Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ ЧЕРНОМОРСКОЙ КУМЖИ

Широкое использование молекулярных маркеров для оценки генетического разнообразия позволило получить ценный материал для филогении и эволюции кумжи. В настоящей работе проведен анализ полиморфизма Д-петли митохондриальной ДНК и 9микросателлитных локусов для характеристики популяционно-генетической структуры Salmo trutta Понто-каспийского бассейна, а также для уточнения филогеографического положения исследованных групп кумжи.

Полученные данные (11 митохондриальных гаплотипов и 138 STR-аллелей) позволили продемонстрировать существенную генетическую дифференциацию природных популяций, которые в целом объединялись в клады по бассейновому принципу. Однако и характер распространения мажорного митохондриального гаплотипа BS5, и динамика частот микросателлитных аллелей свидетельствовали об антропогенном влиянии, нарушающем генетическую целостность локальных популяций вследствие зарыбления их естественных мест обитания из РМС. В итоге, черноморские популяции идентифицированы как Дунайская филогенетическая линия, а большинство исследованных популяций характеризовалось уникальным генофондом, что актуализирует меры по защите подвидового разнообразия черноморской кумжи. Ключевые слова: Salmo trutta, митохондриальная ДНК, микросателлитный анализ 
Кумжа (Salmo trutta) стала популярным объектом филогенетических исследований благодаря своей высокой пластичности и анадромности. Значительный вклад в изучение кумжи внес анализ аллозимной изменчивости. Электрофоретические исследования определили «современные» (Северная Атлантика) и «древние» (Южная Атлантика и Средиземноморье) линии [1]. Однако из-за специфичности отбора проб и проблем воспроизводимости метод не стал широко распространенным. С появлением более производительных и точных методов ДНК-типирования (наиболее часто использовали секвенирование последовательностей мтДНК) в Европе выделено 5 филогенетических групп: Адриатическая, Дунайская, Средиземноморская, Мраморноморская (marmaratus) и Атлантическая [2], которые в целом коррелируют сгеографическим распределением. Оценка, базирующаяся на анализе последовательностей мтДНК, позволила не только рассчитать примерное время дивергенции кумжи, но и связать наиболее значимые генетические разделения этого вида с основными климатическими изменениями и изоляцией бассейнов. Крупномасштабные анализы популяционного генетического разнообразия S. trutta с использованием мтДНК [2, 3] и особенно ядерных [3, 4] маркеров показали, что кумжа является генетически и географически высоко структурированным видом. Уточняющая и более подробная внутривидовая структура современной кумжи восстановлена на основании STR-анализа. Но в целом результаты микросателлитного анализа не внесли больших изменений в существующие представления о видообразовании и распространении кумжи в Европе. 


Объектом нашего исследования стали популяции кумжи бассейна рек северовосточной части Чёрного моря (реки Макопсе, Аше, Псезуапсе, Шахе, Мзымта, Бзып, Мчишта, Кодор, Ингур, Теберда) и западной части Каспийского моря (Терек, Кура), структура которых до этого не освещалась в научной литературе. Кроме того, в работе 
использовались выборки кумжи из ремонтно-маточных стад рыбоводных предприятий Краснодарского края и республики Абхазия. Определение гаплотипов осуществлялось на основании последовательности вариабельного участка мтДНК (564 п.н.). В настоящее время проведено STR-генотипирование по 9 локусам (STR15,STR 60, STR 73, STR85, STR 543, SSA197, SSA 408, Strutta 17, SSsp 2216). В работе проанализировано 570 особей кумжи проходной и жилой формы. 
Выявленные 11 гаплотипов мтДНК четко распределены по бассейновому признаку: черноморские, каспийские и зарегулированный бассейн руки Кубань. Анализ сети гаплотипов, построенной на основании наших данных и зарегистрированных в базе NCBI (всего 30 гаплотипов), выделил три кластера, соответствующие Дунайской, Атлантической и Адриатической филогенетическим линиям, что согласуется с ранее полученными данными [2]. Тест Таджимы показал, что эволюция нуклеотидных последовательностей по трем филогенетическим линиям кумжи в целом была нейтральной. Однако при рассмотрении отдельно входящих в Дунайскую филогенетическую линию подгрупп кумжи из Понто-Каспийского бассейна отмечено смещение с высокой долей вероятности (Р<0,05) у каспийской и кубанской подгрупп. Это, очевидно, связано с тем, что исследуемые гаплотипы в основном представлены изолированными выборками пресноводной формы кумжи, которые прошли эффект «бутылочного горлышка». Результаты исследования показали, что наибольшее генотипическое разнообразие наблюдается в Дунайской филогенетической группе, большинство гаплотипов которых отмечено у кумжи в бассейнах Черного моря и ркеи Кубань, что согласуется и с высоким уровнем нуклеотидного разнообразия в этих подгруппах (0.006114 и 0.005695 соответственно). 
При рассмотрении генеалогических взаимосвязей среди гаплотипов Дунайской группы, если отталкиваться от сети минимума охватывания гаплотипов, центральную позицию занимает гаплотип BS 2, который имеет связь в пределах Понто-Каспийской группы гаплотипов, отличаясь по одной мутации с черноморскими (BS 1, BS 4) и каспийским (CaspTerek1) гаплотипами. Все это указывает на наличие общих предков, живших в древнем Сарматском море 154 500 – 309 000 лет назад. 
В черноморской выборке отмечается наибольшая частота встречаемости двух митохондриальных гаплотипов – BS1 и BS5. Очевидно, BS5 дивергировал в результате двух мутационных шагов от BS4 и стал наиболее многочисленным в данной кладе, возможно, из-за фиксации в РМС рыбоводных лососевых заводов, которые осуществляют выпуск молоди кумжи в реки Черноморского бассейна, а именно Шахе, Мзымта, Псоу, Бзып, Мчишта. 
В результате анализа изменчивости 9 микросателлитных локусов у 570 особей кумжи выявлено 139 аллелей. В черноморской популяции локус STR 73 оказался мономорфным, как и локус STR 85 для кубанской, каспийской и изолированной популяции реки Юпшара. Наиболее изменчивыми оказались локусы SSa408 с максимальным количеством аллелей (36), а наименее изменчивыми – локусы STR-85 с 4 аллельными вариантами. Минимальная длина аллеля (79пн) отмечена в локусе STR-60, а максимальная (340пн) в локусе SSa408. Число аллелей на локус в исследованных группах кумжи варьировало от 1,0 до 10,4. Значение ожидаемой гетерозиготности изменялось от 0,904 (SSsp2216) до 0,105 (Str60) и в среднем для выборки составило 0,635. 
На основании микросателитного анализа выявлен более высокий уровень внурипопуляционной изменчивости (83%), чем межпопуляционной (17%), что может быть обусловлено экологическим и географическим разнообразием изучаемых 
водотоков. На рис. 1 представлен результат анализа главных компонент (Principal component analysis PCA), где вместе группируются локальные популяции из рке Мзымта и Мчишта, пополнение численности которых идет за счет молоди, выпускаемой с рыбоводных предприятий; в одной области концентрируются выборки из рек черноморского стока. Наиболее территориально удаленные и разделенные Большим Кавказским хребтом популяции рек каспийского бассейна и кубанского стока разнесены вдоль второй оси координат; тогда как самая южная выборка из р. Ингур занимает промежуточное положение. Всё это согласуется с географическими расстояниями, разделяющими группы. Популяция из реки Лашепсе оказалась на наибольшем удалении от всех групп, подтверждая представления о её 250-летней репродуктивной изоляции за счет о. Рица. 

Рис. 1 Диаграмма РСА-анализа. Расположение точек соответствует локальным популяциям ручьевой форели в реках Понто-Каспийского бассейна и кумжи из РМС рыбоводных предприятий в пространстве двух координат 
В соответствии с результатами микросателлитного анализа исследованная кумжа из рек Понто-Каспийского бассейна обнаруживает высокое генетическое разнообразие и дивергенцию между популяциями. Для каждой выборки зафиксировано наличие уникальных аллелей, не наблюдаемых в других популяциях. Дифференциация черноморской кумжи, за исключением рыб из рек Лашепсе, Мзымта и Мчишта, коррелирует с географической удаленностью устьев рек по береговой линии. Высокий уровень дивергенции между ручьевой форелью из р. Лашепсе и выборками форели из других рек согласуется с представлениями о репродуктивной изоляции этой популяции, вызванной наличием естественного барьера в виде оз. Рица. Обнаруженное сходство между популяциями рыб из рек Мзымта и Чвижепсе может быть следствием антропогенного влияния, а именно – зарыблением рек молодью кумжи с рыбоводных предприятий. Идентифицированная генетическая структура черноморской кумжи и характер межпопуляционных различий предполагает соответствующее отношение к исследованным 
Лашепсе АПЭЛРЗ ЧРЗ Мчишта Мзымта 2

субпопуляциям кумжи как к отдельным эволюционно значимым единицам. Именно поэтому необходимо поддерживать долгосрочную генетическую стабильность популяций, в частности адаптировать подход формирования РМС для искусственного воспроизводства, контролируя генный поток из РМС в дикие локальные популяции, ограничивая перемешивание популяций. 
Н. А. Небесихина, А. Г. Лепешков, Е. А. Иванова, Н. Н. Тимошкина 
Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства, Ростов-на-Дону, РФ, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.