Первые данные о кариотипе и хромосомном полиморфизме Chironomus melanescens Keyl, 1961 (Diptera, Chironomidae) Восточного Кавказа (Республика Дагестан)

Вид Chironomus melanescens Keyl, 1961 широко распространен в Западной Европе [1]. В России распространение Ch. melanescens изучено слабо, имеются данные о его встречаемости в европейской части России [2, 3], Западной Сибири и Алтае [4]. На юге России данный вид был ранее отмечен на северном макросколоне Центрального Кавказа [5, 6].

Личинки комаров-звонцов рода Chironomus Meigen, 1803 (Diptera, Chironomidae) являются важным компонентом водных экосистем, как утилизаторами детрита и кормовая база бенто-соядных рыб и водоплавающих птиц.

Изучение структуры кариотипа и хромосомного полиморфизма видов Chironomus из разобщенных частей ареалов имеет большое значение при установлении закономерностей формирования хромосомного полиморфизма, а также для понимания путей видообразования.

В более ранних работах по изучению кариотипа и хромосомного полиморфизма Ch. melanescens приводились данные по полиморфизму только 3-х хромосомных плеч из семи (плечи А, E и F). В работе 2009 года Кикнадзе и Брошкова [7] было предложено картирование плеч C и D по системе Деваи и соавторов [8], что позволяет полнее и шире исследовать закономерности формирования хромосомного полиморфизма данного вида.

Цель работы : исследовать структуру ка-

Кармоков Мухамед Хусенович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии видов и сообществ беспозвоночных животных.

риотипа и хромосомный полиморфизм Ch. melanescens Восточного Кавказа (Республика Дагестан), а также сравнить восточно-северокавказскую популяцию с изученными ранее.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для проведения исследования использованы личинки 4-го возраста. Полевой материал собран с примененнием общепринятых гидробиологических методов [9, 3]. Материал собран из одного пункта Восточного Кавказа (Республика Дагестан): 20.05.2014 г., 12 м над ур. м., N 42º50´42,4´´, Е 48º26´53,5´´, северная часть Самуро-Диви-чинской низменности, долговременная лужа в междуречье рек Гюльгерычай и Самур, в окр. п. Азадоглы (рис. 1). В соответствии с концепцией высотно-поясной структуры А.К. Темботова [10] район исследования относиться к дагестанскому варианту поясности. Всего было изучено 30 личинок Chironomus .

Личинок для кариологического анализа фиксировали в смеси 96% этилового спирта и ледяной уксусной кислоты (3:1). Давленые препараты политенных хромосом готовили по рутинной этил-орсеиновой методике [11, 12]. Исследование препаратов хромосом проводили с применением микроскопа проходящего света Carl Zeiss Axio Imager.A2. Для статистического анализа (кластерный анализ) использовался пакет программ STATISTICA 10. Генетические расстояния между изученными популяциями вычислялись по критерию Нея [13].

Картирование плеч хромосом A, E и F проводили по Кейлу [14], а для плеч C и D по Деваи с соавторами [8].

Рис. 1. Пункт находки Ch. melanescens на Восточном Кавказе

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вид Ch. melanescens найден на Восточном Кавказе нами впервые. Ранее он был отмечен также на Центральном Кавказе [5, 6], где, как и на Восточном, вид был преимущественно обнаружен во временных водоемах, но также в рыбоводных прудах и основных руслах равнинных рек.

Всего на Центральном Кавказе данный вид был обнаружен в восьми пунктах. Однако среди этих пунктов находок только в одном было достаточное количество экземпляров для расчета генетических дистанций между популяциями (11.12.08 г., 304 м над ур. м., N 43º30´57,4´´, Е 44º27´04,2´´, дождевая лужа у автотрассы, 4-5 км ниже с. Инаркой, Кабардино-Балкарская республика).

Виды Ch. melanescens относятся к цитокомплексу pseudothummi с сочетанием хромосомных плеч AE, CD, BF и G. Центромерные участки типичны для рода (обозначены стрелками, рис. 2).

Рис. 2. Кариотип Ch. melanescens (ориг.)

В кариотипе диплоидный набор равен восьми, один ядрышковый организатор (R) и четыре кольца Бальбиани (BR), из которых три локализованы в плече G, а одно в плече В.

Кариотип личинок Ch. melanescens Восточного Кавказа (рис. 2) ничем не отличается от первоописания [14, 15, 3]. Как и ранее изученные популяции [4], восточно-кавказская популяция характеризуется относительно низким уровнем инверсионного полиморфизма (табл. 1, 2).

В первых шести плечах политенных хромосом присутствуют только стандартные для вида последовательностей дисков: mlsA1, mlsB1, mlsC1, mlsD1, mlsE1 и mlsF1 (табл. 1).

В плече G отмечены две ранее известные последовательности дисков mlsG1 и mlsG2, c преобладанием гомозиготы mlsG1.1. (табл. 2).

Генетические дистанции (табл. 3) между популяциями были вычислены по критерию Нея

[13] как на основе оригинальных данных, так и с использованием данных других авторов по инверсионному полиморфизму Ch. melanescens популяция европейской части России и Западной Европы [14, 15, 7].

На основе полученных величин генетических дистанций между изученными популяциями Ch. melanescens , с использованием метода полной связи была построена дендрограмма генетических дистанций (рис. 3).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Восточно-кавказская популяция характеризуется довольно низким уровнем инверсионного полиморфизма, и соответственно ее объем ка-риофонда не велик. Он включает всего 8 последовательностей дисков (табл. 1), в то время как некоторые высокополиморфные виды Chironomus

Таб. 1. Частоты последовательностей дисков в сравниваемых популяциях Ch. melanescens , где n – количество изученных экземпляров

Последовательности ДИСКОВ	Популяции
	Рязанская область [4], n =160	Швейцария [14], n=73	Восточный Кавказ, n=30	Центральный Кавказ [6], n=19
A1	1	0,993	1	1
A2	0	0,007	0	0
B1	1	1	1	1
C1	0,532	0.767	1	1
C2	0,468	0.233	0	0
D1	1	1	1	1
E1	1	1	1	1
F1	1	1	1	1
G1	0,693	1	0.883	0.816
G2	0,286	0	0,117	0.184
G3	0,020	0	0	0
Общее число последовательностей в популяции	10	9	8	8

Таб. 2. Частоты генотипические сочетаний последовательностей дисков сравниваемых популяций Ch. melanescens

Генотипические сочетания	Популяции
	Рязанская область [4], n =160	Швейцария [14], n=73	Восточный Кавказ, n=30	Центральный Кавказ [6], n=19
A1.1	1	0.986	1	1
A1.2	0	0.014	0	0
B1.1	1	1	1	1
C1.1	0.302	0.548	1	1
C2.2	0.240	0.014	0	0
C1.2	0.458	0.438	0	0
D1.1	1	1	1	1
E1.1	1	1	1	1
F1.1	1	1	1	1
G1.1	0.427	1	0.770	0.632
G1.2	0.531	0	0.230	0.368
G1.3	0.042	0	0	0

Таб. 3. Значения генетических дистанций между различными популяциями Ch. melanescens

Популяции	Рязанская область	Швейцария	Восточный Кавказ	Центральный Кавказ
Рязанская область	0
Швейцария	0,0594	0
Восточный Кавказ	0,0783	0,0389	0
Центральный Кавказ	0,0674	0,0527	0,0028	0

Tree Diagram for 4 populations Complete Linkage Euclidean distances

Linkage Distance

Рис. 3. Дендрограмма генетических дистанций между изученными популяциями Ch. melanescens могут иметь до 60-70 последовательностей дисков в свих кариофондах [7].

В популяции Восточного Кавказа полиморфным было только плечо G, при этом с преобладанием гомозиготы mlsG1.1. Схожая ситуация наблюдалась и на Центральном Кавказе [6]. Такая картина инверсионного полиморфизма видимо, характерна только для кавказских популяций Ch. melanescens. В швейцарской и рязанской популяциях полиморфизм присутствует только в двух плечах: плечи А и С в первой, и плечи С и G во второй, соответственно.

При рассмотрении построенной дендрограммы генетических дистанций (рис. 3) можно увидеть, что обе северокавказские популяции объединяются в единый кластер. Далее на относительно большой дистанции к ним примыкает швейцарская популяция, а рязанская популяция выпадает в отдельный кластер. Примыкание швейцарской популяции на большом расстоянии к кластеру кавказских, возможно, говорит о том, что хотя она имеет определенную степень родства с кавказскими популяциями, но все равно может выделяться в самостоятельный кластер. В целом, полученная картина, видимо, говорит об относительно выраженной обособленности популяций Восточного и Центрального Кавказа от других, ранее изученных популяций, и отражает их довольно сильную степень дивергенции.

ВЫВОДЫ

Изученная популяция Ch. melanescens Восточного Кавказа характеризуется относительно низким уровнем инверсионного полиморфизма. По спектру и частотам генотипические сочетаний последовательностей дисков популяции Восточного и Центрального Кавказа весьма схожи. Дендрограмма генетических дистанций указывает на значительную обособленность северокавказских популяции от изученных ранее. Необходимы дальнейшие исследования инверсионного полиморфизма Ch. melanescens из географически удаленных друг от друга регионов.

Работа выполнена при финансовой поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития».