научная статья по теме ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА CORBICULA JAPONICA PRIME, 1864 (BIVALVIA: CYRENIDAE) В ЭСТУАРНЫХ ВОДОЕМАХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ Биология

Текст научной статьи на тему «ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА CORBICULA JAPONICA PRIME, 1864 (BIVALVIA: CYRENIDAE) В ЭСТУАРНЫХ ВОДОЕМАХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ»

БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2014, там 40, № 3, с. 229-237

УДК 575.174 ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА

ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА CORBICULA JAPONICA PRIME, 1864 (BIVALVIA: CYRENIDAE) В ЭСТУАРНЫХ ВОДОЕМАХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ1

© 2014 г. Н. О. Вороной1, Н. И. Заславская1'2

'Дальневосточный федералъныйуниеерситет (ДВФУ), Владивосток 690950;

2Институт биологии моря им.А.В.ЖирмунскогоДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: voronoy_n@mail.ru

Статья принята к печати 21.11.2013 г.

Исследована популяционно-генетическая структура двустворчатого моллюска Corbicula japónica в 10 эстуар-ных поселениях Приморского края с использованием 9 аллозимных локусов в качестве маркеров генов. Выявлена пространственная генетическая гетерогенность поселений (G = 0.05), степень которой зависела от расстояния между поселениями. Не выявлено неравновесие по сцеплению ни по одной паре локусов. Показатель генетического сходства между парами поселений варьировал от 0.916 до 0.994. Генетическая неоднородность поселений корбикулы, очевидно, является результатом дрейфа генов, уравновешенного нерегулярным генным потоком. Такое равновесие может быть свидетельством относительно недавнего расселения С. japónica, которое, по-видимому, происходило во время климатического оптимума голоцена (около 7.5 тыс. лет назад).

Ключевые слова: аллозимы, Corbiculajaponica, генетическая гетерогенность, дрейф генов.

Population genetic structure of Corbicula japónica Prime, 1864 (Bivalvia: Cyrenidae) in estuarine water bodies of the Primorsky Region. N. O. Voronoy1, N. I. Zaslavskaya1-2 ('Far Eastern Federal University, Vladivostok 690950; institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)

The population genetic structure of the bivalve Corbicula japónica from 10 estuarine sites in the Primorsky Region was investigated using 9 allozyme loci as gene markers. This study revealed spatial genetic heterogeneity between the investigated populations (Gst = 0.05); its degree was dependent on the distance between populations. No linkage disequilibrium was found for any pair of loci. The index of genetic similarity between pairs of populations varied from 0.916 to 0.994. The genetic heterogeneity of the C. japónica populations is probably a result of genetic drift balanced by an irregular gene flow. Such an equilibrium may indicate a relatively recent dispersal of C. japónica, which may have occurred during the Holocene climatic optimum (about 7.5 kyr ago). (Biologiya Morya, 2014, vol. 40, no. 3, pp. 229-237).

Keywords: allozymes, Corbiculajaponica, genetic heterogeneity, genetic drift.

Двустворчатые моллюски рода Corbicula представляют собой группу небольших по размеру солоновато- и пресноводных моллюсков, широко распространенных по всему миру (Morton, 1986). Юг российского Дальнего Востока составляет значительную (северную) часть ареала рода Corbicula. Корбикулы образуют крупные скопления в эстуариях, лиманах, лагунах, соленых озерах, опресненных бухтах и заливах Приморского и Хабаровского края, а также Сахалинской области (Явнов, Раков, 2002; Лабай и др., 2003). Благодаря своей пищевой ценности эти моллюски являются важными промысловыми объектами.

Для успешного промысла и сохранения биоразнообразия необходимо исследовать популяционно-генетическую структуру вида. Определение реальной подразделенности вида на дискретные единицы воспроизводства позволяет оценить общие сырьевые запасы вида и его запасы в отдельных частях ареала, а также равномерно распределить промысловую нагрузку на локальные группировки, сохраняя их способность к восстановлению. В Японии и Корее генетическая струк-

тура популяций основных коммерчески ценных видов корбикул изучена достаточно подробно (Hatsumi et al., 1995; Lee, Kim, 1997; Huh et al., 2005; Suzuki et al., 2006), тогда как в России такие исследования не проводились. Более того, несмотря на то, что в последние десятилетия дальневосточные корбикулы активно добываются и экспортируются в страны Юго-Восточной Азии, не ясен их видовой состав. В частности, Старобогатов с соавторами (Курсалова, Старобогатов, 1971; Затравкин, Богатов, 1987; Богатов, Старобогатов, 1994, и др.) выделили и переописали 10 видов корбикул, обитающих на Дальнем Востоке России, из которых в настоящее время лишь 8 видов указываются как валидные, в том числе для Приморского края - 5 видов (Kantor et al., 2010).

Проведенные нами ранее исследования показали тождественность последовательности фрагмента первой субъединицы гена цитохромоксидазы (COI) у корбикул, населяющих эстуарные водоемы Приморья, и у Corbicula japónica, обитающей в Японии, и позволили заключить, что мы изучали именно этот вид (Voronoy et al., 2011). Для исследования популяционно-генетической

1 Работа выполнена при поддержке грантов Правительства РФ № 11.034.31.0010 и Министерства образования и науки РФ № 02.740.11.0678.

структуры данного вида (и уточнения видового состава) в качестве маркеров генов были использованы аллозимы (аллельные варианты ферментов), успешно применяющиеся для решения как систематических, так и популя-ционных задач при изучении моллюсков рода Corbicula (Huh et al., 2005; Suzuki et al., 2006). Целью данной работы являлось определение особенностей популяционно-генетической структуры эстуарных поселений двустворчатого моллюска С. japónica в Приморском крае с использованием аллозимов в качестве маркеров генов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Моллюсков собирали гидробиологическим сачком в 10 эстуарных водоемах Приморского края в 2011 г. (рис. 1). Координаты мест сбора определяли при помощи GPS-навигатора Garmin Oregon 450 (табл. 1). Размер каждой выборки составлял 70-120 образцов. Для анализа брали свежие или глубоко замороженные образцы (при -85°С). При помощи горизонтального электрофореза в 14% крахмальном геле исследовали аллозимную изменчивость по 20 аллозимным локу-сам, кодирующим 17 ферментов. Детали крахмально-гелевого электрофореза были описаны ранее (Заславская, 1989). Для итогового анализа были отобраны 9 полиморфных локу-сов: эстераза (EST*, КФ 3.1.1.1), маннозо-6-фосфатизомераза (MPI*, КФ 5.3.1.8), малатдегидрогеназа (MDH*, КФ 1.1.1.37), лейцинаминопептидаза (LAP *, КФ 3.4.11.1), 6-фосфоглюконат-дегидрогеназа (6-PGD*, КФ 1.1.1.44), Р-галактозидаза (GAL*, КФ 3.2.1.23), аргининфосфаткиназа (ARGK*, КФ 2.7.3.3), изоцитратдегидрогеназа (ЮН*, КФ 1.1.1.41), глюкозо-6-фосфатизомераза (GPI*, КФ 5.3.1.9). Для разделения ферментов использовали две буферные системы: 1) исходный буфер -

0.9 М трис, 0.5 М Н3В03, 0.02 М ЭДТА, 0.02 М MgCl2-6H20, pH 8.6, исходный буфер для анодного отсека разбавляли в 7 раз, для катодного - в 5 раз, для геля - в 20 раз; 2) исходный буфер - 0.1 М трис, 0.02 М малеиновая кислота, 0.01 М ЭДТА, 0.01 М MgCl2, pH 7.4, для приготовления геля использовали электродный буфер, разбавленный в 10 раз.

Частоты аллелей, показатели изменчивости, коэффициенты генетического сходства I и расстояния D (Nei, 1978) рассчитаны с помощью статистического пакета программ BIOSYS (Swofford, Seiander, 1981). Доверительный интервал для коэффициентов генетического сходства и расстояния рассчитан в программе DBOOT (Пудовкин и др., 1996).

Для оценки значимости различий между наблюдаемыми и теоретически ожидаемыми из уравнения Харди-Вайнберга частотами генотипов, для проведения %2-теста на гетерогенность по частотам аллелей и для оценки неравновесия по сцеплению использовали программу GENEPOP vl.2 (Raymond, Rousset, 1995). При проверке соответствия распределения генотипов равновесию Харди-Вайнберга и оценке существенности гетерогенности по аллельным частотам проводилась поправка на множественность сравнений по формуле Шидака (Sokal, Rohlf, 1981) с использованием программы MULTEST (Зайкин, Пудовкин, 1991). Фенограмма, отражающая генетические связи между поселениями моллюсков, построена с помощью программы NTSYS-pc v.2.1 (Rohlf, 2000).

Зависимость генетических дистанций от географического расстояния оценивали, используя веб-приложение IBDWS (10000 пермутаций) (Jensen et al., 2005).

РЕЗУЛЬТАТЫ

По большинству локусов исследованные выборки имели одни и те же наиболее часто встречающиеся

Рис. 1. Карта-схема расположения мест сбора Corbicula japónica в эстуарных водоемах Приморского края (А), в том числе: Б - в лагуне Лебяжья и В - в Духовских озерах. Условные обозначения выборок: ЛУ - лагуна Лебяжья, устье; ЛК - лагуна Лебяжья, кут; РУ -р. Раздольная; АА - р. Артемовка; ВВ - р. Волчанка; КС - р. Киевка; ТП - оз. Пресное; КТ - оз. Круглое; МТ - оз. Мраморное; ДТ -оз. Духовское.

Таблица 1. Исследованные Приморского края

поселения Corbicula japónica

Выборка Район Координаты

широта долгота

Лагуна Лебяжья, устье Хасанский 42°58'56.32" 131°29'14.59"

Лагуна !! 42°58'51.07" 131°27'23.91"

Лебяжья, кут

Р. Раздольная Надеждин-ский 43°19'28.15" 131°49'56.94"

Р. Артемовка Шкотов-ский 43°20'00.07" 132°17'26.25"

Р. Волчанка Партизанский 42°54'44.82" 132°42'49.45"

Р. Киевка Лазовский 42°5Г42.60" 133°40'30.65"

Оз. Пресное Ольгинский 43°52'10.31" 135°28'54.53"

Оз. Круглое Тернейский 44°36'48.90" 136°12'46.92"

Оз. Мраморное !! 44°38'08.58" 136°12'23.34"

Оз. Духовское !! 44°38'50.88" 136°12'26.57"

аллели (табл. 2). Исключение составили следующие ло-кусы: ARGK* - в выборках из лагуны Лебяжья (устье) и р. Раздольная; IDH* - в выборках из р. Раздольная; GAL* - в выборках из р. Артемовка, лагуна Лебяжья (устье) и оз. Мраморное; LAP* - в выборках из озер Духовское, Мраморное и р. Раздольная. Во всех выборках наблюдалось соответствие наблюдаемых и ожидаемых частот генотипов из уравнения Харди-Вайнберга, за исключением озерных популяций (р < 0.01): оз. Пресное - по локусу GAL *, оз. Мраморное - по локусам GAL * и MPL*, оз. Круглое - по локусам LDH* и GAL * (табл. 3).

Генетический профиль всех поселений, составленный по частотам наиболее часто встречающихся аллелей, заметно различался, за исключением пар: лагуна Лебяжья, устье - лагуна Лебяжья, кут; оз. Мраморное -оз. Духовское; оз. Мраморное - оз. Круглое; оз. Духовское - оз. Круглое (рис. 2). Показатель генетического сходств

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.

Показать целиком