Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетические процессы в гибридных популяциях зеленых лягушек Rana esculenta L. complex Украины

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетические процессы в гибридных популяциях зеленых лягушек Rana esculenta L. complex Украины"

, , Г--, с'^

’НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КЛІТИННОЇ БІОЛОГІЇ І ГЕНЕТИЧНОЇ

ІНЖЕНЕРІЇ

МОРОЗОВ-ЛЕОНОВ Святослав Юрійович

УДК 575Л 597.828

ГЕНЕТИЧНІ ПРОЦЕСИ В ГІБРИДНИХ ПОПУЛЯЦІЯХ ЗЕЛЕНИХ ЖАБ Rana esculenta L. complex України

03.00Л5 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Роботу виконано у Відділі популяційної еколога і біогеографії Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України, М. Киш.

Науковий керівник; кандидат біологічних наук МЕЖЖЕРІН Сергій Віталійоиичінстшут зоологія НАН України, м. Кшсв, старший науковий співробітник Відділу популяційної екології і біогеографії

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук академік НАНУ ГЕРШЕНЗОН Сергій Михайлович науковий консультатнт, Інститут фізіології рослин та генетики НАН України, м.Київ

доктор сільськогосподарських наук ГЛАЗКО Валерій Иванович зав. відд. біотехнологи і генетики Інституту агроекології і біотехнологи ААН України, м.Київ

Провідна установа - Інститут молекулярної біології НАН України, м.Київ

Захист дисертації відбудеться " ЛОГЛ-ґМ 1998 року

о-//год.і^хв. на засіданні спеціалізованої Вченої рада Д. 01.19.01 при Інституті клітинної біології і генетичної інженерії НАН України за адресою: 252143, Київ-143, вул. акад. Заболотного, 148.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту клітинної біології і генетичної інженерії НАН України за адресою: 252143, Київ-143, вул. акад. Заболотного, 148.

Автореферат розіслано 'ґ'ґ /ХУ________________1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат біяогічнях наук Тарасенко Л.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Важливим завданням, що стоїть перед сучасною біологією, є вивчення і збереження біорізноманітга. Особливу увагу привертає генетичний аспект цієї проблеми. В цьому зв'язку викликає інтерес явище гібридизації, де в чіткому вигляді відбувається перетворення генетичних систем, що історично склалися. Серед можливих наслідків гібридизації особливий інтерес викликають екстремальні наслідки: порушення статевого розмноження і

поліпловдний стан геному. їх поява звичайно пов'язана між собою і в деяких випадках інтерпретується як миттєве видоутворення (див. огляди: (Боркин, Даревский, 1980; Uzzell, Darevsky, 1975 та ін).

Особливо актуальні дослідження природної гібридизації наземних хребетних. Це викликано можливістю монографічного дослідження гібридизуючих видів, а також традиційною увагою до незвичайних способів розмноження саме високоорганізованих тварин. Не є випадковим, що в центрі уваги європейських дослідників, що займаються еволюційною генетикою, знаходяться заладнопалеаркгичні водяні жаби, що входять до складу видового комплексу Rana esculenta L. Згідно з традиційними поглядами (Терентьев, Чернов, 1949; Таращук, 1959; Банников идр., 1977) комплекс складається з двох класичних видів: озерної R ri&bmda Pallas 1771 і ставкової R. esculenta Linnaeus 1758 (syn. R. ¡essonae Camerano 1882) жаб. Гібридизація цих видів супроводжується елімінацією генома одного з батьківських видів, створенням популяцій з алодиплоїдних й алотригогощних особин зі зміщеним співвідношенням статей (Бергер, 1976). В ряді випадків відмічено популяції, складені виключно з гібридів (Beiger, 1991), здатних до автономної репродукції. Останнє і стало причиною виникнення поглядів (Бергер, 1976), згідно яких в даному випадку гібрид слід розглядати в якості самостійного виду.

Ключовою особливістю генетичних процесів, що відбуваються при гібридизації в цьому видовому комплексі, є нестабільність у просторі. Вона проявляється як географічна мінливість структури популяцій і полягає: 1) в нестабільності направленості елімінації геному батьківського виду (Боркин и др., 1987; Виноградов и др., 1988; Bucci et al., 1990; Hotz, Uzzell, 1983); 2) в різній плоїдносіі гібридів, (Лада, 1993;

Цауне, 1987; Цауне, Боркин, 1993; Beiger, 1991); 3) в деформаціях статевої структури гібридів (Цауне, Боркин, 1993; Beiger et al., 1991).

Принциповим є те, що дані з географічної нестабільності гібридних популяцій одержані з обмеженої території країн Західної і Центральної Європи, що охоплює незначну частину зони гібридизації. Крім того, принциповим недоліком цих робіт є практична відсутність популяційно-генетичних досліджень на мудьіилокусному рівні. Можна припустити, що розширення географії досліджень і застосуваня мультилокусного аналізу для вивчення природних процесів дозволить розширити уявлення про гібридизаційний процес в цьому видовому комплексі.

Зв'язок РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Дослідження проводились в межах планових тем Відділу популяційної екології та біогеографії Інституту зоології НАНУ, що виконувались в період 1991-1997 pp.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було вияснення генетичних структур гібридних популяціях зелених жаб комплексу Rana esculenta L. на території України, і процесів, що в них протікають на основі аналізу мінливості біохімічних генних маркерів.

Для досягнення мети дослідження вирішувались такі задачі: опис генетичної структури різноманітних типів гібридних популяцій на території України в географічному аспекті; аналіз змін структури популяцій у часі; співставленім генетичних даних з біологічними характеристиками популяцій и особин; експериментальне підтвердження механізмів виявлених генетичних процесів шляхом постановки лабораторних схрещувань.

Новизна роботи. Вперше на такій широкій території за допомогою аналізу комплексу біохімічніх генних маркерів і ряду біологічних характеристик так повно досліджені гібридні популяції зелених жаб комплексу Rana esculenta L. у часі і в просторі. Наведено докази генетичної і біологічної різноякісності географічніх груп гібридних популяцій на території України. Показано, що різні групи гібридних популяцій приурочені до водойм басейнів річок Дніпра, Прип'яті і Дунаю і характеризуються своїми особливостями гаметогенезу, плоїдності и статевої структурою гибридів. Принциповим моментом, що характеризує генетичні процеси у гібридів, була направлена генна інтрогресія генів локусу Ldh-B

з генома ставкової жаби в геном озерної, що спотерігалась виключно в популяціях водойм дніпровського водозбірного басейну. Інтрогресія супроводжується виникненням аберантних алелів, які стабільно зберігаються на протязі ряду поколінь, що вказує на гібридизацію у минулому. Приводяться докази того, що частота аберантних алелів різко зростає у водоймах урбанізованих територій.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто відновлено близько 76 % всіх тварин, вивчених в ході виконання даної роботи. Особисто проведено всі лабораторні схрещування і проаналізовано за допомогою електрофорезу близько 88 % досліджених тварин.

Апробація матеріалів і публікації за темою дисертації. Матеріали дисертації доповідались: на семінарі і на засіданні Вченої Ради Інституту зоології ім. 1.1. Шмальгаузена і розширеному засіданні Відділу біотех-нології і генетики Інституту агроекології і біотехнології Академії аграрних наук України. За темою дисертації опубліковано 7 статей.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, теоретичної частини, з розділу, присвяченого матеріалам і методам, п'яти експериментальних розділів, обговорення, висновків і додатків. Фактичний матеріал міститься в ЗО таблицях. Дисертація ілюстрована 9 рисунками. Загальний об'єм дисертації 150 сторінок. Список літератури включає 115 першоджерел.

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА.

В першому розділі наведено генетичні поняття і терміни, котрі використовуються в літературі по гібридизації і в даній роботі. Коротко охарактеризовані основні способи межвидової гібридизації, особливо у безхвостих амфібій. В результаті аналізу літературних даних зроблено висновок про залежність способу розмноження гибридів від генетичних відмінностей поміж батьківськими видами. Приведено схему сучасних уявлень про систематику западнопалеарктичних зелених жаб роду Rana. Проведено аналіз мінливості діагностичних генних систем у гібридизуючих видів та зроблено висновки про можливість їх використання в конкретному дослідженні. Узагальнено літературні дані по структурі гібридних популяцій і гібридів Rana esculenta. Приводиться класифікація популяційних структур, докази гібридогенного походження Rana escalenta та наявності так званого напівклоналшого розмноження.

РОЗДІЛ 2. МАТЕРІАЛ И МЕТОДИ Матеріалом для даного дослідження були зелені жаби з гібридних популяцій Rana esculenta complex, а також з однорідних популяцій обох батьківських видів з різних регіонів України (табд. 1). Відаов проводився в 1987 - 1997 pp. Для визначення генотипів соматичних і генеративних тканин проводився електрофоретичний аналіз ферментів і структурних білків: алкогольдегідрогеназа, альбумін, аспартатамінотрансфераза,

лактатдегідрогеназа, малік ензим, естераза, локуси котрих мають строго видоспецифічні алелі.

Для визначення механізму успадкування у гібридов, а також для вияснення походження аберангних алельних варіангов проводились схрещування в лабораторних умовах. Ири цьому застостовувалось як природне, так і штучне запліднення ікри. Плоїдність жаб визначали шляхом вимірювання площі ядер еритроцитів в мазках крові. Алелі кожного структурного гена позначались у відповідності з відносною рухливістю білкових продуктів.

Таблиця 1. Час відлову і чисельність досліджених виборок з популяцій зелених жаб України

Регіон № вибірки Час відлову Число особин

Рік Місяць ad. juv.

І Лівобережне Полісся 1 1992 V-VII - 54

II Правобережне Полісся 2-16 1987-97 IV-X 569 474

III Лівобережний Лісостеп 17 1992 IV-VIII 34 33

IV Поділля 18-20 1995 IX - 61

V Подолье 21-22 1995 IX 7 20

VI Волинь 23-24 1994 VIII 1 63

VII Закарпаття 25-26 1995 VI - 39

VIII Плавні Дунаю 27-29 1992-96 IV-VI 79 : ЗО

IX Прикарпаття 30 1995 IX - 41

X Крим 31 1992-96 V-IX 41 -

Сумарно за весь період досліджень - 1546

Примітка, ad. - дорослі особини, juv. - ювенільні (цьогорічні та годовики).

Статистична обробка матеріалів дослідження проводилась по стандартних методиках, звичайно використуємих в популяційній генетиці.

РОЗДІЛ 3. АЛОЗИМНА МІНЛИВІСТЬ БАТЬКІВСЬКИХ ВИДІВ НА ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ.

Дані з алозимної мінливості вивчених популяцій батьківських видів приведені в табл. 2. З представлених матеріалів можна зробити висновок про те, що генетична структура популяцій на рівні алозимів нестабільна, що приводить до обмеження використання ряду діагностичних лохусів. Це лерщ за все стосується локусів яАаІ та Ев-І, які в Придніпров'ї для досліджуваних видів жаб мають спільні алелі, що генетично зближує види. Особливо висока генетична диференціація східних та західних популяцій Я. Іеьвопае.

Таблиця 2. Частота алелей діагностичних локусів в популяціях

зелених жаб України

Локуси і алелі А гіШЬипба А /еудалде

І II IV V VI УП УШ IX X І II IV VI УП УШ

Ші-В

1^(64) 1 1 0,9 0,4 0,8 1

71 * 0,1

77 * *

115(81) * 0,2 0,2 0,3 * 0,8 0,4 0,5 0,9

11(88) 0,1 0,6 0,2

ІУ(ІОО) 1 0,7 0,8 0,7 1 0,2 0?6 0,5 0,1

тАаі

Ь (110) 1 1 1 1 1 1

II (100) 1 1 1 1 1 1 1 1 1

зАаг

90 1 0,8 1 1 1 1

100 1 1 0,9 1 1 1 1 1 1 * 0,2

110 од *

Асіїї Я(100) L(110) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

б

Продовження габл.:

Локусьі І II IV V VI VII УШ IX X 1 І II IV VI VII VII

АІЬ

Ке (100) 0,5 0,4 0,5 0,4 0,4 0,7 0,8 0,2 09

КГ (101) 0,5 0,6 0,5 0,4 0,4 0,3 0,2 0,8 0,1

Ь (105) 1 1 1 1 1 1

Ев-5

М95) 1 1 1 1 1 1

Ке (96) 0,1 0,1 0,1 0,4

КГ(100) 1 1 1 0Т9 1 1 0,9 0,9 0,6

бМє

Вз (96) 0,1 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,3

Ві (98) 0,5 0,3 0,3 0,1 0,2 од 0,6

ЩІОО) 0,4 0,6 0,5 0,5 0,6 1 0,9 0,6 0,4

Ь(105) 1 1 1 1 1 1

Ев-І

90 - - - 0,8 0,5 0,4 1 1 1

92 - - - од 0,6

98 - - -

100 1 1 1 - 1 0,9 0,7 - - 0,2 0,4

110 - - -

* Частота алеля менша за 0,1

РОЗДІЛ 4. СТРУКТУРА ГІБРИДНИХ ПОПУЛЯЦІЙ ЗЕЛЕНИХ ЖАБ УКРАЇНИ.

Узагальнена генетична (видова) структура вивчених популяцій приведена в табл. 3. Видовий склад гібридних популяцій зелених жаб в районі м. Києва нестабільний в часі. Для його динаміки характерні зростання чисельності озерної жаби і зникнення з популяції гібридів та ставкової жаби. Наприклад, за 5 років дсшя особин ставкової жаби в популяції Новобіличів знизилась на третину, в той час як доля озерної зросла майже на чверть. В популяції м. Вилково також спостерігалась аналогічна тенденція і, судячи з усього, за 4 роки доля озерної жаби тут також зросла не менше ніж на 24 %.

Таблиця 3. Видова (генетична) структура гібридних популяцій

№ вибі- рки Доля кожного виду (генетичного типу) Обсяг вибірки х2

ЬЬ алоділлоїди 1Ш

2 1,0 0 0 36 - -

17 0,81 0,19 0 67 0,18 1

3 0,68 0,19 0,14 115 39,77* 2

4 0,60 0,29 0,12 77 5,07 2

18 0,21 0,74 0,05 19 4,86 1

25 0 1,0 0 13 13,0* 1

6 0,27 0,40 0,33 зо 1,21

19 0,08 0,52 0,40 25 0,52 1

7 0,08 0,46 0,47 53 0,20 1

27 0 0,53 0,47 57 4,61* 1

26 0,04 0,46 0,50 26 0,52 1

20 0,06 0,41 0,53 17 0,40 1

28 0 0,42 0,58 31 0,68 1

29 0 0,29 0,71 21 0,19 1

23 0,02 0,24 0,74 46 0 1

16 0 0,26 0,74 31 0,18 1

1 0,09 0,11 0,80 54 5,7* 1

9 0 0,02 0,98 128 0 1

12 0 0 1 28 - -

Мі - генетично однорідна озерна жаба; ЬЬ - те ж ставкова жаба. Значення ц2 відбиває співвідношення міх емпіричним та теоретичним розподіленнями батьківських видів. Останнє розраховувалось на основі моделі панміксної популяції. ‘Відмінності міх розподілами статистично достовірні.

РОЗДІЛ 5. ГЕНЕТИЧНА СТРУКТУРА ГІБРИДІВ ТА ОСОБИН БАТЬКІВСЬКИХ ВИДІВ В МІСЦЯХ МАСОВОЇ ГІБРИДИЗАЦІЇ

Розподіл генотипів жаб у вивчених гібридних популяціях приведено в табл. 4. В результаті можна зробити такі узагальнення: 1) на долю батьківських видів та аяодиплоїдів (гібридів першого покоління) припадає близько 80% особин; жаби з рекомбінантним генотипом - це у переважній більшості або озерні жаби, що містять алель ІхЦі-Вь в гомо-або гетерозиготному стані, або алюдиішоди з гомозиготним генотипом

ІхШ-В“'. Рекомбінантні особини виявлені виключно в популяціях, східної генетичної форми ставкової жаби (Придніпров’я).

Таблиця 4. Генетична стукгура гібридів та особин батьківських

вдців » гібридних популяціях

Лока- R. ridibunda Fl R. lessonae

літети 100% 80- 60- 40- 20- 0- 50- 0- 20- 40- 60- 80- 100%

100 80 60 40 20 50 20 40 60 80 100

І-ІІІ 189 2 1 3 23 80 5 1 1 1 222 600

IV 7 34 20

VI 1 И 34

VII 49 60

VIII 1 25 13

Приміка. Шкала вказує долю геному Я ridibunda та R lessonae відповідно. 100 % -генетично однорідний батьківський вид, 50-50 % - алодиплоїди

Нестабільність співвідношення статей у гібридів. Алодиплоїди з популяцій Правобережного Полісся представлені в основному самцями (доля самців 0,875, Р<0,001). У той хе час співвідношення статей серед гібридних особин дунайської популяції не відрізняється від рівноважного. Гібриди з закарпатських популяцій представлені переважно самками (доля самців 0.167, Р<0.05).

Нестабільність плоїдності. Всі гібриди з Правобережного Полісся та з дунайських плавнів, судячи з розмірів ядер еритроцитів та симетричних гібридних спектрах алозимів, були алодиплоздами. Аналіз електрофоретичних спектрів альбуміну гібридних жаб з Закарпаття (п=25) в шести випадках показав наявність дози гена, що має свід чити про алотриплощію.

РОЗДІЛ 6. ГЕННА ІНТРОГРЕСІЯ В ГІБРИДНИХ ПОПУЛЯЦІЯХ RANA ESCULENTA COMPLEX Аналіз генетичної структури гібридів та батьківських видав показав, що внесок різних локусов в інтрогресію неоднаковий. Найбільше число випадків інтрогресії припадає на долю гена Ldh-B (табл. 5). Значний також внесок локуса sMe. По решті локусів рекомбінація генетичного матеріалу у гібридів проходатьвкрай рідко.

Таблиця 5. Випадки порушень алодиплоідної структури

у гібридів по кожному локусу окремо

№ вибірки Л о к у с и

шАаІ А<Иі АІЬ Ев-5 Ші-В вМе

1 0 0 0 0 6 3

3 3 2 3 2 8 0

4-6 2 1 1 0 16 7

7-8 1 1 1 2 21 3

9 0 0 0 0 43 0

10 0 0 0 0 37 0

11 0 0 0 0 15 0

12 0 0 0 0 2 0

13 0 0 0 0 11 0

14 0 0 0 0 51 0

15 0 0 0 0 6 0

16 0 0 0 0 3 0

Всего б 4 5 4 219 13

% 2,4 1,6 2,0 1,6 87,3 5,2

Примітка. Розпшфровка номерів вибірок подана в табл.ї

Особливий інтерес викликає інтрогресія генів локуса Ші-В в цеі пральноукраїїіських популяціях озерної жаби. В результаті генофонд виду в цьому регіоні суттєво збагачується. Так, по локусу ЬШг-В відмічено чотири алелі замість двох традиційних. Крім загальновідомих алелів озерної жаби, звичайно позначаємих як ІЛіі-В1*5 та Мі-Вм, також виявлено алелі ІЛЬ-В71 (інтрогресований алель), та ІлШ-В77, природа появи якого строго не визначена. Частоти цих алелів в популяціях озерної жаби з природних та урбанізованих водойм приведено в табл. 6.

Алельний варіант ІЖі-В71 проявляє себе як аберантний: 1) він трохи рухливіший, ніж батьківський алель ІЛЬ-В'^б4); 2) має різко знижену активність, особливо помітну в гомозиготі; 3) має порушення структури гетеротетрамерів, що проявляється в диспропорційності їх прояву; 4) ніколи не створює гетерозигот з вихідним батьківським алелем. Саме остання обставина перщопочатково доводила його інтрогресивну природу. Середня частота цього алеля в Придніпров'ї складає

0,112±0,008 (п=807). Алельний варіант ЫЬ-В77 зустрічається з дуже

низькою частотою (0,035±0,005; п=807; р<0,01). Природа цього алеля не зовсім ясна, але найбільш ймовірно, що це просто рідкісний варіант Я. гійіЬтйа, надзвичайно близький по рухливості до алеля Ілїїі-Вм.

Таблиця б. Частота алелышх варіаіггов локуса ІхШ-В в ^прогресуючих популяціях озерної жаби

Выбо- Частота алелів

рка 71 77 81 100

Популяції з природного ландшафту

1 0,05Ю,02 0,01Ю,01 0,03Ю,02 0,9Ш,03

3 0,04Ю,04 0,0710,05 0,3210,09 0,57Ю,09

13 0,06Ю,02 0,01Ю,01 0,2бЮ,04 0,67Ю,03

16 0,04±0,03 0,20Ю,06 0,7610,06

2 0,0510,013 0,0110,006

Популяції з урбанізованого ландшафту

4-5 0,06±0,02 0,0510,01 0,1710,03 0,7210,03

7-8 0,1110,02 0,0310,01 0,1010,02 0,7610,02

9 0,13±0,02 0,0710,02 0,2210,03 0,5810,03

10 0,13±0,02 0,0610,02 0,0910,02 0,72Ю,03

11 0,1510,03 0,02Ю,01 0,06Ю,02 0,7810,04

12 0,0410,03 - 0,1310,05 0,8310,05

14 0.26 Ю.ОЗ 0.02Ю.01 0,1410,03 0,5810,03

£ 0,1310,01 0,0410,01

2 - ссредньовзвахєна частка

Порівняння популяцій виявляє високо достовірне збільшення випадків генних »прогресій на урбанізованих територіях. При цьому не виявлено відмінностей в частотах алеяів ІЛЬ-В71 та ІхШ-В77 як поміж дорослими і нестатевозрілими особинами, так і між самцями та самками. Проведений аналіз генних частот на протязі ряду років не показав змін цих частот в популяціях водойм Труханова о-ва, Новобіничів і Феофанії на протязі 7 років.

и

РОЗДІЛ 7. ДОКАЗИ ІИТРОГРЕСИВНОЇ ПРИРОДИ АБЕРАНТНОГО

ВАРІАНТУ ІЛ}Н-В71 Строгі докази іитрогресивної природи варіанта Іхйг-В71 можуть бути отримані тільки в результаті цілеспрямованих схрещувань. При цьому обов'язково повинен бути здійснено перетворення "синтез" варіанта Ші-В71 з аледя ІЛИ-В1", а також його "реверсія" з ІЛЬ-В71 в ЬШі-ВЧ

В результаті проведеної серії схрещувань буди отримані однозначні докази іитрогресивної природи Ьйі-В71, як в результаті його "синтезу" (табл.7), так і "реверсії" у вихідний варіант (табл. 8).

Таблиця 7. Схема схрещування, в якому було "синтезовано"

ялельиі варіанти ЬДі-В71

Локус Генотипи батьків

Самка Самець

ЬсПі-В 77/ИГ Ье/Ье

зАаг 100/100 90/100

шАаг 11/11 Ь/ЇІ

Е8-5 іиШ Ь/М

Локус Наявні (очікувані) розподілення генотипів потомства

ЬШі-В 71/77 8 (13,5); 19 (13,5)*

8АаІ 100/100 27 (13,5); 90/100 0 (13,5)**

тАаІ 11/11 27(13,5); Ь/Л 0(13,5)**

Ев-5 Ш/Щ- 27(13,5); Ь/М- 0(13,5)**

Примітка. Потомство проаналізовано на стадии плаваючого пуголовка довжиною 30-40 мм.

•Відхилення від менделівського успадкування достовірно з ймовірністю р<0,05.

**р<0.001*

Таблиця 8. Схеми схрещувань, в яких було отримано докази оборотності алільного варіанта ІяШ-В71

№ схрещування Локус Генотипи самки Генотипи самця Генотипи потомства

1 Ldh-B 71/Rf Ls/Ls Ls/Ls (5) Ls/Rf (1)

sAat 100/100 90/90

rnAat R/R L/L

Alb Rs/Rs L/L

Es-5 Rf/Rf L/L L/Rf (6)

Adh R/R L/L

sMe Ri/Rf L/L

2 Ldh-B 71/Rs Ls/Ls Ls/Ls (1)

sAat 100/100 90/90

mAat R/R L/L

Alb Rs/Rs L/L

Es-5 Rf/Rf L/L L/Rf (1)

Adh R/R L/L

sMe Ri/Ri L/L

Примітка. Потомство анализувалося на стадй плаваючого пуголовка (довжина тіла 20-25 мм).

РОЗДІЛ 8. ГЕОГРАФІЧНА РІЗНОЯКІСНІСТЬ ГІБРИДНИХ ПОПУЛЯЦІЙ.

Наведені вище результати досліджень однозначно доводять географічну різноякісність гібридних популяцій. При цьому на території України можуть бути виділені два полярно різних типи гібридних популяцій зелених жаб (табл. 9). Це: гібридні популяції без генної інтрогресії (Волинь, Правобережний Лісостеп, басейн Дунаю); і популяції, в котрих було виявлено ігарогресію генів одного батьківського виду в геном іншого (Полісся, Центральне Придніпров'я).

Відмінності між популяціями першого і другого типів торкаються: наявності-відсутності генної інтрогресії; генетичної конституції гібридів; тих чи інших алельних варіантів у батьківських видів; різної площності і співвідношення статей у гібридів. Неішрогресуючі популяції Західної України, що цілком природно випливає з їх географічного мі-

сцезнаходження, виявились близькими або навіть ідентичними західно-і центральноевропейским. Інтрогресуючі популяції Придніпров'я і Полісся відрізняються від популяцій західного типу по цілому комплексу генетичних і біологічних показників, що робить їх унікальною моделлю для еволюційно-генетичних досліджень.

Принциповим моментом, що відрізняє гібридні популяції сходу і заходу України, стала різноспрямованність елімінації генома одного з батьківських видів. Так, порівняльний елкзрофоретичний аналіз сперматоцитів І порядку та соматичних тканин гібридних самців з Новобіличів (п=Т2) та з плавнів Дунаю (п=б) показав, що гібридні особини з околиць Києва передають в спермії геном озерної жаби, у той час як гібриди з плавнів Дунаю - геном ставкової.

Таблиця 9. Порівняльна генетична структура гібридних популяцій зелених _______________________жаб з різних регіоиов України_______________________

Характеристика Регіон

І II IV VI VII VIII

Интрогресія + + _

Алель ІхШ-В77 + • _ _ .

Алотриплощи _ +

Діагностичнісгь яАаІ + + + +

Діагностичність Е&-5 - + + +

Наявність ЫЬ-В88 - + + + .

Співвідношення статей у гибридів f<m f<m ? ? f>m f-m

Наслідування геному ч R ? ? L

Примітки. "+" - наявність ознаки," - відсутність. 1>ш -

самки переважають. £=т - рівновага Кт - самок менше

ніж самців.

ВИСНОВКИ

1. Генетична структура гібридних популяцій зелених жаб Rarta es-culenta complex на території України різко відмінна, що в кінцевому рахунку проявляється в існуванні щонайменше двох полярних популяційних типів.

2. Популяції першого типу (захід і південний захід України) характеризуються: стабільною генетичною структурою гібридів (повністю відсутня рекомбінація), тенденцією до чисельного переважання самок серед гібридів і успадкуванням геному ставкової жаби. Популяціям другого типу (центральна Україна) притамана генна інтрогресія (що призводить до рекомбінації генетичного матеріалу), різке переважання самців і успадкування геному озерної жаби.

3. Просторова гетерогеність гібридних популяцій перш за все співпадає з геногеографічною диференціацією виду Rana lessonae.

4. Направлені генні іщрогресії по локусу Ldh-B з наступним утворенням нестабільних аделів, відсутніх у батьківських видів, роблять гібридизацію безпосереднім фактором якісного перетворення молекулярно-генетичних систем.

5. Видовий склад гібридних популяцій зелених жаб в умовах урбанізації нестабільний і проявляє чітко виражену тенденцію до елімінації з популяцій спочатку особин ставкової жаби, а потім і алодиплоїдів. При цьому генетичний матеріал ставкової жаби, інтрогресований в геном озерної, може зберігатись в популяції на протязі багатьох поколінь.

6. Географічна різноякісність функціонування генетичних систем у гібридів в різних регіонах дозволяє вийти на проблему охорони генетичного різноманіття з позицій охорони не стільки окремих генов, скільки популяційних систем.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Межжерин С.В., Морозов-Леонов С.Ю. Аберрантные фенотипы локуса Ldh-B в гибридных популяциях Rana esculenta complex (Amphibia, Ranidae) // Доклады АН (Россия). 1992. T. 324. N 6. C. 1314-1317.

2. Межжерин C.B., Морозов-Леонов С.Ю. Популяционногенетический анализ структуры гибридных популяций Rana esculenta complex // Цитология и генетика. 1993. Т. 27. N 2. С. 63-68.

3. Межжерин С.В., Морозов-Леонов С.Ю. Генетическая нестабильность при наследовании электрофоретических вариантов, кодируемых локусом Ldh-B, в гибридных скрещиваниях представителей Rana esculenta complex (Amphibia, Ranidae) //Доклады АН (Россия). 1994. T. 339. N 1. С, 140-141.

4. Межжерин C.B., Морозов-Леонов С.Ю. Генетические дефекты при наследовании и изменчивость докуса Ldh-B в гибридных популяциях Rana esculenta complex (Amphibia, Ranidae) // Известия РАН. 1994. N5. С. 779-787.

5. Морозов-Леонов С.Ю., Межжерин С.В. Анализ генетической структуры гибридной популяции зеленых лягушек Rana esculenta complex из плавней Дуная // Цитология и генетика. 1995. Т. 29- N 2. С. 71-76.

6. Межжерин С.В., Морозов-Леонов С.Ю. Генетический анализ сгруюуры гибридных популяций зеленых лягушек Rana esculenta L. complex (Amphibia, Ranidae) Волыни // Цитология и генетика. 1996. T. 30. N1. С. 48-53.

7. Межжерин C.B., Морозов-Леонов С.Ю. Диффузии генов в гибридных популяциях зеленых лягушек Rana esculenta L., 1758 complex (Amphibia, Ranidae) Приднепровья // Генетика. 1997. T. 33. N 3. С. 358 -364.

Морозов-Леонов Святослав Юрійович. Генетичні процеси в гібридних популяціях зеленых жаб Sana exulento complex України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00,15 -генетика. - Інститут клітинної біологи і генетичної інженери НАН України, Київ, 1997.

Аналіз генетичної структури гібридних популяцій зелених жаб Sana escuknta complex на території України показав існування щонайменше двох полярних популяційних типів, приурочених до різних регіонів. Популяції першого тилу характеризуються стабільною генетичною структурою гібридів, тенденцією до чисельного переважання самок і успадкуванням геному ставкової жаби. Популяціям другого типу притаманна генна інтрогресія, різке переважання самців і успадкування геному озерної жаби. Направлені генні інтрогресії полохусу Ldh-B з наступним утворенням нестабільних апелів роблять гібридизацію фактором якісного перетворення молекулярно-генетичних систем.

Ключові слова; зелені жаби, гібридні популяції, генна інтрогрєсія, генетична нестабільність, напівкдональне успадкування.

Морозов-Леонов Святослав Юрьевич, Генетические процессы в гибридных популяциях зеленых лягушек Rana esculenla complex Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. - Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев, 1997.

Анализ генетической структуры гибридных популяций зеленых лягушек Sana esculenla complex на территории Украины показал наличие по меныпей мере двух полярных популяционных типов, приуроченных к разным регионам. Популяции первого типа характеризуются стабильной структурой гибридов, тенденцией к численному преобладанию самок и наследованием генома прудовой лягушки. Популяциям второго типа присуща генная интрогрессня, резкое преобладание самцов н наследование генома озерной лягушки. Направленные генные шпрогрессии по лохусу Ldh-B с последующим образованием нестабильных аллелей делают гибридизацию фактором качественного преобразования молекулярно-генетических систем.

Ключевые слова: зеленые лягушки, гибридные популяция, генная шпрогрессия, генетическая нестабильность, ясяуклональное наследование.

Morozov-Leonov Svyatoslav Yurievich. Genetic processes in Sana escuknta complex green frogs hybrid population! of the Ukraine. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree on speciality 03,00.15 - genetics. Instate of Cell Biology and Genetic Engineering ofUtoainian NAS, Kiev, 1997

Analysis of genetic structure of green frogs hybrid populations of Sana esculenla complex in Ukraine demonsrated presence at least two polar population types localized in the different regions. The first type populations are characterised by stable hybrids structure, tendence to the quantitative females predominance and by the inheritance of R. kmnae genome. The second type populations are characterised by gene introgression, by acute males predominance and by inheritance of Я ridibunda frog genome. Spatial distribution of the two population types is in concordance "with genogeographic differentiation of R. tessonae species. Directed gene introgressions in Ldh-B locus with formation of instable alleles makes hybridization the factor of qualitative transformation of molecular genetic systems.

Key words: inheritance.

green frogs, hybrid populations, gene introgression, genetic instability, hemyclonal

Підписано до друку 01.02.98р. Формат 60x90/16. Ум. друк, арк.1.0, Обл.-вид. арк. 0,8.

Наклад 100. Зам. 31.

Відділ оперативної поліграфії Центру Міжнародної освіти 227-12-75, 227-37-86