Диссертации » Биологические науки » Генетика

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Генетическая дифференциация и молекулярная систематика митилин Японского моря
ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетическая дифференциация и молекулярная систематика митилин Японского моря"

На правах рукописи

I

ЧИЧВАРХИН АНТОН ЮРЬЕВИЧ

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ СИСТЕМАТИКА МИТИЛИН ЯПОНСКОГО МОРЯ (MOLLUSCA: MYTILIDAE, MYTILINAE)

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

р

Владивосток - 2005

Работа выполнена в Институте биологии моря Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ИБМ ДВО РАН)

Научный руководитель: доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

лаборатории генетики ИБМ ДВО РАН Ю.Ф. Картавцев

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

заведующий лабораторией исследований геномов морских животных ДВГУ Е.С. Балакирев

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории эмбриологии ИБМ ДВО РАН А.Л. Дроздов

Ведущая организация: Институт общей генетики РАН

Защита состоится JZi_ 2005 г в часов на заседании диссертационного совета Д 005 008 01 при Институте биологии моря ДВО РАН по адресу 690041, г. Владивосток, ул Пальчевского, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБМ ДВО РАН (690041, г Владивосток, ул Пальчевского, 17).

Автореферат разослан 22 октября 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, Аам/е*"«^ ^ д Ващенко

2006-4 moi

г и306i

з

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Мидии, или митилиды (В|\'а1\'1а МунЫае) являются одними из наиболее знакомых нам морских беспозвоночных Огромное их разнообразие представлено приблизительно 250 современными видами, входящими в состав 33 родов

Dro7dov, 1997) Некоторые митилиды, в том числе почти все представители подсемейства Mytilinae имеют ценность как объект рыбохозяйственного промысла и аквакультуры Ископаемые остатки мидий имеют важное значение для биосгратиграфии Распространены митилиды от литоральной зоны (например, подавляющее большинство митилин, являющихся объектом нашего исследования) до глубин в несколько километров Они формируют поселения на каменистых и галечных грунтах, сверлят камни, поселяются в илах (Ваупе, 1964, Scarlato, 1981), атакже, в районах глубоководных гидротермальных источников и выходах холодных минерализованных вод (Lutz, Kennish, 1993; Distel et al, 2000) Митилиды интегрированы в состав различных экологических сообществ, а некоторые из них, в том числе многие митилины, включая Mytilus ex gr. edulis, играют важнейшую роль в формировании этих сообществ (Скарлато, Старобогатов, 1979, Seed, 1992)

Популяционные и таксономические исследования митилид имеют давнюю историю Однако, большинство филогенетических гипотез, выдвинутых в течение последнего столетия на основе классических морфологических работ для Mytilinae и Mytilidae в целом, весьма противоречивы В частности, широко распространенные в мировом океане мидии группы «edulis», или более корректно Mytilus ex gr. edulis (Чичвархин и др, 2000), привлекали особое внимание исследователей из многих стран мира (Seed, 1968; 1971; Skibinski et al., 1978; 1983; 1994; Zouros et al., 1992; Sarver, Foltz, 1993; Gosling, 1992a, Saavedra et al., 1996; Gilg, Hilbish, 2003) Помимо всего прочего, исследователей в значительной мере интересовал вопрос изучения зон гибридизации М. edulis с М. galloprovincialis (Skibinski et al., 1978, 1983, Gosling, 1992a; Rawson, Hilbish, 1998; Gilg, Hilbish, 2003) и M. trossulus с M. galloprovincialis (Sarver, Foltz, 1993; Heath et al., 1995; Rawson et al., 1999) Эти исследования дали толчок для оживленной дискуссии о статусе таксонов группы Mytilus ex gr. edulis, которые инициировали в том числе и данную работу

Цели работы: Изучить генетическую дифференциацию и молекулярную систематику митилин Японского моря на основе методов биохимической генетики, молекулярной генетики и морфометрии Провести анализ гибридизации и потенциала интрогресеии генов между таксонами хруппы близнецовых видов комплекса Mytilus ex gr. edulis.

Основные задачи:

1 Проверить гипотезу о монофилии трибы Mytihni и выявить филогенетические взаимоотношения входящих в ее состав видов

(Boss 1971), или 57 современными и вымершими таксонами родового ранга (Kafanov,

2 Подтвердить либо опровергнуть с помощью методов

I ипотезу о конспецифичности Мун1и\ са1$огпитиъ и М юги%сич, неоднократно выдвигаемую рядом современных исследователей (Уеппе^, 1991, КепсЫг^Юп е! а1., 1995)

3 Установить видовую принадлежность представителей комплекса Муп1их ех gr ее/н/п, обитающих в водах Японского моря

4 Подтвердить либо опровергнуть гипотезу о возможности гибридизации видов МуШич ех gr еЛиЫ в российских водах Японского моря и оценить возможность интрогрессии генов между видами.

5 Установить применимость использования данных об аллозимной изменчивости для выведения филогений таксонов митилид различного таксономического ранга

Научная новизна работы. Впервые для построения филогении дальневосточных митилин была использована совокупность данных по аплельной изменчивости 24 аллозимных локусов Достоверно показана монофилия трибы МуЫпн базапьное положение в ней занимает С. цгауапт В составе этой трибы выявлена монофилетическая группа видов МупЫч ех ес1иШ, наряду с которой таксоны Сгам/туГйги и РасфтуШи* формируют монофилетическую группу (род МуЫиз).

Впервые при помощи бутстреп-теста определены границы использования генетико-биохимических данных для филогенетических построений Показано, что данные об алчозимной изменчивости пригодны для установления филогенетических взаимоотношений между таксонами митилид в пределах рода, либо близких родов одной трибы При сравнении видов, относящихся к разным трибам и подсемействам, данный метод оказывается непригодным из-за частой ошибочной интерпретации электроморф, обладающих сходной электрофоретической подвижностью, как гомологичных

Используя в качестве видоспецифичного диетического маркера участок неповторяющихся последовательностей гена полифенольного клеящего белка биссуса, а также аллозимный маркер маннозофосфатизомеразу, впервые исследовали двустворчатых моллюсков рода Мун1и\ (М ттиШх и М ¿аИоргстпсгаЬч), на обширной акватории, включающей залив Петра Великого и сопредельные воды Японского моря Показана возможность применения данных генетических маркеров для идентификации близкородственных видов рода Му1\1т и их гибридов в зонах совместного обитания, в частности в прибрежных водах Приморья Наличие примерно 9% гибридных особей подтверждает мнение о существовании зоны гибридизации между М 1гоии1ш и М $а11орг(тпсш1и в этом регионе

Практическое и теоретическое значение работы.

1) Оценена возможность использования аллозимных признаков для выведения филогенетических взаимоотношений между таксонами митилид разного ранга, что может

быть использовано в дальнейшем в при планировании эволюционных генетико-биохимических исследований

2) Уточнена систематика подсемейства Mytillilnae, имеющего важное хозяйственное и научное значение

' 3) Определен видовой состав япономорских Mytilm ex gr. edulis, являющихся одним из

основных объектов марикультуры в этом регионе

1 4) Показан факт гибридизации видов группы Mytilus ex gr. edulis, что может оказаться

важным в ходе их культивирования, а также открывает перспективу фундаментальных исследований в области механизмов генетической изоляции между способными гибридизоваться видами морских беспозвоночных, имеющими двуродительское наследование митохондриальной ДНК

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения докладывались на международном конгрессе «Towards a Great Future of Aquatic Genomics» (Токио, 2000), на III международном симпозиуме Modern Achievements in Population, Evolutionary and Ecological Genetics (Владивосток, 2001), на ежегодной научной конференции ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2000, 2001), и на Расширенном генетическом семинаре ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2004)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из которых 4 на английском языке и 2 на русском, обе из которых переведены на английский язык, еще одна работа находится в печати в зарубежном журнале Korean Journal of Genetics

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и списка литературы Работа изложена на 111 страницах машинописного текста, включает 16 рисунков и 9 таблиц Список процитированной литературы содержит 157 названий, из них 125 на иностранных языках В приложение, занимающее 12 страниц, вынесены первичные данные

Глава 1. СИСТЕМАТИКА И ФИЛОГЕНИЯ МИТИЛИН

I 1 Филогенетические исследования митилид

Наиболее полную на сегодняшний день молекулярно-филогенетическую гипотезу для митилид сравнительно недавно предложил Дистел в своей работе, основанной на нуклеотидной последовательности митохондриального гена 18S-pPHK (Distel, 2000) Эта филогения включала в себя 12 видов, относящихся к шести родам, а также несколько видов из других семейств, взятых в качестве внешней группы В своей работе автор пользовался классификацией, предложенной Ньюэллом (Newell, 1969), найдя ньюэлловское подсемейство Mytilinae Rafinesque, 1815 полифилетичным.

Помимо наиболее известной, основанной на палеонтологических данных так называемой «сутрайэновской» классификации (Soot-Ryen, 1969), последовательно использованной Ньюэллом и Дистелом, было предложено еще несколько схем классификации митилид После первого обзора Сут-Райэна (Soot-Ryen, 1955) стало обычной практикой выделять среди митилил четыре подсемейства Mytilinae Rafinesque, 1815, Crcncllinae Gray, 1840, Lithophaginae H Adams et A Adams, 1857, и Modiolinae Keen, 1958 В более поздних классификациях (Bernard, 1983, Moore, 1983) выделялись те же подсемейства, что и у Сут-Райэна, однако их состав был весьма отличен (см Кафанов, 1987) Позже Habe (1977) выделил пятое подсемейство, Musculinae Iredale, 1939, a Higo et al (1999) дополнили список подсемейств, включив в него Dacrydiinae Ockelmann, 1983 и Bathymodiolinae Renk et Wilson, 1985.

Совсем иную систему предложили Скарлато и Старобогатов (Скарлато, Старобогатов, 1979, 1984, Скарлато, 1981, Starobogatov, 1992), которые разделили Mytiloidea на четыре отдельных семейства Mytilidac, Crenellidae, Septiferidae, и Lithophagidae Последнему таксону также придается ранг семейства в недавнем обзоре двустворок северо-западной Пацифики (Coan et al, 2000) Далее, Скарлато и Старобогатов выделили дополнительно 13 подсемейств (см Кафанов, 1987) Эта система подразумевает также полифилию семейства Mytilidae sensи Soot-Ryen К сожалению, диагнозы их таксонов слишком кратки, а предложенная схема классификации лишена какой-либо аргументации

/ 2 Видовая принадлежность Mytilus ex gr edulis, обитающих в водах Японского моря

Мидий группы Mytilus ex gr. edulis, обитающих на тихоокеанском побережье России, традиционно относили к виду Mytilus edulis (Скарлато, 1981; Скарлато и Старобогатов, 1979) Однако неоднократно высказывались сомнения в этом отношении, а также о таксономической неоднородности поселений этой мидии Полагали, что в приазиатской части Тихого океана обитают три подвида М. edulis edulis Linnaeus, 1758, М. е zhirmunskii Scarlato et Starobogatov, 1979 и M. e kussakim Scarlato et Starobogatov, 1979 О вероятном существовании в этом регионе двух форм «съедобной мидии» говорили Жирмунский и Писарева (1960) Кафанов и Ромейко (1987) на основании морфометрического анализа мидий из северо-западной части Японского моря приходят к иному выводу, они полагают неправомерным подразделять дальневосточных М. edulis на отдельные подвиды Позже наличие таксономической гетерогенности в поселениях Mytilus в зал Посьега отмечал Кепель(1983)

Главным образом, обсуждение таксономической принадлежности тех или иных популяций Mytilus, проводилось на основе конхиологических признаков, почти все из которых крайне изменчивы, что затрудняет систематику семейства митилид в целом (Seed, 1968; Gosling, 1984, Кафанов, Ромейко, 1987; Золотарев, Шурова, 1997) С развитием метода генетики изоферментов удалось прояснить некоторые особенности таксономии и

расселения мидий Сходство аллозимных спектров показало, что средиземноморская мидия М. galloprovincialis Lamarck, 1819 также встречается в Японии (Wilkins et al, 1983), в Северной (Comesana et al, 1998) и в Южной Африке (Grant, Cherry, 1985; Beaumont et al, 1989), на Британских островах (Ahmad, Breadmore, 1976; Skibmsky et al, 1980) и в Южной Калифорнии (MacDonald, Koehn, 1988) Мидиям M. desolationis с архипелага Кергелен в южной части Индийского океана, был придан статус подвида М. edulis (Blot et al., 1988). На протяжении атлантического побережья Европы M edulis и M galloprovincialis встречаются совместно, иногда скрещиваются, но доля их гибридов варьирует от локальности к локальности (Skibinski et al, 1978, 1983; Skibinsky, 1983; Comesana, Sanjuan, 1997) Аллозимы позволили также идентифицировать третий вид мидий - M. trossulus, встречающийся на тихоокеанском побережье Северной Америки, который на южной границе своего ареала в центральной Калифорнии гибридизуется с M. galloprovincialis (McDonald, Koehn, 1988). M. trossulus также встречается в некоторых районах Канады, местами гибридизуясь с M. edulis (Koehn et al, 1984), на Дальнем Востоке России (Мак-Дональд и др , 1990) и в Балтийском море (Varvio et al., 1988). M. trossulus был также описан Гоулдом (Gould, 1851) как M. glomeratus, после чего Карпинтер (Carpenter, 1864) свел как M. trossulus, так и M glomeratus в синонимы M. edulis Также были описаны таксоны M. septentrionalis с острова Бэнкс в Канаде (Clessin, 1889) и М. edulis diegenùs (Cœ, 1945) В относительно недавнем обзоре Сут-Райэна (Soot-Ryen 1955) все эти таксоны были приведены как подвиды М. edulis. Дальнейшее развитие методов молекулярной генетики позволило выяснил, больше деталей в систематике мидий группы «edulis» Иною с соавторами (Inoue et al, 1995, 1997) удалось выявить гибридные экземпляры среди M galloprovincialis и M trossulus, обитающих на побережье острова Хонсю в Японии

Суммируя вышеизложенное, можно сделать заключение о том, что в соответствии с последними таксономическими данными (Коэн, Пудовкин. 1988; Мак-Дональд и др, 1990, McDonald et al., 1991; Ivanova, Lutaenko, 1999) в сублиторали залива Петра Великого Японского моря совместно обитают Mytilus trossulus Gould, 1850 и M galloprovincialis Lamarck, 1819 (Адрианов, Кусакин, 1998)

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Молекулярная систематика и молекулярная филогенетика

В разделе кратко рассматривается история молекулярной систематики и филогенетики, обозначены основные открытия, обусловленные использованием методов молекулярной систематики (Nutall, 1904, Wainraight et al, 1993, Kumar, Rzhetsky, 1996, Lang et al, 1997 и др ) Описано развитие основных используемых в этой области экспериментальных и математических методов (Wagner, 1962; Fitch, Margohash, 1967; Farns, 1970, Sober, 1988;

Swofford, Olsen, 1990, Harvey, Pagel 1991, Stewart, 1993, Nei, Kumar, 2000; Felsenstein, 2003 и др)

2 2 Основные принципы кладистики

В разделе описано развитие идей кладистики, основоположником которой стал немецкий энюмолог В Хенпиг (Hennig, 1966) Кладистика лежит в основе анализа )мпирических данных в современной систематике, в том числе и молекулярной Даны основные концепции кладистики, кратко рассмотрено современное развитие этой науки (Татаринов, 1977; Platnick, Gaffney, 1978; Красилов, 1989). '

2 3 Использование аллозимов (изоферментов) в качестве генетических маркеров

Описывается становление и развитие генетики изоферментов как одного из широко

распространенных методов молекулярной систематики (Tiselius, 1937, Dobzhansky, 1951, Smithies, 1955; Marken, 1957; Marken, Möller, 1959, Hunter, Schwartz, 1960; Hubby, Lewontin, 1966; Lewontin, Hubby, 1966, Майр, 1968, Корочкин, 1977, Manchenko, 1994) Даже с появлением в последнее время молекулярно-генетических маркеров и с развитием различных точных методов расшифровки первичной структуры ДНК электрофорез в ряде конкретных случаев остается конкурентоспособным из-за своей экспрессивности и дешевизны.

Глава 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3 1 Материал исследования

Для проведения филогенетической части исследования, моллюски (13-32 особи) были собраны в августе 1998 г в заливе (зал) Восток (залив Петра Великого Японского моря)-Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853), Mytílus trossulus Gould, 1850, Mytilus (Crasmnytilus) coruscas Gould, 1861, Modiolus modiolus (Linnaeus, 1758), Adula falcatoides Habe, 1855, Septifer keem (Nomura, 1936), и в 1998 г в Bodega Bay (Калифорнийское побережье США)-Mytilus (Pacifimytüus) cahfornianus Conrad, 1837 и Mytdus galloprovincialts Lamarck, 1819

Для популяционного анализа Mytilus группы edulis Японского моря были собраны одна выборка из залива Восток (120 экз), одна выборка из окрестностей г Ниигата (поселок Камо, 70 экз), одна из залива Ошика на Тихоокеанском побережье острова (о ) Хонсю (90 экз), и пять выборок с побережья Южной Кореи (Сокчо - 30 экз, Кангнунг - 30 особей, Ульчин - 45 особей, Поханг - 30 экз, Онсан - 50 экз, Пусан - 80 экз ) По 70 экз из зал Восток и зал Ошика (Япония) были также использованы для филогенетического анализа

Для AFLP-теста, моллюсков Mytilus trossulus и Mytilus galloprovinttalis собирали в июле-августе 1999 г Было проанализировано 94 экз, из них 67 экз собрано с марикультурного коллектора близ биологической станции «Восток» (ИБМ ДВО РАН) (зал Восток, воеточная часть зал Петра Великого, Японское море), 15 экз в бухте Прибойной (зал Восток), 12 экз на полуострове Островок Фальшивый (зал Посьет, юго-западная часть

зал Петра Великого) Особи M galloprovinciahs (49 экз ) собраны с плавника на полуострове Островок Фальшивый Помимо этого, для контроля использованы 12 экз M galloprovincialis, собранных в ноябре 1999 г на южном побережье Франции в г. Сет (Cete) и 12 экз. M eduhs в Северном море на побережье о Гелголанд (Helgoland), Германия

I 3 2 Генетико-быохимические методы исследования

Электрофорез белков в крахмальном геле, а также приготовление белковых экстрактов из замороженных, либо свежих тканей животных проводили по общепринятым методикам 1 (Корочкин и др, 1977, Manchenko, 1994) Для обнаружения зон локализации ферментов

использовали описанные методики гистохимического окрашивания (Корочкин и др, 1977, Manchenko, 1994).

Исследовано 26 ферментных локусов 1 ) метилумбеллиферилдеацетилаза (локус MAD, КФ 3 1 1 1), 2) лейцинаминопептидаза (LAP, КФ 3 4 11 1), 3) глюкозо-6-фосфатизомераза (GPI, КФ 5 3 19), 4) октопиндегидрогеназа (ONDH, КФ 15 111), 5-6) фосфоглюкомутаза (PGM-1 и PGM-2, КФ 5 42 2), 7) маннозофосфзгизомераза (MPI, КФ 53 1 8), 8-9) Независимая малатдегидрогеназа (MDH-1 и MDH-2, КФ 1 1 1 37), 10-11) НАДФ-зависимая малатдегвдрогеназа (МЕ-1 и МЕ-2, КФ 1 1 140), 12) каталаза (CAT, КФ 1 11 16), 13) ксантиндегидрогеназа (XDH, КФ 1.1 1.204), 14-15) неорганическая пирофосфатаза (РР-1, РР-2, КФ 3 6 11), 16) глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (G3PD, КФ 1118), 17) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G6PD, КФ 1 1 1 49), 18) супероксидяисмутаза (SOD-1, КФ 115 11), 19) аргининкиназа (ARGK, КФ 2 7 3 3 ), 20) глутамат-пируваттрансаминаза (GPT, КФ 2 6.1.2), 21-22) изоцитратдегидрогеназа (ЮН] и ЮН-2, КФ 11141), 2324) аспартатаминотрансфераза (ААТ-1 кААТ-2, КФ 2 6 1 1), 25) формальдегид дегццрогеназа (FDH, КФ 1 2 1 1), 26) альдолаза (ALD, КФ 4.1 2 13)

3 3 Популяционно-генетический и филогенетический анализ

Компьютерные рассчеты базировались на программах Specstat (Картавцев, Соловьев, 1992), BIOSYS (Swofford, Seiander, 1981) и GENEPOP (Raymond, Rousset, 1995) При статистическом анализе тестировали несколько параметров аллозимной изменчивости' р, -частота /-того аллеля; Hs - ожидаемая из соотношения Харди-Вайнберга гетерозиготность в одной выборке, Но - наблюдаемая гетерозиготность в выборке и др В качестве мер внутривидовой дифференциации использовали, в основном, F-статистики в символике Нея (Nei, 1977): F1S - мера отклонения наблюдаемой гегерозиготности от ожидаемой из соотношения Харди-Вайнберга, Flt - отклонение наблюдаемых и ожидаемых частот генотипов в совокупности выборок, Fst - стандартизованная дисперсия частот аллелей; F'st -стандартизованная нормализованная дисперсия частот аллелей (Nei, 1987)

Кроме того, использовали: у^ - стандартный критерий хи-квадрат, Dm - минимальное генетическое расстояние Нея (Nei, 1978); Dn - стандартное генетическое расстояние Нея

(Net, 1972) Помимо этого, производили вычисление стандартных генетических расстояний Роджерса (Dr) (Rogers, 1972), хордового расстояний Кавалли-Сфорца (Cavalli-Sforza, Edwards, 1967) Построение дендрограмм осуществляли невзвешенным парно-групповым методом (НПГМ, UPGMA) (Бейли, 1970) или используя другие алгоритмы

Для получения статистической поддержки филограмм полученные данные по частотам аллелей были размножены на 10000 реплик методом бутстрепа при помощи программы "seqboot" из программного пакета PHYLIP 3.0. (Felsenshtem, 1993) В качестве критерия достоверности во всех случаях применения бутстреп-теста был взят уровень поддержки выше 50% Далее, из реплицированных матриц частот аллелей, были рассчитаны генетические расстояния Нея (Nei, 1972) и на их основе проведена реконструкция методом наибольшего правдоподобия и кластеризации методом ближайшего соседства (Neighbor-Joining) (Saitou, Nei, 1987) при помощи программ пакета PHYLIP "gendist", "contml" и "neighbor" Поиск консенсусного древа проводился при помощи программы "consense" из того же пакета

3 4 Метод AFLP

Тотальную ДНК выделяли из жаберных пластинок либо аддуктора, зафиксированных в 95° этиловом спирте при помощи стандартного метода экстракции фенол-хлороформом.

ПЦР проводили в 25 мкл реакционной смеси, содержащей 60 мМ Tns-HCl, pH 8.5, 25 мМ KCl, 1,5 мМ MgCl2, 10 мМ 2-меркаптоэтанол, 0,1% Тритон Х-100, по 2,5 мМ каждого из дезоксинуклеозидтрифосфатов (dATP, dCTP, dGTP, dTTP), 0,5 мкМ праймера Me 15, 0,5 мкМ праймера Me 16, 1 мкл экстракта тотальной ДНК (4-10 нг) и 1 ед TaqДHK-пoлимepaзы. В качестве специфических праймеров использовали Me 15 5'- CCA GTA TAC AAA CCT-GTG AAA A -3' и Meló 5'-TGT TGT CTT AAT AGG TTT GTA AGA-3' Для полимеразной цепной реакции использовали следующие параметры 94° - 30 сек, 55° - 45 сек, 70° - 90 сек в течение 40 циклов Электрофорез продуктов амплификации проводили в 4,5% агарозном геле.

3 5 Морфометрический и комплексный статистический анализ

В ходе морфометрического анализа было использовано 10 конхиологических признаков, большая часть которых была предложена ранее Золотаревым и (1997) Измеряли левую створку раковины с точностью 0,1 мм

1) Длина раковины (L), 2) Высота раковины (HTG), 3) Длина лигамента (LIG), 4) Длина шарнирной пластинки (HP), 5) Длина отпечатка переднего аддуктора (WAR), 6) Длина отпечатка заднего аддуктора (ADB), 7) Расстояние между отпечатками передней части заднего ретрактора и внутренним краем зоны призматического слоя раковины (LPR); 8) Длина участка призматической зоны расположенного вдоль лигамента (LP), 9) Ширина

дистально-вентрального отпечатка заднего аддуктора (WMP), 10) Длина отпечатка заднего ретрактора (RTB).

Полученные морфометрические значения были модифицированы несколькими способами путем индексации их значений относительно длины раковины, и затем трансформированы посредством логарифмирования, либо извлечения квадратного корня (Afifi, Azen, 1979) На этом этапе анализировали также комплекс морфометрических признаков и индивидуальные генотипические значения посредством многомерного анализа (Afifi, Azen, 1979). Решение задач основывалось на каноническом, дискриминантом и факторном анализе (Afîfî, Azen, 1979). Вычисления проводились с помощью программ STATISTICA (Statsoft, 1994), GENEPOP (Raymond, Rousset, 1995), BIOSYS-1 (Swofford, Selander, 1981), NTSYS-pc (Rholf, 1988) и SPECSTAT (Картавцев, Соловьев, 1992)

Глава 4. ПОСТРОЕНИЕ ФИЛОГЕНИИ МИТИЛИД, ОСНОВАННОЕ НА ЧАСТОТАХ АЛЛЕЛЕЙ ИЗОФЕРМЕНТОВ

Данные о частотах аллелей легли в основу расчета коэффициентов генетического различия (Табл 1) Первоначально были рассчитаны все коэффициенты сходства/различия, представленные в программных пакетах BIOSYS-1 и PHYLIP 3 0.

Полученные величины генетических расстояний минимальны для пары видов M. trossulus / M. galloprovincialis: Dr = 0.111, Dn = 0 054 В целом 6 видов из родов Mytilus и Crenomytilus имеют меньшие средние расстояния между собой - Dr= 0.352, Dn= 1 416, чем остальные три вида к этой группе - Dr = 0.807, Dn = 2 243 (Табл 1).

Таблица 1 Генетические расстояния Роджерса, Эн (ниже диагонали) и Нея, DN (выше диагонали) между выборками 9 исследованных видов митилвд

Виды 1 2 3 4 5 6 7 8 9

J. M trosbului - 0,078 0,070 1,384 1,409 2,608 2,369 1,741 2,207

2. M galloprovincialis 0,147 - 0,054 1,434 1,273 2,671 2,197 1,473 2,767

3 M edulu 0,134 0,111 - 1,428 1,202 2,650 2,224 1,545 2,707

4 M. coruscus 0,725 0,742 0,739 - 1,382 1,015 2,911 1,909 2,486

5 M taliformanus 0,710 0,692 0,685 0,731 0,907 1,978 1,589 3,010

6 С grayanus 0,867 0,883 0,891 0,630 0,587 2,248 2,486 2,466

7. M modiolus 0,781 0,795 0,808 0,878 0,792 0,849 1,958 2,516

S A falcatoides 0,752 0,731 0,744 0,819 0,758 0,855 0,780 2,064

9 S keenae 0,774 0,824 0,799 0,856 0,859 0,850 0,784 0,785

" Septifer keeni

' Modiolus modiolus Adula falcatoides

Mytilus (P ) californianus

Crenomytilus grayanus

Mytilus (С.) coruscus

Mytilus trossulus

Mytilus galloprovincialis (Калифорния)

[I-

1 Mytilus galloprovincialis (Япония)

Mytilus edulis выборка 1

92

Mytilus edulis выборка 2

Рисунок 1 Бескорневое древо, построенное с помощью метода ближайшего соседства на основании расстояний Нея (Ке1, 1972); индексы бутстрепа (п=10000) показаны возле внутренних узлов

" Septifer keeni

- Modiolus modiolus ■ Adula falcatoides

' Crenomytilus grayanus • Mytilus (P.) californianus

- Mytilus (C.) coruscus

— Mytilus trossulus

94jJtfytilus galloprovincialis (Калифорния)

Ь

L Mytilus galloprovincialis (Япония)

Mytilus edulis выб. 1 99

Mytilus edulis выб. 2

Рисунок 2 Бескорневое древо, построенное с помощью метода иРОМ на основании расстояний Нея (Ие1, 1972), индексы бутстрепа (п=10000) показаны возле внутренних узлов

Большинство использованных метрик сходства-различия дают одинаковую, в общих чертах, кластеризацию изученных видов митилид. В точности совпадают топологии 9 изученных видов, построенные на основе генетических расстояний Роджерса и Нея При использовании этих подходов выявляются два кластера 1) М. trossulus /М galloprovincialis и 2) С coruscus / P. cahfomianus / С. gray anus, которые соединяются далее между собой, формируя третий самостоятельный кластер В этот третий кластер входят все представители родов Mytilus, Pacifimylilus, Crassimytilus и Crenomytilus (см. Рис 1), что говорит о его соответствии монофилетическому подсемейству Mytilinae Однако, только первый (Mytilus) и второй (Mytilinae) кластеры имеют хорошую поддержку бутстрепом (Рис 1), что служит свидетельством в пользу их монофилии Более того, на кладограмме, построенной при помощи метода UPGM (Рис 2) на основе расстояния Нея, кластер С. coruscus / P. californianus / С. gray anus отсутствует вовсе Сравнительно большое расстояние Нея (Nei, 1972) Dn=0,731 (Табл 1), сопоставимое с расстояниями между хорошо дивергировавшими видами или подродами митилид и других морских беспозвоночных (Табл 1; Thorpe, 1982; Thorpe, Sole-Cava, 1994) свидетельствует против гипотезы о конспецифичности видов Mytilus californianus и М. coruscus (Vermeij, 1991). В то же время, его порядок говорит о целесообразности рассмотрения их в составе монотипичных подродов Pacifimytilus и Crassimytilus соответственно (Кафанов, 1987)

Полученные индексы бутстреп-поддержки дают нам возможность выявить диапазон пригодности частот изоферментных аллелей для проведения филогенетических реконструкций Согласно бытующему мнению специалистов, аллозимы пригодны лишь для выведения филогенетических взаимоотношений между таксонами ранга рода, либо ниже Согласно полученным нами данным, метод хорошо работает при сравнении близких видов одного рода (индекс поддержки 90-99%) При сравнении видов, относящихся к близким таксонам подродового и родового рангов (в нашем случае это Mytilus, Pacifimytilus, Crassimytilus, Crenomytilus), индекс поддержки падает 38-57%, то есть колеблется около границы 50%-ной достоверности, порой оказываясь ниже нее Тем не менее, использованный нами метод позволил с достаточной достоверностью сделать вывод о монофилии митилин, то есть таксона ранга трибы Сравнения митилин с представителями других подсемейств не выявили достаточно достоверных филогенетических взаимоотношений между ними (поддержка не более 44%), что свидетельствует о непригодности использования аллозимных частот для выяснения филогенетических взаимоотношений между таксонами столь высокого ранга как подсемейства

На основе генетических расстояний Нея (Dn) можно не только построить дендрограмму отношений сходства-родства девяти проанализированных таксонов мидий, но также оценить давность дивергенции между ними Время дивергенции между М. trossulus /М. galloprovincialis в этой шкале составляет около 0 8-16 млн лет, мевду этой парой и

М. согшсич - 4-6 млн лет, между этими видами и парой М. саИ/опиапш / С. grayanus - 1012 млн лет Таким образом, можно обратить внимание на то, что два представителя комплекса МуЫю ех £г еЛикч обособились от группы крупных тихоокеанских видов МуШич / СгепотуШм около 12 млн лет назад Это хорошо согласуется с филогенетической схемой, построенной по палеонтологическим данным (Кафанов, 1987) Хотя, согласно последним, геологическая история рассмотренных таксонов примерно в 3-4 раза продолжительнее, обращает на себя внимание близость порядка величин

Таким образом, полученные аллозимные данные вполне хорошо согласуются между собой, с палеонтологически продокументированной историей становления комплекса видов МупЫ ех р. е<1и!н и с большей древностью его тихоокеанских представителей (М 1гопи1ш).

Глава 5. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ФАКТА ГИБРИДИЗАЦИИ MYTHUS TROSSULUS И М CALLOPROVINCIAUS В РОССИЙСКИХ ВОДАХ ЯПОНСКОГО МОРЯ

Последовательности неповторяющейся области гена полифенольного белка, использующегося мидиями для прикрепления к субстрату (Inoue et al, 1995а) у трех близкородственных видов рода Mytilm очень похожи, но отличаются друг от друга небольшими вставками и делециями Самая короткая последовательность характерна для М. galloprovinciahs - она составляет 126 пар нуклеотидов (п н), у М trossulus она имеет размер 168 п н и у М edulis - 180 п н (Inoue et al., 1995а, b).

Все без исключения 49 экз М. galloprovincialis, собранных с плавника выброшенного волнами на берег мыса Островок Фальшивый, как и предполагалось, имели размер неповторяющейся области гена прикрепительного белка 126 пн, также как и 12 экз с южного побережья Франции Представители М. trossulus, собранные на Островке Фальшивом, содержали фрагмент размером 168 пн Среди 15 экз, собранных в бухте Прибойной оказалось 3 гибридных особи, содержащих два фрагмента (126 и 168 п н), а среди 67 экз собранных с коллектора на биологической станции «Восток» гибридными оказались 6 особей. i

Существование зон гибридизации между М. trossulus, аборигенным видом для Японского моря, и интродуцированным в недавнее время М. galloprovinciahs обсуждается в

п

ряде работ (Кепель, Озолиньш, 1992; Inoue et al, 1997; Ivanova, Lutaenko, 1998) Причем для залива Восток количество гибридов по морфологическим признакам в 1988 году оценивалось величиной 11% (Ivanova, Lutaenko, 1998). По нашим данным оно достигает близкой величины 9%, хотя согласно исследованиям Виарда с соавторами (Viard et al., 1994) условие стабильности генетической структуры популяций в гибридных зонах не всегда является обязательным и определяется результатом взаимодействия между потоком генов и отбором Если на тихоокеанском побережье Америки и у берегов Японии

M galloprovincialis образует поселения (McDonald, Koenh, 1988; McDonald et al., 1991; Inoue et al., 1997; Gosling, 1992), то в Российских прибрежных волах Японского моря его находят, главным образом, на плавнике (Кепель, Озолиньш, 1992, МакДональд и др, 1990) и лишь незначительное количество (2%) среди моллюсков из экспериментальной культуры, выращиваемой в центральной части залива Петра Великого близ островов Попова и Рейнике (1986 - 1989 гг) определены морфологами как подлинные М. galloprovincialis (Ivanova, Lutaenko, 1998).

Как в работе Иною с соавторами (Inoue et al., 1997), так и в нашей прослеживается удивительный факт - отсутствие одной го родительских форм М trossulus и М galloprovincialis в районе обитания гибридных особей Мы в своей работе находим в заливе Восток особей с гаплотипом М. trossulus и гибридную форму между М trossulus и М galloprovincialis, однако чистая форма М galloprovincialis здесь отсутствует В этой ситуации, можно сделать предположение либо о том, что личинки этих гибридных особей были принесены морскими течениями в залив Восток, а здесь выжили и закрепились на субстратах совместно с М trossulus, либо особи с таким гибридным геномом довольно длительное время существуют параллельно с М trossulus, и в таком виде передают его своим потомкам, как и гибриды прибрежных вод Японии (Inoue е al, 1997). Без сомнения, в основе этого явления в любом случае лежат процессы гибридизации, а акватория залива Петра Великого является гибридной зоной этих видов Основываясь на характере морских течений, омывающих побережье южного Приморья, можно предположить, что в залив Восток гибридные личинки мидий попадают из порта Находка, куда транспортируются судами в составе обрастаний и балластных вод из Японии или других регионов, подобно тому, как это происходит на западном побережье Канады (Heath et al 1995)

Поскольку гибридные личинки имеют большую способность к выживанию в критических условиях (Seed, 1992), возможно, что и взрослые особи дольше сохраняются в заливе Восток в отличие от истинных М galloprovincialis. Можно также допустить, что появление гибридных особей в заливе Восток посредством транспортировки личинок в балластных водах судов, не единственно возможный вариант Не исключено, что мидии М galloprovincialis попавшие в порт Находка в числе организмов, прикрепляющихся к днищам судов в качестве обрастателей, имеют возможность в период благоприятного температурного режима, наблюдающегося в июле-августе, приступить к нересту Тогда гибридные личинки будут местного происхождения Это предположение основывается на данных, в соответствии с которыми, сроки нереста как у М galloprovincialis, так и М trossulus растянуты во времени, а температуры, при которых происходит нерест, отчасти перекрываются (Seed, 1992 Seed, Suchanek, 1992; Sarver, Foltz, 1993; Rawson et al., 1999).

Глава 6. ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОПУЛЯЦИЙ MYT1LUS, НАСЕЛЯЮЩИХ ВОДЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЯПОНСКОГО МОРЯ

Нами была исследована генетическая и морфометрическая изменчивость в девяти выборках мидий группы vedulis» с побережий России, Японии и Южной Кореи. На основании генетических расстояний Роджерса (Dr), рассчитанных из частот аллелей, была построена кладограмма, иллюстрирующая филогеографические взаимоотношения между исследованными популяциями (Рис. 3).

Представленные на Рис. 3 взаимоотношения выборок M. gaUoprovincialis и выборки M trossulus из зал Восток могут быть объяснены с географической точки зрения Так, географически удаленные популяции из Ошики (тихоокеанское побережье о. Хонсю, Япония) и Сокчо (северная часть Южной Кореи и граница распространения M gaUoprovincialis в этом районе) являются внешними группами. Довольно неожиданным оказалось близкое родство популяций из Пусана (Япония) и Камо (Корея).

I- Камо (Япония)

■ Окр. Пусана (Корея)

Поханг (Корея) Ульчин (Корея )

t—— Онсан (Корея) Пусан (Корея)

Сокчо (Корея)

- Залив Ошика (Япония)

——————Залив Восток (Россия)

Рисунок 3. Древо Вагнера, основанное на генетических расстояниях Роджерса (Rogers, 1972) по 9 локусам двух видов M gaUoprovincialis (Корея, Япония) и M trossulus (зал. Восток).

Перед проведением многомерного статистического анализа все особи были классифицированы в соответствии с их генотипом по локусу MPI, который известен как видоспецифичный маркер для Mytilus spp (MacDonald et al., 1990; Penney, Hart, 1999; Чичвархин и др, 2000). Такая классификация делит исследованных особей на две группы-первая, с гомозиготами 2/2 - М. trossulus, и вторая с гомозиготами 3/3 - М. gaUoprovincialis (Рис. 4, кружки и треугольники). Гибриды первого поколения (Fi) легко распознаются по генотипу MPI 2/3, а вероятные потомки обратных скрещиваний (Fy по генотипам 1/2 и 3/4 Среди всех исследованных особей можно идентифицировать несколько гибридов: Fi - три особи из выборки в зал. Восток, для которой характерен М. trossulus, и одну особь из

окрестностей Пусана, где характерен M galloprovinc talis, Fb - пять особей из Камо и Ошика, где также характерен M galloprovinciahs Также, отмечены две «нетипичные» особи типа "trossulus" из окрестностей Пусана (Рис 4) Строго говоря, как отмечено Кэмптоном (Campton, 1987), имеется возможность различать гибриды поколений Fi и Fb если имеется не один дискриминирующий локус и частота встречаемости диагностических аллелей очень высока или они фиксированы В нашем случае наблюдается небольшая доля единично встречающихся гибридов, поэтому наш вывод по поводу разделения Fi и Fb в основном, верен и по одному локусу MPI

Канонический анализ, проведенный по значениям генотипов по 10 локусам выявил две различные группы - в одной представлены только M galloprovinciahs и гибриды, а во второй - M trossulus и гибриды В первой группе присутствуют только две нетипичные особи с генотипами MPI, характерными для M. trossulus

Россия р1 <п=3>

ОНа

___ Гибриды Япония

1П Fb(n=4)

1/3

212 2/4 2/3

Генотип MPI

3/4 3/3 3/5

О МР1=2/2(Р1) □ MPN1/2 (Fb) ■ MPI=2/3 (F1)

Д МР1=3/3(Р2)

О MPI=3/4 (Fb)

Рисунок 4 Распределение генотипов по локусу маннозофосфатизомеразы (MPI) в исследованных выборках M trossulus и M. galloprovinctalis.

Многолокусные генотипы, в основном, хорошо различимы по значениям их канонических переменных (КП-факторов) для двух видов Гибриды Fi имеют промежуточные (средние) значения Две особи типа "trossulus", неспецифичные для Кореи характеризуются значениями многолокусных генотипов, похожих на тип "galloprovincialis" и по распределению ЕП по главной компоненте 1 (ГК 1) в факторном анализе Все три гибридные особи Fb принадлежащие выборкам типа "galloprovincialis" явно отличаются от остальных генотипов этого вида

Тип "trossulus" из Кореи и Японии

W

□ □

Редкие генотипы MPI Щ

-10

Р1 (МРНЗ/З) Р2 (МР1=2/2) F1 (MPI=2/3) Fb (МР1=1/2) Fb (MPI=3/4)

-6 -4 -2 0 2 4 6 КП 1

Рисунок 5 Дискриминантный анализ и классификация особей M galloprovinciahs, M trovsulus и их гибридов, основанные на аллозимных генотипах и морфоло1 ичсских признаках. На осях Y и X - значения канонических переменных (КП 1 и КП 2). Значимость Л Уилкса = 0.032, р< 0.00001.

Приведенный выше анализ оставляет нерешенными вопросы о вкладе морфологических признаков в дифференциацию двух видов и их гибридов Ответить на эти вопросы можно, проанализировав дискриминацию особей двух групп (видов) вместе с третьей группой (Fi и Fb) по комбинированным морфометрическо-генетическим признакам, а затем попытаться выявить влияние определенных признаков на полученную дискриминацию.

Наиболее сильная дискриминация обнаружена для пяти локусов и 7 морфометрических индексов (Рис. 5). Статистически значимая дискриминация показана для следующих признаков- MPI, LPJL, PGM2, GPI, IDH1, ADB_L, ONDH, LPR L, LTG L, HP_L, HTG L, и WAR L На графике видно четкое подразделение исследованных особей на две четкие группы-вида Также на нем выделяются гибриды и «нетипичные» особи Средняя точность классификации в этом случае составляет 98 6%, со значениями 98,4%, 98,9%, и 100% для «galloprovmcialis», «trossulus», и гибридов, соответственно Гибриды Fi имекн промежуточные значения по КП 1, но не по КП 2, по которой две особи Fi отличаются от двух основных групп, в то время как особи Fb классифицируются менее выражено (Рис. 5) По КП 1 наиболее значимыми переменными оказались MPI, LP_L, ONDH и LPRL с корреляциями 0.894, -0 225, 0.156 и 0.151, соответственно. Во вторую КП существенный вклад вносят переменные ADB L, WAR L, LP_L, LPRL и PGM2 с соответственными

корреляциями 0 547, -0 467, -0 440, 0 397 и 0 358 Иначе говоря, в проведенном анализе классификация особей двух различных видов зависит как от генетических, так и от морфологических переменных Однако относительно гибридов ситуация несколько иная Один их гибридов Fi найден в выборке типа «trossulus» из зал Восток а второй - из группы типа "galloprovmcialis" из окрестностей Пусана, причем оба они выглядят как промежуточные особи, как по морфометричсским, так и по генетическим признакам С другой стороны, гибриды Fb и «неспецифичные» особи для группы типа "galloprovmcialis" расположены в крайней верхней части оси Y (КП 1), что говорит, главным образом о сильном вкладе морфометрических признаков

Как было отмечено выше, в местах симпатрического обитания, мидии группы «eduhs» образуют несколько зон гибридизации В водах Японского моря, существование зон гибридизации между аборигенным для северной Пацифики Л/ trossulus и («продуцированным в Японское море М galloprovmcialis обсуждается в ряде работ (Кепель, Озолиньш, 1992; Tnoue et al 1997; Ivanova, Lutaenko, 1998) Число гибридов в заливе Восток, являющегося частью залива Петра Великого в 1998 году составляло 11% согласно морфологическим критериям (Ivanova, Lutaenko, 1998) Судя по нашим молекулярно-генетическим данным (Скурихина и др , 2001), в 1999 году их число составляло 8 95±1 68% Согласно данным наших последних исследований, проведенных в 2003 году, доля гибридов в заливе Восток снизилась до 1 6±0 9%, несмотря на то, что исследовались особи из той же локальности Таким образом, можно прийти к выводу о том, что гибридная зона в этом районе только формируется и пока нестабильна

Очевидно, что существуют, по меньшей мере, две области гибридизации М. trossulus и М. galloprovmcialis в Японском море одна из них - в районе г Пусан (выборка №3) вдоль корейского побережья, где мы обнаружили одну гибридную особь Fi и две «неспецифичные» особи типа «trossulus». Вторая находится на побережье о Хонсю, где были обнаружены гибриды поколений Fb как на япономорском, так и на тихоокеанском побережьях Это подтверждает более ранние находки гибридных особей вдоль япономорскою побережья о Хоккайдо и севера о Хонсю (Inoue et al., 1997) и показывает, что в Японском море гибридная зона простирается на юг до порта Камо в префектуре Ямагата, и до залива Ошика на тихоокеанском побережье северо-востока о Хонсю Найденные гибриды могут возникать вследствие естественных скрещиваний, а также быть привезенными из других акваторий судами вместе с балластными водами Первый путь наиболее вероятен, так как период нереста у съедобных мидий довольно продолжителен, и оптимальные температуры нереста у М galloprovmcialis и М trossulus перекрываются (Seed, 1974; 1992; Seed, Suchanek, 1992) На первом этапе интродукции, новые поселенцы могут быть принесены в виде обрастаний судов и дрейфующего мусора, распространяемого штормами В заливе Петра Великого были сделани подобные находки М galloprovmcialis

(МакДональд и др, 1990, Кепель, Озолиньш, 1992, Чичвархин и др, 2000 Скурихина идр,2001) Помимо этого, похожие на этот вид особи были найдены на коллекторах марикультурных хозяйств залива Посьет и о Попова (Кепель, Озолиньш, 1992, Ivanova, Lutaenko, 1998) В водах Японии и Кореи нетипичные особи типа "trossulus" были найдены как в выборках из естественных биотопов, так и марикультурных хозяйств (наши данные и Inoue et al., 1997). Эти факты приводят к выводу о том, что события интродукции имели место в обоих направлениях относительно зоны контактов двух видов

В общем, уровень гибридизации у видов Myiilus ex gr edulis различен в зависимости от той или иной локальности, а также от видовой принадлежности родительских форм (Koehn et al., 1984; Corte-Real et al., 1994; Innés, Bates, 1999) Обычно, для пары M trossulus -M galloprovinciatis этот уровень ниже, чем для пар M edulis - M trossulus и M edulis -M galloprovmcialis. В дополнение к этому отметим, что различия наблюдаются не только в уровне гибридизации, но и в том, что интрогрессия генов происходит асимметрично Так, Penney и Hartle (1999) исследовали четыре аллозимных локуса (MPI, PGM, LAP, GPI) и морфометрические признаки мидий с побережья о Ньюфаундленд - ими были обнаружены как очевидные гибридные особи, так и смешанные поселения M edulis - M trossulus Судя по диагностичному локусу MPI, пропорция гибридных особей выше среди erfu/и-подобных (Е/Г), чем среди tros sulus - подоб! шх морфотипов (Т/Е) (Penney, Hartle, 1999) Молекулярно-генетические данные из других регионов подтверждают это наблюдение (Heath et al., 1995) Все эти факты могут быть объяснены как следствие интрогрессии, осуществляемой предпочтительно в направлении "trossulus" "edulis", "trossulus" -> "galloprovincialis". Наши данные также подтверждают эту точку зрения В зал. Восток, районе обитания М. trossulus не найдены особи, характеризующиеся гибридным генотипом Fb, в то время, как они были найдены в локальностях, заселенных M galloprovincialis.

С биологической точки зрения явление асимметричной интрогрессии вполне понятно Исследования показывают, что М. trossulus филогенетически является базальным по отношению к другим видам Mytilus ex gr. edulis, то есть, наиболее древним (Кафанов, 1984; 1987; Kenchington et al, 1995; Чичвархин и др, 2000). Возможно, в ходе формирования этой группы видов имел место процесс географического видообразования Причиной первой стадии видообразования могло послужить исчезновение Берингова пролива на протяжении длительного времени в плиоцене-плейстоцене, приведшее к разделению М. trossulus - M edulis, а второй стадии - изоляция Средиземного моря от Атлантического океана, приведшее к разделению M edulis - M galloprovincialis (Кафанов, 1984, 1987, Barsotti, Meluzzi, 1968) Таким образом, имея в своем распоряжении более длительный период аллопатрии, предок trossulus располагал большей возможностью для того, чтобы выработать более существенные репродуктивно изолирующие механизмы путем накопления большего числа мутаций, которые плейотропично воздействуют на изолирующий барьер.

Mytilus ex gr edulis является группой видов, генетически и эволюционно менее дифференцированной группой по сравнению с близкими им М (С) coruscus и М (Р) californianus, для которых нами показаны существенные генетические расстояния, а также имеются палеонтологические находки (Кафанов, 1984; 1987, Чичвархин и др, 2000) Ряд авторов считает формы Мvillus ex gr edulis разными видами (MacDonald, Koehn, 1988, MacDonald et al., 1990; 1991, Koehn, 1991), в то время, как остальные либо не придерживаются определенного на этот счет мнения (Gosling, 1992а), либо предлагают придать им ранг полувида (Чичвархин и др, 2000) В своем обзоре по таксономии этой группы, Гослинг (Gosling, 1992b) склоняется считать подвидами М edulis Тем не менее, мы полагаем, что эти таксоны ранга полувида находятся на более высокой ступени видообразования, вступив между собой во вторичный контакт Согласно палеонтологическим данным и генетическим расстояниям, они были разделены приблизительно один миллион лет назад (Barsotti, Meluzzi, 1968; Skibinsky et al., 1983; Кафанов, 1984; 1987; Чичвархин и др., 2000).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1 Подтверждена монофилия трибы Mytilmi В составе этой трибы выявлена монофилетичсская группа видов Mytilus ex gr edilis, наряду с которой таксоны предположительно подродового ранга - Crassimytilus и Pacifimytilus формируют монофилетическую группу (род Mytilus).

2 Суля по значительным генетическим расстояниям между Mytilus (Р) californianus и М (С) coruscus, сопоставимым с расстояниями между давно дивергировавшими видами, индивиды относимые к этим таксонам, не являются конспецифичными Выделение монотипичных таксонов Crassimytilus и Pacifimytilus вполне обосновано

3 Данные об аллозимной изменчивости пригодны для выведения филогении между таксонами митилид в пределах рода, либо близких родов одной трибы При сравнении видов, относящихся к разным трибам и подсемействам, данный метод оказывается непригодным из-за гомоплазии

4 Исследованные популяции Mytilus ex gr. edulis, из Японского моря относятся к двум сестринскими видам М. trossulus и М. galloprovtncialis.

5 Mytilus trossulus и М galloprovmcialis способны к гибридизации на значительной части их Япономорского ареала, однако количество гибридов не превышает в среднем за несколько лет 1,5-9%, что значительно ниже численности гибридов, обнаруженных на северо-востоке Тихого Океана

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ РАБОТЫ:

1. Чичвархин АЮ, Картавцев ЮФ, Кафанов А И Генетические связи между некоторыми видами Mytilidae (Mollusca, Bivalvia) северной части Тихого океана // Генетика 2000. Т. 35. Вып. 7. С. 1206-1220.

2 Chichvarkhin A. Investigation of Mytilus galloprovincialis introgression into Russian waters of the Sea of Japan using species-specific PCR marker// International Symposium: Towards a Great Future of Aquatic Genomics Tokyo, Japan. 2000. November 10-12. P. P-24.

3. Chichvarkhin A Allozyme-inferred phylogenetic interrelations in marine mussels belonging to subfamily Mytilinae (Mollucsa: Mytilidae) // Gene Families and Isozymes Bulletin. 2000. Vol. 33. P. 43.

4. Скурихина Л.А., Картавцев Ю.Ф., Панькова M.B. Чичвархин А.Ю. Исследование двустворчатых моллюсков Mytilus trossulus и Mytilus galloprovincialis (Bivalvia, Mytilidae) с помощью ПЦР-маркеров в зоне их гибридизации в заливе Петра Великого Японского моря // Генетика 2001. Т. 37. Вып. 11. С. 1556-1559.

5. Skunkhina L.A., Kartavtsev Y Р, Pankova M.V., Chichvarkhin A.Y. Investigation of Mytilus galloprovincialis introgression into Russian waters of the Sea of Japan using species-specific PCR markers // MAPEEG, the 3rd International Symposium, Sep 24-27. 2001. P. 26.

6 Chichvarkhin A. Phylogeny and taxonomy of marine mussels- comments on the paper by Distcl (2000) // Molecular Phylogenetics and Evolution 2002 V 22 №2 P 330-332.

ЧИЧВАРХИН АНТОН ЮРЬЕВИЧ

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ СИСТЕМАТИКА МИТИЛИН ЯПОНСКОГО МОРЯ (MOLLUSCA: MYTILIDAE, MYTILINAE)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

I

Изд лиц. ИД № 05497 от 01 08 2001 г. Подписано к печати 26.10.2005 г Бумага офсетная Формат 60x84/16. Печать офсетная Уел п л 1,44 Уч-издл 1,3 Тираж 100 экз Заказ 165

Отпечатано в типографии ФГУП Издательство «Дальнаука» ДВО РАН 690041, г Владивосток, ул Радио, 7

05 - 2 2 б 1 9

РНБ Русский фонд

2006-4 28007

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Чичвархин, Антон Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Систематика и филогения митилин.

1.1. Филогенетические исследования митилид.

1.2. Видовая принадлежность МуШт ех

§г. ес!иШ, обитающих в водах Японского моря.

ГЛАВА 2. Методологические основы исследования.

2.1. Молекулярная систематика и молекулярная филогенетика.

2.2. Основные принципы кладистики.

2. 3. Использование аллозимов в качестве генетических маркеров.

ГЛАВА 3. Материал и методика.

3.1. Материал исследований.

3.2. Генетико-биохимические методы исследования.

3.3. Популяционно-генетический и филогенетический анализ.

3.4. Метод АБЬР.

3.5. Морфометрический и статистический анализ.

ГЛАВА 4. Построение филогении митилид, основанная на частотах аллелей изоферментов.

ГЛАВА 5. Подтверждение факта гибридизации МуШиБ ¡гозхгйт и М galloprovinciaUs в российских водах японского моря.

ГЛАВА 6. Таксономический состав популяций комплекса МуШш ех gr. ейиНз, населяющих воды японского моря.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетическая дифференциация и молекулярная систематика митилин Японского моря"

Актуальность проблемы. Мидии, или митилиды (Bivalvia: Mytilidae) являются одними из наиболее знакомых нам морских беспозвоночных. Огромное их разнообразие представлено приблизительно 250 современыми видами, входящими в состав 33 родов (Boss, 1971), или 57 современными и вымершими таксонами родового ранга (Kafanov, Drozdov, 1997). Некоторые митилиды, в том числе почти все представители подсемейства Mytilinae имеют ценность как объект рыбохозяйственного промысла и аквакультуры. Ископаемые остатки мидий имеют важное значение для биостратиграфии. Распространены митилиды от литоральной зоны (например, подавляющее большинство митилин, являющихся объектом нашего исследования) до глубин в несколько километров. Они формируют поселения на каменистых и галечных грунтах, сверлят камни, поселяются в илах (Bayne, 1964; Scarlato, 1981), а также в районах глубоководных гидротермальных источников и выходах холодных минерализованных вод (Lutz, Kennish, 1993; Distel, et al., 2000). Митилиды интегрированы в состав различных экологических сообществ, а некоторые из них, в том числе многие митилины, включая Mytilus ex gr. ediilis (см. спраку о систематике исследованных таксонов в разделе 3.1. на с. 26), играют важнейшую роль в формировании этих сообществ (Скарлато, Старобогатов, 1979; Seed, 1992).

Популяционные и таксономические исследования митилид имеют давнюю историю. Однако, большинство филогенетических гипотез, выдвинутых в течение последнего столетия на основе классических морфологических работ для Mytilinae и Mytilidae в целом, весьма противоречивы. В частности, широко распространенные в мировом океане съедобные мидии группы «edulis», или более корректно Mytilus ex gr. edidis (Чичвархин и др., 2000), привлекали особое внимание исследователей из многих стран мира (Seed, 1968, 1971; Skibinski et al., 1978, 1983, 1994; Zouros et al., 1992; Sarver, Foltz, 1993; Gosling, 1992a, Saavedra et al., 1996;

Gilg, Hilbish, 2003). Помимо всего прочего, исследователей в значительной мере интересовал вопрос изучения зон гибридизации М. edulis с М. galloprovincialis (Skibinski et al., 1978, 1983, Gosling, 1992a; Rawson, Hilbish, 1998; Gilg, Hilbish, 2003) и M. trossulus и M. galloprovincialis (Sarver, Foltz, 1993; Heath et al., 1995; Rawson et al., 1999). Эти исследования дали толчок для оживленной дискуссии о статусе таксонов группы Mytilus ex gr. edulis, которые инициировали в том числе и данную работу.

Цели работы: Изучить генетическую дифференциацию и молекулярную систематику митилин Японского моря на основе методов биохимической генетики, молекулярной генетики и морфометрии. Провести анализ гибридизации и потенциала интрогрессии генов между таксонами группы близнецовых видов комплекса Mytilus ex gr. edulis.

Основные задачи:

1. Протестировать гипотезу о монофилии трибы Mytilini и выявить филогенетические взаимоотношения входящих в ее состав видов.

2. Подтвердить, либо опровергнуть с помощью методов молекулярной систематики гипотезу о конспецифичности Mytilus californianus и М. coruscus, неоднократно выдвигаемую рядом современных исследователей (Vermeji, 1991; Kenchington et al., 1995).

3. Установить видовую принадлежность представителей комплекса Mytilus ex gr. edulis, обитающих в водах Японского моря.

4. Подтвердить, либо опровергнуть гипотезу о возможности гибридизации видов Mytilus ex gr. edulis в российских водах Японского моря и оценить возможность интрогрессии генов между видами.

5. Установить применимость использования данных об аллозимной изменчивости для выведения филогении между таксонами митилид различного таксономического ранга.

Научная новизна работы Впервые для построения филогении дальневосточных митилин была использована совокуность данных по аллельной изменчивости 24 аллозимных локусов. Достоверно показана монофилия трибы МуШть Базальное положение в ней занимает С. grayanus. В составе этой трибы выявлена монофилетическая группа видов МуШш ех §г. ес1иПз, наряду с которой таксоны СгахяипуШш и Рас'фтуМт формируют монофилетическую группу (род МуШш).

Впервые при помощи бутстреп-теста определены границы использования генетико-биохимических данных для филогенетических построений. Показано, что данные об аллозимной изменчивости пригодны для установления филогенетическиз взаимоотношений между таксонами митилид в пределах рода, либо близких родов одной трибы. При сравнении видов, относящихся к разным трибам и подсемействам, данный метод оказывается непригодным по причине ошибочной интерпретации электроморф, обладающих сходной электрофоретической подвижностью, как гомологичных.

Используя в качестве видоспецифичного генетического маркера участок неповторяющихся последовательностей гена полифенольного клеющего белка биссуса, а также аллозимный маркер маннозофосфатизомеразу, впервые для России исследовали двустворчатых моллюсков рода МуШш (М. и М. galloprovincialis), обитающих в заливе Петра Великого и сопредельных водах Японского моря. Показана возможность применения данных генетических маркеров для идентификации близкородственных видов рода МуШш и их гибридов в зонах совместного обитания, в частности в прибрежных водах Приморья. Наличие примерно 11% гибридных особей подтверждает мнение о существовании зоны гибридизации между М. ¿гогаи/ш: и М. ^аИоргохтсшИх в этом регионе.

Практическое и теоретическое значение работы.

1) Определены рамки использования аллозимных признаков для выведения филогенетических взаимоотношений между таксонами митилид разного ранга, что может быть использовано в дальнейшем в при планировании эволюционных генетико-биохимических исследований.

2) Внесена ясность в систематику таксона Mytillilnae, имеющего важное хозяйственное и научное значение.

3) Определен видовой состав япономорских Mytilus ex gr. edulis, являющихся одним из основных объектов марикультуры в этом регионе.

4) Показан факт гибридизации видов группы Mytilus ex gr. edulis, что может оказаться важным в ходе их культивирования, а также открывает перспективу фундаментальных исследований в области механизмов генетической изоляции между способными гибридизоваться видами морских беспозвоночных, имеющими двуродительское наследование митохондриальной ДНК.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения докладывались на международном конгрессе «Towards a Great Future of Aquatic Genomics» (Токио, 2000), на III международном симпозиуме Modern Achievements in Population, Evolutionary and Ecological Genetics (Владивосток, 2001), на ежегодной научной конференции ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2000, 2001), и на Расширенном генетическом семинаре ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, из которых 3 на английском языке и 2 на русском, обе из которых переведены на английский язык; еще одна работа находится в печати в журнале Korean Journal of Genetics.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 110 страницах машинописного текста, включает 16 рисунков и 9 таблиц. Список цитированной литературы содержит 157 названий, из них 125 на

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Чичвархин, Антон Юрьевич

ВЫВОДЫ

1. Подтверждена монофилия трибы Mytilini. В составе этой трибы выявлена монофилетическая группа видов Mytilus ex gr. edilis, наряду с которой таксоны предположительно подродового ранга - Crassimytilus и Pacifimytilus формируют монофилетическую группу (род Mytilus).

2. Судя по значительным генетическим расстояниям между Mytilus (P.) califor-nianus и М. (С.) coruscus, сопоставимым с расстояниями между давно дивергировавшими видами, индивиды, относимые к этим таксонам, не являются конспецифичными. Выделение монотипичных таксонов Crassimytilus и Pacifimytilus вполне обосновано.

3. Данные об аллозимной изменчивости пригодны для выведения филогении между таксонами митилид в пределах рода, либо близких родов одной трибы. При сравнении видов, относящихся к разным трибам и подсемействам, данный метод оказывается непригодным из-за гомоплазии.

4. Исследованные популяции Mytilus ex gr. е did is, из Японского моря относятся к двум сестринскими видам: М. trossulus и М. galloprovincialis.

5. Mytilus trossulus и М. galloprovincialis способны к гибридизации на значительной части их Япономорского ареала, однако количество гибридов не превышает в среднем за несколько лет 1,5-9%, что значительно ниже численности гибридов, обнаруженных на северо-востоке Тихого Океана.

84

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чичвархин, Антон Юрьевич, Владивосток

1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.: "Наука". 1989. 328 с.

2. Айала Ф. Введение в популяционнуто генетику. М.: «Мир». 1984. 232с. Бейли Н. Математика в биологии и медицине. М.: Мир. 1970. 326 с.

3. Жирмунский A.B., Писарева JI.H. Исследование тепловой чувствительности некоторых морских беспозвоночных и их тканей // Докл. АН СССР. 1960. Т. 133. Вып. 4. С. 957-959.

4. Зайкин Д.В., Пудовкин А.И. Программа «Мульттест» расчет показателей статистической существенности при множественных тестах // Генетика. 1991. Т. 27. Вып. 11. С.2034-2038.

5. Золотарев В.Н., Шурова Н.М. Соотношение призматического и перламутрового слоев в раковинах мидий Mytilus trossulus II Биология моря. 1997. Т. 23. Вып. 1. С. 26-30.

6. Картавцев Ю.Ф. Молекулярная эволюция. Владивосток: издательство ДВГУ. 2005.412 с.

7. Картавцев Ю.Ф., Заславская Н.И. Внутри- и межвидовая генетическая изменчивость и сходство белков мидий {Mollusca: Mytilidae) II Тез. док. 4 Всес. симп. молек. мех. генетич. проц. М.: Институт общей генетики АН СССР. 1979. С. 86.

8. Картавцев Ю.Ф., Заславская Н.И. Генетическая структура, факторы интеграции и дифференциации популяций обыкновенной мидии {Mytilus edulis L.) II Генетика. 1982. Т. 18. Вып. 10. С. 1653-1666.

9. Картавцев Ю.Ф., Соловьев A.A. Программный мини-комплекс SPECSTAT для статистической обработки данных по популяционной генетике // Генетика. 1992. Т. 28. Вып. 3. С. 194-197.

10. Кафанов, А.И. Система подсемейства Mytilinae (Bivalvia, Mytilidae) II Морфология, систематика, филогения и экогенез двустворчатых моллюсков. М.: «Наука». 1984. С. 43-45.

11. Кафанов А.И. Подсемейство Mytilinae Rafinesque, 1815 (Bivalvia, Mytilidae) в кайнозое Северной Пацифики // Фауна и распределение моллюсков: Северная Пацифика и Полярный бассейн. ДВНЦ АН СССР. Владивосток. 1987. С. 65-103.

12. Кафанов А.И., Ромейко J1.B. Морфометрическая изменчивость мидии Mytilus edulis в северо-западной части Японского моря // Фауна и распределение моллюсков: Северная Пацифика и Полярный бассейн. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1987. С. 104-114.

13. Кепель H.A. Экспериментальное выращивание личинок мидий в заливе Посьета // Тез. докл. IV Всесоюзного совещания по марикультуре. Владивосток: ТИНРО. 1983. С. 203-204.

14. Кепель H.A., Озолиньш A.B. Морфометрический анализ мидий рода Mytilus (Mollusca, Bivalvia, Mytilidae) морей СССР II Зоологический журнал. 1992. Т.71. Вып. 9. С. 33-40.

15. Корочкин Л.И. Понятия об изоферментах // Генетика изоферментов. М.: «Наука». 1977. С. 5-17.

16. Коэн Р.К., Пудовкин А.И. О видовой принадлежности «съедобной мидии», обитающей в приазиатской части Тихого океана // Биология моря. Вып. 5. С. 70-71.

17. Красилов В. А. Происхождение и ранняя эволюция цветковых растений. М.: «Наука». 1989. 344 с.

18. Левонтин Р. Генетические основы эволюции. М.: «Мир». 1978. 351 с.

19. Метглер Л., Грегг Т. Генетика популяций и эволюция. М.: «Мир». 1972. 327 с.

20. Милютина И.А., Петров Н. Б. Дивергенция уникальных последовательностей ДНК двустворчатых моллюсков подсемейства Mytilinae (Bivalvia, Mytilidae) //Мол. Биол. 1989. Т. 23. Вып. 5. С. 13731381.

21. Рокитский П.Ф. Биологическая статистика. Минск: «Высшая школа». 1973.326 с.

22. Серов O.JT., Корочкин Л.И., Манченко Г.П. Электрофоретические методы исследования ферментов // Генетика изоферментов. М.: "Наука". 1977. С. 25-37.

23. Скарлато О.А. Двустворчатые моллюски умеренных широт западной части Тихого Океана. Л.: «Наука». 1981. 479 с.

24. Скарлато О.А., Старобогатов А.И. Положение в системе и распространение мидий // Промысловые двустворчатые моллюски-мидии и их роль в экосистемах. Л.: Зоол. ин-т АН СССР. 1979. С. 106— 111.

25. Татаринов Л.Г1. Классификация и филогения // Журнал общей биологии. 1977. Т. 38. Вып. 5. С. 31-44.

26. Чичвархин А.Ю., Картавцев Ю.Ф., Кафанов А.И. 2000. Генетические связи между некоторыми видами Mytilidae (Mollusca, Bivalvia) северной части Тихого океана // Генетика. Т. 35. Вып. 7. С. 1206-1220.

27. Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря. Владивосток: Изд. ДВО АН СССР. 1991. 174 с.

28. Afifi А.А., Azen S.P. Statistical analysis. A computer oriented approach. New York San Francisco - London: Academic Press. 1979. 442 p.

29. Ahmad M., Breadmore J.A. Genetic evidence that the "Padstow Mussel" is Mytilus galloprovicialis И Marine Biology. 1976. V. 35. P. 139-147.

30. Barton N.H., Hewitt G.M. Analysis of hybrid zones // Ann. Rev. Ecol. Syst. 1985. V.16. P.l 13-148.

31. Bayne B.L. Primary and secondary settlement in Mytilus edulis L. (Mollusca) //J. Anim. Ecol. 1964. V.33. P. 513-523.

32. Berzotti G., Merluzzi C. Osservazioni su Mytilus edulis L. e Mytilus galloprovincialis Lamarck // Milan: Conhigne. 1968. V. 4. P. 50-58.

33. Boss K.J. Critical estimate of the number of recent Mollusca // Occas. Pap.

34. Mollusks Mus. Comp. Zool. Harvard Univ. 1971. V. 3. P. 81-135.

35. Campton D.E. Natural hybridization and introgression in fishes. Method of detection and genetic interpretation // In Population Genetics & Fishery Management, Eds. N. Ryman and F. Utter. 1987. P. 161-192.

36. Carpenter P.P. Supplementary report on the present state of our knowledge with regard to the Mollusca of the west coast of North America // Rep. Br. Ass. Advmt. Sei. 1864. V. 33. P. 517-686.

37. Cavalli-Sforza L.L., Edwards A.W.F. Phylogenetic analysis. Models and estimation procedures // Amer. J. Hum. Genet. 1967. V. 19. P. 233-257.

38. Chichvarkhin A. Phylogeny and taxonomy of marine mussels: comments on the paper by Distel (2000) // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2002. V. 22. №2. P. 330-332.

39. Clessin S. Mytilidae // Schubert G.H., Wagner J.A., Küster H.C. (eds.) Systematisches Conchylien-cabinet von Martini und Chemmity. Nürnberg: Bauerund Raspe. 1889. Vol. 8. № 3. P. 1-170.

40. Coan E.V., Scott P.V., Bernard F.R. Bivalve Seashells of Western North America. Marine Bivalve Molluscs from Arctic Alaska to Baja California. Santa Barbara: Santa Barbara Museum of Natural History. 2000. P. 153-190.

41. Coe W.R. Mytilus edulis diegensis, new subspecies // Minut. Conch. Club Sth. Californis. 1945. V. 48. P. 28.

42. Comesana A.S., Sanjuan A. Microgeographic allozyme differentiation in the hybrid zone of Mytilus galloprovincialis Lmk. and M. edulis L. on continental European coast // Helgolander Meeresuntersuchengen. 1997. V. 51. P. 107-124.

43. Comesana A.S., Posada D., Sanjuan A. Mytillus galloprovincialis Lmk. in Northern Africa // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1998. V. 223. P. 271-283.

44. Corte-Real H.R.B.S.M., Holland P.V.H., Dixon D.R. Inheritance of nuclear DNA polymorphism assayed in single bivalve larvae // Marine Biology. 1994. V. 120. P. 415-420.

45. Daguin C., Borsa Ph. Genetic characterization of Mytilus galloprovincialis Lmk. in North West Africa using nuclear DNA markers // Journ. Mar. Biol. Ecol. 1999. V. 235. P. 55-65.

46. Distel D.L. Phylogenetic relationships among Mytilidae (Bivalvia): 18S RNA Data suggest convergence in mytilid body plans // Mol. Phyl. Evol. 2000. V. 15. № 1. P. 25-33.

47. Distel D.L., Baco A.R., Chuang E., Morrill W., Cavanaugh C., Smith C.R. Marine Ecology Do Mussels Take Wooden Steps to Deep-Sea Vents // Nature. V. 403. № 6771. P. 725-726.

48. Dobzhansky Th. Genetics and the Origin of Species. New York: Rev. Columbia. 1951.215 p.

49. Edwards C.A., Skibinski D. O. F. Genetic variation of mitochondrial DNA in mussel {Mytilus edulis and M. galloprovincialis) populations from South West England and South Wales // Marine Biology. 1987. V. 94. P. 547-556.

50. Efron B. The Jackknife, the Bootstrap and Other Resampling Plans // CBMS-NSF Regional Conference Series in Applied Mathematics, Monograph 38, SI AM, Philadelphia. 1982.

51. Farris J.S. Methods for computing Wagner trees // Systematic Zoology. 1970. Vol. 19. P. 83-92.

52. Felsenstein J. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap // Evolution. 1985. Vol. 39. P. 783-791.

53. Felsenstein J. PHYLIP. (Phylogeny Inference Package) version 3.5c. Distributed by the author. Seattle: Department of Genetics, University of Washington. 1993.

54. Felsenstein J. Inferring phylogenies. Sunderland: Sinauer Associates. 2003. 664 p.

55. Fitch W.M., Margoliash E. Constructon of phylogenetic trees // Science. 1967. V. 155. P. 279-284.

56. Gaffney P.M., Scott T.M., Koehn R.K., Diehl W.J. Interrelationships of heterozygosity, growth rate and heterozygote deficiencies in the coot clam, Mulinia lateralis II Genetics. 1990. V. 124. No 3. P. 687-699.

57. Gilg M.R., Hilbish T.J. Spatio-temporal patterns in the genetic structure of recently settled blue mussels (Mytilus spp.) across a hybrid zone // Marine Biology. 2003. V. 134. № 4. P. 679-690.

58. Gosling E.M. The systematic status of Mytilus galloprovincialis in Western Europe: A review// Malacologia. 1984. V. 25. № 2. P. 551-568.

59. Gosling E.M. Genetics of Mytilus II In: Gosling E. (Ed.) The Mussel Mytilus: Ecology, Physiology, Genetics and Culture. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V. 1992a. Chap. 7. P. 309-382.

60. Gosling E.M. Systematics and geographic distribution of MYTILUS. II In: Gosling E. (Ed.) The Mussel Mytilus: Ecology, Physiology, Genetics and Culture. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V. 1992b. Chap. 7. P. 120.

61. Gosling E.M., Wilkins N.P. Genetics of settling cohorts of Mytilus edulis (L.): Preliminary observations//Aquaculture. 1985. V. 44. P. 115-123.

62. Gould A.A. description of number of California shells, collected be Maj. William Rich and Leut. Thomas P. Green, United States Navy // Proceedings of Boston Society of Natural History. 1851. V. 4. P. 87-93.

63. Habe T. Systematics of Mollusca in Japan. Bivalvia and Scaphopoda. Tokyo: Hokuryukan. 1977. 254 p.

64. Harayama S. A possible hybrid zone in the Mytilus edulis complex in Japan revealed by PCR markers // Marine Biology. 1997. V. 128. No 1. P. 91-95.

65. Harris H., Hopkinson D.A. Handbook of enzyme electrophoresis in human genetics. Amsterdam: North Holland Publ. 1976.

66. Heath D.A., Ravvson P.D., Hilbish T.J. PCR-based nuclear markers identify alien blue mussel {Mytilus spp.) genotypes on the west coast of Canada // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1995. V. 52. P. 2621-2627.

67. Hennig W. Phylogenetic Systematics. Urbana: University of Illinois Press. 1966. 322 p.

68. Higo, S., Callomon, P., Goto, Y. Catalogue and bibliography of the marine shell-bearing Mollusca in Japan. Elle Scientific Publications. 1999. P. 413421.

69. Kafanov A. I., Drozdov A. L. Comparative sperm morphology and phylogenetic classification of Recent Mytiloidea (Bivalvia) // Malacologia. 1998. V. 39. P. 129-139.

70. Kartavtsev Y.P., Soloviev A.A. SPECSTAT: Computer software for the statistical data analysis in the field of allozyme genetics // Genetica. 1993. V. 88. P. 79-82.

71. Kenchington E., Landry D., Bird C.J. Comparison of taxa of the mussel Mytilus (Bivalvia) by analysis of the nuclear small-subunit rRNA gene sequence // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 1995. V. 52. P. 2613-2620.

72. King M. Species evolution. The role of chromosome change // Cambridge University Press, N.Y. 1993.

73. Koehn R.K., Milkman K., Mitton J.B. Population genetics of marine pelecypods. IV. Selection, migration and genetic differentiation in the blue mussel Mytilus edulis II Evolution. 1976. V. 30. P. 2-32.

74. Koehn R.K., Hall J.G., Innes D.J., Zera A.J. Genetic differentiation of Mytilus edulis in eastern North America // Marine Biology. 1984. V. 179. P. 117-126.

75. Koehn R.K. The genetics and taxonomy of species in the genus Mytilus II Aquaculture, Amsterdam, 1991. V. 94. P. 125-145.

76. McDonald J.H., Koehn R.K. The mussels Mytilus galloprovincialis and M trossulus on the Pacific coast of North America // Marine Biology. 1988. V. 99. P. 111-118.

77. McDonald J.H., Seed R., Koehn R.K. Allozymes and morphometric characters of three species of Mytilus in the Northern and Southern hemispheres // Marine Biology. 1991. V. 111. P. 323-333.

78. Nei M. Genetic distances between populations // Amer. Nat. 1972. V. 106. № 949. P. 283-292.

79. Nei M. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam-Oxford-N.Y.: North Holland Publ. Co., Amer Elsevier Publ. Co., Inc. 1975. 288 p.

80. Nei M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals // Genetics. 1978. V. 89. P. 583-590.

81. Nei M. Molecular evolutionary genetics. Columbia University Press, N.Y., 1987. 512 p.

82. Nei M., Kumar S. Molecular Evolution and Phylogenetics. New York: Oxford University Press. 2000. 540 p.

83. Newell N. D. Classification of bivalvia // Treatise on Invertebrate Paleontology (R. C. Moore Eds.). Part N. V. 1. Mollusca 6. Bivalvia. Geol. Soc. Am. and the Univ. Press of Kansas. 1969. P. 205-224.

84. Nutall G. II. Blood Immunity and Blood Relationship. Cambrige: Cambrige University Press. 1904.

85. Page R. D. M. TREEVIEW: An application to display phylogenetic trees on personal computers // Computer Applications in the Biosciences. 1996. V. 12 P. 357-358.

86. Penney R.W., Hart M.J. Distribution, genetic structure, and morphometry of Mytilus edulis and M. trossulus within a mixed species zone // J. Shellfish Res. 1999. V. 18. No 2. P. 367-374.

87. Platnick N. I., Gaffney E.S. Systematics and Popperian paradigm // Systematic Zoology. 1978. Vol. 27. N. 4. P. 12-25.

88. Rawson P.D., Hilbish T.J. Asymmetric introgression of mitochondrial DNA among European populations of Blue mussels {Mytilus spp.) // Evolution. 1998. V.52. № 1. P. 100-108.

89. Rawson P.D., Argawal V., Hilbish T.J. Hybridization between the blue mussels Mytilus galloprovincialis and M. trossulus along the pacific coast of

90. North America: Evidence for limited introgression // Marine Biology. 1999. V. 134. № 1. P. 201-211.

91. Raymond M., Vaanto R.L., Thomas F., Rousset F., deMeeus T., Renaud F. Heterozygote deficiency in the mussel Mytilus edulis complex revisited // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1997. V. 156. P. 225-237.

92. Raymond M., Rousset F. GENEPOP (version 1.2): population genetics software for exact tests and ecumenicism // Journal of Heredity. 1995. V. 86. P.248-249.

93. Rholf F.J. NTSYS-pc; numerical taxonomy and system of multivariate statistical analysis programs (Version. 1.40/440). Appl. Biostat. Inc., Dep. of Ecology and Evolution State Univ. of New York. New York: Exeter Publishing LTD. 1988. 34 p.

94. Rogers J.S. Measures of genetic similarity and genetic distance // Univ. Texas Publ. 1972. V. 7213. P. 145-153.

95. Saavedra C., Stewart D.T., Stan wood R.R., Zouros E. Species-specific segregation of gender-associated mitochondrial DNA types in area where two mussel species {Mytilus edulis and M. trossulus) hybridize // Genetics. 1996. V. 143. № 3. P. 1339-1367.

96. Saitou, N., Nei, M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees // Molecular Biology and Evolution. 1987. V. 4. P. 1406-425.

97. Sarver S.K., Foltz D.W. Genetic population structure of a species' complex of blue mussels (Mytilus spp.) // Marine Biology. 1993. V. 117. P. 105-112.

98. Seed R. 1968. Factors influencing shell shape in the mussel Mytilus edulis II Journal of Marine Biology Association of United Kingdom. V. 48. P. 561584.

99. Seed R. A physiological and biochemical approach to the taxonomy of Mytilus edulis L. and M. galloprovincialis Lmk. // Cah. Biol. Mar. 1971. V. 12. P. 291-322.

100. Seed R. Morphological variation in Mytilus from the Irish coasts in relation to the occurrence and distribution of M. galloprovincialis Lmk. // Cah. Biol. Mar. 1974. V. 15. P. 1-25.

101. Seed R. Systematics, evolution and distribution of mussels belonging to the genus Mytilus: an overview // Amer. Malac. Bull. 1992. V. 9. P. 123-137.

102. Seed R., Suchanek T.H. Population and community ecology of Mytilus II In: Gosling E. (Ed.) The mussel Mytilus: ecology, physiology, genetics and culture. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V. Chap. 4. 1992. P. 87168.

103. Schwartz D. Genetic studies on mutant enzymes in maize: synthesis of hybrid enzymes by heterozygotes // Proc. Acad. Sci. USA. 1960. V. 46. P. 1210-1215.

104. Shaw C.R., Prasad R. Starch gel electrophoresis of enzymes a ckmpilation of recipes // Biochem. Genet. 1970. V. 4. P. 297-330.

105. Skibinski D.O.F. Natural selection in hybrid mussel populations // Protein polymorphism: adaptive and taxonomic significance. London: Academic Press. P. 183-298.

106. Skibinski D.O.F., Ahmad M., Beardmore J.A. Genetic evidence for naturally occurring hybrids between Mytilus edulis and M. galloprovincialis II Evoution, 1978. V. 32. P. 354-364.

107. Skibinski D.O.F., Beardmore J.A., Cross T.F. Aspects of the population genetics of Mytilus (Mytilidae: Mollusca) in the British Isles // Biol. J. Linn. Soc. 1983. V. 19. P. 173-183.

108. Skibinski D.O.F., Roderick E.E. Evidence of selective mortality in favor of Mytilus galloprovincialis (Lmk.) phenotype in British mussel populations // Biol. J. Linn. Soc. 1991. V. 42. P. 351-366.

109. Skibinski D.O.F., Gallagher K., Beynon C.M. Scientific correspondence // Nature. 1994. V. 368. P. 817-818.

110. Slatkin M. Gene flow in natural populations // Ann. Rev. Ecol. Syst. 1985. V. 16. P. 393-430.

111. Soot-Ryen T. A report on the family Mytilidae (Pelecypoda) // Allan Hancock Pacific Expedition. 1955. V. 20. P. 1-175.

112. StatSoft Inc. Statistica for Windows. Users Guide. Tulsa OK, East 14th Street. 1994. 1064 p.

113. Starobogatov A.I. Morphological basis for phylogeny and classification of Bivalvia // Ruthenica, Russ. Malacol. Journ. 1992. V. 2. № 1. P. 1-25. Stewart C.-B. The powers and pitfalls of parsimony // Nature. 1993. Vol. 361. P. 603 -607.

114. Swofford D.L., Olsen G.J. Phylogeny reconstruction // Hillis D.M. and Moritz; C. (eds) Molecular systematics. Sunderland: Sinauer Associates. 1990. 411 p.

115. Swofford D.L., Selander R.B. Biosys-1: a FORTRAN program for the comprehensive analysis for electrophoretic data in population genetics and systematics // Journal of Heredity. 1981. V. 72. P. 281-283.

116. Thorpe J.P. The Molecular clock hypothesis: biochemical evolution, genetic differentiation and systematics // Ann. Rev. Ecol. Syst. 1982. V. 13. P. 139168.

117. Thorpe J.P., Sole-Cava A.M. The use of allozyme electrophoresis in invertebrate systematics // Zoologica Scripta. 1994. V. 23. № 1. P. 3-18.

118. Того J. E. PCR-based nuclear and mtDNA markers and shell morphology as an approach to study the taxonomic status of the Chilean blue mussel Mytilus chilensis (Bivalvia) // Aquat. Living Resour. 1998. V. 11, № 5. P. 347-353.

119. Tracey M.L., Ballet N.F., Gravem C.D. Excess of allozyme homozygosity and breeding population structure in the mussel Mytilus californianus II Marine Biology. 1975. V. 32. P. 303-311

120. Vermeij G.C. Anatomy of an Invasion the trans-Arctic interchange // Paleobiology. 1991. Vol. 17. №3. P. 281-301.

121. Viard F., Delay В., Coustau C., Renaud F. Evolution of the genetic structure of bivalve cohorts at hybridization sites of the Mytilus edulis-M. galloprovincialis complex// Marine Biology. 1994. V. 119. P. 535-539.

122. Wagner W.H. The construction of classification // Sibley C.G. (Eds.) Systematic Biology, Washington DC: Publication. 1962. National Academy of Sciences. 1963. P. 67-90.

123. Wainright P.O., Hinkle G., Sogin M.L., Stickel S.K. Monophyletic origins of the Metazoa: an evolutionary link with Fungi // Science. 1993. Vol. 260. P. 340-342.

124. Weir B.S., Cockerham C.C. Estimating F-statistics for the analysis of population structure // Evolution. 1984. V. 38. P. 1358-1370.

125. Wilkins N.P., Fujino K., Gosling E. M. The Mediterranean mussel Mytilus galloprovinvialis Lmk. In Japan // Biological Journal of Linnean Society. 1983. V. 20. P. 365-374.

126. Workman P.L., Niswander J.D. Population studies on the Southwestern Indian tribes. II. Local genetic differentiation in the Papago // Amer. J. Hum. Genet. 1970. V. 1. P. 24-29.

127. Wright S. Evolution and the genetics of population. Vol. 1. Genetic and biometric foundations. Chicago: Univ. Chicago Press. 1968.

128. Zouros E., Folts D.W. Minimal selection requirements for the correlation between heterozygosity and growth, and for the deficiency of heterozygotes, in oyster populations // Dev. Genet. 1984. V. 4. P. 393-405.

129. Zouros E. On the relation between heterozygosity and heterosis: An evaluation of the evidence from marine mollusks // Isozymes: Current Topics in Biol. Med. Res. 1987. V. 15. P. 255-270.

130. Zouros E., Folts D.W. The use of allelic isozyme variation for the study of heterosis // Isozymes: Current Topics in Biol. Med. Res., Eds. M.C. Ruttazi, J.S. Scandalios, G.S. Whitt. N.Y.: Alan Liss. 1987. V. 13. P. 1-59.

131. Zouros E., Freeman K.R., Ball A.O., Pogson G.H. Direct evidence for extensive paternal mitochondrial DNA inheritance in the marine mussel Mytilus II Nature. 1992. V.359. P. 412-414.

Информация о работе
  • Чичвархин, Антон Юрьевич
  • кандидата биологических наук
  • Владивосток, 2005
  • ВАК 03.00.15
Диссертация
Генетическая дифференциация и молекулярная систематика митилин Японского моря - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно
Автореферат
Генетическая дифференциация и молекулярная систематика митилин Японского моря - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации
Похожие работы