научная статья по теме ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТЕРХОВ (GRUS LEUCOGERANUS PALLAS) В ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ УСЛОВИЯХ Биология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТЕРХОВ (GRUS LEUCOGERANUS PALLAS) В ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ УСЛОВИЯХ»

= ГЕНЕТИКА =

УДК 575.17:598.241.2

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТЕРХОВ (Grus leucogeranus Pallas) В ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ УСЛОВИЯХ

© 2014 г. Е. А. Мудрик*, Т. А. Кашенцева**, Е. А. Гамбург*, Д. В. Политов*

*Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, 119991 Москва, ул. Губкина, 3 **Питомникредких видов журавлей, Окский государственный природный биосферный заповедник, 391072 Рязанская обл., Спасский р-н, пос. Брыкин Бор E-mail: mudrik@vigg.ru Поступила в редакцию 17.06.2013 г.

С помощью 10 микросателлитных локусов охарактеризовано генетическое разнообразие основателей искусственной популяции редкого вида журавлей — стерха Grus leucogeranus Pallas. Установлено, что аллельное (в среднем 5.9 аллеля на локус) и генное (HO = 0.739) разнообразие стерха достаточно высокое и сопоставимо с оценками для природных популяций различных видов журавлей. На начальном этапе проведена генетическая паспортизация птиц (119 особей) из реестра Международной племенной книги стерха. Показана эффективность генетической паспортизации для индивидуальной идентификации, установления происхождения, анализа отцовства и исключения инбридинга у стерхов при естественном спаривании и искусственном осеменении. Отмечены случаи естественного размножения в парах стерхов, импринтированных на человека, и длительная сохранность сперматозоидов в половых путях самки.

DOI: 10.7868/S0002332914030096

Стерх, или сибирский журавль Grus leucogeranus Pallas (Gruidae: Gruiformes: Aves) — редкий исчезающий вид мировой орнитофауны, один из самых малочисленных видов журавлей (Meine, Archibald, 1996). Будучи эндемиком России, стерх представлен двумя территориально разобщенными популяциями в Западной и Восточной Сибири. Единичные особи угасающей западносибирской популяции (не более 20 птиц) гнездятся в бассейне нижнего течения р. Оби (Сорокин и др., 2000). Преобладающее большинство стерхов, составляющих восточносибирскую популяцию, гнездится в северо-восточных тундрах Якутии. По данным учета на местах зимовки в Китае современная численность восточной популяции стерха составляет 3.8—4 тыс. особей (Ли и др., 2013). Сокращение и трансформация мест обитания, а также браконьерство по всему ареалу стер-ха являются основными угрозами для выживания этого вида, занесенного в Красную книгу Российской Федерации (I категория статуса), Красный список Международного союза охраны природы и I Приложение Конвенции о международной торговле видами дикой фауны и флоры.

Как и для многих исчезающих редких видов животных, мероприятия по охране стерха включают в себя содержание и разведение этих птиц в искусственно созданных условиях (Кашенцева, Роздина, 2002; Кашенцева, 2005; Кашенцева и др., 2006). Сохраняющие необходимый уровень генетического разнообразия популяции в неволе

являются "резервным" генофондом для реинтро-дукции и восстановления природных популяций исчезающих видов (Rhodes, Latch, 2010). Информация, связанная с содержанием редких видов животных (даты рождения, перемещения и гибели, пол, происхождение, родители (если известны), места содержания, присвоенные номера), документируется в племенных книгах (международных, европейских, национальных). По данным последнего (пятого) выпуска Международной племенной книги (МПК) стерха (2009 г.), в 55 организациях из 14 стран мира содержатся 393 особи этого вида журавлей (Kashentseva, Bel-terman, 2009). Ведение МПК стерха и курирование Комплексной международной научно-производственной программой Евроазиатской региональной ассоциации зоопарков и аквариумов (ЕАРАЗА) "Сохранение журавлей Евразии" осуществляется главным центром содержания и разведения стерхов в России — Питомником редких видов журавлей Окского государственного природного биосферного заповедника (далее — Питомник). Основная деятельность Питомника направлена на пополнение угасающей западносибирской популяции стерха (Кашенцева, 2005). За 20 лет реинтродукции более 130 птенцов и молодых стерхов, полученных от маточного поголовья из Питомника, были выпущены в места обитания, пролета и зимовок западной популяции (Kashentseva, Belterman, 2009; Шилина и др., 2011). Кроме того, 54 стерха из Питомника были

переданы для разведения в российские (17 птиц) и зарубежные (37 птиц) зоопарки (Kashentseva, Belterman, 2009).

Генетическая паспортизация — это получение генетически детерминированных (индивидуальных и/или групповых) характеристик с помощью морфологических и/или молекулярных маркеров. Индивидуальная генетическая паспортизация по молекулярным маркерам существенно расширяет возможности эффективного разведения редких видов животных в неволе. Созданным на ограниченном генетическом материале искусственным популяциям угрожают инбридинг, снижение адаптивных возможностей и обеднение генофонда (Lacy, 1994). Современный арсенал молекулярных маркеров позволяет подбирать для размножения генетически гетерогенных партнеров и предотвращать близкородственные скрещивания среди небольшого числа особей (Ivy, Lacy, 2010).

На сегодня не существует стандарта составления генетических паспортов животных, однако для индивидуальной паспортизации одни из наиболее эффективных молекулярных маркеров — микросателлитные локусы. Генотипирование особи по набору 8—10 полиморфных микросател-литных локусов позволяет с высокой точностью идентифицировать ее среди всех остальных особей вида (Звычайная и др., 2011; Мудрик и др., 2011a, б; 2013а; Рожнов и др., 2013).

Для вольерных стерхов актуальность генетической паспортизации обусловлена необходимостью установления отцовства птиц, полученных в результате искусственного осеменения. Этот метод повышения продуктивности разведения предусматривает множественное осеменение самки спермой нескольких самцов, вследствие чего любой из этих самцов может быть отцом птенцов, и биологическое отцовство может быть установлено только на основе анализа ДНК (Jones, Nicolich, 2001)

Включение микросателлитных данных в племенные книги и генетическое управление искусственными популяциями в мировой практике разведения редких видов журавлей осуществляются только для американского журавля (Grus americana L.) (Jones et al., 2002) и одного из редких подвидов канадского журавля — миссисипского (G. canadensis pulla Aldrich) (Henkel et al., 2011). В идентификационных целях для узкоареального африканского эндемика райской красавки (Anthropoides paradisaea Lichtenstein) микросателлит-ные локусы были разработаны для контроля нелегальной торговли птенцами и яйцами, изъятыми из природы, а не полученными в неволе (Meares et al., 2008). Генетические исследования в природных популяциях стерха никогда не проводились и пока не проводятся в связи с трудностью сбора биологического материала. Вместе с тем,

изучение генетической структуры невольной популяции стерха как одного из самых редких видов журавлей включено в план работ программы ЕАРАЗА "Сохранение журавлей Евразии" (Кашенцева и др., 2006). Ранее оценки родства и генетического разнообразия стерхов в искусственной популяции анализировались с помощью ДНК-фингер-принтинга (Tokarskaya et al., 1994, 1995, 1999), уровни меж- и внутрипопуляционной дивергенции оценивались по данным митохондриальной ДНК (Ponomarev et al., 2004; Пономарев и др., 2007). Анализ микросателлитных локусов стерха, осуществляемый нами впервые, значительно расширяет возможности генетической индивидуализации каждой особи, в том числе и для идентификационных целей.

Цель работы — проведение на начальном этапе генетической паспортизации стерхов в искусственно созданных условиях по микросателлит-ным локусам и демонстрация ее применения для идентификации реинтродуцированных птиц и установления отцовства при искусственном осеменении и естественном спаривании.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В 2010—2012 гг. нами была проведена генетическая паспортизация 119 особей из реестра МПК стерха, среди которых было: 15 птиц из Западной (4 особи) и Восточной Сибири (11 особей), являющихся основателями искусственной популяции стерхов в России и ее главными производителями; 45 потомков этих птиц, живущих и размножающихся в отечественных и зарубежных зоопарках; 40 стерхов, выращенных в Питомнике и реинтродуцированных в ареал западносибирской популяции; 19 погибших к этому времени особей (эмбрионов, птенцов или взрослых вольерных птиц).

Материалом для выделения ДНК в разных случаях служили образцы крови, собранные в ходе ежегодных плановых диспансеризаций стерхов 2010—2012 гг. и некоторых предыдущих лет, кровеносные сосуды аллантоиса из подскорлуповых оболочек яиц после вылупления птенцов (Мудрик и др., 2013б) и некрупные (до 10 см) перья птиц. Экстракцию ДНК проводили разными способами: с помощью ионообменной смолы Chelex100 (Walsh et al., 1991), наборами для выделения ДНК из животных тканей DIAtom™ DNAPrep100 (ООО "Лаборатория "Изоген") и DiamondDNA Animal tissue Kit.

Для генетической паспортизации стерха тестировали 20 полиморфных микросателлитных локусов, изолированных из геномов американского журавля (Gram-22, Gram-25, Gram-30, Gram-42) (Jones et al., 2010), райской красавки (Gpa-12, Gpa-32, Gpa-35, Gpa-36, Gpa-38, Gpa-39) (Meares

et al., 2008) и японского журавля Grus japonensis Muller (Gj-M8, Gj-M11a, Gj-M13, Gj-M15, Gj-M34, Gj-M48b) (Hasegawa et al. 2000), (Gj-4066, Gj-8067, Gj-8077, Gj-2298) (Zou et al, 2010). Электрофорез ПЦР-продуктов проводили в 6%-ном полиакри-ламидном геле в трис-ЭДТА-боратной буферной системе, окрашивание гелей — раствором бромистого этидия с последующей визуализацией в ультрафиолетовом свете с помощью системы гель-документации Kodak Edas 290 (США). Расчет параметров генетического разнообразия проводили в надстройке для электронной таблицы MS Excel — GenAlEx 6.41 (Peakall, Smouse, 2006).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Характеристика микросателлитных локусов для генетической паспортизации стерхов. Все 20 первично отобранных микросателлитных локусов успешно амплифицировались у стерха, однако после тестирования 10 из них были исключены из дальнейшего анализа по причинам мономорф-ности (Gram-42, Gpa-35, Gj-M11a, Gj-4066, Gj-8067, Gj-8077), присутствия "нуль"-аллелей (

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

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»