научная статья по теме ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ГЕНА СУБЪЕДИНИЦЫ I ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ (COI) МТДНК МИНОГ, ОТНОСИМЫХ К LETHENTERON CAMTSCHATICUM И LETHENTERON REISSNERI COMPLEX, НЕ ИМЕЮТ РАЗЛИЧИЙ ВИДОВОГО УРОВНЯ Математика

Текст научной статьи на тему «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ГЕНА СУБЪЕДИНИЦЫ I ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ (COI) МТДНК МИНОГ, ОТНОСИМЫХ К LETHENTERON CAMTSCHATICUM И LETHENTERON REISSNERI COMPLEX, НЕ ИМЕЮТ РАЗЛИЧИЙ ВИДОВОГО УРОВНЯ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 437, № 5, с. 703-708

^ ОБЩАЯ

БИОЛОГИЯ

УДК 597.211+575.17

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ГЕНА СУБЪЕДИНИЦЫ I

ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ (COI) мтДНК МИНОГ, ОТНОСИМЫХ К LETHENTERON CAMTSCHATICUM И LETHENTERON REISSNERI COMPLEX, НЕ ИМЕЮТ РАЗЛИЧИЙ ВИДОВОГО УРОВНЯ © 2011 г. В. С. Артамонова, А. В. Кучерявый, академик Д. С. Павлов

Поступило 20.12.2010 г.

Исторически в систематике миног важную роль отводили жизненной стратегии. На этом основании в ряде случаев были выделены так называемые сателлитные группы видов [1]. Личинки миног внутри сателлитной группы неразличимы морфологически, но взрослые миноги различаются по ряду признаков (прежде всего, по длине тела). Считается, что после метаморфоза миноги одного вида мигрируют в крупные водоемы (реки, озера, моря, океаны), становятся паразитами костистых рыб и приступают к размножению спустя 0.5—3 года, а особи другого вида не покидают родную реку, становятся половозрелыми спустя 6—10 мес и затем погибают [1—4]. В сателлитную группу входит, как правило, один паразитический анадромный вид и его виды-спутники — непаразитические или паразитические резидентные виды, которые, как полагают, произошли от первого симпатрически [1, 4].

В частности, принято считать, что на Дальнем Востоке обитают паразитическая проходная минога Ь. сат18сИаИсит и симпатрически произошедший от нее вид Ь. ге^пей. Изначально считали, что этот вид связан общностью происхождения с Ь. ]арошсит, однако позже было признано, что вид Ь. ]арошсит синонимичен виду Ь. сат18сИаИ-сит, который исторически был описан раньше [5]. Кроме того, по данным некоторых авторов на Дальнем Востоке встречается сибирская непаразитическая минога Ь. ке881ей [6], которую относят в настоящее время к той же группе, что Ь. сат18сИа1-кит и Ь. ге^пей.

В последние годы японские исследователи уделяли большое внимание изучению генетических особенностей жилых непаразитических миног Дальнего Востока [7, 8]. В результате исследования как ядерных, так и митохондриальных мар-

Институт проблем экологии и эволюции

им. А.Н. Северцова

Российской Академии наук, Москва

кёров было показано, что на территории Японии и в Южной Корее, помимо L. camtschaticum, обитают две уникальные формы миног — L. sp. N и L. sp. S., каждой из которых вполне может быть присвоен видовой статус на основании существенных генетических отличий от всех до сих пор изученных миног [7]. В то же время L. kessleri и L. reissneri, описанные в качестве самостоятельных видов, продемонстрировали столь высокое генетическое сходство как ядерного, так и мито-хондриального геномов, что было предложено объединить эти виды в единый комплекс — L. reissneri complex [8].

Вопрос о генетических различиях между жилыми непаразитическими миногами L. reissneri complex и анадромным паразитическим видом L. camtschaticum до сих пор не изучен. Между тем он исключительно важен, поскольку не все исследователи согласны с тем, что особенности жизненной стратегии миног имеют наследственную природу [3, 4].

В настоящее время генетическую характеристику вида дают, как правило, на основании нук-леотидной последовательности гена субъединицы I цитохромоксидазы (COI) митохондриального генома (Barcoding). Показано, что в абсолютном большинстве случаев различия по этому локусу, даже между близкородственными видами хордовых, составляют более 2% [9]. В данной работе мы изучили последовательность фрагмента мтДНК длиной 1072 п.н., включающего частичную последовательность гена COI, для жилых и проходных миног одной и той же речной системы — системы р. Утхолок (Западная Камчатка).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Отлов миног во время нереста 2005 и 2006 гг. (май—июнь) проводили на нерестилищах при помощи электролова таким образом, чтобы в анализ попали совместно нерестящиеся особи разных форм. Локализация мест отлова миног

Рис. 1. Места отлова миног. 1 — нерестилище миног на р. Утхолок; 2 — нерестилище на р. Калкавеем; 3 — место поимки смолта; 4 — р. Мысмонт, место вылова личинок. Стрелкой обозначено положение речной системы на п-ове Камчатка.

показана на схеме, представленной на рис. 1. Видовая принадлежность миног, установленная на основании комплекса морфологических призна-

Таблица 1. Характеристика проб, использованных для изучения последовательности локуса COI мтДНК миног бассейна р. Утхолок

Место сбора материала Видовая принадлежность по комплексу морфологических и экологических признаков Год сбора материала

р. Утхолок L. camtschaticum 2005

р. Утхолок L. camtschaticum (smolt) 2005

р. Утхолок L. camtschaticum 2005

р. Утхолок » 2005

р. Утхолок L. reissneri complex 2005

р. Калкавеем L. camtschaticum 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем L. reissneri complex 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2005

р. Калкавеем » 2006

р. Мысмонт L. sp. (ammocoet) = (L. reiss- 2006

neri complex)

р. Мысмонт » 2006

р. Мысмонт » 2006

р. Мысмонт » 2006

р. Мысмонт » 2006

ков, имеющих систематическое значение [3], место и год отлова конкретных особей приведены в табл.1.

Наряду с 20 производителями и одним смол-том (особью, претерпевшей метаморфоз и мигрирующей на нагул в море) в анализ были взяты пять пескороек (личинок миног), принадлежность которых к жилой форме у нас не вызывает сомнений, поскольку в мелководном притоке (ручей Мысмонт), где они были отловлены, проходные паразитические миноги никогда не были отмечены, а пескоройки в свою очередь не мигрируют против течения на значительные расстояния.

Пробы тканей (обычно фрагмент плавника) для генетического анализа фиксировали 96%-ным этанолом (1 : 5). ДНК выделяли при помощи набора реагентов Diatom™ DNA Prep 200 (ООО "Лаборатория Изоген", Москва) согласно рекомендациям изготовителя.

В большинстве случаев анализируемый фрагмент мтДНК получали в виде двух перекрывающихся ПЦР-продуктов, обозначенных здесь как COI-1 (657 п.н.) и COI-2 (644 п.н.). При получении этих ПЦР-продуктов использовали пары праймеров LmpL6860 и LmpH7472, LmpL7340 и LmpH7933 соответственно [7]. Для тех случаев, когда ДНК исследуемых образцов оказывалась сильно деградированной, и получить ПЦР-про-дукты значительной длины не удавалось, были разработаны дополнительные внутренние прай-меры. Их использование в комбинации с перечисленными выше позволило получать укороченные перекрывающиеся ПЦР-продукты COI-1a (357 п.н.) и COI-1b (374 п.н.), COI-2a (359 п.н.) и COI-2b (354 п.н.) соответственно. Схема расположения праймеров на участке мтДНК, исследован-

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ГЕНА СУБЪЕДИНИЦЫ

705

m CN

Г^ЧО ЧО ООО CN eNm

^чщ О mtn оо

CN

ЧО

m^r оо

"TT"

"TT"

"TT"

"TT"

m

7

0

oo сл

LmpL 6860 LmpCOI-lbF LmpL 7340 LmpCOI-2bF

COI

LmpCOI-la

LmpH 7472 LmpCOI-2aR LmpH 7933

COI-1

COI-2

COI-la

COI-lb

=1

COI-2a

COI-2b

Рис. 2. Схема отжига основных (черные стрелки) и дополнительных (белые стрелки) праймеров в пределах локуса COI мтДНК. Вверху дана условная шкала (без соблюдения масштаба), на которой приведены положения первого и последнего нуклеотида каждого праймера на последовательности, секвенированной в данной работе. Внизу показаны ПЦР-продукты, получаемые при использовании различных пар праймеров (черный цвет — только основных, белый цвет — основных и дополнительных).

ном в настоящей работе, представлена на рис. 2. Последовательности всех праймеров приведены в табл. 2.

Во всех случаях ПЦР-продукты получали на амплификаторе "Терцик" (производство "ДНК-технология", Москва). Амплификацию проводили в 25 мкл буфера производства фирмы "Fermentas" (75 мМ Tris-HCl (pH 8.8), 20 мМ (NH4)2SO4, 0.1% Tween 20, 2 мМ MgCl2). Смесь для амплификации содержала около 300 нг тотальной клеточной ДНК, по 200 нмоль каждого из четырех дез-

оксирибонуклетидов, по 10 пмоль прямого и обратного праймеров и 0.5—0.7 ед. Тад-полимеразы (производство "Бионэм", Москва). Для предотвращения испарения в ходе реакции сверху на смесь наслаивали минеральное масло. Программа амплификации включала в себя этап первоначальной денатурации ДНК (95°С, 4 мин), 30 циклов синтеза ПЦР-продукта (95°С - 45 с, 54°С - 45 с, 72° С — 1 мин), а также этап конечной элонгации цепи (72°С, 5 мин).

Таблица 2. Праймеры, использованные для получения ПЦР-продуктов и секвенирования локуса COI мтДНК миног

Праймер Последовательность нуклеотидов Источник

LmpL 6860 5'-GGCTTTGGCAACTGACTTGTACC-3' [7]

LmpCOI-bR 5'-GAGGACTGCAGTAATTAAAACGGATC-3' В этой работе

LmpCOI-1bF 5'-TAAARCCYCCAACTATAACACAATACC-3' В этой работе

LmpH 7472 5 '-TACTGTGAATATGTGRTGGGCTC - 3' [7]

LmpL 7340 5'-TGATTTTTTGGTCACCCTGAAGTTTA-3' [7]

LmpCOI-2aR 5'-CCGGTRAGTCCYCCTACAGTRAATAAG-3' В этой работе

LmpCOI-2bF 5'-ATGACACACCCCCATACTATGRGC-3' В этой работе

LmpH 7933 5' - CATGTAGTGTATGCATCAGGGTARTC - 3' [7]

Таблица 3. Положение вариабельных нуклеотидов в последовательности локуса COI мтДНК у миног бассейна р. Утхолок

Видовая принадлежность особей по комплексу морфологических и экологических признаков Положение вариабельного нуклеотида № последовательности в GenBank

304 451 775 1036 1057

L. camtschaticum A G A T A HQ686281

L. camtschaticum (smolt) T A A T G HQ686282

L. camtschaticum T G A T A HQ686283

L. camtschaticum A G A T A HQ686284

L. reissneri complex T G A T A HQ686285

L. camtschaticum Т G A T G HQ686286

L. camtschaticum T G A T A HQ686287

L. camtschaticum T G A T G HQ686288

L. camtschaticum T G A T G HQ686289

L. camtschaticum T G A T G HQ686290

L. reissneri complex T G A T A HQ686291

L. reissneri complex T G A T A HQ686292

L. reissneri complex T G A T A HQ686293

L. reissneri complex T G A T A HQ686294

L. reissneri complex A G A T A HQ686295

L. reissneri complex A G A T A HQ686296

L. reissneri complex T A A T G HQ686297

L. reissneri complex T G A T G HQ686298

L. reissneri complex T G A C G HQ686299

L. reissneri complex T G A T A HQ686300

L. reissneri complex A G A T A HQ686301

L. sp. (ammocoet)=(L. reissneri complex

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