МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2014, том 48, № 1, с. 89-98
ГЕНОМИКА. ^^^^^^^^^^^^^^ ТРАНСКРИПТОМИКА
УДК 575.857:599.323.4(57)
ИНТРОГРЕССИЯ МАРКЕРОВ ЯДЕРНОЙ И МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК Mus musculus musculus В АБОРИГЕННЫЕ ПОПУЛЯЦИИ МЫШЕЙ СРЕДНЕЙ АЗИИ (M. m. wagneri) И ЮГА СИБИРИ (M. m. gansuensis)
© 2014 г. Л. Н. Спиридонова*
Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, 690022
Поступила в редакцию 19.06.2013 г.
Принята к печати 14.08.2013 г.
Исследована изменчивость нуклеотидных последовательностей второго интрона гена гемоглобина b1-цепи (ИЪЪ-ЪТ) и полного контрольного региона митохондриальной ДНК (D-петля) у аборигенных и си-нантропных популяций Mus musculus wagneri Средней Азии и M. m. gansuensis юга Сибири. Показано, что частоты встречаемости варианта гемоглобина Hbbw1 в природных и городских популяциях мышей неодинаковы. Все мыши из природных биотопов исследованных территорий обладают типом мтДНК, характерным для подвида musculus. По-видимому, замещение таксон-специфичных митохондриальных гаплотипов у подвидов wagneri и gansuensis произошло вследствие поглотительной гибридизации с номинативным подвидом musculus, что согласуется и с результатами по ядерной ДНК (ген ИЬЪ-Ы) данной работы. Впервые обнаружено две дифференцированные гаплогруппы у аборигенного подвида wagneri (d = 0.01), одна из которых включает туркменских домовых мышей. Это может свидетельствовать об интрогрессии мтДНК синантропных форм из Туркмении в природные популяции казахстанских мышей. Обнаружен также тип мтДНК, характерный для подвида castaneus и ранее не встречавшийся в Средней Азии, у двух особей из природных биотопов Казахстана и Туркмении. Высказано предположение о том, что генетический поток ядерных и митохондриальных признаков M. musculus направлен от синантропных форм в сторону природных популяций.
Ключевые слова: ядерная ДНК, второй интрон гена ь-1-вдпи гемоглобина, митохондриальная ДНК, ин-трогрессивная гибридизация, аборигенные и синантропные формы домовой мыши.
INTROGRESSION OF NUCLEAR AND MITOCHONDRIAL DNA MARKERS OF Mus musculus musculus TO ABORIGINAL POPULATIONS OF WILD MICE FROM CENTRAL ASIA (M. m. wagneri) AND SOUTH SIBERIA (M. m. gansuensis), by L. N. Spiridonova* (Institute of Biology and Soil Science, Far East Division, Russian Academy of Sciences, Vladivostok, 690022 Russia; *e-mail: spiridonova@biosoil.ru). Variability of the nucleotide sequences of the second intron of the b1-chain of hemoglobin (Hbb-b1) and complete control region of mitochondrial DNA (D-loop) was studied in aboriginal and commensal populations of M. m. wagneri from Central Asia and M. m. gansuensis from South Siberia. A difference in frequency of the hemoglobin Hbbw1 type for natural and urban populations of mice was shown. All mice from natural habitats of studied areas kept musculus-type of mtDNA. Apparently, the substitution of taxon-specific mitochondrial hap-lotypes of wagneri and gansuensis might occur due to absorbing hybridization with nominate subspecies musculus, what is consistent with the results on nuclear DNA (Hbb-b1 gene) of this work. Two differentiated haplo-groups among aboriginal subspecies wagneri were discovered first time (d = 0.01), one of which included house mice from Turkmenistan. This may indicate on mtDNA introgression from commensal forms of Turkmenistan into natural populations of Kazakhstan mice. The castaneus-type of mtDNA was detected in two individuals from the natural habitat of Kazakhstan and Turkmenistan, it had not been met in Central Asia before. It is suggested that the gene flow of nuclear and mitochondrial genomes in microevolution processes in M. musculus is directed from the commensal forms towards wild populations.
Keywords: nuclear DNA, second intron of b1-chain of hemoglobin gene, mitochondrial DNA, introgressive hybridization, aboriginal and synanthropic forms of wild mice.
DOI: 10.7868/S0026898414010145
* Эл. почта: spiridonova@biosoil.ru
Надвидовой комплекс Mus musculus Linnaeus, 1758 имеет сложную структуру, включая близкородственные таксоны разного ранга с неопределенными филогенетическими отношениями. К общепризнанным таксонам относятся M. m. musculus, M. m. domesticus, M. m. castaneus и M. m. bactri-anus, морфологические, кариологические и моле-кулярно-генетические характеристики которых достаточно хорошо изучены. Установлены и описаны гибридные зоны этих подвидов в местах контакта их ареалов: европейская зона (musculus х domesticus), закавказская (musculus х domesticus х bac-trianus) и восточно-азиатская (musculus х castaneus). Азиатские дикие формы домовой мыши относят к спорным таксонам, мнения о ранге которых противоречивы. Исследования степных свободножи-вущих аборигенных форм Mus musculus малочисленны и фрагментарны. Влияние синантропных (связанных с жильем человека) форм домовой мыши на дикие формы в литературе не описано, но известно, что между ними имеются зоны интерградации [1, 2] и происходит обмен генетической информацией. Представителями аборигенных форм являются мыши Казахстана (Mus musculus wagneri Eversmann, 1848) и юга Сибири (M. m. gansuensis Satunin 1903 (= raddei Kastschenko 1910)) [3]. Описание границ их распространения в литературе противоречиво, и это обусловлено, прежде всего, не однозначным и не согласованным использованием синонимов. До настоящего времени нет карты ареалов данных подвидов.
Мышь Вагнера (M. m. wagneri) представляет собой один из таких спорных и малоизученных таксонов в надвидовом комплексе M. musculus, без четкого таксономического статуса. Это степная аборигенная (иногда заходящая в постройки человека) форма М. musculus обитает в Средней Азии [1], на Северном Кавказе, Южном Урале и в восточной Украине [2]. Современный ареал охватывает Прикаспийскую низменность (включая ее западную часть), Казахстан (за исключением некоторых северных и восточных районов) и Среднюю Азию (кроме юго-западного Таджикистана) [2, 4]. Зона контакта и, следовательно, возможной интерградации wagneri и musculus прослеживается по западной границе Прикаспийской низменности, окрестностям Уральска и югу Оренбургской области [1]. Фортуйн (Fortuyn) [5] определяет домовую мышь, обитающую в Монголии, провинциях Китая Манчжурии и Ганьсу, как Mus wagneri mon-golium, Mus wagneri manchu или Mus gansuensis. Маршал (Marshall) [6] относит домовую мышь Центральной Азии к подвиду M. m. wagneri, мышей из центрального и восточного Китая, а также Корейского полуострова — к M. m. mongolium. Якименко и соавт. [7] домовую мышь этой территории рассматривают как M. m. raddei, а собственно форму wagneri относят к Центральной Азии. Форма gansuensis, по описанию Громова и Ербаевой [4], оби-
тает в Восточном Казахстане, на Алтае, в Восточном Забайкалье и на большей части Монголии [4]. Таким образом, вопрос о свободноживущих аборигенных азиатских формах домовой мыши остается до сих пор не разрешенным.
Морфологически M. m. wagneri и M. m. gansuen-sis очень сходны и обе они достоверно отличаются от группы M. musculus. Эти степные формы с желто-бурой спиной и белым брюхом, всегда имеющие четкую боковую границу, представлены только короткохвостыми (длина хвоста составляет 3/4 длины тела) мышами: число хвостовых позвонков дикого подвида, M. m. wagneri, составляет 19—20, а М. т. тшси1ш — 26—28 [5].
До недавнего времени использование алло-зимного, кариологического и молекулярно-гене-тического методов (контрольный регион мтДНК) в сравнительном анализе комплекса тшси1ш-wagneri-gansuensis не позволяло установить различий между ними, за исключением различий в гетерохроматиновых блоках на 17-ой и 18-ой хромосомах, маркирующих подвид gansuensis [3, 8, 9]. Затем, результаты RAPD-анализа показали, что пара wagneri и musculus-gansuensis генетически значительно дифференцированы [10]. В настоящее время обнаружены также различия в аллель-ном составе гемоглобина у известных подвидов тшси1ш: НЪЪ характеризует форму domesticus, НЪЪЙ — сastaneus, а у номинативного подвида тт-си1т имеются все три аллеля — НЪЪ8, НЪЪЙ и НЪЪР. Четвертый вариант гемоглобина — НЪЪ*1 — обнаружен у домовых мышей из Китая (Цзяюйгуань, провинция Ганьсу), относящихся по морфологическим признакам к подвиду gansuensis [11]. По нуклеотидной последовательности гена НЬЬ™1 установлено происхождение варианта НЬЬР, который оказался рекомбинантной формой между НЬ¥ и НЬЬ™1 [12].
Распространение вариантов гемоглобина в си-нантропных и природных популяциях домовой мыши Китая, Забайкалья и Дальнего Востока было ранее изучено [13, 14], но их распределение у аборигенных форм в природных биотопах Средней Азии практически не исследовано. В связи с этим, цель данной работы — сравнить синантроп-ные и аборигенные формы домовой мыши Средней Азии (включая Казахстан) и юга Сибири по гену гемоглобина (НЬЬ) и изучить его распространение по ареалу. Кроме того, предпринята попытка обнаружить таксон-специфичные митохондри-альные гаплотипы для подвидов wagneri и gansuen-sis. Для решения задачи выбран второй интрон гена НЬЬ (Ъ1-цепи), позволяющий отличать вариант НЬЬ™1 от остальных типов гемоглобина, и контрольный регион мтДНК ^-петля), хорошо различающийся у подвидов домовой мыши (тшси1ш, domesticus, castaneus и ЬасМапш).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Материал для исследования и места отлова мышей представлены в табл. 1. Всего изучено 75 животных из 17 точек местообитания. Исследованные особи из аборигенных популяций по морфологическим признакам относятся к степным формам короткохвостых мышей и имеют светлую спинку, белое брюхо, хорошо выраженную "боковую" линию, что характеризует дикоживущие формы домовой мыши.
ДНК получали из фиксированной в 70%-ном этаноле печени по стандартной методике, с использованием протеиназы К с последующей де-протеинизацией фенолом, смесью хлороформа и изоамилового спирта и переосаждением ДНК изопропиловым и этиловым спиртами [15]. Амплификацию второго интрона гена НЬЬ-Ь1 и
Таблица 1. Места отлова животных, исследованных в работе
п/н Аборигенные популяции Коллектор
1 Казахстан, Восточно-Казахстанская обл.,
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.