Генетическая структура естественных популяций стерляди (Acipenser ruthenus L.) в бассейнах рек Кама и Обь на основании полиморфизма ISSR маркеров

Автор: Комарова Л.В., Костицына Н.В., Боронникова С.В., Мельникова А.Г.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Аквакультура

Статья в выпуске: 2 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Стерлядь ( Acipenser ruthenus L.) включена в Красные книги Российской Федерации, Пермского края и Кировской области. Ввиду необходимости охраны промысловых и исчезающих рыб особенно важны исследования популяций, претерпевающих антропогенные нагрузки. Один из методов изучения генетического разнообразия популяций растений и животных - межмикросателлитный анализ полиморфизма ДНК (inter simple sequence repeats, ISSR). Изучение генетической структуры популяций стерляди в бассейнах рек Камы и Оби с использованием межмикросателлитного анализа полиморфизма ДНК ранее не проводилось. Целью нашего исследования был анализ генетического разнообразия и структуры естественных популяций стерляди из Кировской области, Пермского края и Ханты-Мансийского автономного округа на основании полиморфизма ISSR маркеров. Объектом исследований были естественные популяции стерляди в возрасте 3-4 лет. Отбор проб проводили в 2015-2016 годах у 195 особей из рек Кама, Обь и Вятка. Материалом для экстракции ДНК служили фрагменты грудных плавников рыб, зафиксированных в спирте. Пробы ДНК были проанализированы с пятью эффективными ISSR-праймерами. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программ POPGENE 1.31 и GenAlEx6. Определяли долю (P95) полиморфных локусов, а также ожидаемую (He) гетерозиготность, абсолютное (Na) и эффективное число аллелей (Ne), число редких аллелей (R). Баейсовский анализ структуры популяции выполняли с использованием пакета STRUCTURE 2.3.4. Для описания генетической структуры популяции были использованы ожидаемая доля гетерозиготных генотипов (HT) во всей популяции, ожидаемая доля гетерозиготных генотипов (HS) в субпопуляции и показатель подразделенности популяций (GST). Выявлено 128 ISSR-PCR маркеров. В зависимости от ISSR-праймера число амплифицированных ISSR-PCR маркеров варьировало от 7 до 23. Доля полиморфных локусов A. ruthenus в общей выборке была высока - 0,938. Наибольшие показатели генетического разнообразия обнаружены в популяции стерляди из реки Вятка (P95 = 0,876; Не = 0,232; Ne = 1,402; R = 10), а наименьшие - в популяции из реки Обь (P95 = 0,634; Не = 0,100; Ne = 1,175; R = 3). В общей выборке выявили 23 редких ISSR-PCR маркера, причем 10 из них - в популяции из реки Вятка, что указывает на возможность успешной идентификации стерляди этой популяции. Величина HT составила 0,283, HS оказалась значительно ниже - 0,173, поэтому показатель GST был высок и составил 0,386. Изученные популяции стерляди были сильно дифференцированы: на межпопуляционную компоненту приходилось 38,6 % генетического разнообразия, на внутрипопуляционную - 61,4 %. Показана эффективность межмикросателлитного анализа ДНК для идентификации стерляди на популяционном уровне. Установлено, что ISSR-PCR маркеры могут быть использованы как для характеристики генофондов, так и для молекулярно-генетической идентификации популяций и пород, включая популяции и ремонтно-маточные стада. Даны рекомендации по сохранению генофондов естественных популяций A. ruthenus в бассейнах рек Кама и Обь. Данные о генетическом разнообразии естественных популяций стерляди необходимо использовать при формировании ремонтно-маточных стад для искусственного воспроизводства стерляди c дальнейшим выпуском молоди в популяцию с идентичным генофондом.

Еще

Генетическое разнообразие, генофонд, генетическая структура, issr-pcr маркеры, молекулярно-генетическая идентификация, осетровые

Короткий адрес: https://sciup.org/142214134

IDR: 142214134   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.2.348rus

Список литературы Генетическая структура естественных популяций стерляди (Acipenser ruthenus L.) в бассейнах рек Кама и Обь на основании полиморфизма ISSR маркеров

  • Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии. М., 2006.
  • Chen Y., Peng Z., Wu C., Ma Z., Ding G., Cao G., Ruan S., Lin S. Genetic diversity and variation of Chinese fir from Fujian province and Taiwan, China, based on ISSR markers. PLoS ONE, 2017, 12(4): e0175571 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0175571
  • Wazid H., Surendra Nath B. Genetic characterization of microsporidians infection Indian non-mulberry silkworms (Antheraea assamensis and Samia cynthia ricini) by using PCR based ISSR and RAPD marker assay. Int. J. Indust. Entomol., 2015, 30(1): 6-16.
  • Мельникова М.Н., Сенчукова С.Д., Павлов С.Д. Разработка новых популяционно-гене-тических маркеров для вида Parasalmo (Oncorhynchus) mykiss на основе вариабельности межсателлитной ДНК. Доклады академии наук, 2010, 435(1): 138-141.
  • Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics, 1994, 20: 176-183.
  • Глазко В.И., Феофилов А.В., Бардуков Н.В., Глазко Т.Т. Видоспецифические ISSR-PCR маркеры и пути их формирования. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, 2012, 1: 18-125.
  • Столповский Ю.А. Популяционно-генетические основы сохранения генофондов доместицированных видов животных. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013, 17(4/2): 900-915.
  • Столповский Ю.А., Лазебный О.Е., Столповский К.Ю., Сулимова Г.Е. Применение метода оценки популяционной структуры идентификации и сходства генофондов пород и видов доместицированных животных. Генетика, 2010, 46(6): 1-9.
  • Столповский Ю.А., Кол Н.В., Евсюков А.Н., Нестерук Л.В., Доржа Ч.М., Цендсурэн Ц., Сулимова Г.Е. Сравнительный анализ полиморфизма ISSR-маркеров в популяциях яка (Bos mutus) и гибридов F1 между яком и крупным рогатым скотом в Саяно-Алтайском регионе. Генетика, 2014, 50(10): 1163-1176 ( ) DOI: 10.7868/S0016675814100142
  • Nesteruk L.V., Makarova N.N., Evsyukov A.N., Svishcheva G.R., Lhasaranov B.B., Stolpovsky Yu.A. Comparative estimate of the sheep breed gene pools using ISSR-analysis. Russian Journal of Genetics, 2016, 52(3): 304-313 ( ) DOI: 10.1134/S102279541603011X
  • Srivastava P.P., Kar P.K., Awasthi A.K., Raje Urs S. Identification and association of ISSR markers for thermal stress in polyvoltine silkworm Bombyx mori. Russian Journal of Genetics, 2007, 43(8): 858-864 ( ) DOI: 10.1134/S1022795407080042
  • Bhuvaneswari G., Surendra Nath B. Molecular characterization and phylogenetic relationships of seven microsporidian isolates from different Lepidopteran pests cross infecting silkworm Bombyx mori based on intergenic spacer sequence analysis. Journal of Entomology and Zoology Studies, 2015, 3(2): 324-330.
  • Базелюк Н.Н., Козлова Н.В., Мухамедова Р.М. Молекулярно-генетическая идентификация русского осетра (Acipencer queldenstaedtii) из естественных популяций Волжско-Каспийского бассейна. Естественные науки, 2013, 2: 82-86.
  • Kovalchuk O.M., Hilton E.J. Neogene and Pleistocene sturgeon (Acipenseriformes, Acipenseridae) remains from southeastern Europe. J. Vertebr. Paleontol., 2017, 37(5): e1362644 ( ) DOI: 10.1080/02724634.2017.1362644
  • Красная книга Российской Федерации. Животные. М., 2001.
  • Красная книга Пермского края/Под ред. А.И. Шепеля. Пермь, 2008.
  • Красная книга Кировской области. Животные, растения, грибы. Екатеринбург, 2001.
  • Тимошкина Н.Н., Водолажский Д.И., Усатов А.В. Молекулярно-генетические маркеры в исследовании внутри-и межвидового полиморфизма осетровых рыб (Acipenceriformes). Экологическая генетика, 2010, 8: 12-24.
  • Fopp-Bayat D., Kuzniar P., Kolman R., Liszewski T., Kucinski M. Genetic analysis of six sterlet (Acipenser ruthenus) populations -recommendations for the plan of restitution in the Dniester River. Iran. J. Fish. Sci., 2015, 14(3): 634-645.
  • Адрианов А.В. Современные проблемы изучения морского биологического разнообразия. Биология моря, 2004, 30(1): 3-19.
  • Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Mol. Biol., 1985, 5: 69-76.
  • Комарова Л.В., Костицына Н.В., Боронникова С.В. Подбор ISSR-праймеров для молекулярно-генетического анализа стерляди (Acipenser ruthenus Linnaeus). Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Тенденции инновационных процессов в науке». М., 2015, ч. 1: 6-8.
  • Yeh F.C., Mao J., Young R.C. POPGENE, the Microsoft Windows-based user-friendly software for population genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits. Alta, Department of Renewable Resources, University of Alberta, Edmonton, 1999.
  • Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol. Ecol. Notes, 2006, 6: 288-295.
  • Nei M. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam, 1975.
  • Nei M., Li W.-H. Mathematical model for studying genetic variation in terms restriction endonucleases. PNAS USA, 1979, 76: 5269-5273 ( ) DOI: 10.1073/pnas.76.10.5269
  • Earl D.A., Vonholdt B.M. STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conserv. Genet. Resour., 2012, 4(2): 359-361 ( ) DOI: 10.1007/s12686-011-9548-7
  • Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol. Ecol., 2005, 14(8): 2611-2620 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x
  • Glazko V.I., Gladyr’ E.A., Feofilov A.V., Bardukov N.V., Glazko T.T. ISSR-PCR and mobile genetic elements in genomes of farm mammalian species. Agricultural Biology, 2013, 2: 71-75 ( ) DOI: 10.15389/agrobiology.2013.2.71eng
  • Барминцева А.Е., Мюге Н.С. Использование микросателлитных локусов для установления видовой принадлежности осетровых и выявления особей гибридного происхождения. Генетика животных, 2013, 49: 1093-1105 ( ) DOI: 10.7868/S0016675813090038
Еще
Статья научная