Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

О ГЕНЕТИЧЕСКОМ ПОЛИМОРФИЗМЕ КАСПИЙСКОГО ТЮЛЕНЯ (PUSA CASPICA GMELIN, 1788) ПО ДАННЫМ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФРАГМЕНТА ГЕНА ЦИТОХРОМА B

Олейников Е.П. 1 Кондаков А.А. 1
1 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук
На данный момент сложилась ситуация, когда внимание к изучению внутривидового полиморфизма каспийского тюленя (P. caspica) с использованием молекулярно-генетических маркеров недостаточно. Проведение внутрипопуляционного сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей генетического локуса цитохрома b мтДНК может восполнить пробел в оценке степени полиморфности популяции каспийского тюленя. Поэтому в исследовании предпринята попытка выявить наличие внутривидового полиморфизма каспийских тюленей с использованием молекулярно-генетических и морфологических маркеров, и сопоставить полученные результаты с условиями обитания вида. На основании прямого секвенирования локуса гена цитохрома b мтДНК нами было проведено исследование для определения степени генетического разнообразия популяции P. caspica. Анализ полученных нуклеотидных последовательностей локуса cyt b мтДНК показал относительно высокую степень внутривидового полиморфизма P. caspica. Исходя из того, что тюлени размножаются в различных районах Каспия, весьма отличающихся по климатическим условиям, мы предположили наличие полиморфизма в популяции каспийского тюленя. А проведенные исследования генетического полиморфизма участка локуса сyt b мтДНК, позволяют утверждать, что популяция каспийского тюленя полиморфна генетически.
каспийский тюлень
генетический полиморфизм
цитохром b
транзиция
трансверсия
1. Аристов А.А., Барышников Г.Ф. Млекопитающие фауны России и сопредельных территорий. Хищные и ластоногие. ‒ СПб: СПбГУ, 2001. – 560 с.
2. Бадамшин Б.И. Рыбные ресурсы водоемов Казахстана и их использование. – Алма-Ата: Изд-во Наука казахской ССР, 1966. – С. 94-124.
3. Крылов В. И. Особенности биологии каспийских тюленей южного Каспия. – Архангельск, 1986. – С. 220-221.
4. Лисицына Т.Ю. Портреты зверей Северной Евразии. Ластоногие. ‒ М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2015. ‒ 264. с.
5. Олейников Е.П., Кондаков А.А. Краниометрия и неметрические особенности черепов каспийского тюленя (Pusa caspica) //Териофауна России и сопредельных территорий: мат-лы международного совещания (Москва, 1-4 фев., 2011). – М: KMK Scientific Press, 2011. – С. 343.
6. Hall T.A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT // Nucleic Acids Symposium Series. – 1999. – P. 95-98.
7. Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences // Mol. Evol. – 1980. – V. 2. – P. 111-120.
8. Kocher T.D., Thomas W.K., Meyer A., Edwards S.V., Paabo S., Villablanca F.X., Wilson A.C. // Proc. Nati.Acad.Sci. USA. – 1989. – V.86. – Р. 6196-6200.
9. Fulton T.L., Strobeck C. Multiple fossil calibrations, nuclear loci and mitochondrial genomes provide new insight into biogeography and divergence timing for true seals (Phocidae, Pinnipedia) // Journal of Biogeography. – 2010. – V. 37. – P. 814-829.

Представленный в исследовании вид ластоногих имеет различные взаимодействия с окружающей средой, и подвержен влиянию относительно замкнутой (для него «островной») экосистемы Каспийского моря. Рассматривая пространственную и временную динамику популяции каспийского тюленя возможно традиционное выделение ряда особенностей. В литературных источниках, для популяции этого вида указывается регулярная сезонная миграция по Каспийскому морю: для размножения в северную часть моря, а на время периода активного питания (нагула) – в центральную или южную, которые обладают различными климатическими и гидрологическими условиями [2]. Причем северная и центральная части моря находятся в умеренном климатическом поясе, а южная уже относится к субтропическому. Также рельеф дна в этих частях Каспия имеет значительно различающийся профиль и батиметрию. Размножение P. caspica традиционно отмечается на льдах северного Каспия, но оно происходит на островах, а так же и на некоторых участках берега в его южной части [3, 4].

Таблица 1

Митотипы (генетического локуса cytb мтДНК) исследованных образцов

Нуклеотидная позиция в RS

14663

14686

14730

14792

14801

14582

14921

14933

Reference sequence

A

T

T

G

C

A

C

C

Mitotype 9*

G

T

T

A

C

A

C

C

Mitotype 10

G

T

T

G

T

G

C

C

Mitotype 11

A

A

C

G

C

A

C

C

Mitotype 16

G

T

T

G

C

G

C

T

Mitotype 17

A

T

C

G

C

A

A

C

Mitotype 18*

G

T

T

A

C

A

C

C

Mitotype 24•

A

T

C

G

C

A

C

C

Mitotype 27

G

T

T

G

C

G

C

C

Mitotype 28•

A

T

C

G

C

A

C

C

Mitotype 29*

G

T

T

A

C

A

C

C

Несмотря на частое использование в филогенетических исследованиях ластоногих, основанных на изучении нуклеотидных последовательностей [9] к концу 2014 г. в GenBank находилась информация о четырех нуклеотидных последовательностях генетического локуса цитохрома b мтДНК Pusa (Phoca) caspica. Это наглядно демонстрирует недостаточное внимание к изучению внутривидового полиморфизма с использованием молекулярно-генетических маркеров. Проведение внутрипопуляционного сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей генетического локуса цитохрома b мтДНК может восполнить пробел в оценке степени полиморфности популяции каспийского тюленя.

В соответствие с этим нами была поставлена цель: установить наличие внутривидового полиморфизма каспийских тюленей с использованием молекулярно-генетических и морфологических маркеров, и сопоставить полученные результаты с условиями обитания вида. На основании прямого секвенирования локуса гена цитохрома b мтДНК нами было проведено исследование для определения степени генетического разнообразия популяции P. caspica.

Материалы и методы

Экстракцию ДНК проводили из образцов покровных тканей падших особей, найденных на побережье северо-западной и западной части Каспия. Всего были рассмотрены образцы от 10 особей собранных нами и одна референтная последовательность из GenBank. ДНК экстрагировалась из тканей с использованием стандартной процедуры лизиса гомогенатов тканей в 50 мМ растворе Трис-HCl буфера, pH=8.0, содержащем 10 mM EDTA, 100 мМ NaCl, 1% SDS, 50 мМ дитиотрейтол и протеиназу K (0.5 мкг/мл) в течение 2-4 часов при 37° ДНК экстрагировали стандартным методом фенол-хлороформной экстракции. Затем образцы ДНК преципитировали в этаноле.

Генотипирование образцов проводили с использованием стандартного набора праймеров L14841 [5’-AAA AAG CTT CCA TCC AAC ATC TCA GCA TGA TGA AA - 3’] и H15149 [5’-AAA CTG CAG CCC CTC AGA ATG ATA TTT GTC CTC A-3’] к генетическому локусу цитохрома b мтДНК [8]. Амплификацию ДНК-локусов осуществляли на термоциклере Bio-Rad С1000 Touch (38 циклов).

Первичный анализ и элайнмент нуклеотидных последовательностей проводили с использованием программы BioEdit Sequence Alignment Editor версии 7.0.5.3 [6]. Выраженность отличий первичных нуклеотидных последовательностей исследованного генетического локуса определялись с использованием параметрической модели Kimura-2 [7] и графически представлялись в виде ME-кладограммы.

Результаты исследования и их обсуждение

Известные молекулярно-генетические исследования каспийского тюленя констатируют, что популяция имеет относительно низкий уровень генетического полиморфизма в пределах традиционных локусов молекулярно-генетических исследований. По сути, основная идея исследований генетического разнообразия вида была направлена на определение места, времени и степени расхождения его от близкородственных видов ластоногих, а не на его внутривидовую структуру. Рассмотрение классических морфометрических параметров А.А. Аристовым и Г.Ф. Барышниковым [1] достаточных предпосылок для выделения внутри вида субпопуляционных структур не дали.

На основании прямого секвенирования локуса гена цитохрома b мтДНК нами было проведено установление степени генетического разнообразия популяции P. caspica.

Анализ полученных нуклеотидных последовательностей локуса cyt b мтДНК показал относительно высокую степень внутривидового полиморфизма P. caspica. Из 11 митотипов, проанализированных нами, 8 оказались уникальными.

Высокополиморфные сайты приводятся ниже:

1. 14663 A→G транзиция

2. 14686 T→A трансверсия

3. 14730 T→C транзиция

4. 14792 G→A транзиция

5. 14801 C→T транзиция

6. 14852 A→G транзиция

7. 14921 C→A трансверсия

8. 14933 C→T транзиция

Таким образом, среди рассмотренных образцов были отмечены следующие точечные мутации: в 75% случаев - это транзиции (мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание замещается на другое (аденин на гуанин или наоборот), либо пиримидиновое основание на другое (тимин на цитозин или наоборот), а в 25% случаев – это трансверсии (мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание замещается на пиримидиновое или наоборот). Делеций (хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы) и инсерций (хромосомные перестройки, при которых происходит вставка участка хромосомы) в пределах изученной выборки обнаружено не было.

Митотипы (генетического локуса cytb мтДНК) исследованных образцов демонстрируют наличие среди них двух повторяющихся (Табл. 1).


Библиографическая ссылка

Олейников Е.П., Кондаков А.А. О ГЕНЕТИЧЕСКОМ ПОЛИМОРФИЗМЕ КАСПИЙСКОГО ТЮЛЕНЯ (PUSA CASPICA GMELIN, 1788) ПО ДАННЫМ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФРАГМЕНТА ГЕНА ЦИТОХРОМА B // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 12-6. – С. 962-964;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=10966 (дата обращения: 19.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074