Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимический полиморфизм различных природных групп карпа

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Биохимический полиморфизм различных природных групп карпа"

РГ6 од

/ 3 ^УУЖЙскш

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИШТИТУТ ПРУДОВОГО РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА ( ВНИИПРХ )

На правах рукописи

Демкина Наталья Викторовна

БИОХИМИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОДНЫХ ГРУПП КАРПА

03. 00.10 - ихтиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -1993

ВСЕРОССИЙСКИЙ Ш.УЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ [РУЛОВОГО ИВШГО ХОЗЯЙСТВА ( ЕНИИПРХ )

На правах рукописи

Лемкина Натальи Викторовна

БИОХИМИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОДНЫХ ГРУПП КАРПА

03.00.10 - ихтиология

А в т р е о? V " диссертации на соискание ученой степени Кслгилата Сколзгическкл яз$т.

Москва -1Р9С-.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте прудового рыбного хозяйства ( ВНИШРХ )

Научный руководитель: кандидат биологических наук ¡й И. Илясов

Официальные оппоненты: , доктор биологических наук;

профессор А. А. Яржомбек

кандидат биологических наук А. Е Паюсова

Ведущее учреждение - Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства (ГосНИОРХ)

Зашита диссертации состоится 25 мая 1393 г. в 11 час. на заседании специализированного совета Д. 117.04. 01 ео Всероссийском научно-исследовательском институте прудового рыбного хозяйства (ВНИИПРХ) по адресу: 141821 Московская обл. , Дмитровский р-н, пос.. Рыбное, ВНИИПРХ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИПРХ. Автореферат разослан "¿3 " апреля 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

С. Е Трямкина

Актуальность исследований. Одним из условий увеличения производства товарной рыбы является проведение работ по улучшению существующих и созданию новых пород рыб, в первую очередь карпа, как основного объекта прудэвой аквакультуры. Генофонд карпов и сазанов в нашей стране достаточно велик, ведь здесь встречается два подвида сазанов ( Cyprinus carpió сагрю и С. carpió haematopterus ) и множество локальных популяций карпа, как беспородного, так и прошедшего*несколько поколэний селекции. Появление многочисленных работ по изучению биохимического полиморфизма карпа и сазана продиктовано необходимостью оценить генетический потенциал существующих групп ( Кирпичников, 1987). Использование злектрофоретических вариантов полиморфных белков в качестве генетических маркеров позволяет идентифицировать отдельные популяции, маркировать стада, отводки или потомства индивидуальных скрещиваний, ^ьнрлять родственные связи мевду группами, следить за изменениями, происходящими в процессе селекции, эксплуатации или акклиматизации различных групп рыб.

Пели и задачи работы. Целью настоящей работы являлось изучение биохимического полиморфизма нескольких породных групп карпа - среднерусского, парского, краснодарского и белорусского. В задачи исследований входило:

- описание фенотипического и аллельного разнообразия по локусам трансферринов (Tf), сывороточных эстераэ.(Est-1) и-мио-генов (Му) различных породных, групп карпа,

- использование данных биохимического тестирования для выявления засорения в маркированных, отводках среднерусского карпа,

-•анализ изменений в генетической структуре групп на про*

тялении нескольких поколений селекции,

- сравнение . групп карпа разного происхождения по частотам полиморфных белковых локусов.

Научная новизна и практическая значимость работа В работе проанализированы результаты многолетнего изучения полиморфизма по локусам Tf и Est-1 различных отводок среднерусского и краснодарского карпов ( непосредственно автором исследования проведены в течение ce vi: и четырех лет соответственно ). Описан биохимический полиморфизм у парского и белорусского кар-

_ о tO

поб. Показана целесообразность и эффективность использования данных биохимического тестирования для поддержания "чистоты" селекционируемого материала, для оценки генетических преобразований в группах, вызванных отбором или изменением места обитания. Подтверждена возможность установления родственных связей на основании анализа частот полиморфных локусов Tf и Му у карпа Даны рекомендации по генетическому маркированию линий белорусского карпа.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых, Москва, 1978, на 2-м Всесоюзном совещании по биохимической генетике, кариологическо-му полиморфизму и мутагенезу у рыб, Ленинград, 1979, на 2-м Всесоюзном совещании по генетике и селекции рыб, Ростов-на-Дону, 1981, на 3-м Всесоюзном совещании по генетике, селекции и гибридизации рыб, Тарту, 1986, на методическом совете и. коллоквиумах селекционно-генетического центра ВНИИПРХ.

Объем работы. Диссертация изложена на 118 стр. машинописного текста и состоит из введения, девяти глав, заключения и выводов. Работа содержит 4 рисунка и 23 таблицы. Список литературы включает 264 публикации, в том числе 57 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Работу проводили в селекционно-генетическом центре ВНИИПРХ в 1976-1991 гг. *

Материалом для изучения послужили карпы различных породных групп: среднерусской, краснодарской, парской и белорусские беспородные карпы. Отводки среднерусского карпа, а также -немецкий карп,"амурский сазан и потомки японских цветных карпов были исследованы на центрально-экспериментальной базе (ЦЭБ) ВНИИПРХ "Якоть". В 1980 г. сюда же из рыбхоза "Пара" Рязанской обл. личинками были завезены парские карпы, где и были впоследствии взяты на анализ. Сбор проб сыворотки крови краснодарских карпов осуществляйся на Ангелинском опытном участке Краснодарского края. Местом изучения белорусских карпов были выбраны рыбхозы "Лахва" и "Тремля", где в настоящее время начата направленная

- з -

селекционно-племенная работа с этими группами (Таразевич, Иля-сов, 1992).

Сбор проб сыворотки крови и мышц осуществляли, используя типовые методики (Лиманский и др. , 1986, Паюсова и др., 1988), перевозили пробы в термосах или сосудах Дюара со льдом, хранили при температуре от -18 до -4 градусов Цельсия. Общг'? количество обработанных автором проб сыворотки крови - 2-,5 тыс. lit. , мьпщ-370 шт.

Анализ полиморфных белковых локусов проводили методом вертикального диск-электрофореза в полиакриламидяом геле по прописям Маурера (1971) с некоторыми модификациями. Шльзозались камерой конструкции К А. Трувеллера и Г. Е Нефедова (1974). Для изучения полиморфизма локусов Tf и Est-1 применяли гель 7,5-8% концентрации, для Mv - 8-10%, использовали трис-глициновый буфер. Окраску на трансферрины и.миогены производили 0,25% раствором амидочерного 10Б или кумасси блау в 10% трихлоруксусной кислоте или 7% уксусной кислоте. Эстеразы окрашивали прочным красным TR в присутствии альфа-нафтилацетата. Гели отмывали и хранили в 7% уксусной кислоте.

Для идентификации фракций Tf и Est-1 измеряли расстояние ?»т них до старта и определяли относительную электрофоретическую подвижность. Буквенные названия фракциям присваивали в соответствии с системой обозначения трансферринов К. А. Трувеллера (Черфас, Трувеллер', 1978) -и системой обзначения эстераз ЕЕ Щегловой, 10. И. Илясова (1979). Относительная злектрофорети-ческая подвижность фракций трансферрина составляла: А - 1,00; В - 0,95; С - 0,92; С - 0.90; D - 0,85; Е - 0,80; Z - 1,05; У - 1, 10. фракции Est-1 имели следующие подвижности: А - 1,00; В - 0, 96; С - 0,92; Z - 1,04.

Для сравнения разных породных групп использовали частоты фенотипов и аллелей полиморфных локусов. О достоверности различий судили по критерию хй-квадрат ( Плохинский,1S80 ). Для оценки степени межгрупповых различий рассчитывали показатель генетического подобия Нея (Nei, 1972).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Биохимический полиморфизм различных породных групп карпа.

Среднерусский карп. Работы по созданию породы среднерусского карпа начаты в 1963 г. (Головинская, 1969) на принципах синтетической селекции. Все отводки среднерусского карпа являются потомками четырех карповых групп: украинских (У), нивских (Н), курских (К) и загорских (3). Создание отводок, в каждой из которых сочеталась бы наследственность трех или четырех этих групп (3-НК, ЗУ-НК и др.) имело целью повысить генетическую гетерогенность исходного материала для селекции. Изучение генетической изменчивости отводок среднерусского карпа по локусам ТГ и начато в 1971 г. ( Трувеллер и др., 1973,1974,-Москов-

кин и др. 1973).

Первоначально в отводках среднерусского карпа было выявлено 4 адлеля трансферрина: а, Ь, с, б и у одного карпа ЗУ-НУ найден ТГ с'. Аллель с1 встречался в основном у загорских карпов. Во всех отводках преобладал аллель ТГ а, вторым по частоте встречаемости был ТГ с.

Полученные данные были использованы для генетического маркирования отводок. В качестве "генетических меток" были выбраны наиболее часто встречающиеся типы трансферринов. Уже при получении первого поколения селекции (И), в 1974 г., отводка ЗУ-НУ была маркирована фенотипом ТГ АА » а отводка ЗУ-НК - ТГ СС. В 1978 г. все производители 3-НК, использованные для получения второго поколения селекции (Г2), были подобраны по.фенотипу ТГ';АА . Между собой отводки с биохимическим маркером ТГ АА различаются типом чешуйного покрова: | карпы ЗУ-НУ чешуйчатые, а 3-НК - разбросанные. Карпы ЗУ-НК были представлены разбросанными карпами, а среди загорских'встречались чешуйчатые, линейные, разбросанные и даже голые особи. В 1977 г. была предпринята попытка "насыщения" загорской отводки трансферрином б. С этой целью.отбирали преимущественно'производителей первого поколения, несущих аллель ТГ с1, что привело к увеличению частоты встречаемости, алледя с 0,262 в родительской группе до 0,351 у

годовиков второго поколения селекции. У загорских производителей третьего поколения частота ТГ с! достигла О, 484, что делает технически возможным полное маркирование этой отводки. Однако, целесообразность маркирования типом трансферрина, редко встречающимся в природных условиях, вызывает определенные сомнения.

-Для того, чтобы исключить случайное "засорение' племенного материала, среднерусских карпов в каждом поколении селекции тестировали по биохимическим маркерам дважды: сеголетков ( или годовиков) и производителей, отобранных для участия в воспроизводстве отводки. Единичные особи с несвойственными для этих от-зодок фенотипами ТГ были обнаружены среди производителей 3-НК в 1954г. и 1388 г. , ЗУ-НК - в 1985 г. и 1989 г., ЗУ-НУ - в 1976 Г. к 1979 г. По результатам прижизненного тестирования таких производителей выбраковывали из маточного стада Кроме того, среди сеголетков ЗУ-НУ в 1979 г.. было обнаружено сильное засорение (частота ТГ АА составляла лишь 0,14), вызванное, очевидно попаданием молоди из другого пруда. В связи с этим в 1980 г. было повторно осуществлено воспроизводство отводки ЗУ-НУ и выращенные сеголетки после проверки нз чистоту были использованы для дальнейшей селекции.

Можно отметить, что использование генетического маркирования селекционных отводок среднерусского карпа позволило не только выявлять засорение племенного материала, но в ряде случаев, и определять его источник. Так, сочетание типа трансферрина ОС с разбросанным типом чешуйного покрова у особи, обнаруженной среди карпоЕ 3-НК, позволило предположить, что источник засорения - карп из отводки ЗУ-НК. В отводке ЗУ-НК в 1985 г. был обнаружен один самец с фенотипом ТГ АА (скорее Есего, 3-НК), и 1989 г. - самец с фенотипом ТГ АЛ (в этот период такой Фенотип был характерен только для загорских карпов).

Анализ динамики частот фенотипов ТГ у загорских карпов показывает тенденцию увеличения доли гетерозигот у производителей каждого следующего селекционного поколения - от 45,47. в исходном стаде до 71,01 в ИЗ (р<С,05). Количество гетерозигот у рыб младших возрастных групп меньше (в или равно (в РЗ) та-

ковому в родительских группах (табл. 1). Аллель ТГ Ь, обнаруженный у загорских производителей первого поколения селекции и годовиков ге, позже найден не был. Полное исчезновение ТГ Ь у карпов га всех возрастов является примером обеднения генофонда в процессе селекции.

Частоты аллелей и фенотипов эстеразы проанализированы во всех четырех отводках среднерусских карпов. В трех отводках -3-НК, ЗУ-НК и загорской обнаружено преобладание медленного алле-ля, у карпов ЗУ-НУ выше частота встречаемости аллеля а . При этом в селекционньтс поколениях отмечены колебания частот аллелей, не достигающие уровня статистически достоверных. Во всех отводках наблюдается заметное увеличение гетерозиготности по локусу Еэ1.-1 от производителей первого поколения селекции ко второму и третьему. Единственным исключением является понижение ее у производителей ЗУ-НК в ?-2 по сравнению с Р-1. Возможно, это связано со слишком малым объемом выборок в обеих группах (26 и 13 рыб соответственно). Обращает на себя внимание тот факт, что у сеголеток доля гетерозигот по локусу Ез1,-1 всегда ниже, чем у производителей родительской группы, но выше, чем у сеголетков предыдущего поколения (табл.1). Сравнение правомерно, так как каждое поколение селекции представлено только одной ' генерацией.

Выявленные тенденции увеличения доли гетерозиготных фенотипов по локусам Ез^1 и ТГ в селекционных поколениях среднерусского карпа связаны, видимо, с проведением отбора по массе тела Сходные явления наблюдаются при селекции пеляди#( Локшина, Андрияшева,1981). На основе изучения последствий массового отбора; различной напряженности по массе тела даже разработан метод повышения гетерозиготности популяций сиговых рыб ( Андрия-шева, 1987). Снижение количества гетерозигот у сеголетков по сравнению с родительской группой, очевидно, является отражением того, что на начальных этапах онтогенеза идет отбор в пользу гомозигот. Такая точка зрения подтверждается анализом распределения частот фенотипов ТГ у загорских производителей П и сеголетков Р2. Соотношение фенотипов в потомстве отклонялось от теоретически ожидаемого и количество гетерозигот по локусу ТГ составило 48,9% вместо ожидаемых 682.

Таблица 1

Доля I етеро-зигот (%) по локусам ЕгЛ-1 и Т£ в селекционных поколениях среднерусского карпа

Отводка

3-НК

ЗУ-НК

ЗУ-НУ

( 7-9 )

Покогюние селекции ( возраст ) ----1--

2 . I -,-1--

( 5 )

' - 42,6

53,8

31,3

45,4 59,5

Достоверность различий * - р<0,05 ** - р<0,01 *** - р<0,001

(0-1) | ( 5 ) | ( 0 ) | ( 5 ) |

_I___I_|_(_

КаЬ^й

25,8 62,3 36,0, 63,3 * 2-4,2-6,** 3-4,4-6,5-6

46,2 33,6 76,В ** 4-6,*** 5-6

46,9 * 32,0 73,1 * 4-6, '** 5-6

59,0 54,0 68,5 ** 2-4,*** 2-6

И

48,9 64,1 • 71,0 71,0 * 1-6

N группы

Явление балансирующего отбора, когда на ранних стадиях жизненного цикла идет отбор против гетероэигот по ферментным локусам, а в более старшем возрасте - в пользу гетерозигот, ' описано у горбуши (Животовский и др. ,1987). Увеличение среднего уровня гетерозиготности с возрастом обнаружено в популяциях фундулюса (МИЪоп, Кое 1чп, 1975) и камбалы (Веагйшоге, Уагс1,1978).

" Уменьшение фенотипического разнообразия и увеличение гетерозиготности с возрастом в процессе развития и воспроизводства внутривидовых группировок диплоидных организмов охарактеризовано Л. А. Животовским и Е А. Духаревым как "сжатие" и "расширение" генетической изменчивости.

Коллекция ДЭБ ВНИИПРХ "Якоть". Кроме основных отводок среднерусского карпа на центрально - экспериментальной базе ВНИИПРХ содержатся группы карпа, используемые в процессе селекции этой породы. Это немецкие карпы, амурский сазан, карпы-хро-мисты - гибриды с японскими карпами и контрольная популяция (Ко). Амурский сазан используется для получения промышленных гибридов при скрещивании с селекционными отводками среднерусского карпа. Японские декоративные и немецкие карпы послужили материалом для получения отводки Нем/У-Ш, маркированной геном окраски 0 (Катасонов, Черфас, 1986).

Личинок немецких карпов привезли из Конаковского тепловод-ного хозяйства в 1976 г. Тестирование рыб проводили в возрасте сеголетков и производителей (табл.2). Немецкие карпы обладают характерными для европейских карпов аллелями ТГ а, Ь, с, причем частоты их в обеих возрастных группах очень близки. Вместе с тем у производителей заметно понизилась частота встречаемости фенотипа ТГ АС, не найдено гомозигот ВВ, за счет этого увеличилось количество фенотипов СС, а также АВ и ВС. Эстеразы представлены фенотипами ВВ и АВ, частота аллеля Ез1-1 ь очень высока, что ■ по мнению Т.К.Паавера (1383) характерно для европейских карпов. Немецкий карп обладает наивысшей среди исследованных групп частотой Му А-, обычного для карпов и сазанов европейской части страны (Паавер, 1983).

Японские карпы - хромисты были завезены на ЦЭБ "Якоть" в шестидесятые годы в количестве 33 шт. Исследование меристичес-ких признаков цветных карпов и сравнение их с аналогичными по-

Частоты аллелей Tf и ЕзЬ-1 у Kí'pnorj разного проиепо*

Tf

Группа, у z a' a b

воэр-зст 9 1 <3 q q -

Немецкий Of - - - 0,062 0,074 0,204

карп 4-5+ - 0.6J4 0,1.184 0,302

Амурский 1' - 0,200 - 0,150 o,2t>0 0,325

сазан 5" 0,115" 0,010 - 0,074 0,115 0,256

Гибрида с японским карпом 5-6' - 0,С29 0,029 0,740 0,105 0,067

Контрольная популяция 4" 0,144 0,089 0,022 0,717 0,011 0,011

Парский карп 1-2+ - - - 0,621 0,225 0,154

отводка И 6+ - - - 0,300 0.4S7 0,166 Парский карп

отводка УМ 1' 0,001 - - 0,337 0,283 0,269

Таблица 2 демия, выращенных на ЦЭБ "Якоть"

с <а 'J е Ч 1 Eet-l a b q ч с ч.

- - 0 084 0,916 -

0 - , 0 075 104 0,025 0 302 0,645 0 062

0 029 0 328 0,631 0 040

0 006 0 426 0,460 0 114

0 ,067 0 0 552 0,429 393 0,607 0 019

0,019 0 ,077 0 442 0,548 0 010

казателями европейского, среднеазиатского, амурского и вьетнамского сазанов позволило сделать вывод о близости карпов- хромистов к амурскому сазану ( С. carpió haematopterus) (Ка-тасонов,1974). Нами в 1977 г. были исследованы гибриды японских цветных и обычных карпов в возрасте'пяти лет ( видимо, F2 ). Трансферрины, кроме обычных аллелей а, Не, были представлены аллелями d, z и а* ( табл. 2 ). Аллель а' на электрофореграммах представлен фракцией с электрофоретической подвижностью очень близкой к подвижности фракции А. По мнению ряда авторов, наличие редких аллелей у , z , а' и аллеля d отражает присутствие наследственности амурского сазана (Сапрыкин,1977а,г,1980в; Кишш,1979). Кроме того,. именно у гибридов с японскими карпами впервые была обнаружена сверхмедленная фракция Est-1, кодируемая аллелем с (Щеглова, Идясов,1979), которая встречается и у амурских сазанов (табл. 2). Еше одним "маркером" наследственности амурского сазана принято считать повышенную встречаемость рецессивных гомозигот по локусу миогенов (Му аа). Ранее даже предполагалось, что у амурского сазана встречаются исключительно Му аа (Трувеллер и др. ,1973). Однако более поздние исследования показали наличие полиморфизма по этому локусу и среди амурских сазанов (Паавер,1979,1983). У европейских (волжских и дунайских) сазанов преобладает Му А-. Результаты анализа локуса миогенов у гибридов с японскими карпами (табл.3), а также доку-сов Tf и Est-1, с нашей точки зрения, соответствуют гипотезе о принадлежности карпов-хромистов к подвиду С. carpió haematopterus.

Амурский сазан был завезен из рыбхоза "Пара",тестировался в возрасте двухлетков (1976 г.) и пятигодовиков (1980 г."). Ло-кус Tf представлен семью аллелями, в том числе и сверхмедленнсА аллелью е (табл. 2). Отсутствие у двухлетков Tf у и е и Му А-(табл. 3), объясняется, скорее всего, малым количеством исслеяо-ваных рыб. У производителей по сравнению с двухгодовиками увеличилась частота встречаемости Tf а за счет появления гомозигот АА, при этом доля гетерозиготных фенотипов по локусу Tf уменьшилась с 80,0%. до 58,6%. Найдено три аллеля Est-1 - а, Ь и с, чаше других встречается Est-1 Ь, в то.время как у амурского сазана из реки Амур преобладает Est-1 а (Лаугасте и др. , 1980, Паавер, 1983). Видимо, сказалось влияние отбора при выращивании

нескольких поколений в европейской части страны (в рыбхозе "Пара" и на ЦЗБ "Яксть"). У двухлетков амурского сазана (N»20 згг. . отмечен только фенотип Му аа, у рыб старшего возраста частота его составляет 0,583. В целом, амурский сазан обладает на-

Таблица 3

Частоты фенотипов Му у карпов разного происхоадения

Группа Возраст N Частоты фенотипов Му А- Му аа

ЗУ-НК 2+ 15 0,875 0,125

ЗУ-НУ 2+ 20 0,900 0,100

3 5* 87 0,931 0,069

Гибриды с японским

карпом 5' 16 0,683 0,312

Немецкий 0+ 83 0,892 0,108

карп 4-5' 95 0,947 0,053

Амурский 1 + 12 - 1,000

сазан С « и 36 0,417 0,583

Парс кий и 1+ 33 0,788 0.212

глрп УЫ г+ 45 0,867 0,133

Лахвинский карп 0-1+ 104 0,558 0,442

Тремлянский карп 1+ 60 0,750 0,250

ибольшей генетической изменчивостью по локусам 7Г ( 7 аллелей и 20 фенотипов) и Еб1.-1 (3 аллеля и 6 фенотипов).

Контрольная популяция (Ко) - это смесь исходных групп среднерусского карпа Была получена от производителей исходного стада и поддерживается без отбора по массе тела Создана как контроль длц оценки селекционных изменений в отводках ( Головинская и др., 1975 ). Биохимический полиморфизм Ко впервые исследован в 1987 г. (.¥2). Найденные у карпов Ко аллели ТГ у, г, а' (табл.2), отсутствуют.у исследованных производителей исходных групп, нет у них и аллели Ез1-1 с , хотя она могла быть просто не идентифицирована в то время. Вместе с тем, различия между производителями исходных групп и карпами Ко очень значительны как по набору аллелей, так и по их частотам (например, в группе Ко необычно низка частота ТГ с). Это ставит под сомнение возможность использования группы Ко как контрольной. Набор и частоты аллелей ТГ и 1^-1 в группе карпов Ко, свидетельствует, с нашей точки зрения о засорении ее гибридами с амурским сазаном.

Царский карп. Порода парского карпа создана на базе рыбхоза "Пара" Рязанской обл. и состоит из двух отводск: М и УМ, первая из которых несет 50%, а вторая - 25% наследственности амурского сазана (Головинская,Боброва,1982; Боброва,1986). На ЦЭВ "Якоть" парский карп впервые был завезен заводскими личинками в 1980 г. Для обеих отводок парского карпа характерна высокая частота аллеля ТГ Ь: у карпов УМ она близка к частоте ТГ а, а у производителей М даже превышает ее (табл. 2). Это не совсем обычно, так как у культурных европейских карпов вторым по частоте встречаемости аллелем ТГ обычно является аллель с. Всего у карпов отводки М обнаружено 4 аллеля и 6 фенотипов трансферри-на, а у карпов УМ - б аллелей и 10 фенотипоЕ. О наследственности амурского сазана у карпов УМ свидетельствует и наличие аллелей ТГ у, с': <1, у карпов отводки М из этого набора встречается только ТГ й. Кроме того, в обеих отводках парского карпа найдены особи, несущие редкий аллель Ез1-1 с,1 который отмечен и у амурского сазана, завезенного из рыбхоза "Пара". Фенотип Му аа чаще встречается у карпов отводки М. В целом полученные нами данные соответствуют сведениям об участии амурского сазана в

формировании генофонда ларского карпа Однако уровень генетической изменчивости по локусу трансферрина у карпов' отвоски М зиле, чем у карпов УМ, хотя по имеющимся сведениям, доля наследственности сазана у них вше. Скорее всего, пониженная генетическая изменчивость по локусу ТТ у исследованных нами карпов М является проявлением эффекта основателя, т. е. вызвана завозом партии личинок, полученных от небольшого числа производителей. Интересно, что у самок М доля гетерозигот выше, чем у ремонта, как по локусу трансферринов, так и по локусу эстеразы-1.

Полученные нами данные в целом совпадают с результатами исследований полиморфизма трансферрина у парского карпа, завезенного в рыбхоз "Сускан" (Ельцов и др. ,1985) и рыбхоз Храпуно-зо (Трувеллер и др. , 1991). В обоих случаях отмечено присутствие аллелей а, Ь, с, <1, при этом ТГ Ь занимал второе по частоте встречаемости место. У карпов отводки М, выращенных в рыбхозе "Сускан", В. Г. Сапрыкиным найдены варианты ТГ а а1', с'. что подтверждает наше предположение о некотором понижении генетической изменчивости по этому локусу у исследованных нами рыб. •

Краснодарский краснухоустойчивый карп. Селекция карпа на устойчивость к краснухе ведется в условиях Краснодарского край с 1963 г. (Кирпичников и др. , 1967). Порода представлена тремя группами: М - местными или ангелинскими карпами, Р - роппшнс-кими карпами и УР - украинско-ропшинскими карпами. Известно, что ропшинские карпы принадлежат к отводке В, имеющей 75% наследственности амурского сазана (Кирпичников,1966). Изучение био-хими"еского полиморфизма краснодарского карпа начато с 1972 г. (Щербенок, 1973; Шрт,Илясов,1979 и др.). Тестировались преимущественно рыбы младших возрастных грутто ( от сеголеток до трехлеток) , так как основной целью исследований был поиск' корреляций между биохимическими маркерами и устойчивостью карпов к заболеванию краснухой. Подробный анализ данных .(собственных и литературных) по каждой отводке отдельно был проведен впервые. На первых этапах селекции локус ТГ в отводках Р и М был представлен аллелями а, Ь, с, с' (рис.1), в отводке УР встречались так.же единичные особи, несущие аллель с/. В каждой отводке было найдено по две аллели Е^-!. Вместе с тем,. различия по распре-

Частота

Рис.1. Распределение частот фенотипов Т{ и Ее<-.-1 у кррснодзрских карпов: рр^рху л°чнн

1977 г., внизу - 1991 г. ОРоэначечие отводок: Р ----. УР - —.— . >1 ----....

АВ, СС' - фенотипы.

_ -1 -л и

делению частот аллелей и особенно частот фенотипов этих локусов :ылк довольно значительна Если у местных карпов наиболее-часто встречались фенотипы ТГ АА, АС, АВ и ВС, то у ропшинских карпов - СС и АС (влияние амурского сазана), а у карпов УР - АА и АС' (рис.1). У местных и ропшинских карпов преобладал медленный аллель сывороточных эстераз и только у украинско-ропшинских -Быстрый аллель. Каждое селекционное поколение краснодарского карпа представлено несколькими генерациями. Колебания, иногда значительные, частот аллелей и фенотипов трансферринов и эстераз наблюдались как между поколениями, так и внутри их (между генерациями). Часть из них была вызвана проявлением "эффекта основателя", а другая - действием массового отбора. Значительно снизилось фенотипическое разнообразие по локусу ТГ во всех отводках. Вряд ли возможно объяснить практически полное исчезновение аллеля с', имевшего достаточно высокую частоту встречаемости, исключительно генетическим дрейфом. Преобладающим во всех трех отводках стал быстрый аллель Еэ1-1 Ь. Частоты фенотипов и аллелей обоих локусов во всех отводках значительно сблизились (рис. 1), различия между ними стали недостоверными. Все зто позволяет сделать вывод о происходящей консолидации породы. по биохимическим маркерам.

Белорусские карпы. Изучен биохимический полиморфизм белорусских карпов из рыбхозов "Лахва" и "Тремля". И лахвинские и тремлянские карпы были представлены чешуйчатыми и разбросанными сеголетками и двухлетками нескольких генераций (табл. 4,5). У гарпов каждого из хозяйств присутствуют по семь аллелей: а, Ь, с, с' г и у и по 18 фенотипов ТГ. Это свидетельствует как о высокой степени генетической гетерогенности по этому локусу, так и о доле наследственности амурского=сазана, что подтверждается и данными о происхождении (Таразевич, Илясов,1992). В до-кусе Ез1-1 часто встречаются аллели а и Ъ, редко •• аллель с.

По наборам фенотипов и аллелей ТГ и ЕзЪ-1 и частотам их встречаемости не выявлено значительных различий как между чешуйчатыми и разбросанными карпами внутри каждой группы, так и мезду лахвинскими и тремлянскими карпами в целом. Вместе с тем, колебания частот фенотипов и аллелей в отдельных генерациях, обусловленные "эффектом основателя", достаточно велики. В гене-

Гэблица 4

Частоты аллелей ТГ и ЕеЪ-1 и доля гетероэигот по этим локусам у лахвинских и-зрпов

1 Груп-| Гене- ! 1 ВОЗ- ( | Т£ Доля | Доля

па | ра- раст | N | У г а Ь о с' а ГТЗ, | а Ь с гтз.

| 1 ция 1 1 1 1 ■а з <1 <1 9 Ч <3 X | I 4 <1 ч %

Че-шуй-ча-тые

1986 1+ 30 0,033 0,067 0,400 0,283 0,200

1969 0+ 70 0,054 0,014 0,635 0,112 0,150 1989 1+ 30 0,017 0,017 0,567 0,216 0,183

0,017 56,6 0,551 0,449

0,035 57,0 46,6

1990 1+ 30 0,083 0,117 0.300 0,163 0,300 0,017 - 66,7

1991 0+ 30 0.033 0,033 0,650 0,117 0,107 - 0,050 53,4

0,584 0,416 0,500 0,500

56,7

49,3 42,0'

0,517 0,467 0,016 5в.7 0,350 0,534 0,116 60,0

Рач-бро-сан-НЫ9

1989 1+ 25 0,040 0,060 0,580 0,100 0,220

44,0 0,385 0,615

1990 0+ 49 19Я0 1+ 30

1Р91 0+ 30 0,033

- ' 1,000 0,017 0,950 0,033

01,5

0,0 0,590 0,410 30,0

10,0 0,567 0,400 0.033 60.0

0,650 0,200 0.100 0,017 - 40,0 0,617 0,383

со. о

Таблица 5

Частоты аллелй Т£ и ЕзЬ-1 и доля гетероэигот по зтои локусам у тремлянских карпов

Груп- Гене- Воэ-| I 1 тг Еаг-1

па | ра- раст| N 1 Доли Доля

ция 1 У 2 а Ь с о' с1 гтз. а Ь о ГТЗ,

1 1 а <3 <1 ч X Ч Ч <1 X

1988 1+ 30 0 083 0 033 0 467 0,250 0 117 0 050 70,0 0 308 0,682 30,8

Че-

шуй- 1969 0+ 60 0 099 0 050 0 475 0,184 0 167 0 025 61,6 0 529 0,471 - 44,2

19В9 1+ 28 0 125 0 071 0 339 0,197 0 260 - 64,2 0 339 0,681 о- 46,4

ча-

тыо 1990 1+ . 28 0 198 - 0 482 0,179 0, 072 - 0 071 64,2 0 536 0,393 0 ,071 21,4

1991 0+ 34 0 088 _» 0 529 о.ив 0 206 - 0 ,059 41,1 0 428 0,559 0 ,015 26,4

Раэ- 1989 1+ 30 0 150 0 064 0 44В 0,150 0, 133 - "о ,035 56,8 0 417 0,583 36,7

бро-

сан-

ные 1991 0+ 30 0 100 0 016 0 517 0,183 0, 167 0,017 - 49,9 0 417 0,551 0 ,032 43,3 \ »

рации лахвинских разбросанных карпов 1990 г. частота встречаемости аллеля ТГ а приближается к единице. Технически несложно провести полное маркирование этой группы фенотипом ТГ АА. Тенденция к увеличению количества тетерозигот у двухлетков по сравнению с сеголетками по обоим докуеам наблюдается в двух исследованных генерациях из трех.

Результаты исследования локуса миогенов показывают повышенную частоту встречаемости Му аа у лахвинских карпов, несколько ниже она у тремлянских (табл. 3), что также говорит о присутствии наследственности амурского сазана.

Гибридологический анализ наследования редких аллельных вариантов ТГ и Общее количество аллелей ТГ, выявленное нами в различных группах карпа, девять: у, г, а, а', Ь, с', с, <3, е. Аллели ТГ а', с', б, е, г, у встречались только у амурских сазанов или у карпов гибридного происхождения, что соответствует литературным данным. Проведен гибридологический анализ наследования фенотипа ТГ АА', ранее обозначавшегося наш как ТГ V. Показано, что он состоит из двух независимо наследуемых фракций с близкой подвижностью, идентификация которых возможна при увеличении длины пробега (т. е. при изменении конструкции камеры). Выживаемость сеголеток с фенотипами ТГ АА* и А'А' оказалась пониженной и составила соответственно 0,88 и 0,34 от выживаемости обладателей фенотипа ТГ АА. В нескольких вариантах скрещиваний продемонстрирован кодоминантный характер наследования аллели Еэ1-1 с, впервые описанной нами у гибридов .с японскими карпами. В этой же группе обнаружен сверхбыстрый аллель Ез1-1 г, найденный также у сазанов (Шавер,1983) и чере-пецкого и вьетнамского карпов (Щербенок,Пуетовойт,1981; Шербе«-нок, 1986). Кодоминантный характер наследования аллеля ЕбН л проанализирован в двух отдельно выращенных потомствах одного скрещивания.

Сравнение групп карпа разного происхождения. Для сравнения групп использовали показатель генетического сходства, рассчитанный по формуле Нея (№ 1,1972). Расчет индексов генетического сходства проводили как по частотам локусов ТГ и Еб1:-1, так и по частотам фенотипов. Данные по локусу Му не использовали, так как отсутствуют сведения о полиморфизме по этому локусу красно-

- о,во

- 0,85

- 0,90

0,55

12

10 11

1,00

8

Рис.2. Дендрограмма, отражающая степень генетического сходства разных групп карпа по частотам аллелей локусов ^!f и Еа1;-1. Группы карпа:

1 - загорские карпы, 2 - парские, отводка М, 3 - парские, отводка УМ, краснодарские карпы отводок: 4 - М, 5 - УР, 6 - Р; Т - лахвинские, 8 - треклянские, 9 - немецкие карпы, 10 - гибриды с японскими карпами, 11 - амурский сазан, 12 - контрольная популяция.

дйрских карпов. Значения, полученные при расчете индекса генетического сходства по частотам фенотипов, оказались меньше аналогичных, рассчитанных по частотам аллелей. Это объясняется тем, что число фенотипов всегда больше числа аллелей, а следовательно, вероятность полного сходства гораздо ниже.

Дендрограмма, построеная, на основании индексов генетического сходства, рассчитанных по частотам аллелей, изображена на рисунке 2. На схеме можно выделить два крупных блока, объединенных между собой примерно на одном уровне. Особняком , стоят

три отводки краснодарского карпа (правая часть рисунка), что подтверждает наш вывод о происходящей консолидации этой породы. Остальные группы карпа объединены , как нам кажется, в зависимости от доли наследственности амурского сазана в их генофонде. Наиболее близки между собой карпы контрольной популяции и гибриды с японским карпом, а также парские карпы отводки М и лах-винские. Наибольший индекс сходства с амурским сазаном имеют парские карпы отводки УМ. В целом результаты, полученные при сравнении карпов разного происхождения путем расчета показателей генетического сходства по частотам аллелей двух полиморфных локусов, хорошо совпадают с нашими представлениями об их генетической близости. Причиной этого соответствия, возможно, является то, что именно по наличию редко встречающихся аллелей трансферрина и эстеразы принято судить о родстве карпов с амурским сазаном.

Результаты, полученные при использовании для расчетов частот фенотипов ТГ и Ез1-1, были во многом сходны с предыдущими, однако неожиданным оказалось объединение в один кластер амурского сазана и немецкого карпа. Причину мы видам в том, что только в этих двух группах наблюдалось резкое преобладание частоты встречаемости гомозигот Ез1-1 ВВ. В целом методика использования частот фенотипов полиморфных локусов для расчета индексов. генетического сходства является, с нашей точки зрения, более чувствительной, однако полученные результаты отражают только сходство изученных выборок, а не степень их родства При использовании частот фенотипов большее значение приобретает ас-сортативность> скрещиваний, что важно учитывать при сравнении групп карпа, полученных от малого числа производителей.

ВЫВОДЫ.

1. Методом электрофореза в полиакриламиднои геле исследован биохимический полиморфизм локусов ТТ, Ез1-1 и Му у разных •отводок среднерусского, краснодарского и парского карпа, а такие у лахвинских, тремлянских, немецких карпов, амурского сазана и гибридов с японским карпом. Наибольшей генетической изменчивостью по изученным локусам обладает амурский сазан, наименьшей - немецкий карп.

2. Генетическое маркирование отводок среднерусского карпа фенотипами ТГ позволяет не только обнаружить засорение селекционного материзла, но в ряде случаев, и определить его источник.

3. Анализ динамики частот фенотипов Бз1-1 в четырех отводках среднерусского карпа выявил повышение количества гетерозиготных особей от первого поколения селекции к третьему. Аналогичное увеличение гетерозиготных по локусу ТГ фенотипов отмечено в селекционных поколениях загорских карпов, не маркированных типом ТГ. * .

4. Повышение количества гетерозигот по локусам ТГ и Ез1:-1 у производителей по сравнению с рыбами младших возрастных групп отмечено во всех отводках среднерусского и отводке М парского карпа Аналогичная тенденция наблюдается при сравнении сеголетков и двухлетков лахвинских и тремлянских карпов.

5. Изучение биохимического полиморфизма отводок парского карпа показало пониженную генетическую изменчивость по локусу ТГ у карпов М по сравнению с отводкой УМ. Очевидно, это проявление "эффекта основателя". , 1

6. Анализ литературных и собственных данных о полиморфизме локусов ТГ и ЕэЪ-1 в трех отводках краснодарского краснухоус-тойчивого карпа свидетельствует о понижении фенотипиче'ского разнообразия в ходе селекции и происходящей консолидации породы по частотам аллелей и фенотипов полиморфных локусов.

7. Лахвинские и тремлянские карпы довольно близки друг к другу по частотам фенотипов и аллелей трех локусов (ТГ, Е5Ъ-1, Му). Обе группы высоко гетерогенны по локусу ТГ и явно несут наследственность амурского сазана Обнаружена генерация лахвинских разбросанных карпов, насыщенная гомозиготами ТГ АА (902 фенотипов).

8. Анализ набора аллелей полиморфных лскусов Tf, Est-1 и Му и их частот позволяет выявить присутствие наследственности амурского сазана в отводках парского и краснодарского , карпа, у белорусских карпов и в группе Ко, а также подтверждает данные о принадлежности карпов-хромистов подвиду Cyprinus сагрю haematopterus.

S. В потомствах индивидуальных скрещиваний показан кодоми-нантный характер наследования аллелей си z локуса Est-l и ал' леля Tf а". Особи, гомо- и гетерозиготные по трансферрину А', обладают пониженной выживаемостью.

10. Использование частот фенотипов полиморфных локусов вместо частот аллелей для расчета индексов генетического сходства по Нею делает метод более чувствительным, однако полученные результаты отражают только сходство изученных выборок, а не степень их родства '

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Щеглова R Е Биохимический полиморфизм у карпа. // Тезисы Всес. конференции молодых ученых "Научно-техн. прогресс и проблемы рыбн. хоз-ва". М., 1978. - С. 21-23.

2. Щеглова а В., Илясов Ю. И. К вопросу об зстеразах у карпа // Биохимическая и популяционная генетика рыб. Л .1979. -С. 176-180.

3. Катасонов Е Я., Боброва кх П., Стояновский И. И., Щеглова H. Е Состояние работ по селекции среднерусского карпа // Сб. научн. трудов / Ы. : ВНИИПРХ - 1980. - Вып. 28. - С. 3-24.

4. Щеглова ЕЕ О некоторых редких типах трансферрина у карпа // Генетика, селекция и гибридизация рыб. Ростов-на-Лону, 1981. - С. 155.

5. Катасонов Е Я , Ильина И. Д., Демкина Е Е , Трувеллер К. А. Использование биохимических маркеров в селекции среднерусского карпа // Сб. научн. трудов / Ы. : ВНИИПРХ. - 1986. - Вып. 45. - С. 130-133.

6. Катасонов Е Я. .Ильина И. Д., Демкина Е Е , Трувеллер К. А. Сравнительная характеристика биохимического полиморфизма у среднерусского карпа 1-2 селекционных поколений. // Тез. докл. 3 Всес. совещ. по генетике, селекции и гибридизации рыб (9-11 сентября 1986 Г., Тарту)./ М. , 1986. - С. 100-102.

- 23 -

7. Демкина Н. В. Биохимический полиморфизм отводки "М" парского карпа, выращенной в условиях ЦЭБ "Якоть". // Сб. на-учн. трудов / М.: ВНИИПРХ - 1989. - Вып.' 58. - С. 12-16.

8. Демкина а Е , Катасоно'в В. Я , Ильина И. Д., Трувеллер К. А. Увеличение гетерозиготности по локусам эстеразы . и трансферрина в селекционных поколениях среднерусского карпа // Мат-лы VI съезда ВОГИС (23-27 ноября 1992 г.). / Минск, 1992.- С. 51.

9. Демкина Н. В , Катасонов Е Я Увеличение гетерозиготности в селекционных поколениях среднерусского карпа по локусам сывороточной эстеразы и трансферрина // Сб. научн. трудов / М.: ВНИИПРХ - 1992. - Вып. 68. - С. 23 -29.

10. Демкина Е Е , Таразевич Е. Е Биохимический полиморфизм трансферринов и сывороточных эстераз лахвинского и тремлянского карпов. // Сб. научн. трудов / М.: ВНИИПРХ - 1992. - Вып. 68. -С. 48-55.