300 лет показывает, что в результате промысла географическая целостность большинства популяций была нарушена. К началу ХХ в. ареал вида распался на отдельные очаги в удаленных друг от друга районах. Соболь был почти полностью уничтожен в Западной Сибири [1, 2] и в районах Крайнего Северо-Востока и Сихотэ-Алиня [3, 4]. В Центральной Сибири и горных системах Алтая и Саян сохранились локальные популяции [5, 6]. Лишь на Камчатке, в силу ее удаленности от основных районов промысла, сохранилась без
влияния с материка основная предковая популяция вида [7, 8]. На государственном уровне был принят ряд мер: многолетний запрет на добычу соболя, создание соболиных заповедников и заказников. К началу 30-х годов XX в. соболя начали расселять. Общая численность интродуциро-ванных соболей за весь период работ по восстановлению ареала вида от Урала до Дальнего Востока составила около 20 тыс. особей [6]. Главным по значимости регионом-донором стало Прибайкалье, где процесс восстановления ареала и численности соболя происходил очень быстро [9]. После пятилетнего запрета на добычу соболя (с 1935 г.) площадь заселения вида увеличилась в 3 раза [10]. Крупные очаги с высокой плотностью заселения вида сформировались на Баргузинском хребте, в бассейне р. Киренги, в Предбайкалье, на Центрально-Тунгусском плато и многих других районах. К настоящему времени ареал соболя восстановлен в границах начала XVII в. и занимает зону темнохвойной тайги от Уральских гор до Дальнего Востока, включая полуостров Камчатка и ряд островов Тихого океана.
Генетическая структура популяций соболя сформировалась в результате целого ряда процес-
сов изменения климата, имевших место на протяжении среднего и позднего плейстоцена [11, 12].
Неоднократно предпринимались попытки систематики вида рядом известных зоологов [5, 13, 14]. Данные, полученные этими исследователями, были представлены в известном сборнике "Млекопитающие Советского Союза" [15]. Всего было выделено 17 подвидов соболя. Необходимо выделить важный этап в исследовании видовой структуры соболя, связанный с морфометриче-скими исследованиями краниологических коллекционных материалов, в основном собранных в период с 1974 по 2001 г. В общей сложности были проанализированы данные по 46 популяционным группировкам, представляющим значительную долю российской части вида [5, 16—19]. Несмотря на неоднозначность полученных результатов, важное значение этих исследований состоит в выявлении границ и описании географических популяций соболя.
Исходя из этой информации, нами был организован сбор биологических образцов с целью создания коллекции, представляющей различные географические популяции соболя. Образцы коллекции депонированы в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН.
Цель настоящей работы — изучение генетической структуры вида на основной части ареала с использованием разработанной коллективом авторов оригинальной панели микросателлитных маркеров. Популяционно-генетические исследования, проводимые на основе анализа ядерного и митохондриального геномов, позволяют получить новые данные, проясняющие вопросы дифференциации популяций и подвидов соболя, по сравнению с уже известными сведениями [11, 12, 20—24]. Таким образом, в исследованиях популя-ционной структуры соболя можно отметить начало следующего этапа работ, основанного на углубленном анализе генофонда вида в настоящее время.
В ходе исследования нами были проанализированы образцы тканей соболей, представляющих следующие популяции, выбранные на основании исторических данных по флуктуациям численности за последние 300 лет, а также данных о влиянии естественных и искусственных миграций на сопредельные популяции.
Северный Урал, Предуралье (далее название выборки — "Северный Урал"): Троицко-Печор-ский район Республики Коми;
Юго-Западная Сибирь, западная часть Восточного Саяна ("Саяны"): Курагинский район Красноярского края;
Центральная Сибирь: Тунгусско-Чунский район Красноярского края ("Ванавара") и Братский ("Братск") район Иркутской области, относящи-
еся к системе Енисейского водосборного бассейна, и Катангский район Иркутской области ("Ер-богачен"), находящийся на границе Енисейского и Ленского бассейнов;
Приморье ("Сихотэ-Алинь"): Нанайский район Хабаровского края;
Камчатка ("Камчатка"): Камчатский край.
Проанализированные выборки представляют шесть материковых популяций соболя, две из которых находятся на краях ареала вида: западном — Северный Урал и восточном — Приморье. Анализ мероприятий по расселению и акклиматизации соболя, проведенных в 1927—1960 гг., позволяет в настоящее время подразделять популяции соболя на популяции-доноры (центрально-сибирские) и популяции-реципиенты — уральскую, саянскую и приморскую. Напротив, камчатская популяция соболя не подвергалась воздействию акклиматизационных мероприятий и одновременно естественным образом обособлена от основной части ареала вида. Таким образом, проанализированный материал позволяет оценить действенность проведенных акклиматизационных мероприятий.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Выделение ДНК. ДНК выделяли из образцов невыделанной шкуры соболя с помощью стандартного метода фенол-хлороформной депротеи-низации после обработки гомогената тканей про-теиназой К [25].
Фрагментный анализ микросателлитных локу-сов. Методом фрагментного анализа определяли аллельный состав 10 микросателлитных локусов, описанных ранее для других видов семейства куньих: Ma1, Ma2, Ma3, Ma8, Ma15, Ma18, Ma19 для Martes americana [26]; Mvis072 для Neovison (Mustela) vison и Mer041 для Mustela erminea [27]; Mel10 для Meles meles [28], и апробированных в нашей более ранней работе [22].
Использованные последовательности прайме-ров приведены в указанных работах. В нашем случае один из праймеров каждой пары был снабжен флуоресцентной меткой (FAM, R6G, TAMRA, ROX). Праймеры были синтезированы НПК Синтол (Россия).
ПЦР проводили на базе смесей MagMIX 2025 (ПКЗАО Диалат, Россия) при следующих условиях: денатурация при 95°C — 5 мин; 35 циклов амплификации: 95°C - 45 с, 58°C - 30 с, 70°C - 2.5 мин; финальная элонгация при 72°C — 30 мин. Определение длин амплифицированных фрагментов выполняли на секвенаторе 3500 Genetic Analyzer (AB — Applied Biosystems, США) в присутствии размерного стандарта GeneScan 500 LIZ (AB) с последующей расшифровкой хроматограмм в программе GeneMapper v. 4.0 (AB). Аллели идентифицировали путем определения соответствия полученных
Таблица 1. Генетическое разнообразие географических популяций соболя
Популяция/регион N А AR. Но Не Р
Ванавара (Ц. Сибирь) 31 8.55 6.44 0.704 0.761 0.461
Ербогачен (Ц. Сибирь) 28 8.09 5.99 0.660 0.729 0.415
Братск (Ц. Сибирь) 23 8.18 6.43 0.675 0.770 0.277
Саяны 31 9.18 6.69 0.707 0.786 0.286
Сихотэ-Алинь (Приморье) 40 10.73 7.37 0.741 0.809 0.270
Северный Урал 71 9.36 6.17 0.695 0.733 0.471
Камчатка 37 7.73 5.29 0.713 0.706 0.926
Примечание. N — размер выборки; А — среднее число аллелей на локус; AR — обогащенность популяции аллелями (allelic richness), вычисленная как среднее число аллелей, нормированное на объем выборки N; Ho — наблюдаемая гетерозиготность; He — ожидаемая гетерозиготность; Р — значение вероятности для теста Харди—Вайнберга с учетом всех локусов.
значений длин фрагментов разделению на размерные классы с шагом, соответствующим ожидаемому числу нуклеотидов.
Популяционно-статистический анализ. Для статистической обработки результатов исследований полиморфизма микросателлитных локусов при
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.