МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 49, № 2, с. 297-304
ГЕНОМИКА, ^^^^^^^^^^^^^^ ТРАНСКРИПТОМИКА
УДК 575.17:598.241.2
ДАННЫЕ ПО МИКРОСАТЕЛЛИТНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОДТВЕРЖДАЮТ НИЗКУЮ ГЕНЕТИЧЕСКУЮ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЮ ЗАПАДНОГО И ВОСТОЧНОГО ПОДВИДОВ СЕРОГО ЖУРАВЛЯ Grus grus L. (Gruidae, Aves)
© 2015 г. Е. А. Мудрик1*, Т. А. Кашенцева2, П. С. Редчук3, Д. В. Политов1
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 2Питомникредких видов журавлей, Окский государственный природный биосферный заповедник,
Рязанская обл., п. Брыкин Бор, 391072 3Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко, Киев, 01601 Поступила в редакцию 26.06.2014 г.
Принята к печати 31.08.2014 г.
При изучении 10 полиморфных микросателлитных локусов (Gram-22, Gram-30, Gpa-12, Gpa-38, Gpa-39, Gj-M15, Gj-M34, Gj-4066, Gj-8077, Gj-2298) установлен высокий уровень генетической изменчивости (Na = 10.2, HO = 0.684, HE = 0.728) и низкая степень генетической дифференциации (iST = 0.011) серого журавля (Grus grus L.) из разных частей его ареала. Спорные в таксономическом отношении западный (G. g. grus) и восточный (G. g. lilfordi) подвиды характеризуются одинаковым уровнем генетического разнообразия. Географической зависимости в распределении многолокусных индивидуальных генотипов птиц обоих подвидов нет (RXY = 0.017). Несмотря на низкий уровень дифференциации, подвиды и отдельные популяции серого журавля необходимо рассматривать как самостоятельные единицы охраны. Организация программ сохранения и мониторинга видового генофонда требует более подробного популяционно-генетического анализа с применением комплекса молекулярных маркеров.
Ключевые слова: серый журавль, Grus grus L., западный и восточный подвиды, генетическая изменчивость и дифференциация, микросателлитные локусы.
MICROSATELLITE DATA VERIFY LOW GENETIC DIFFERENTIATION BETWEEN WESTERN AND EASTERN SUBSPECIES OF THE COMMON CRANE Grus grus L. (Gruidae, Aves), by E. A. Mudrik1 *, T. A. Kashentseva2, P. S. Redchuk3, D. V. Politov1 (1Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia,*e-mail: mudrik@vigg.ru; 2Oka Crane Breeding Center, Oka State Nature Biosphere Reserve, Ryazanskaya obl., pos. Brykin Bor, 391072 Russia; 3Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, 01601 Ukraine). Using a set of 10 microsatellite loci (Gram-22, Gram-30, Gpa-12, Gpa-38, Gpa-39, Gj-M15, Gj-M34, Gj-4066, Gj-8077, Gj-2298) a high level of genetic variability (NA = 10.2, HO = = 0.684, HE = 0.728) and low genetic differentiation (i^r = 0.011) in the Common crane (Grusgrus L.) was detected throughout its range. Genetic diversity in disputed western (G. g. grus) and eastern (G. g. lilfordi) subspecies was shown to be similar. Spatial distribution of multi-locus individual genotypes has not been revealed (Rxy = 0.017). Despite low differentiation, subspecies and local populations of the Common crane should be considered as separate conservational units. Organization of programs for gene pool conservation and monitoring requires more detailed analysis based on combined analysis of various molecular markers.
Keywords: Common crane, Grus grus L., western and eastern subspecies, genetic variation and differentiation, microsatellite loci.
DOI: 10.7868/S002689841502010X
Серый журавль (Grus grus L., 1758) — широко распространенный политипический вид Палеарк-тики. Его гнездовой ареал охватывает евразийский континент от Западной Европы и Скандинавии до Китая и Дальнего Востока России [1]. Ранее
* Эл. почта: mudrik@vigg.ru
в таксономической структуре серого журавля выделяли два подвида, различаемые по размерам и особенностям окраски: номинативный западный (О. g. grus Ь.) и восточный (О. g. Ш/оМШ 8Иагре, 1894). Четкой границы между их ареалами нет, а широкая зона интерградации О. g. grus и О. g. Ш/оМШ условно очерчена территорией Пре-
дуралья и междуречья Волги и Урала [2]. В последние годы описано два новых подвида серого журавля — закавказский (О. g. агак1ЬаМ1 11уа8Иепко а. ОИа8аЪуап, 2008) [3] и тибетский (О. g. когв1оу1 11уа8Иепко а. Ве1уа1оу, 2011) [4]. Они малочисленны, изолированы от основной части гнездового ареала О. и рассматривались ранее как горные популяции восточного подвида. Однако внутривидовая дифференциация серого журавля остается спорной из-за большой амплитуды изменчивости признаков, применяемых для диагностики подвидов [5, 6]. До настоящего времени нет единой точки зрения о правомерности выделения подвидов у серого журавля.
Основные диагностические признаки западного и восточного подвидов О. grus — это размеры тела и окраска оперения. Считается, что первый крупнее второго и имеет более отчетливо выраженные черные пятна на проксимальных третьестепенных маховых перьях крыла. Однако разные формы окраски перьев могут встречаться даже среди птиц западного подвида, а основные параметры внешней морфологии (длина клюва, плюсны, крыла и хвоста) варьируют у самок и самцов в пределах подвидов больше, чем средние показатели этих признаков у обоих полов между подвидами [5].
Для разрешения спорных вопросов систематики журавлей успешно используются молекуляр-но-генетические маркеры [7—11]. В единственной публикации по внутривидовой генетической дифференциации О. grus показана низкая степень различий между представителями четырех подвидов (по две особи каждого) по митохондриальной ДНК (мтДНК) и подчеркивается необходимость анализа ядерных маркеров [11]. Несмотря на общее стабильное состояние О. grus как одного из самых распространенных видов журавлей в мире, во многих регионах его численность неуклонно сокращается, в частности в Европейской части России, в Западной и Центральной Сибири [1]. Популяционно-генетические исследования серого журавля необходимы для оценки охранного статуса подвидов и локальных группировок, для выявления уязвимых популяций и разработки мероприятий по сохранению и восстановлению их генетической структуры.
Цель нашей работы — анализ уровней генетической изменчивости и дифференциации западного (О. g. grus) и восточного (О. g. Ш/ог&) подвидов серого журавля по микросателлитным локусам.
Исследовали неродственных птиц природного происхождения, содержащихся в зоопарках и центрах разведения России, Украины, Эстонии, Казахстана и Молдавии. Как правило, это подранки или птицы, выращенные в неволе из яиц, изъятых из гнезд серых журавлей в природе. Также использовали перья журавлей, собранные непосред-
ственно на гнездовых участках западного подвида в центральном регионе России (Московская и Рязанская обл.) и Украине. Всего проанализировали образцы ДНК от S1 журавля: 3S птиц из западной (G. g. grus) и 1б из восточной (G. g. lilfordi) частей ареала (табл. 1). Пол птенцов и неразмножающих-ся журавлей определяли при помощи молекуляр-но-генетического маркера ЕЕ0.б [12].
У вольерных птиц ДНК выделяли из крови, полученной из яремной вены при-плановой диспансеризации журавлей. ДНК диких птиц выделяли из эпидермисов очинов перьев, собранных на гнездовых участках. ДНК экстрагировали с помощью ионообменной смолы ChelexlOO [13], используя наборы DIAtom™ DNAPreplOO (ООО "Лаборатория Изоген", Россия) и DiamondDNA Animal tissue Kit ("DiamondDNA", Россия). Проводили микросателлитный анализ по 10 гетерологичным полиморфным локусам, изолированным из геномов американского (G. americana L., локусы Gram-22, Gram-30 [14]), японского (G. japonensis Muller, локусы Gj-M15, Gj-M34[1S\, Gj-4066, Gj-8077, Gj-2298 [1б]) и райского (Anthropoides paradisea Lichtenstein, локусы Gpa-12, Gpa-38, Gpa-39 [17]) журавлей (табл. 2). Для полимеразной цепной реакции (ПЦР) использовали набор реагентов GenPak PCR Core ("Лаборатория Изоген", Россия). Электрофорез ПЦР-продуктов проводили в б%-ном полиакриламидном геле в Трис-EDTA-борат-ной буферной системе с последующим окрашиванием гелей бромистым этидием и визуализацией в ультрафиолетовом свете с помощью системы гель-документации Kodak Edas 290 ("Kodak", США). Расчет параметров генетического разнообразия и дифференциации, иерархический анализ молекулярной дисперсии (AMOVA), сопоставление генетических и географических дистанций с помощью теста Мантела производили при помощи надстройки для электронной таблицы MS Excel — GenAlEx б.5 [18]. Для факторного анализа методом главных компонент использовали пакет статистического анализа STATISTICA ("StatSoft Inc.", США).
Генетическая изменчивость серого журавля
Генетическая изменчивость серого журавля по микросателлитным локусам оказалась высокой. В совокупной выборке птиц по разным локусам обнаружено от S (Gram-22, Gram-30) до 23 (Gj-M34) аллелей (см. табл. 2). Всего по 10 локусам выявлено 102 аллеля, при этом 30 из них уникальны для западного подвида и б — для восточного.
Средние значения наблюдаемой (HO = 0.б84) и ожидаемой (HE = 0.728) гетерозиготности G. grus оказались на уровне соответствующих показателей для других видов журавлей: стерха, Grus leucogeranus Pallas (HO = 0.739, HE = 0.б99) [19], японского
Таблица 1. Образцы, использованные для анализа генетической изменчивости и дифференциации западного (Grus grus grus) и восточного (G. g. lilfordi) подвидов серого журавля по микросателлитным локусам
Географическое Число Пол Тип Место взятия
происхождение птиц особей б 9 образца образца
Grus grus grus
Эстония 2 2 - Кровь Таллинский зоопарк
Украина 3 1 2 » Киевский зоопарк
2 - 2 » Одесский зоопарк
2 - 2 » Николаевский зоопарк
1 1 - Перо Житомирская обл., из природы
Россия
Калининградская обл. 2 2 - Кровь Калининградский зоопарк
Ростовская обл. 1 - 1 » Ростовский-на-Дону зоопарк
Краснодарский край 1 - 1 » »
Тверская обл. 1 1 - » Питомник редких видов журавлей
Калужская обл. - 2 » Парк птиц "Воробьи"
Московская обл. 1 1 - Перо Заказник "Журавлиная родина", из природы
Рязанская обл. 3 2 Кровь Питомник редких видов журавлей
1 1 - » Пермский зоопарк
1 1 - » Ивановский зоопарк
1 1 Перо Окский заповедник, из природы
Ивановская обл. 1 - 1 Кровь Ленинградский зоопарк
Пензенская обл. 1 1 - » Пензенский зоопарк
Самарская обл. 1 - 1 » Сама
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.