научная статья по теме ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И РОДСТВО В РАЗНЫХ ПОКОЛЕНИЯХ ИСКУССТВЕННОЙ ПОПУЛЯЦИИ СТЕРХА (GRUS LEUCOGERANUS PALLAS) Биология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И РОДСТВО В РАЗНЫХ ПОКОЛЕНИЯХ ИСКУССТВЕННОЙ ПОПУЛЯЦИИ СТЕРХА (GRUS LEUCOGERANUS PALLAS)»

ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ

УДК 575.17:598.322

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И РОДСТВО В РАЗНЫХ ПОКОЛЕНИЯХ ИСКУССТВЕННОЙ ПОПУЛЯЦИИ СТЕРХА (Grus leucogeranus Pallas)

© 2014 г. Е. А. Мудрик1, Т. А. Кашенцева2, К. А. Постельных2, Г. В. Носаченко2, Д. В. Политов1

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва 119991

e-mail: mudrik@vigg.ru

2Питомник редких видов журавлей Окского государственного природного биосферного заповедника,

Рязанская обл., пос. Брыкин Бор 391072 Поступила в редакцию 30.04.2014 г.

По восьми изменчивым микросателлитным локусам проведен анализ генетической структуры разных поколений искусственной популяции редкого вида журавлей, эндемика России стерха (Grus leucogeranus Pallas). Показано, что основатели популяции природного происхождения (15 птиц) характеризуются высоким генетическим разнообразием (NA = 6.625, HO = 0.767, HE = 0.731) и отсутствием родства (R = —0.079). В общей выборке потомства основателей (122 особи из поколений Fi, Fi/F2, F1/F3, F2, F2/F3) сохраняется свойственный им уровень генетической изменчивости, однако в отдельных поколениях (F1/F2, F1/F3, F2) происходят потери аллельного разнообразия. В потомстве основателей (Fb F1/F2, F1/F3) отмечается низкая степень родства, тогда как максимальное родство установлено в потомстве первого поколения производителей (R = 0.302). Небольшая выборка родственных друг другу производителей из поколений F1 и F2 (восемь птиц) не представляет всего генофонда основателей искусственной популяции стерха, в связи с чем обсуждается необходимость формирования нового генетически гетерогенного поколения производителей, включая стерхов из практически исчезнувшей западносибирской популяции.

DOI: 10.7868/S0016675814100105

Разведение редких видов животных в искусственно созданных условиях является важным инструментом в сохранении их генофондов. Работы по формированию искусственной популяции одного из редчайших видов журавлей в мире, российского эндемика стерха (Grus leucogeranus Pallas) были начаты в конце 1970-х годов. Из яиц, взятых из гнезд стерхов в природе, было создано маточное поголовье, распределенное между тремя центрами разведения: Международным фондом охраны журавлей (МФОЖ) в США, орнитологическим парком "Вальсроде" (Германия) и Питомником редких видов журавлей (далее — Питомник) Окского государственного природного биосферного заповедника (Россия). Содержание птиц в разных странах было обосновано сохранением части поголовья при потенциальных угрозах для остальных, а также возможностью применения разных методов разведения и привлечения большего числа специалистов [1]. Поскольку стерх гнездится исключительно на территории России, именно Питомник был предназначен для выращивания птенцов этого вида с целью их реинтродукции в ареал практически исчезнувшей западносибирской популяции G. leucogeranus [1, 2].

Основателями искусственной популяции стерхов в Питомнике стали 15 птиц, четыре из которых имеют западносибирское и 11 — восточносибирское происхождение. С 1988 г. они ежегодно размножаются здесь самостоятельно и с применением искусственного осеменения, позволяющего увеличивать число потомков, скрещивать неродственных, травмированных и импринтиро-ванных на человека птиц [3]. Помимо основателей в размножение уже вступили особи из потомства первого и второго поколений. Всего в Питомнике содержатся 23 производителя: 11 самок и 12 самцов. Только четыре пары птиц размножаются естественным путем, семь самок осеменяют искусственно. Большинство стерхов, выращиваемых в Питомнике, выпускаются в природу, некоторые особи передаются в отечественные и зарубежные зоопарки и центры разведения для поддержания глобальной искусственной популяции вида, численность которой с момента ее формирования возросла более чем в 12 раз [4].

Основная концепция разведения редких видов животных заключается в сохранении генетического разнообразия в небольших искусственных популяциях. Это важно как для поддержания здорового генофонда вольерных животных, так и для восстановления природных популяций при реин-

Таблица 1. Исследованные птицы из искусственной популяции стерха

Выборка Количество птиц Пол Происхождение

самки, ^ самцы, (51

Основатели 15 7 8 Западная Сибирь (1 , 3 Восточная Сибирь (7 $, 4

Поколение Р1 75 40 35 Потомство всех основателей

Поколение Р1/Р2 22 12 10 Потомство основателей (1 и 4 и производителей из поколения Р1 (2 $ и 2

Поколение Р2 13 7 6 Потомство производителей из поколения (2 $ и 2

Поколение Р1/Р3 9 3 6 Потомство основателей (3 $ и 2^?) и производителей из поколения Р2 (1 $ и 2

Поколение Р2/Р3* 3 1 2 Потомство производителей из Р1 (1 и Р2 (2

Неродственные основателям птицы 10 5 5 Западная Сибирь (1 (51), Восточная Сибирь (4^, 5

Всего 147 75 72

* Поколение Р2/Р3 из-за малочисленности не анализировалось как самостоятельная выборка и использовалось только для оценки частот аллелей и параметров генетической изменчивости в объединенной выборке потомства.

тродукции [5, 6]. Потери генетического разнообразия, происходящие из-за генетического дрейфа и близкородственных скрещиваний, часто отмечаются в малочисленных популяциях в природе и неволе и отражаются на индивидуальной жизнеспособности и плодовитости потомства [5, 7—9]. Основатели популяции О. leucogeranus в Питомнике, размножающиеся более 25 лет, представляют ядро генофонда российских стерхов в неволе. Учитывая возраст этих птиц (многие из них старше 30 лет), формирование нового генетически гетерогенного поколения производителей становится все более актуальным. Ранее с помощью микросателлитных локусов нами было показано, что уровень генетического разнообразия стерхов-основателей в Питомнике высок и сопоставим с оценками для других видов журавлей в природе [10]. Исследование генетической структуры разных поколений искусственной популяции стерха проводится впервые.

Цель работы — анализ генетического разнообразия и родства в популяции стерхов, продолжительно размножающихся в искусственно созданных условиях и представленных несколькими поколениями.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании были использованы биологические образцы от 147 стерхов: 15 основателей,

122 их потомков, выращенных в Питомнике в разные годы его работы, а также 10 неродственных основателям птиц, не участвовавших в размножении (табл. 1). Основатели имеют природное происхождение и представляют маточное поголовье. Кроме первого (Б1) и второго (Р2) поколений стерхов, полученных в искусственных условиях, в процессе размножения птиц из разных генераций возникли смешанные поколения Р^Р2 (от основателей и производителей из первого поколения), Р1/Б3 (от основателей и производителей из второго поколения) и Р2/Р3 (от производителей из первого и второго поколений). Постоянно в Питомнике содержатся только производители. В настоящее время они представлены 15 основателями, шестью птицами из поколения Р1 и двумя особями из поколения Р2 (рис. 1). Птенцы, ежегодно выращиваемые в Питомнике в количестве, отвечающем целям реинтродукции и потребностям искусственного разведения в других центрах (как правило, 10—20 особей в год), по достижении определенного возраста покидают Питомник. Для анализа генетического разнообразия потомства нам были доступны все птенцы (включая погибших на эмбриональной стадии) от производителей в 2009—2013 гг., а также стерхи из Питомника, содержащиеся в других организациях, и сохранившиеся биологические образцы от птиц, в разные годы выпущенных в природу. На рис. 1 схематично изображены родословная производи-

1

3 птенца 8 птенцов

4 птенца 2 птенца

2 птенца

215

8 птенцов

219

15

3 птенца 3 птенца

85

2 птенца 9 птенцов

67

5 птенцов 3 птенца

Рис. 1. Схема родословной изученных стерхов в искусственной популяции Питомника редких видов журавлей. Кружками обозначены самки, квадратами — самцы, номера внутри символов соответствуют номерам птиц по реестру Международной племенной книги стерха [4]. Серые символы принадлежат основателям популяции, черные — производителям первого поколения, незакрашенные — производителям второго поколения. Символ с внутренней рамкой обозначает погибшую особь. Обведенные и необведенные символы основателей указывают на птиц из природы Западной и Восточной Сибири соответственно. В прямоугольниках указано число птенцов от соответствующих брачных пар или самок. Прямоугольники, окантованные двойной линией, обозначают потомков самок от искусственного осеменения спермой самцов, не являющихся их брачными партнерами.

телей Питомника и их потомство, задействованное в анализе. Птенцы, для которых указано происхождение только от самок, получены в результате искусственного осеменения спермой самцов, не являющихся брачными партнерами этих самок. Отцовство таких птенцов установлено с помощью ДНК-анализа, однако для облегчения восприятия родословной их отцы на схеме не обозначены — для целей данной работы это не существенно, и доля этих птенцов составила лишь 20.5% (25 из 122 особей). Погибшая самка (№ 226) из производителей поколения Б2 присутствует на схеме, поскольку ее птенцы входят в общую выборку потомства, но сама она тоже анализируется как потомок, а не как производитель.

Выборка неродственных птицам Питомника стерхов была включена в анализ для сравнения генетического разнообразия основателей с общим генетическим разнообразием доступных для анализа представителей этого вида. К нерод-

ственным относятся птицы природного происхождения, погибшие в Питомнике, не начав размножаться, а также птенцы от маточного поголовья из МФОЖ, выпущенные в природу Западной Сибири на ранних этапах программы реинтро-дукции стерха.

Материалом для выделения ДНК служили доступные биологические образцы тканей взрослых птиц и птенцов: кровь, трупный материал, эпидермис очинов перьев и кровеносные сосуды ал-лантоиса из подскорлуповых оболочек яиц. Экстракцию ДНК проводили с помощью ионообменной смолы Chelex100 [11] или наборами для выделения ДНК из животных тканей DIAtom™ DNAPrep100 (ООО "Лаборатория Изоген") и DiamondDNA Animal tissue

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»