РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЛИНИЙ МТДНК СОБОЛЯ (MARTES ZIBELLINA) В АРЕАЛЕ
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Некоторые особенности биологии соболя 7
1.1 Морфология, подвидовая структура 7
1.2 Места обитания 11
1.3 Питание 12
1.4 Размножение 13
2 Генетические исследования соболя 15
3 Материалы и методы 22
4 Географическое распространение разных гаплогрупп соболя на территории
Евразии 32
4.1 Географическое распространение гаплогрупп соболя по данным изменчивости гена CytB мтДНК 32
4.2 Распространение гаплогрупп соболя по данным изменчивости контрольного региона мтДНК 36
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Некоторые особенности биологии соболя 7
1.1 Морфология, подвидовая структура 7
1.2 Места обитания 11
1.3 Питание 12
1.4 Размножение 13
2 Генетические исследования соболя 15
3 Материалы и методы 22
4 Географическое распространение разных гаплогрупп соболя на территории
Евразии 32
4.1 Географическое распространение гаплогрупп соболя по данным изменчивости гена CytB мтДНК 32
4.2 Распространение гаплогрупп соболя по данным изменчивости контрольного региона мтДНК 36
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
Соболь (Martes zibellina L.) славится ценностью своего меха и огромным спросом на него. Такая заинтересованность соболем как источником ценной пушнины привела к тому, что к середине 30-х годов ХХ века географическая целостность большинства популяций была нарушена и численность сократилась до минимальных размеров, распределившись небольшими по площади очагами обитания.
С целью восстановления численности этого вида принимались меры по борьбе с отловом, по охране, и самое значимое - по реинтродукции животных. С 1939 г. проводились выпуски соболей с целью восстановления численности, в основном, близ границ существующих популяций. С 1939 г. по 1941 г. было выпущено более 400 соболей в Сибири, Алтайском и Приморском краях, Бурятской АССР, а к 1965 г. количество реинтродуцированных соболей на всей территории РСФСР составило свыше 18000 особей. После обширных работ по реакклиматизации, численность соболя удалось восстановить [Абеленцев и др., 1973].
Подвидовое разнообразие соболя вызывало спор многих зоологов, так как основными критериями для выделения подвидов служили морфологические особенности, что давало серьезные погрешности из-за неверных трактовок морфологических различий. Разными авторами предлагалось выделять от 1 до 17 подвидов. Но при дальнейшем изучении географической изменчивости, были выделены следующие подвиды: 1) тобольский; 2) алтайский; 3) камчатский; 4) сахалинский [Монахов, Бакеев, 1981].
В последние десятилетия появилась возможность изучения соболя с помощью генетических методов. Знания о генетической структуре вида позволяет судить о локализации филогенетических линий соболя, что имеет важное значение при принятии мер по охране животных.
Однако четкого соответствия между подвидовой структурой, выявленной на основе морфологических характеристик, и генетической разнородностью соболя в ареале выявить пока не удается [Пищулина, 2013]. Возможно, это связано с вмешательством в восстановление численности соболя человека, который перемещал соболя из разных частей ареала, что приводило к смешению разных генеалогических линий. Однако полученная с помощью генетического анализа информация, тем не менее, дает представление об изменчивости соболя в ареале и в перспективе может пролить свет на историю становления и расселения вида.
Исследования полиморфизма гена CytB выявило, что митохондриальный генофонд соболя делится на два кластера: А и ВС, причем ВС распадается на В и С. При анализе филогенетического древа, построенного на данном маркере, оказалось, что особи почти всех территориальных группировок, взятых в исследование, встречаются во всех трех гаплогруппах, что затрудняет возможность проследить историю расселения соболя. Исключением стали особи Камчатки и Японии, попавшие только в гаплогруппу А. [Петровская, 2007; Малярчук и др., 2010, 2015].
При исследовании на основе митохондриального гена ND2 получили 3 клады: одинарную (R3) и бинарную (R2 и R1+H1) [Sato et al., 2011].
Изучение генетической структуры соболя в ареале также проводилось по маркёру СR мтДНК, но четкой локализации отдельных гаплогрупп не было выявлено. Исключением также стали особи Японии и Камчатки, которые входили только в одну из клад, как и в исследованиях по гену CytB. [Рожнов и др., 2013].
Таким образом, филогенетический анализ различных участков митохондриального генома соболя показал несколько топологий филогенетических деревьев, однако наиболее достоверной в статистическом отношении принято считать топологию A-BC.
Несмотря на то, что с использованием в качестве маркера CR мтДНК получаются результаты, иллюстрирующие отсутствие четкой генетической структуры, в ряде случаев удалось получить довольно интересные результаты по отдельным регионам. Так, для Томской области наблюдалось обособление двух клад, которые, вероятно, соответствуют аборигенной и интродуцированной. Удачным примером использования участка CR мтДНК явились и результаты исследования соболя на Дальнем Востоке, проведенные ранее магистранткой кафедры зоологии позвоночных и экологии ТГУ О.Е. Кислицыной. Показано, что соболи, обитающие на Дальнем Востоке кластеризуются в 2 гаплогруппы, однако соболи из Тернейского района Приморья входили только в одну из этих клад (возможно, соответствующую аборигенным соболям территории), что согласуется с фактом отсутствия в этом районе реинтродукционных мероприятий. Эти данные были подтверждены позже аналогичным разделением на генетические линии этих же индивидуумов соболей с использованием митохондриального гена CytB в курсовой работе студентки кафедры зоологии позвоночных и экологии А.Ф. Насрутдиновой.
Актуальность работы заключается в том, что при проведенных ранее исследованиях по маркеру CR мтДНК не были выявлены четкие гаплогруппы, которые можно использовать для понимания распределения геновариантов соболя в ареале. В ходе работы планировалось сравнить кластеризацию соболей по гаплогруппам на основе разных молекулярных маркеров и возможность использовать гаплогруппы A B и C, выявленные для маркера CytB также и для маркера CR мтДНК.. Используя полученные ранее результаты, а также добавив в исследование образцы соболей Алтайского края и республики Алтай, и образцы последовательностей ДНК из GenBank, была поставлена задача попробовать найти соответствие последовательностей CR мтДНК гаплогруппам — A, B, и C (известных для гена CytB) и изучить распространение разных гаплогрупп в ареале.
Цель: выявить современное распространение разных линий соболя в ареале на основе изменчивости митохондриальных маркеров (Cytb и CR) и объяснить, как такое распределение сформировалось в ходе исторического естественного расселения и реинтродукционных мероприятий.
Задачи:
1. Выяснить, какие из известных в литературе для мтДНК гаплогрупп - A, B и С, соответствуют ранее полученным последовательностям гена CytB соболя из разных районов Приморского края и Амурской области и выявить распространение данных линий на территории Дальнего Востока;
2. Оценить, одинаково ли кластеризуются на филогенетическом древе одни и те же образцы соболей по гену CytB и по маркеру CR, и возможно ли транслировать названия известных гаплогрупп A, B и C для CytB на последовательности CR этих же образцов.
3. Построить общее филогенетическое древо соболя на основе CR мтДНК из разных частей ареала и провести анализ распространения разных гаплогрупп.
С целью восстановления численности этого вида принимались меры по борьбе с отловом, по охране, и самое значимое - по реинтродукции животных. С 1939 г. проводились выпуски соболей с целью восстановления численности, в основном, близ границ существующих популяций. С 1939 г. по 1941 г. было выпущено более 400 соболей в Сибири, Алтайском и Приморском краях, Бурятской АССР, а к 1965 г. количество реинтродуцированных соболей на всей территории РСФСР составило свыше 18000 особей. После обширных работ по реакклиматизации, численность соболя удалось восстановить [Абеленцев и др., 1973].
Подвидовое разнообразие соболя вызывало спор многих зоологов, так как основными критериями для выделения подвидов служили морфологические особенности, что давало серьезные погрешности из-за неверных трактовок морфологических различий. Разными авторами предлагалось выделять от 1 до 17 подвидов. Но при дальнейшем изучении географической изменчивости, были выделены следующие подвиды: 1) тобольский; 2) алтайский; 3) камчатский; 4) сахалинский [Монахов, Бакеев, 1981].
В последние десятилетия появилась возможность изучения соболя с помощью генетических методов. Знания о генетической структуре вида позволяет судить о локализации филогенетических линий соболя, что имеет важное значение при принятии мер по охране животных.
Однако четкого соответствия между подвидовой структурой, выявленной на основе морфологических характеристик, и генетической разнородностью соболя в ареале выявить пока не удается [Пищулина, 2013]. Возможно, это связано с вмешательством в восстановление численности соболя человека, который перемещал соболя из разных частей ареала, что приводило к смешению разных генеалогических линий. Однако полученная с помощью генетического анализа информация, тем не менее, дает представление об изменчивости соболя в ареале и в перспективе может пролить свет на историю становления и расселения вида.
Исследования полиморфизма гена CytB выявило, что митохондриальный генофонд соболя делится на два кластера: А и ВС, причем ВС распадается на В и С. При анализе филогенетического древа, построенного на данном маркере, оказалось, что особи почти всех территориальных группировок, взятых в исследование, встречаются во всех трех гаплогруппах, что затрудняет возможность проследить историю расселения соболя. Исключением стали особи Камчатки и Японии, попавшие только в гаплогруппу А. [Петровская, 2007; Малярчук и др., 2010, 2015].
При исследовании на основе митохондриального гена ND2 получили 3 клады: одинарную (R3) и бинарную (R2 и R1+H1) [Sato et al., 2011].
Изучение генетической структуры соболя в ареале также проводилось по маркёру СR мтДНК, но четкой локализации отдельных гаплогрупп не было выявлено. Исключением также стали особи Японии и Камчатки, которые входили только в одну из клад, как и в исследованиях по гену CytB. [Рожнов и др., 2013].
Таким образом, филогенетический анализ различных участков митохондриального генома соболя показал несколько топологий филогенетических деревьев, однако наиболее достоверной в статистическом отношении принято считать топологию A-BC.
Несмотря на то, что с использованием в качестве маркера CR мтДНК получаются результаты, иллюстрирующие отсутствие четкой генетической структуры, в ряде случаев удалось получить довольно интересные результаты по отдельным регионам. Так, для Томской области наблюдалось обособление двух клад, которые, вероятно, соответствуют аборигенной и интродуцированной. Удачным примером использования участка CR мтДНК явились и результаты исследования соболя на Дальнем Востоке, проведенные ранее магистранткой кафедры зоологии позвоночных и экологии ТГУ О.Е. Кислицыной. Показано, что соболи, обитающие на Дальнем Востоке кластеризуются в 2 гаплогруппы, однако соболи из Тернейского района Приморья входили только в одну из этих клад (возможно, соответствующую аборигенным соболям территории), что согласуется с фактом отсутствия в этом районе реинтродукционных мероприятий. Эти данные были подтверждены позже аналогичным разделением на генетические линии этих же индивидуумов соболей с использованием митохондриального гена CytB в курсовой работе студентки кафедры зоологии позвоночных и экологии А.Ф. Насрутдиновой.
Актуальность работы заключается в том, что при проведенных ранее исследованиях по маркеру CR мтДНК не были выявлены четкие гаплогруппы, которые можно использовать для понимания распределения геновариантов соболя в ареале. В ходе работы планировалось сравнить кластеризацию соболей по гаплогруппам на основе разных молекулярных маркеров и возможность использовать гаплогруппы A B и C, выявленные для маркера CytB также и для маркера CR мтДНК.. Используя полученные ранее результаты, а также добавив в исследование образцы соболей Алтайского края и республики Алтай, и образцы последовательностей ДНК из GenBank, была поставлена задача попробовать найти соответствие последовательностей CR мтДНК гаплогруппам — A, B, и C (известных для гена CytB) и изучить распространение разных гаплогрупп в ареале.
Цель: выявить современное распространение разных линий соболя в ареале на основе изменчивости митохондриальных маркеров (Cytb и CR) и объяснить, как такое распределение сформировалось в ходе исторического естественного расселения и реинтродукционных мероприятий.
Задачи:
1. Выяснить, какие из известных в литературе для мтДНК гаплогрупп - A, B и С, соответствуют ранее полученным последовательностям гена CytB соболя из разных районов Приморского края и Амурской области и выявить распространение данных линий на территории Дальнего Востока;
2. Оценить, одинаково ли кластеризуются на филогенетическом древе одни и те же образцы соболей по гену CytB и по маркеру CR, и возможно ли транслировать названия известных гаплогрупп A, B и C для CytB на последовательности CR этих же образцов.
3. Построить общее филогенетическое древо соболя на основе CR мтДНК из разных частей ареала и провести анализ распространения разных гаплогрупп.
1. Показано, что на территории Приморского края и Амурской области распространены гаплогруппы А, В и С, выделяемые для маркера CytB. При этом все три упомянутых гаплогруппы встречаются во всех районах, кроме Тернейского района Приморского края. Там отмечены только группа В и единично С, что в сочетании с фактом отсутствия там когда-либо реинтродукции, позволило предположить, что эти группы являются более древними, а соболи обитающие в этом районе - аборигенными;
2. При сравнении филогенетических деревьев, построенных на разных маркерах, не наблюдались значимые различия в распределении гаплогрупп. Это показывает, что гаплогруппы А, В и С для CytB можно перенести на маркер CR c теми же названиями;
3. При анализе сети гаплотипов по маркеру CR мтДНК наблюдалось, что гаплогруппа А встречается на всех исследуемых территориях, кроме Тернейского района Приморья (в связи с отсутствием проведения на этой территории реинтродукционных мероприятий). Образцы из Камчатки и Японии представлены только гаплогруппой А, что объясняется изолированностью территорий и более поздним заселением туда соболей. Гаплогруппа В встречается в районах Приморского края, на Урале, в Иркутской области, Западной Сибири, Алтайском крае и республике Алтай. Гаплогруппа С является самой бедной по гаплотипическому разнообразию и локализуется в Китае и районах Приморского края, в единичном случае встречается на территории Иркутской области, и совсем не встречается на изолированных от Дальнего Востока территориях.
4. Сформировано предположение, что исходной группой соболя могла являться гаплогруппа С, зародившаяся в Китае и далее расселившаяся на Дальний Восток и на остальные территории, а группа А - самая молодая. Альтернативным вариантом может быть гипотеза о том, что более древней являлась группа В, которая широко расселилась и была распространена по всему ареалу, но в дальнейшем дала начало группам А и С, распространившимся из отдельных районов (предположительно из Приморского края: на север и восток - на Камчатку и Японию и на юг - в Китай.
2. При сравнении филогенетических деревьев, построенных на разных маркерах, не наблюдались значимые различия в распределении гаплогрупп. Это показывает, что гаплогруппы А, В и С для CytB можно перенести на маркер CR c теми же названиями;
3. При анализе сети гаплотипов по маркеру CR мтДНК наблюдалось, что гаплогруппа А встречается на всех исследуемых территориях, кроме Тернейского района Приморья (в связи с отсутствием проведения на этой территории реинтродукционных мероприятий). Образцы из Камчатки и Японии представлены только гаплогруппой А, что объясняется изолированностью территорий и более поздним заселением туда соболей. Гаплогруппа В встречается в районах Приморского края, на Урале, в Иркутской области, Западной Сибири, Алтайском крае и республике Алтай. Гаплогруппа С является самой бедной по гаплотипическому разнообразию и локализуется в Китае и районах Приморского края, в единичном случае встречается на территории Иркутской области, и совсем не встречается на изолированных от Дальнего Востока территориях.
4. Сформировано предположение, что исходной группой соболя могла являться гаплогруппа С, зародившаяся в Китае и далее расселившаяся на Дальний Восток и на остальные территории, а группа А - самая молодая. Альтернативным вариантом может быть гипотеза о том, что более древней являлась группа В, которая широко расселилась и была распространена по всему ареалу, но в дальнейшем дала начало группам А и С, распространившимся из отдельных районов (предположительно из Приморского края: на север и восток - на Камчатку и Японию и на юг - в Китай.
