ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 576.316.345:599.323.4
ОСОБЕННОСТИ В-ХРОМОСОМ ВОСТОЧНОАЗИАТСКОЙ МЫШИ Apodemus peninsulae (Thomas, 1906) ЗАБАЙКАЛЬЯ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА,
ВЫЯВЛЕННЫЕ FISH МЕТОДОМ
© 2015 г. Н. Б. Рубцов1, И. В. Картавцева2, Г. В. Рослик2, Т. В. Карамышева1, М. В. Павленко2, М. А. Иваса3, Х. C. Ко4
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск 630090
e-mail: rubt@bionet.nsc.ru
2Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток 690022 e-mail: roslik_g@mail.ru, irina-kar52@rambler.ru, mv_pavlenko@mail.ru 3Nihon University, Kameino 1866, Fujisawa, Kanagawa 252-8510, Japan
e-mail: iwasa.masahiro@nihon-u.ac.jp 4Department of Biology, Chungbuk University, Cheongju 361-763, Korea e-mail: syskoss@chungbuk.ac.kr Поступила в редакцию 03.07.2014 г.
Восточноазиатская мышь Apodemus peninsulae является широкоареальным видом, распространенным в лесах Азии. Для вида характерна высокая частота животных с В-хромосомами, при этом их число, морфология и состав ДНК в различных географических регионах отличаются. Нами впервые проведен сравнительный анализ результатов in situ гибридизации ДНК-проб, полученных из В-хро-мосом, с метафазными хромосомами восточноазиатских мышей Забайкалья и Дальнего Востока, включая Дальний Восток России, Японию и Южную Корею. Показана низкая изменчивость ДНК В-хромосом у особей с Дальнего Востока России и высокая — в популяциях Забайкалья и Японии. В-хромосомы экземпляров A. peninsulae из Южной Кореи имеют незначительные отличия от таковых у восточноазиатских мышей Дальнего Востока России. Обсуждаются возможное происхождение В-хромосом A. peninsulae в исследованном регионе в сравнении с ранее полученными нами данными от восточноазиатских мышей из Сибири и Прибайкалья, а также пути расселения вида.
DOI: 10.7868/S001667581503011X
Восточноазиатская мышь, Apodemus peninsulae Thomas, 1906, широко распространена в смешанных лесах России от Западной Сибири до берегов Тихого океана, а также в Монголии, Корее, Китае и Японии на острове Хоккайдо [1]. Для кариоти-па особей этого вида помимо 48 акроцентриче-ских А-хромосом основного набора характерно наличие добавочных В-хромосом, число и морфология которых могут значительно варьировать. У большинства особей из популяций Центральной Сибири их количество составляет от 0 до 24 [2]. Описаны кариотипы мышей и с большим числом В-хромосом [3]. У восточноазиатских мышей Дальнего Востока России число В-хромосом варьирует от 0 до 7 [4—7], в Корее — от 1 до 6 [8, 9], в Монголии — от 1 до 13 [10—12], в Китае — от 0 до 14 [13], в Японии — от 0 до 13 [14]. Для популяций материковой части ареала вида характерен большой процент животных с добавочными хромосомами [2, 5, 15]. Сравнительный анализ состава ДНК В-хромосом, выполненный созданием мик-родиссекционных ДНК-проб из В-хромосом и их районов, а также прицентромерных С-позитив-
ных районов аутосом с последующей флуоресцентной гибридизацией in situ (FISH) с метафазными хромосомами анализируемых образцов, показал, что В-хромосомы состоят преимущественно из повторенных последовательностей, а некоторые содержат активные ядрышкообразую-щие районы [6, 16, 17]. Было также установлено, что В-хромосомы и районы В-хромосом могут содержать различные повторенные последовательности [6, 16, 18, 19]. По крайней мере, часть повторов, характерных для плеч большинства В-хромосом особей из популяций Дальнего Востока, также присутствуют в виде диспергированных повторов в С-негативных районах хромосом основного набора. Были выявлены повторы, типичные для слабо конденсированных районов макро и микро В-хромосом. Также в ряде В-хро-мосом были обнаружены и описаны районы, не содержащие ДНК, гомологичной перечисленным выше повторам. Полученные данные о гомологии ДНК прицентромерных районов В-хромосом и хромосом основного набора позволили предположить, что В-хромосомы особей популяций За-
5
341
110° 120° 60°
130° 140°
50°
40°
Рис. 1. Точки отлова Apodemus peninsulae и распределение двух FISH типов В-хромосом восточноазиатской мыши в различных географических регионах Забайкалья и Дальнего Востока. Забайкалье: 1 — БМ — Бурятия, Муйский р-н, 14 км восточнее станции Таксимо (N = 5); Баргузинская котловина, окр. с. Баргузин (N = 1); 2 — ЗК-З — Забайкальский край, запад: Сохондинский заповедник (N = 9); 3 — ЗК-В — Забайкальский край, восток: Балейский р-н, окр. с. Унди-но-Поселье (N = 1), Борзинский р-н, окр. с. Усть-Озерное (N = 2); Дальний Восток, Россия: 4 — ЕАО — Еврейская автономная область, окр. г. Биробиджан (N = 2); 5 — ХК — Хабаровский край: окр. г. Комсомольск-на-Амуре (N = 4), окр. оз. Эворон (N = 15); 6 — ПК — Приморский край: Шкотовский р-н, с. Новонежино (N = 1), Находкинский р-н, окр. пос. Авангард (N = 1), Пограничный р-н, верховье р. Гранитная, Борисовское плато (N = 3); Дальний Восток, Южная Корея: 7 — ЮК, Национальный парк Соннисан (N = 4); Дальний Восток, Япония: 8 — Я-Х — о. Хоккайдо, 7—8 км восточнее г. Томакомай (N = 7). N — число изученных особей. Цветом обозначены типы В-хромосом по FISH сигналам: I тип — белый цвет; II тип —черный.
падной Сибири происходят преимущественно из аутосом, тогда как В-хромосомы особей популяций Дальнего Востока — преимущественно из половых хромосом. На основании сведений о составе и морфологии В-хромосом восточноазиатских мышей из различных популяций были предложены гипотезы о происхождении и дальнейшей эволюции В-хромосом [20].
В настоящей работе проведен анализ влияния путей и времени расселения восточноазиатской мыши после окончания последнего ледникового периода из рефугиумов в Центральной Сибири, Забайкалье и на Дальнем Востоке на формирование современных систем В-хромосом у этого вида млекопитающих.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе выполнено молекулярно-цитогене-тическое исследование 197 В-хромосом, выявленных в кариотипах 55 восточноазиатских мы-
шей из восьми популяций Забайкалья и Дальнего Востока РФ, а также Южной Кореи и Японии (рис. 1, табл. 1).
Морфологический анализ и классификация В-хро-мосом. Препараты метафазных хромосом готовили по общепринятым методикам. Красители Гим-за или DAPI использовали согласно стандартным протоколам. В-хромосомы с четко видимой морфологией, длина которых в хорошо распластанных метафазных пластинках превосходила их ширину, были отнесены к макро В-хромосомам; В-хромосомы меньшего размера, в составе которых удавалось выявить хотя бы одно плечо, — к мини В-хромосомам; маленькие, точкоподобные В-хромосомы, в составе которых не удавалось выявить плечи даже в прометафазных пластинках, — к микро В-хромосомам. В свою очередь, по размеру мы выделяли крупные, средние и мелкие макро В-хромосомы по сравнению с хромосомами основного набора и в соответствии с ранее разработанными критериями [21]. При обозначе-
Таблица 1. Районы отлова Apodemus peninsulae и число изученных В-хромосом
Географический регион, годы отлова и число (Ы) отобранных для БКИ-анализа особей Число В-хромосом у исследованных мышей Всего изучено В-хромосом
1. БМ, 2007 г., N = 6 4—5*/3—4*/2/1—2*/3/0** 16
2. ЗК-З, 2004 г., N = 9 2/2/5/0—4*/6—7*/8/3/6/2—5* 40
3. ЗК-В, 2004 г., N = 3 5—8*/6/5—6* 17
4. ЕАО, 2004 г., N = 2 1 —2*/2 3
5. ХК, 2001, 2002 гг., N = 19 3—4*/1—2*/2—3*/0—2*/1—3*/2—3*/0**/2—4*/1—3*/2/2—3*/ 54
1 —2*/4/2—3*/2—3*/0—1*/1—3*/1—2*/5—7*
6. ПК, 1999, 2000, 2002 гг., N = 5 1—4*/4/4—7*/0—2*/2—4* 19
7. ЮК, 2003 г., N = 4 1—3*/0—1*/2—3*/1—3* 8
8. Я-Х, 1998, 2005 гг., N = 7 6—8*/5—8*/3—4*/4—6*/6/5/7 40
N = 55 197
Примечание. Номера 1—8 и сокращения географических регионов соответствуют таковым на рис. 1; / — косая черта разделяет числа В-хромосом у каждого отдельного животного; * — пределы варьирования чисел В-хромосом у особей-мозаиков; ** — отсутствие В-хромосом у двух особей: № 1380 из Хабаровского края и № 2275 из Бурятии.
нии В-хромосом использовали следующую номенклатуру: номер зоологического образца, символ "В", номер В-хромосомы данного животного (номера присваивались всем макро и мини В-хро-мосомам в порядке уменьшения их размера, затем произвольно микро В-хромосомам). Таким образом, В-хромосома 9B3 является третьей по размеру В-хромосомой образца № 9.
Микродиссекционные ДНК-пробы. ДНК-пробы получали из ранее приготовленных микродиссек-ционных ДНК-библиотек введением в их ДНК биотина и дигоксигенина [6, 16, 17]. Обозначение ДНК-проб, полученных из целых В-хромосом (WCP — Whole Chromosome Paint), указывало на конкретные В-хромосомы, из которых они были получены. В работе использовали ДНК-пробы, полученные из целых В-хромосом мышей сибирских (WCP-9B8, WCP-9B9) и дальневосточных популяций (WCP-1505B1, WCP-1505B2, WCP-1507B1, WCP-1508B1, WCP-1508B2). Были также использованы ДНК-пробы, полученные из отдельных районов хромосом (PCP — Partial Chromosome Paint): PCP11B2pq была получена из p- и q-плеч В-хромосомы 11B2, PCPAC — из прицен-тромерного района нескольких аутосом особи из сибирской популяции [16].
FISH и микроскопия хромосомных препаратов. Гибридизацию in situ микродиссекционных ДНК-проб с метафазными хромосомами анализируемых образцов, детекцию сигнала (авидин-FITC/биотинилированный, антиавидин/авидин-FITC и антидигоксигенин-Су3) проводили по стандартным методикам [16]. Для окрашивания хромосом после гибридизации in situ использовали краситель DAPI.
Результаты дифференциального окрашивания и FISH анализировали с помощью микроскопа AXIOSKOP 2 Plus ("Zeiss"), для регистрации и обработки микроизображений использовали CCD-камеру, соответствующие комплекты фильтров фирм "Chroma" и "Zeiss", программное обеспечение ISIS3 (METASystems "GmbH", Германия). В работе использовалось оборудование ЦКП микроскопического анализа биологических объектов СО РАН и ДВО РАН.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Морфологический и молекулярно-цитогенетический анализ В-хромосом
В результате проведения молекулярно-цитоге-нетического анализа 197 В-хромосом, обнаруженные в кариотипах 53 из 55 исследованных животных, были разделены на два основных типа по составу ДНК их прицентромерных районов. К В-хромосомам первого типа
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.