ЭКОЛОГИЯ, 2013, № 4, с. 310-312
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 575.22:597.553.2
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИГОВЫХ РЫБ ОБЬ-ИРТЫШСКОГО БАССЕЙНА
© 2013 г. И. В. Пак*, Т. И. Моисеенко**, Л. Л. Сергиенко***, Е. А. Читаева*, В. Ю. Хорошавин*
*ГОУВПО "Тюменский государственный университет", 625003 Тюмень, ул. Семакова, 10 е-шаП: pakiv57@mail.ru **Институт геохимической и аналитической химии им. В.И. Вернадского, 119991ГСП1, Москва, ул. Косыгина, 19 е-таП: moiseenko.ti@gmail.com ***ФГУП "Госрыбцентр", Тюмень, ул. Одесская, 22 Поступила в редакцию 14.09.2012 г.
Ключевые слова: эмбрионы рыб, аберрантные клетки, нарушения развития, природные популяции.
DOI: 10.7868/S0367059713030098
В настоящее время значительный интерес исследователей вызывает изучение закономерностей динамики генофондов популяций в меняющихся условиях среды (Алтухов, 2004). Накоплены многочисленные научные факты о генетических изменениях в популяциях животных под влиянием разнообразных факторов (Большаков, Моисеенко, 2009). При исследовании генетического разнообразия как индикатора условий обитания одновременно с общепринятым подходом (изучение полиморфизма белков и ДНК) значительный вклад способен внести и цитогенетический анализ. Изучение изменчивости цитогенетических показателей в многолетнем ряду наблюдений позволяет выявить идущие в популяциях негативные изменения, охарактеризовать процессы, приводящие к повышению уровня хромосомной мута-бильности и генетической нестабильности.
Обь-Иртышский бассейн известен в мире благодаря запасам ценных видов сиговых рыб: пеляди — Coregonus peled (Gmelin), пыжьяна — C.lavare-tus (Gmelin), муксуна — C.muksun (Pallas) и др. Интенсивное развитие нефтегазового комплекса в Западной Сибири привело к значительному изменению условий существования организмов в водных экосистемах в данном регионе. В связи с этим изучение закономерностей изменения частоты хромосомных нарушений как показателя стабильности состояния генетического аппарата у сиговых рыб в изменяющихся условиях среды представляет несомненный интерес.
Цель настоящей работы — изучение особенностей изменения цитогенетических показате-
лей у разных видов сиговых рыб из рек и озер Обь-Иртышского бассейна в многолетнем ряду наблюдений.
Материалом наших исследований были развивающиеся эмбрионы пеляди Coregonus peled (Gmelin), пыжьяна C. lavaretus (Gmelin), муксуна C. muksun (Pallas), тугуна С. tugun (Pallas). Сбор зрелых половых продуктов сиговых рыб осуществляли в ноябре 1989, 1992, 1994, 1996, 2001, 2002 и 2011 гг. от производителей на местах промышленной заготовки икры на водоемах севера Тюменской области: оз. Ендырь (Ханты-Мансийский район, 60°38'47'' с.ш., 67°54'18'' в.д.); р. Ляпин (деревня Рахтынья, 63°39'53'' с.ш., 61°51'30'' в.д.); р. Обь (деревня Сухоруково, 61°13 ' 28 ' ' с.ш., 73°35 ' 35 ' ' в.д.); Средняя Обь (песок Томкатка) (61°15 ' 00 ' ' с.ш., 72° 11 '00'' в.д.); оз. Сырковое (61° с.ш., 69° в.д.). Река Ляпин является уральским притоком р. Оби, протекает на севере Тюменской области, на ее берегах отсутствуют промышленные предприятия и города. Озера Ендырь и Сырковое, расположенные южнее, также удалены от крупных населенных пунктов.
Партии икры, собранной от группы самок из этих водных систем, осеменяли спермой от нескольких самцов. Оплодотворенную икру с помощью водного и воздушного транспорта доставляли на Тобольский рыбоводный завод, где размещали на инкубацию в аппараты Вейса. В период эмбрионального развития рыб, который длился более 5 мес., брали пробы развивающейся икры.
Развивающуюся икру (начиная со стадии поздней бластулы) периодически фиксировали в
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
311
Встречаемость хромосомных перестроек в эмбриональных клетках представителей разных видов сиговых рыб, обитающих в речных и озерных экосистемах Обь-Иртышского бассейна (2011 г.)
Вид Место вылова Исследовано, шт. Среднее число аномальных митозов на один зародыш, %
зародышей клеток
Пелядь оз. Ендырь 40 3913 10.32 ± 0.180
оз. Сырковое 20 1779 14.91 ± 0.240*
р. Обь (п. Томкатка) 40 3623 10.92 ± 0.192
р. Ляпин 40 3877 6.55 ± 0.099*
Пыжьян р. Ляпин 40 3841 10.18 ± 0.231
Тугун р. Ляпин 40 3824 7.51 ± 0.213
Муксун р. Обь (д. Сухоруково) 40 3692 10.56 ± 0.214
р. Обь (п. Томкатка) 40 3663 8.26 ± 0.216**
Примечание: * — различия статистически достоверны (р < 0.001) между пелядью из разных водоемов, а также между разными видами, обитающими в р. Ляпин (р < 0.001); ** — различие между муксуном из р. Обь (д. Сухоруково) и р. Обь (п. Томкатка) статистически достоверно (р < 0.001).
смеси Карнуа: абсолютный этиловый спирт смешивали с ледяной уксусной кислотой и хлороформом в соотношении 3 : 1 : 1. Через 60 мин зафиксированный материал переводили в 70°-ный спирт и сохраняли при температуре 0° в течение 1—3 мес. Для проведения цитогенетического анализа с икринок снимали оболочку и препарировали зародыши (отделяли от желтка). Окраску зародышей проводили на часовом стекле в капле про-
фильтрованного ацетокармина (4 г кармина на 100 мл 45%-ной уксусной кислоты) в течение 1—2 ч. Окрашенный материал переносили на предметное стекло и готовили препараты. Просматривали весь зародыш под микроскопом при увеличении 100 х 15. Всего было просмотрено 300 зародышей (28 212 митозов). Учитывали хромосомные нарушения: одиночные и групповые мосты, фрагменты. У каждого зародыша подсчитывали
Среднее число аномальных митозов на один зародыш, %
11.13 10.85
12 10 8 6 4 2
Ча)
3.79
9.74
10.32
7.47
2.88
1989 1992 1994 1996 2001 2001 2011
12 10 8 6 4 2
(б)
- 2.82
9.58
10.56
6.73
1989
1996 2001
2011 Годы
Временная изменчивость показателя частоты хромосомных нарушений у пеляди (а, оз. Ендырь) и муксуна (б, р. Обь).
ЭКОЛОГИЯ № 4 2013
0
0
312
ПАК и др.
частоту аномальных митозов в процентах от общего числа просмотренных митозов. В каждой выборке просматривали от 20 до 40 зародышей. Среднее число аномальных митозов (на один зародыш), коэффициент вариации, достоверность различий по критерию Стьюдента рассчитывали по стандартным формулам.
Изучение уровня хромосомной мутабильности у разных видов сиговых рыб, обитающих в разных водоемах Обь-Иртышского бассейна, было проведено в 1989 г., затем в 1992, 1994, 1996, 2001, 2002 и 2011 гг. Результаты исследований 1989—2002 гг. были подробно изложены в ранее опубликованных работах (Цой и др., 1996; Пак, 2004, 2005). В 2011 г. вновь был изучен уровень хромосомных нарушений у тех же видов рыб из тех же водоемов (см. таблицу).
В 2011 г. сохранились межвидовые различия по частоте хромосомных аберраций у четырех видов рода Cоregonus, которые были впервые отмечены в 1989 г. (Цой и др., 1996). Сохранились также закономерности, отмеченные более 20 лет назад.
Как было показано ранее (Пак, 2004), частота встречаемости у зародышей хромосомных нарушений может отражать стабильность и устойчивость развития организмов, поэтому, основываясь на этом показателе, можно утверждать, что и в 2011 г. более стабильными выглядели популяции рыб из речных экосистем в сравнении с озерными (см. таблицу).
Исследование временной (1989—2011 гг.) изменчивости цитогенетических показателей у двух видов — пеляди и муксуна, выявило стабильное возрастание уровня хромосомной мутабильности с годами. Это отчетливо проявилось при исследовании зародышей, полученных от производителей муксуна, отловленных в р. Обь, и производителей пеляди, отловленных в оз. Ендырь (см. рисунок). Показатели цитогенетической нестабильности популяций стали возрастать после 1992 г.
Согласно данным по уловам (Крохалевский, 2001; Обзор департамента по охране окружающей среды..., 2010), численность разных видов сиговых рыб в Тюменской области значительно
уменьшилась за последние 15 лет, несмотря на принятые меры по сокращению промысла. Это связано с комплексом причин, одной из которых, возможно, может быть нарушение цитогенетиче-ского гомеостаза в популяциях рыб.
Таким образом, проведенные исследования показали, что применение цитогенетического подхода к оценке стабильности природных популяций существенно расширяет возможности изучения разнообразных сторон структуры и динамики природных популяций рыб в изменяющихся условиях среды, а показатель "частота хромосомных нарушений" может быть использован в качестве биомаркера при проведении мониторинга.
Работа выполнена по гранту № 11.G34.31.0036 от 25 ноября 2010 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Алтухов Ю.П. Динамика популяционных генофондов. М: Наука, 2004. 620 с.
Большаков В.Н., Моисеенко Т.И. Антропогенная эволюция животных: факты и их интерпретация // Экология. 2009. № 5. С. 323-332.
Крохалевский В.Р. Состояние запасов сиговых рыб в Обском бассейне // Биология, биотехника разведения и промышленного выращивания сиговых рыб: Мат-лы 6-го всерос. научно-производ. совещ. Тюмень: СибрыбНИИпроект, 2001. С. 89-98.
Обзор департамента по охране окружающей среды администрации Тюменской области: Экологическое состояние, использование природных ресурсов, охрана окружающей среды Тюменской области. Тюмень, 2010. 190 с.
Пак И.В. Онтогенетический подход оценки стабильности развития природных популяций сиговых рыб // Онтогенез. 2004. Т. 35. № 1. С. 37-40.
Пак И.В. Комплексная морфогенетическая оценка состояния природных популяций рыб. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2005. 166 с.
Цой Р.М., Сергиенко Л.Л., Пак И.В. Хромосомная мута-бильность у сиговых рыб из речных и озерных экосистем Обь-Иртышского бассейна // Генетика. 1996. Т. 32. № 1. С 137-139.
ЭКОЛОГИЯ № 4 2013
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.