ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РОССИЙСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ ДИКОГО КАБАНА НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФИЗМА D-ПЕТЛИ МТДНК Акопян Н.А.,Костюнина О.В.,Середкин И.В.,Домский И.А.,Зиновьева Н.А.

Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук


Номер: 1-1
Год: 2017
Страницы: 34-39
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Проведено исследование полиморфизма наиболее изменчивого фрагмента D-петли мтДНК 109 голов дикого кабана из различных регионов России. Анализ данных показал наличие порядка 104 полиморфных сайтов, преимущественно транзиций и трансверсий. Нами были определены 14 европейских и 35 азиатских гаплотипов. Гаплотипическое разнообразие Hd±SD и нуклеотидное разнообразие π±SD составило 0,961±0,010 и 0,025±0,003, соответственно. Таким образом, популяция дикого кабана характеризуется высоким уровнем гаплотипического разнообразия при низких значениях нуклеотидного.

Текст научной статьи

Введение Российский кабан является одним из важных видов и широко распространен на территории Российской Федерации. Генетическая изменчивость и популяционная структура диких свиней в России недостаточно изучена. Филогенетические связи, происхождение вида Sus Scrofa l. и различных пород свиней, оценка генетического разнообразия и структуры пород свиней являются активно развивающимися во всем мире направлениями исследований. Анализ полиморфизма мтДНК вида Sus Scrofa l. и обширный обзор митохондриального разнообразия Sus Scrofa l. диких популяций в России до сих пор не были выполнены, хотя в литературе имеются данные об использовании различных подходов, сосредоточенных на диких кабанах (Szilvia и др. Др. 2014, Ramayo и др., 2010). Анализ митохондриального разнообразия и установленные филогенетические связи указывают на сильную связь между дикими кабанами и домашними породами свиней, что отражает известную историю одомашнивания и миграции Sus Scrofa l (Larson et al., 2005). Исследования дикого кабана базируется на основе анализа полимпорфизма D-петли для изучения генетической дифференциации и наблюдения филогенетических взаимоотношений с учетом ареала обитания. Как известно в России обитает пять подвидов дикого кабана S. s. scrofa, (Linnaeus, 1758): S. s. attila (Thorn, 1912); S. s. Sibiricus (Staffe, 1922); S. s. Ussuricus (Heude, 1888) и S. s. nigripes (Blanf, 1875). Наши генетические данные могут быть использованы для характеристики филогеографического и генетического разнообразия популяций, и построения схемы филогенеза изученных географических групп кабана. Условия, материалы и методы. Исследования проводили в отделе биотехнологии и молекулярной диагностики животных ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Объектом исследований служили дикие кабаны (n=109) из четырнадцати регионов: Кировская область, Краснодарский край, Тюменская область, респ. Удмуртия, Нижегородская область, Волгоградская область, Владимирская область, Смоленская область, Архангельская область, Курганская область, Приморский край, Хабаровский край, Омская область, Челябинская область). Выделение ДНК проводили из проб ткани с использованием набора DNA 1-Step Tissue & Cells Nexttec™ (Nexttec Biotechnologie, Германия) в соответствии с рекомендациями производителя. Постановку ПЦР осуществляли в стандартном режиме (Зиновьева Н.А., и др. 1998). Амплификацию фрагмента гипервариабельной области D-петли мтДНК S. scrofa длиной 770 п.о. проводили с использованием разработанной нами методики (Акопян Н.А. и др., 2016). Продукты ПЦР визуализировали методом электрофореза в 2% агарозном геле, содержащем бромистый димидий до конечной концентрации 30 нг/мл. Специфические продукты ПЦР вырезали и элюировали из геля с использованием набора Cleanup Standard (ООО «Евроген», Россия) согласно рекомендациям изготовителя. Услуги по секвенированию очищенных фрагментов оказывала компания ООО «Евроген» (Россия). Для обработки результатов было использовано программное обеспечение DnaSp v. 5.0 (Rozas, J.,1995); MEGA v. 7.0 (Tamura K, 2013); Ugene v. 1.19.0 (http://ugene.unipro.ru); ARLEQUIN v 3.11 (Schneider, S., 2000). Редактирование и выравнивание нуклеотидных последовательностей проводили с помощью программы MEGA 7.0 (Tamura K, 2013); и Ugene v. 1.19.0. с помощью ClustalW. В качестве референсной использовали последовательность NCBI Accession No. AJ002189. Нуклеотидные позиции с учетом каждого полиморфного сайта были определенны в программе MEGA 7.0 (Tamura K, 2013). Нуклеотидное (π) и гаплотипическое разнообразие (Hd), а также распределение попарных различий между гаплотипами рассчитывали и оценивали, используя Tajima-тест (Tajima F., 1989). Для описания мутационного процесса была принята модель нуклеотидной эволюции Tamura-Nei (Tamura-Nei, 1993). Программа использовалась Arlequin ver. 3.11 (Schneider, S., 2000) для оценки нуклеотидного и гаплотипного разнообразия D-петли мтДНК согласно Nei (1987), проведения FST теста по методу (Tamura-Nei, 1993), а также проведения статистических тестов на нейтральность. Расчеты и построение NJ и ML деревьев выполнены с помощью программы MEGA 7.0 и PAUP (Swofford, D. L., 2002), на основе метода Hasegawa-Kishino-Yano model (Hasegawa M.,1985) с учетом и транзиций и трансверсий, независимо от положения нуклеотида (Tamura-Nei, 2013). Для построения медианной сети гаплотипами использовалась программа PopArt version 1.7 (French et al. 2014). Для построения медианной сети были использованы 109 полученных в данном исследовании нуклеотидных последовательностей D - петли мтДНК кабанов из различных регионов России, принадлежащих к 49 гаплотипам по классификации, предложенной Ларсон и соавторами (Larson et al., 2007). Результаты и обсуждение. Выбранный нами регион характеризуется различиями в частотах нуклеотидов, что характерно для митохондриальной ДНК (Kim at al., 2002). Полученные последовательности сравнивались между собой и с последовательностью №AJ002189 из банка генов NCBI. Для описания мутационного процесса использовали модель нуклеотидной эволюции Tamura-Nei (1993). Соотношение транзиций к трансверсиям в популяции диких кабанов составило R=4,34 (тест модель -Hasegawa-Kishino-Yano (1985) model (+I)). Общее число вариабельных полиморфных сайтов изученного участка составило S=104. Количество полиморфных мутаций в популяции кабанов азиатских регионов было в суммарном значении выше и составило 87 мутаций, в отличии от популяции европейских кабанов, в которой было выявлено 4 мутации. Нами был обнаружен тандемный повтор cgtgcgtaca, характерный как для всех последовательностей кабана, так и для референсной последовательности. Вариабельность полиморфных сайтов составила 0,2582, азиатская популяция имела относительно низкое значение вариабельности полиморфных сайтов 0,0702, а европейская 0,0969. Согласно модели Tamura-Nei, частота всех азотистых оснований исследуемого фрагмента контрольного региона (D-петли) мтДНК, составила: A=29,10%, T/U=31,05%, C=24,35%, G=15,50%. Полиморфизм в исследуемой выборке характеризовался в большей степени транзициями: А→G, T→C, и в особенности C→T, и в несколько меньшей степени трансверсиями: А→T, A→C, G→C. Принадлежность гаплотипов к той или иной ранее описанной гаплогруппе мтДНК свиней (Larson et al., 2005; 2007) определялась сопоставлением с ними исходя из средних значений генетических дистанций между новым гаплотипом и гаплотипами каждой гаплогруппы, а также исходя из топологии построенной медианной сети гаплотипов (рисунок 1). Были определены 14 европейских и 35 азиатских гаплотипа. Количественные оценки географической подразделенности полиморфизма мтДНК с помощью критерия FST, характеризующего степень генетической дифференциации изучаемых популяций на основе дисперсионного анализа частот встречаемости аллелей (Weir, Cockerham, 1984) и с использованием χ2 (df = 48) (Roff, Bentzen, 1989) составило χ2 = 84,907, при р = 0,0008. Рис. 1 - Дендрограмма 49 гаплотипов дикого кабана Гаплотипическое разнообразие в популяции кабана составило Hd±SD 0,961±0,010, а нуклеотидное разнообразие составило π±SD 0,02549±0,00330, достаточно высокий показатель гаплотического разнообразия, это показатель стабильной популяции с высокой численностью. Анализ дендрограммы (Рисунок 2) показал, что, по всей видимости, относительно недавно произошла дивергенция европейского кабана от азиатского, а азиатская группа кабанов, в свою очередь, образовала 2 кластера. Проведено сравнение с полученными нуклеотидными последовательностями D-петли c гаплогруппами Sus Scrofa - A, С, D, Е, NE (Larson et al., 2015). Филогеографически нуклеотидные последовательности сгруппированы в азиатские и европейские клады, азиатский клад близкородственен с китайскими, корейскими кабанами, и относится к кладу D2, описанному ранее Ларсоном и коллегами (2005). Европейский клад родственен к европейскому кабану (AJ002189 - Sus Scrofa l., European Wild Boar (Ursing, B.M. and Arnason, U.) и относится к гаплогруппе Е. Однако, следует отметить, что кабан из Курганской области разделяет как азиатские, так и европейские гаплотипы. Полученные результаты распределения на основе парных различий в большей степени соответствуют ожидаемым в азиатской группе диких кабанов, демонстрируя, что исследуемая выборка характеризуется высокой гетерогенностью. Гаплотипическое и нуклеотидное разнообразие диких кабанов из 14 регионов Российской популяции составило 0,02017 ± 0,00483 (азиатская группа) и 0,01933 ± 0,00188 (европейская группа). Рис. 2. Медийная сеть исследуемого фрагмента D-петли мтДНК в популяции дикого кабана Популяция дикого кабана характеризуется высоким уровнем гаплотипического разнообразия при низких значениях нуклеотидного. Наибольшее нуклеотидное разнообразие π (JC) было характерно для европейского кабана. Вариабельность во всей выборке была низкой и составила π = 0.00248, что возможно указывает на достаточно близкородственное происхождение кабанов российской популяции. Филогенетеческий анализ с учетом локализации кабана показал, что особенно близки кабаны, ареалом распространения которых являются Приморский и Хабаровский края. Для оценки соответствия характера нуклеотидных замен гипотезе нейтральности с учетом каждого маркера, выполнялся тест D Тадзимы (Tajima, 1989), который оценивался: D=-2.188 (Rozas J.,1995, Schneider S., 2000). Тест D Тадзимы указывает, что отсутствуют признаки расширения популяции и эффект бутылочного горлышка. Из этого можно сделать вывод, что исследованная популяция диких свиней сохраняет достаточно большое генетическое разнообразие. Таким образом, анализ полиморфизма D - петли мтДНК показал наличие генетической дифференциации и отображаемой географической структуры на основе генетических дистанций в популяции российского кабана.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.