МЕЖПОПУЛЯЦИОННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ КЕТЫ ONCORHYNCHUS KETA (WALBAUM) СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ ПО ДАННЫМ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ФРАГМЕНТА ГЕНА ЦИТОХРОМА B МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК
Среди всех видов рода Oncorhynchus кета O. keta (Walbaum) имеет наи-
) более обширный ареал с разнообразными климатическими условиями. Она
является ценным промысловым объектом. В последнее время интенсивно
развиваются молекулярно-генетические исследования этого вида. Широ-
кое применение находят методы изучения изменчивости митохондриальной ДНК (мтДНК).
Интерес к исследованию в данном направлении вполне
понятен, так как результаты подобных работ расширяют представления
о структуре и эволюции кеты. Несмотря на имеющиеся успехи в исследова-
ниях внутривидовой структуры вида с помощью молекулярно-генетических
методов, поиск информативных маркеров по-прежнему актуален. Для ее
внутривидовой дифференциации в качестве маркера неоднократно был
использован ген цитохрома b ( cytb). Анализ вариабельных сайтов, полу-
ченных при секвенировании участка гена cytb мтДНК кеты из некоторых
рек северного побережья Охотского моря и Камчатки, показал, что обна-
руженные мутации отражают уникальность генофонда каждой из них (Ба-
чевская, Переверзева, 2010). Отмечена перспективность проводимых работ
для оценки уровня полиморфизма гена цитохрома b мтДНК и определения
дифференцирующей способности этого маркера у кеты из рек различных
районов российского Дальнего Востока. С этой целью было исследовано
730 образцов из 12 популяций кеты из некоторых рек материкового побе-
режья Охотского моря, Камчатки, островов Сахалин и Итуруп, а также из
р. Анадырь.
В процессе изучения определена нуклеотидная последовательность
фрагмента гена cytb, содержащая 395 пар нуклеотидов. Выделение и очист-
ка мтДНК проводилась по методу (Fleming, ?ook, 2002). Участок гена cytb
митохондриального генома амплифицировался с использованием прайме-
ров Lk14735 (5’- AAAAA??A??GTT GTTATT?AA?TA-3’) и H15149ad
(5’- G?I??T?ARAATG A?ATTTGT??T-3’). Полимеразная цепная реак-
-ция проводилась по методике, описанной Расселлом (Russell et al., 2000).
Выявление нуклеотидных последовательностей амплифицированных
фрагментов мтДНК проведено по стандартной методике с использовани-
ем праймера Lk14735 наборов для циклического секвенирования ДНК Big
Dye Terminator ( Applied Biosystems, v. 3.1) и генетического анализатора
ABI Prism 3130 (Applied Biosystems, США). Статистическая обработка по-
, лученных данных проводилась с применением пакета программ MEGA-4
(Tamura et al., 2007).
Выявлено 24 гаплотипа. Вариант В1 наиболее распространен во всех исследованных популяциях, остальные гаплотипы встречаются с различ-
ной частотой, а некоторые являются уникальными. Среди исследован-
ных популяций кета из рек Яна, Армань (северное побережье Охотского моря) и из ручья Порожистый (о. Итуруп) имеет наиболее высокие значения нуклеотидного и гаплотипического разнообразия. Наименьшими значениями этих показателей характеризуется камчатская и сахалинская кета, которая статистически достоверно (P<0.05) отличается от северо-
охотоморской. Наблюдаемое своеобразие генетического облика кеты из рек Андриановка и Козыревка, Ясноморка и Охотского ЛРЗ, вероятно, в значительной мере определяется эффектом «основателя». Хотя нель-
зя исключить, что в процессе становления указанных популяций могла произойти утрата ряда гаплотипов за счет стохастических процессов (дрейф генов), что привело к снижению их генетического разнообразия. Значения нуклеотидного и гаплотипического разнообразия кеты р. Ана-
дырь сопоставимы с рассчитанными для некоторых североохотоморских популяций. Тем не менее, нельзя не отметить, что анадырская кета имеет только два гаплотипа, которые представлены почти в равной степени, а североохотоморские популяции имеют более разнообразный гаплотипический состав. Полученные данные анализировали с использованием программы AMOVA (Analysis of Molecular Variance) (Excoffi er et al., 2005). Исследованные популяции были объединены в группы по региональному принципу. Первая группа включает кету из рек материкового побережья Охотского моря, вторая – кету из рек Камчатки. Третья и четвертая группы состоят из популяций островов Сахалин и, соответственно, Итуруп. Пятая – представлена анадырской кетой. Расчеты показали, что при таком варианте объединения на долю внутрипопуляционной генетической
изменчивости (Fct) приходится 90.87 %, на долю межпопуляционной из-
ct) ) менчивости внутри групп (Fsc) – 0.9 % , а межгрупповой компонент (Fst)
составляет 8.23 %. Преобладание одного общего для всех изученных по-
пуляций гаплотипа В1 и относительно малая доля межгрупповой измен-
чивости дает основание предполагать существование общего источника при освоении видом территории и свидетельствует об относительно не-
большом времени дивергенции популяций кеты из исследованного региона.
Наиболее ярко генетические связи кеты могут быть представлены с по-
мощью NJ-дендрограммы (метод ближайшего соседства). На основании
бипараметрической модели дистанций Кимуры построено филогенетиче-
ское дерево (рис.). Для филогенетического анализа дополнительно исполь-
зовали нуклеотидные последовательности гена cytb мтДНК корейской и ка-
надской кеты GenBank (AF125212, AJ314561). В качестве внешней группы
была использована нуклеотидная последовательность гена cytb мтДНК
кижуча GenBank (AJ314563). На рисунке можно выделить несколько кла-
314563). стеров. При этом все исследованные нами популяции вошли в две разные
клады. Первая клада включает североохотоморские, сахалинские и камчат-
ские популяции, вторая – объединяет анадырскую и итурупскую. Несмотря
на отмеченные нами межпопуляционные отличия четкой дивергенции по
географической принадлежности анализируемых групп не просматривает-
ся. В то же время наблюдаются значительные отличия исследованных нами
популяций, как от корейской, так и от канадской кеты.
Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования
гена cytb мтДНК в качестве маркера для внутривидовой дифференциации.
Необходимо дальнейшее расширение географии исследований и накопле-
ние базы данных по изменчивости фрагмента гена cytb мтДНК кеты, что
актуально не только для изучения популяционной структуры вида, но и для
решения задач прикладного характера.
Л.Т. Бачевская, В.В. Переверзева
Учреждение Российской академии наук Институт биологических проблем
Севера (ИБПС) ДВО РАН, Магадан