ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 6, с. 704- 710
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ =
УДК 575.22:597.554.3
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЛОКУСА ГЕНА cyt b мтДНК У ХАРИУСА (Thymalus sp.: Thymalidae, Pisces), ИНТРОДУЦИРОВАННОГО В р. БАЙДРАГ ГОЛ БАССЕЙНА ДОЛИНЫ ОЗЕР (МОНГОЛИЯ)
© 2015 г. Ю. В. Слынько1, В. В. Столбунова1, Б. Мэндсайхан 2
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, Борок 152742, Ярославкая область e-mail: syv@ibiw.yaroslavl.ru 2Институт геоэкологии Академии наук Монголии, Улан Батор 844818, Монголия
e-mail: bmendee@yahoo.com Поступила в редакцию 21.07.2014 г.
На основании изменчивости фрагмента гена cyt b мтДНК исследован хариус, интродуцированный из Ледовитоморского бассейна (бассейн р. Селенга) в одну из рек Центрально-Азиатского бессточного бассейна (р. Байдраг Гол, бассейн Долины Озер). Проведена морфологическая и молекулярно-генетическая идентификация и установлено, что был вселен байкальский хариус. Обсуждаются вопросы о родственных отношениях видов центрально-азиатских хариусов.
DOI: 10.7868/S0016675815060144
При интродукции видов на новые местообитания, как правило, отмечаются быстрые фенотипи-ческие изменения адаптивного характера и нередко наблюдаются весьма существенные изменения генетической структуры популяций [1, 2]. Согласно общепринятым представлениям, в большинстве случаев происходит обеднение генетического разнообразия [3], однако известны и примеры, когда в результате множественности интродукций данный эффект нивелируется [4]. Молекулярно-генетические исследования последствий череды вселений позволяют утверждать, что множественность вселений оказывает определенное влияние на успешную адаптацию видов на новых местообитаниях [5, 6]. Есть доказательства, что интродукции могут быть вполне конструктивными и ведут к активизации мутаций оригинальных генотипов вселенцев, что влечет за собой достижение эволюционной и экологической новизны [7, 8].
В 2003—2005 гг. на территории Хангайского горного массива в оз. Биндэръяа Хух-Нур, расположенного на р. Заг Гол, притока р. Байдраг Гол (Баянхонгорский аймак), была осуществлена местными жителями (Баатар и Алтанхуяг Сандаг-сурэн) бракеражная (по терминологии [9]) интродукция хариуса и ленка [10]. Посадочный материал отбирался из естественной популяции хариуса р. Чулут Гол, притока р. Идэр Гол бассейна р. Селенга (Архангайский аймак). По устным сообщениям местных жителей (Д. Талхаа, Д. Тайванжар-гал, Г. Бат-Эрдэнэ), в 2010 г. наблюдались мальки ленка и хариуса в малых пойменных водоемах р. Байдраг Гол в районе сомона Жаргалант. По со-
временным представлениям южная граница семейства ТЬушаШёае на территории Хангайского горного массива не простирается далее бассейна р. Селенга. В той части Центрально-Азиатского бессточного бассейна, которая включает водоемы Долины Озер, в настоящее время хариусы отсутствуют. Согласно палеонтологическим предположениям [11, 12] и данным молекулярно-филоге-нетических реконструкций [13—15], куст азиатских хариусов сформировался в миоцене, ареал их обитания охватывал всю территорию нынешней Центральной Азии, включая современную Долину Озер. Исчезновение хариусов из состава ихтиофауны Долины Озер, вероятно, объясняется интенсивным орогенезом и прогрессивным похолоданием на этих территориях на рубеже плиоцена и плейстоцена [16]. Вместе с тем современные абиотические характеристики и экологические условия рек бассейна Долины Озер, берущих начало в Хангае, весьма сходны с таковыми в реках бассейна Селенги и Большого Алтайского хребта [17, 18], особенно в отношении условий, являющихся привычными для хариусов. Вероятно, эти обстоятельства способствовали успешной интродукции хариуса в один из водоемов бассейна Долины Озер — р. Байдраг Гол. Вплоть до недавнего времени полагалось, что водоемы верховьев бассейна р. Селенга населены сибирским хариусом (ТНутаНт агсИст) [19, 20]. Сибирского хариуса в бассейнах оз. Байкал и р. Селенга описывали в статусе подвидов — ТН. а. Ьа1са1ет1з и ТН. а. Ьгву1ртп18 [21, 22]. Впоследствии были предприняты попытки придать обоим этим под-
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЛОКУСА ГЕНА cyt b мтДНК У ХАРИУСА
705
видам статус валидных видов [23]. Уточнение таксономического статуса было осуществлено с применением молекулярно-генетических методов, основанных на анализе фрагментов генов ядерного и митохондриального геномов. В результате был подтвержден видовой статус 1Ъ. baicalensis, обитающего в бассейнах р. Селенга и оз. Байкал [13, 15, 24]. Однако при этом не исключалась возможность симпатрического обитания сибирского и байкальского хариусов в бассейне р. Селенга. Вероятней всего, эти представления основаны на значительном морфологическом сходстве байкальского и сибирского хариусов и перекрывании значений большинства диагностических признаков [13]. Возможно поэтому при обследовании в 2012 г. верховьев р. Заг Гол и оз. Биндэръяа Хух-Нур сотрудники экспедиции Института геоэкологии АНМ идентифицировали по морфологическим признакам обнаруженного в значительных количествах интродуцированного хариуса как сибирского — 1Ъ. arcticus [10].
Основной целью настоящего исследования было установление видовой принадлежности хариуса, интродуцированного в р. Байдраг Гол бассейна Долины Озер, по данным анализа одного из наиболее применяемых филогенетических и таксономических маркеров — локуса цитохрома Ь (су! Ь) митохондриальной ДНК.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе исследовали выборку из популяции хариуса Thymallus 8р., отловленного в 2013 г. в р. Байдраг Гол на территории Баянхонгорского аймака (46°18' N 99°20' Е). Непосредственно по-
сле вылова был осуществлен морфологический анализ 21 экземпляра хариуса по совокупности диагностических признаков (10 пластическим и 6 меристическим), используемых в таксономической диагностике хариусов [13]. Сопоставление значений признаков у хариуса из популяции р. Байдрыг Гол проводилось по голотипам байкальского, сибирского, монгольского и европейского хариусов. В выборке были представлены как половозрелые, так и ювенильные особи хариуса. Меристические признаки: число прободен-ных чешуй в боковой линии (II), число ветвящихся лучей в спинном (Ш), в анальном (А), грудных (Р) и брюшных (V) плавниках, число тычинок на первой жаберной дуге ^рЬ). Пластические признаки: высота тела (И), длина рыла (г), длина верхней (1тх) и нижней (1тй) челюстей, длина головы (с), антедорсальное расстояние (аШ), длина основания (Ш) и наибольшая высота в задней части (hD) спинного плавника, длина брюшного (IV) и грудного (1Р) плавников. Значения пластических признаков приводили в процентах от длины тела (Ls).
Пробы мышечной ткани у пяти экземпляров хариуса были фиксированы в 96%-ном этаноле для анализа фрагмента гена су! Ь мтДНК. Тотальную клеточную ДНК выделяли с помощью набора реагентов DiаtomTMDNAPrep100 (ООО "Лаборатория ИзоГен", Москва). Для молекулярно-ге-нетического анализа амплифицировали участок гена цитохрома Ь (су! Ь) митохондриальной ДНК (мтДНК) длиной 1141 пн. Синтез фрагмента гена су! Ь мтДНК проводили с использованием прай-меров:
cytbF: 5'-CATAATTCCTGCCCGGACTCTAACC-3', cytbR: 5'-TTTAACCTCCGATCTCCGGATTAC A -3' [14].
Смесь для полимеразной цепной реации (ПЦР) содержала десятикратный буфер для амплификации "Fermentas", Литва (10 ммоль Трис-HCl (pH 8.8), 50 ммоль KCl, 2.5 ммоль MgCl2, 0.8% Nonidet P40); по 200 нмоль каждого из четырех dNTP; по 3.2 пмоль каждого из двух праймеров; 0.9 ед. 7а#-полимеразы ("Бионем", Москва) и 100 нг тотальной клеточной ДНК. Амплификацию вели в объеме 25 мкл, для предотвращения испарения в ходе ПЦР на реакционную смесь наслаивали минеральное масло. Программа амплификации включала в себя этап первоначальной денатурации ДНК: 95°С, 5 мин — 1 цикл; 30 циклов синтеза фрагмента: 95°С, 1 мин; 58°С, 1 мин; 72°С 1 мин 30 с, и этап окончательной элонгации цепи: 72°С 5 мин — 1 цикл.
Полученные ПЦР-продукты секвенировали на базе "Евроген Ру" (Москва) в прямом и обрат-
ном направлениях с использованием вышеуказанных праймеров.
Выравнивание и анализ полиморфизма нук-леотидных последовательностей, расчет генетических дистанций и индексов проводили в программных пакетах BioEdit v. 5.0.9.1 [25], MEGA 4.0 [26]. Филогенетическое древо с расчетом бут-стреп-поддержек узлов ветвления (500 репликаций) строили в программе MEGA 4.0 с применением метода ближайшего соседа (Neighbor Joining, NJ). Медианную сеть (Median Joining Network, MJN) выявленных в ходе анализа вариантов первичных последовательностей строили в программе Network 4.2.0.1. [27]. Оценку времени расхождения видов осуществляли в программе MEGA 4.0 с учетом рассчитанной ранее для филе-тических линий семейства Salmonidae скорости дивергенции локусов мтДНК 0.44 х 10-8 замен на
Значения диагностических морфологических признаков у 21 экз. хариуса р. Байдраг Гол в сравнении с таковыми у байкальского, сибирского, монгольского и европейского хариусов (по Книжину [13])
Хариус
Признак сибирский Th. arcticus байкалький Th. baicalensis европейский Th. thymallus монгольский Th. brevirostris р. Байдраг Гол
ll 74-103 (87) 80-110 (97) 76-101 (84-92) 73-88 (80) 89-97 (93)
D 10-16 (13) 10-15 (12) 11-17 10-14 13-15 (13)
A 7-12 (9) 7-11 (9) 8-11 (10) 7-10 (9) 9-13 (9)
V 13-17 (15) 13-17 (15) 11-16 (14) 13-16 (14) 12-15 (13)
P 8-11 (9) 8-11 (10) 8-11 (9-10) 8-10 (9) 9-10 (9)
spb 15-22 (19) 14-23 (20) 18-29 (23) 15-22 (19) 16-18 (17)
r 4.4-6.9 4.7-7.5 5.9-8.6 5.0-8.3 3.6-4.9
lmx 4.5-7.3 4.4-7.0 4.0-6.1 4.7-8.3 5.4-7.5
lmd 6-10.5 9-11.3 4-9.7 9.2-14.3 6-9.0
c 16.9-21.0 16.8-21.9 17.4-21.4 30.6-37.1 17.5-19.3
aD 28.2-34.3 32.0-39.0 30.6-37.1 30.6-37.1 26.9-34.2
H 16.7-24 16.3-25.0 18.9-26.8 16.4-23.5 12.7-21.5
ID 19.4-29.8 15.8-25.5 18.3-26.9 15.9-22.5 18.2-22.4
hD 9.2-37.0 5.7-22.9 8.1-23.1 6.1-10.6 13.0-18.2
IP 13.6-19.6 12.8-17.9 12.0-17.3 12.5-16.3 13.3-16.8
IV 13.3-30.4 10.2-18.3 11.8-17.5 11.9-16.4 10.3-15.5
Примечание. В скобках даны наиболее часто встречающиеся значения признака (только для счетных признаков).
сайт в год на линию [15]. Два новых выявленных гаплотипа хариуса из р. Байдраг Гол депонированы в GenBank (NCBI) под номерами KJ
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.