Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Хромосомный и геномный полиморфизм в популяциях хирономид Псковской области

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Хромосомный и геномный полиморфизм в популяциях хирономид Псковской области"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕ! ИИ Л И У1ШТ1РСИТ5Т

На правах рукописи

ЖИРОВ

Сергей Витальевич

хромосомный и геиошнй полиморфизм в популяциях ■ хироновд псковской области

Специальность 03.00.15 - генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург

1994

Работа выполнена б лаборатории генетики Российского государственного педагогического ушверснтота им. Л.!1.Герцена и лаборатории кариосистематпки иасскоки.х Зоологического института РАН

Научные руководители - доктор биологических наук,профессор

II.Л. Иварцман, - доктор биологических наук Н.Л. Петрова

Официальные оппоненты - доктор биологических наук.профессор

Л.Ц. Кайданов, - доктор биологических наук 11.В. Ильинская

Ведощее учреждение - Институт биологии развития РаН, • Москва

Защита состоится 0" г. в " I У " часов

на заседании Специализированного сонета Д 062'.57.21 по защите диссертаций на соискание ученой степени донторо. биологических наук по специальности 03.00.10 - "Генетика" при Санкт-Петербургском государственном университете /Санкт-Петербург, Университет-скал набережная, 7/9 Л

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан " < V " / < _ К'£4 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

У

ОПЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАГ-ОТЦ

Актуальность томи. Антропогенной воздействие .нарунишдео би-осфору,приобрело глобшгышН характер. Супюспует опасность пора-жонил генетической програмлц вследствие мутагенности фактороц,загрязняющих окружашую среду /Дубинин,1977; Кнге-Вочтомоп.Шварцман .Павлов, 1992/. Пород человечеством стоит задача сохранения и целенаправленного регулирования естественного рапновосия в природе. Эта задача недостижима без знаний о проносеах.протекающих в природных популяциях.

Оценку степени генетической опасности загрязнения водной среди целесообразно проводить,организуя'мониторинг популяций ги-дробионтов. Удобнш.1 объектом для такого мониторинга являются личинки комаров-звонцов /Ь1рЪега , СМгопояЦапв / - обширной группы двукр1шхх насекомшс,хорошо изученной п таксономическом отношении. Семейство сМгопогааао включаот сгенобионтные и эвриби-онтные виды,характеризующиеся специфичным уровнем полиморфизма по хромосомнш.1 мутациям. Использование хирономид как индикаторов уровня загрязнения среди обусловлено наличием в клетках слюнних желез личинок политенних хромосом - удобной цитогенотическоИ модели для регистрации и изучения хромосомных перестроек. Простота и дешевизна исследований такого рода позволяет получить при минимальных затратах информацию о сообществах хироноизд: о видах,составляющих сообщество,и соотношении особей разных видов в нем; об уровне хромосомного полиморфизма каждого вида и спектре адаптивных перестроек хромосом; типичных и эндемичных инверсиях в кариофонде; о зависимости полиморфизма от условий обитания. Такие характеристики,как совокупность и частоты встречаемости хромосомных инверсий,их адаптивная значимость,наличие редких и эндемичных перестроек и их частоты могут быть положены в основу мониторинга сообществ хирономид в водоемах.подвергавшихся сильному антропогенному влиянию /Петрова,1991,1992/.

На начальных этапах для решения такого рода задач предпочтительна изучать популяции из близлежащих водоемов с резко различающимися условиями обитания. Однако большинство работ,посвященных изучению кариотипического полиморфизма в популяциях хирономид основаны на одноразовых сборах,а комплексные исследования фауны хирономид отдельных регионов немногочисленны /Фегер,1985;Провиз.

1988;Филинкова,Г992;Кикнадзе и др. ,1993 и т.д./. По Псковской • области данные о популяциях хирономид пополни и отрывочны /Максимова,1976;Белянина, Логинова, 1993/. Авторы фаунистических исследований игнорировали цитогенетические методн при определении видов /ВДфе,1939,1948;Максимова,1965;Минина,1971;Антилова,1983/. Совсем немного данных о популяциях хирономид из малых водоемов /Лесненко и др.,1982/,и практически нет исследований зависимости формирования сообществ и цитогонотичоского полиморфизма популяций в водоемах Псковской области от особенностей среды обитания и антропогенного воздействия на водоемы.

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования являлось установление и изучение уровня хромосомного и геномного полиморфихма в популяциях хирономид из малых водоемов Псковской области с различными гидрохимическими и гидрологическими характеристиками. Была поставлена следушял задача:

Определить для исследования ряд водоемов,отличающихся друг от друга по статусу траТлюстн и степени загрязнения биогенными веществами,в том числе генотоксичнш.ш агентами и изучить особенности среды обитания хирономид; срагнить данные цитогенетических исследований с гидрохимической и (Каунистической опенками степени загрязнения среды.

Для этого,в частности,было необходимо:

1. На основе морфологических и цитогенетических признаков хирономид установить качественные и количественные характеристики видового состава сообществ,уточнить данные о фауне хирономид региона. , •

2. Выявить особенности кариогипов и разработать цитофото-каргы политенных хромосом анализируемых видов хирономид,исследовать уровень цитогенетического полиморТшМа,свойственного каждому виду.

3. Изучить сезонную динамику частот инверсии и 3-хромосом в популяциях массовых видов и их зависимость от факторов среды обитания.

4. Исследоьать геномные мутации, распределение частот разных типов внутри- и межхромосомных: эктопических контактов поли-тенянх хромосом хирономид как показатель изменчивости среды обитания личинок.

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное изучение фауны хкрономид из водоемов Псковской области,характеризу-юшихся различными уровнями загрязнения. Для (, видов сделано пер-воописание кариотипа. 1 вид впервне обнаружон в России, 2 вида впервые встречены -на ее Северо-Западе. Исследованы закономерности динамики частот хромосомных инверсий и дополнительных хромосом в популяциях хйрономид,обитавших в разнообразных условиях. Установлена роль В-хромосом как адаптивного ответа на сильное хроническое загрязнение. Показана высокая адаптивная значимость некоторых типов инверсий у ряда полиморфных видов. Обнаружена зависимость средней гетерозиготности сообществ хирономвд от степени загрязнения среди обитания.

Практическое значение работы. Полученные в диссертации результаты являются существенным вкладом в изучение фауны хироно-мид Северо-Запада России. Данные об особенностях кариотипов изученных видов целесообразно использовать для цитогенетического исследования псковских популяций при проведении долгосрочного мониторинга. Изучение популяций хирономвд из различных водоемов показало преимущество методов определения степени загрязнения водной среды по видовому составу и соотношении онтогенетически полиморфных и мономорфных видов в сообществе. Факт наличия В-хромосом в кариотиле расценивается как показатель значительного загрязнения. Динамика частот адаптивно значимых инверсий может служить критерием изменений в среде обитания. Использованные в работе методы поиска адаптивно значимых преобразований генома применимы идя всех цигогенетически полиморфных видов. Данные об адаптивно ценных инверсиях у высокополиморфных' видов могут быть использованы при разаработке экспресс-методов оценки загрязнения северо-западных водоемов России.

Публикации и апробация результатов. Материалы диссертации были доложены на IX Всероссийском симпозиуме по хирономидам /Борок,19Э1/, на У1-м Всероссийском совещании "Вид и его продуктивность в ареале" /Санкт-Петербург,1993/, на Герценовских чтениях /Санкт-Петербург,1994/ и на научных семинарах отделения ка-риосистематики и генетики популяций лаборатории систематики насекомых Зоологического института РАН /Санкт-Петербург,1993,1994/. По теме диссертации опубликованы 4 печатных работы.

Структура и об?.ом лиссотггапии. Основная часть диссертации изложена на ¿¿V стр. машинописного текста и включаот введение, 4 главы и выводи. Иллюстративная часть содержит таблиц и рисунков, продсталлошшх картой,микрофотографиями и графиками. Список литературн'.пюппчпот-/'/.У названий, п том число ¿30 на иностранных языках. Бсо результаты проводшшого исследований получены самим автором или' при ого обязательном участии.

МАТЕРИАЛ 1 II МЕТОД!

Цитогенетическиа исследования проводились в период с 1991 по 1993 год. Изучали природные популяции из пяти малых водоемов Псковской области: из пруда в деропне Монкино, реки Мирожки, реки Трестны, озера Епизпровского и озера Городищонского. Сборы проводили дважды в год, в мае-июне и в августе-сентябре. Личинок хирономкд собирали в прибрежной зоне водоемов на глубинах до 1 м

о

дночерпателями с площадью захвата 0,025 м . Материал разбирали на месте сбора и фиксировали по Кларку /3:1/.

В работе использовали ашго-орсешювый метод приготовления давленых препаратов политенных хромосом /Фролова,1936;Чубарева, Петрова,1980/. В краситель помешали только слюнные железы. Параллельно с хромосомным готовили морфологический препарат /Панкратова,1983/. Препараты подписывали по стандартному образцу.

Определение личинок до вида по морфологическим признакам проводили по разным источникам /Черновс.киА,1949;Панкратова,1983/. Исследуемые кариотипы сравнивали с опубликованными в атласах-определителях /М 1сЬа11оуа ',1989;Кикнадзе и др. ,1991/ и в первоопи саниях. Для длительного хранения временные давленые препараты переводили в постоянные стандартными метода!,™ /Чубарева,Петрова, 1980/.

•Для изготовления цитофотокарт политенных хромосом постоянные и временные препараты фотографировали с помощью микрофотонасадки МФН-11. Хромосомы набора обозначали 1,П,Ш и т.д.,затем каждую подразделяли на районы: 1,2,3 и т.д. У хирономид рода С Мгопо -шив использовали обозначения плеч по Кейлу /Кеу1,1962/:А,В,С,Ь, Е,Г,9. Картирование плеч А,Е,Г проведено также по Кейлу. Кроме того,для группы р1итовив в работе использована система обозначений по Максимовой /1976/. Для видов рода С1ур^епс11рев

использованы обозначения по Мисейко с соавтора.™ /1971/, для видов рода Endo chi.ro по шиз - 1еляниной /1981/ и т.д. Гяд кариотилов описан впервые,картирование осуществлено автором.

Последовательности дисков политенных хромосом обозначали символикой, принятой- при сравнительном анализе хромосомного полиморфизма у видов рода Chironomus /Кикнадзе,Керкис,19БС/. При изучении кариотипической структуры популяций оценивали частоты встречаемости инверсий,выражению в процентах. Отмечали все тили эктопических контактов политенных хромосом и их частоты. Фиксировали полиморфизм nydtfiOB и дополни г альн их ядршюк, случаи деструкщ!И , возникновения нерегулярна блоков прицентроморного гетерохрома-тина и гетерохроматиновых блоков типа "июб", Регистрировались случаи проявления геномного полиморфизма - В-хромосомц и их частоты. Исследованы кариотипн 28 видов хирономид,проанализировано более 200 энтомологических и более 3-х тысяч-хромосомных препаратов.

Для обработки данных по генетической структуре популяций одного вида из разных водоемов,по динамике частот инверсий и 3-хро-мосом.по частотам эктопических контактов хромосом применяли стандартные методы статистики /Глотов и др.,1982 и т.д./

При изучении среди обитания личинок хирономид проделана сорил гидрохимических анализов на содержание в водной среда биогенных веществ по общепринятым методикам,согласованным с природоох-раншоли организациям! /Лурье ,1975/ и дана гидрологическая характеристика водоемов: определены статусы трсхГности водоемов с по-' мошью диска Секки по шкале ОЕСД /0ECD,1982/,a также рассчитаны значения индекса загрязненности по Галушкиной /1987/ на основе данных о соотношении в сообществе хирономид представителей разных подсемейств.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУДДЕШЕВ

Соответствие индекса загрязненности результатам гидрохимических анализов. Оценка степени загрязненности водоемов с йоМсШй индекса Балушкикой показало хорошее согласование с данными riffipó-химических анализов. Озеру Т!лизаро некому соответствовал олй^отро-фно-мезотрофный статус.остальные водоемы были охарактериЗЬваЯы как эвтрофные.

Для исследованных волоомов было характерно превышение допустимых норм по содержания железа,меди.аммиачного азота,фосфора,взво-оей, а также по интенсивности химического и биологического потребления' кислорода. Крол-е того,в пруду у деревни Монкино были обнаружены нефтепродукты и синтетические поверхностно-активные вешз-ства. По маре возрастания степени загрязнения водоемы можно бцло расположить в рад: р.Мирожкл - оз.^лизаровское - р.Трестна - оз. Городишенское - пруд в дер.Монкино.

Сравнение суммарного превышения предельно допустимых норм и среднего индекса загрязненности /рис.1/ показало,что ононка отапе-ни загрязнения водоема достаточно точно может осуществляться на основе фауничтичоских данных. Практическая ценность индекса пови-гаается, если расчеты индекса проводятся на основании многолетних данных /табл.2/.

Рис. 1. Средние значения индекса загрязнения БалушкиноН за пять сезонов /а/ и суммарное превышение предельно допустимых норм загрязнявшими агентами /б/ в дер.Монкино /1/, оз. Городищенском /2/, р.Трестне /3/, оз.Елизаровском /4/ и • р.Мирожке /5/.

Для оценки, степени загрязнения среды в малых водоемах по результатам одноразовых сборов он пригоден в меньшей степени. Идеальной- представляется возможность применения всех методов: гидрохимического,гидрологического и фаунистического. При отсутствии такой возможности последний метод вполне применим для определения приблизительного уровня загрязнения в ходе мониторинга водник биотопов.

ш-2е1! изучещщ фпуни хирономия мял)jy погромов Псковской уплести. Применение патогенетического мотода позволило определить собрашшй материал до вида. В итоге наш исследовали популяпии 28 видов из 14 родов,3-х подсемейств семейства Chlronomldao /табл. 1/. У шести видов сделано порпоописание кариотигю.пто виды См го -пошиэ Bp.2tra,Ch.nigrocaudatuo .Tanytaramj вр. 1 ml ,Cricotopua ex gr. sylvestris 8p. ImlriDsaicryptoohlronowuo яр. loli .Stloto-chlronomus зр. ltol . Два вида - Ch. nigrocuuJntun и Ch.ap.l taon EnepDiia били обнаружены на Северо-Запада России. Вид Cfo. nudi-taraia впервие бил встречен на территории стран«. Осталыше еидц к настоящему времени хорошо изучены.

Изучение видового состава хирономнд из разнчх водоемов позволило установить ряд закономерностей п распределении видов-эвриби-онтов и видов-стонойионтов по биотопом в зависимости от условий обитания /табл.2/. Вида,обладавшие узкой нормой роагамии,населяли относительна чисгне водоема,уровень хромосомного полиморфизма ta-ккх видов был,как правило,невысок. К таким видам котио отнести ор-токлапиин А. lucena И Cricotopus ex gr. aylveatris sp. lmir ,продп-амезин Р. olivacea и хирономии из рода gtictochironoraua . в сообществах вы сопутствовали види родов Cryptochirononus и Peaicryp-toohironamua . лироиоминц из родов fhlronoaus и 6lyptotendipes встречались единично. Такая структура сообществ бнла характерна для оз.ЗГлизаровского и р.Мирокки с умеренным загрязнением.

В сообществах р.Трестам также значительную часть составлял слабополшорфний вид Ch- doroalie также цитогенетичсски высо-' кополиморфный Сь. piger ,по литературным дашпш считавшийся слабо-полиморфннм.

В оз.Городишонском и водоеме из дер;Монкино сообщества состояли из кариотипически полиморфных видов - M.pedellue ,Ch .jiumoaun, Ch, annulariua ,0a. sp. 1 Eon fGl,barbipea и др.

Таким образом,анализируя распределение видов в сообществах различних водоемов /табл.2/,можно отметить закономерное изменение видового состава по' мере увеличения степени загрязнения. В сообщества оз.Нлизаровского и рЛ'прожки преобладали видч,характеризующиеся мономорфизмом /ортспеладишш, C.pjittnoinus , Ch . nigrocauiia-tua /,лн0о низким уровнем инверсионного полиморфизма /P.dlivaoea , средняя гетороглпотность Н-0,18 - 0,32 инверсии на особь/. В сооб-шестпях сильно загрязненных водоемов наблюдаюсь преобладание вн-сокотюлш>р6вих видов. Ii оз.Городшенском: M.pedellue /1Г--0,83 -

_ 8 -

Таблица 1. Список тпггогенотлчсскп изученных вило в

X т 'и:с о i юм;т ч по ко о по ложе ни е 2 n Ii

Cnv. Chirononldae

П/СОК. Truiypodlnne

Род Clinotnnypug Kieffer

C.nervooun Meipen 12 911

Il/оем. irodlnmoainae

Род Prodinmetia Kioffer

I.olivaoea Haiden 10 158

П/сем.Örthocladiinae

Род . Acricotopus Kieifer

A.luoons 6 9 3

Род Crlcotopus (Уаji der Valp)

1,2 Orlootopun ex fr. nylvefitrio sp.2 nir Il/свЭД. Chli'onomlnne 4 76

Триба Талу tureini Рол Tnnyt.iroun Van der Yulp

1,2 Tanytarsua rip.1 mal Триба Chironoraini Род Chironomua Meißen 0 1

Ch.plumoauo (Llnn<5) 8 195

Ch.annulariue Meißen 8 200

2,3 Ch.nuditaxaio Strenzko 8 106

Ch.muratenaio ]3ysor, Scholl, WUlker Ch.pißer Strenzko 8 15

8 192

4 Ghironomus sp. 1 mon 8 49

Ch-nelanotuD Keyl 8 5

1,2,4 Ch.nifirocaudatun Erbaava 8 18

1 Chirononiuo вр. i tre 8 1

Ch.dorealie Meigen 8 90

Ch.luridus Strenzke 8 1

Род Qlyptotendipes Kieffer

Gl.barbipee (Staeger) 8 69

Gl.glouaus (Mslgon) 8 5

Gl.paripee Sdwardo 8 20

Род Caraptoehironomus Kieffer,

C.tentans (Fabrieius) 8 89

C.pallldivitatTis (Maloch) 8 16

Род Kndochirononuo Kieffer

B.albypennis (Ueigen) 6 42

Род Microtendipes Kieffer

M.pedellue (Da Geer) 8 245

Род Cryptochironomun Kieffer

C.paittatlnus Meißen Demicryptochiror.omue Lenz 6 159

1,2 Bemioryptochironomua sp.l eli Род Stictochirononms (Kieffer) 6 10

S.rosensoholdi Zetterstedi; 8 89

1,2 • Stictochironomus sp.l toi 8 1

Род Polypedilum Kieffer P.nubeoulomim (ПеЛепп) 8 1

Всего 2846

Обозначения: 1 - первоолисание иашотипа, 2 - картирован, 3 - Ьпервне в России, 4 - впервые на Северо-Западе России.

- 1,6/. В пруду из дер.Монкино: Ch.plumoaus /Н=0,97 - 1,42/, С. tentons ЛГ= 1,76-3,17/, Ch. ar.tiulariuo /iï=0,52-0,93/, 61. ЪогМ -pes/H=0,75-l,1/. В сообществах рЛрестпы наблюдалась промежуточная ситуация - массовыми видами были слабополиморфный Ch.. dorsaila /Н=0-0,С8/ и Ch.piger- с высоким уровнем полиморфизма /Н=0,3-1,0/.

Видовой состав' давно используется как критерий оценки степени загрязнения водоемов /.''гкруишн, 1974/. Па этих те принципах разработан индекс загрязненности Балушккной. Однако,чтобы учесть факты, свидетельствующие о полифонии в сообществе доли полиморфных видов, ми предположили,что показателей загрязнашгя модет служить уровень гетерозиготности всего сообщества в целом. Количественно данную величину mofjîo выразить следующим образом: ' . где

5fl- количество обнаруженных инверсий, ff - объем выборки.

Эта формула отражает отношение числа перестроек в кариотипах к объему выборки из сообщества. Она удобна по той 'причине,что для расчета не требуется определение до вида.

Для гшоворки данного критерия подсчитывали значения индекса ЕалушкиноЯ в качестве интегральной мерч загрязнения и вычисляли коэффициента корреляции между средней гетерозиготностью сообщества и>- значениями индекса. Наилучшее соответствие по методу рангового коэффициента Сшгрмена было показано для средней гетерозиготности сообщества за пяиъ сезонов с учетом цитогенетическй мономорфных хищников из подсемейства Tanypodinae и среднего индекса за пять сезонов Д=0,9;Р<0,05/. Следовательно,этот показатель можно использовать для оценки степени загрязнения на основе данных мониторинга,проводимого в течение ряда сезонов,но не на основе разовых сборов.

Генетическая структура популяций хирономид Псковской области. Сравнение полученных данных с работами исследователей ¿изучавших популяции хирономид Псковской области ранее,а такле с данными о хиро-номиднух сообществах из других регионов показало,что изученные нами популяции в основном млеют типичную для Северо-Запада России генетическую структупу. Из 57 исследованных типов инверсий подавлявшее большинство является типичными для видов в условиях Северо-Запада. Высокоподиморфные виды из родов Ckironomus , Canptochirono -иия и Giyptotsndipes характеризуются наличием В кариофонде

Таблица 2 . Кприсхюиди популяций хирономид

«

Í". M W

>. р .. Р О) о К « -

§

i

ю ф

р,

4i +>

о

ft Ö

i

о fi

0 h

1 о

CJ

•а

ш R

0

01 t>

я

о я

ю

■tí о

к1 РЧ

H

о -р

H

о «

о

и

а

о

о +■

о

•н +>

со

■а

о h

St

и

О)

!

р.

ш а Р,

d я

ш

о р

ft й

I ф

о s о

" Ч К

О о

.. р. «

COQ)

f-i В

рагВ12

р

о; m

St

al К Ь

ri о M tu

ф p.

dorfll2 melB12 (íorCD12 nelJ12

St

llallí

sliAlíoliCl^ kUD12 «HE 12; (íliPl 2

glaA12:

steigst

<й1аГ12

r;liA12 aliDl2 eliEl2, oIlí'lS

St

st

collll

12

parBl2

St

St

¡parB12 parCD12

Примачши'О:

ВПГ..-ii,

4,7 ВС ТЛЯ ! JO H nc:in¡fí!íii\1 ,глктор--'л

:(J-L<y±JfciU.X-LUiJ -U.UUeClU.03UJIl

Ctiirononus nudixarsia

Chlronontua muratenais

Camptoohironomus tentans

Sad.och.irononiu3 albypennis

Chirononms piger

Chironomufl annulariua

Microtendipes pedellus

Camptochlronomus pallidivitatus

Glyptotendlpea barbipes

Chironomua 3p. 1 aca

Chlxon.om.us plumosua

ïiiweKc 3arnH3BeHHocTîi no BajryniKîiHoK

ta p

a

CD

O

ta

s o a o

o 2!

O O. Sa

C3

o

H

I-» I

гетерозиготных инверсий.даюших определенное адаптивное преимущество особям-носителям наряду со стандартной гомозиготной последовательностью дисков. Примерами могут служить инверсии plu В12 у Ch. plumoaus , bar С13 у Gl.barbipes , ten 612 у С. tentans И т.д. /табл.2/. В то же время в псковских популяциях не било обнаружено редких инверсий,характерных для других регионов. Эти факты подтверждают общепринятое мнение,что в' европейских популяциях цитогене-тически полиморфных видов адаптивншл преимуществом пользуются особи, несущие гомокариотип и гетерозиготные инверсии немногих, типов, тогда'как носители гомозигот по инверсиям получают такое преимущество в популяциях восточных регионов: Центра России,Урала,Алтая, Сибири и т.д. ;

Адаптивная ценность инверсий. Говоря об адаптивной ценности определенных инверсий,как правило шеют в виду преимущество,получаемое особью-носителем инверсий по сравнению с другими цптогене-тическими вариантами в определенных условиях среды,то есть количественную характеристику. Для возможности сравнения этого преимущества мн рассчитали значения адаптивной ценности для ряда инверсий, постоянно присутствующих в кариофонде внсокополиморфных видов. Вычисления производили по методу определения пропорционального вклада в общую приспособленность популяции /!.1еттлер,Грегг, 1972/,разработанному для дрозофилы. Результаты вычислений показали,что метод в принципе применим для хирономид,однако пяти сезонов явно недостаточно. Удалось установить,что адаптивно важные перестройки обладают ценностью не ниже 0,5.тогда как адаптивная ценность нерегулярных инверсий нэ достигала этого значения. Точнее величину адаптивной ценности можно вычислить только на основании данных многолетнего мониторинга,так как репродуктивный цикл хирономид более длителен,чем у дрозофилы. Поэтому,если нет возможности определить величину адаптивной ценности с минимальной ошибкой.правильнее говорить об адаптивной значимости перестройки,как качественной,а не количественной характеристике преимущества особей-носителей.

Адаптивно значимые инверсии в популяциях хирономид из водоемов Псковской области. К настоящему времени нет определенных доказательств зависимости частоты инверсий от изменений в среде обитания. Это обусловлено сложностями работы с природными популяциями, в ходе которой невозможно учесть все изменяющиеся факторы среды, в отличие от ящичных популяций. Поэтому для поиска адаптивно значимых инверсш'5 и гопотш муталг!» мч гы^раяи другой подход. Долу-

стили,что в течение пяти сезонов на исследуемые популяции воздействовал ряд факторов,вызывающих изменения генетическрй структуры популяций. Таким образом,поиски сподились к установлению типов инверсий, частота которых в разные сезоны и в разных местообитаниях изменялась неслучайно. Для решения первоП части этой задачи применили метод однофакторного дисперсионного анализа,где Фактором воздействия являлся обобщенный фактор сродн - условно "сезон". Расчеты показали,что восемь типов гетерозиготных инверсий у пяти полиморфных видов могут иметь важное значение для адаптации особей,их несущих. Динампку частот данных типов инверсий нельзя было свести к случайным флуктушшям на уровне значимости/табл.2/.

Далее сравнивали генетическую структуру популяций одних и тех же видов из разных водоемов. Предположили,что на разные популяции действует обобщенный фактор среды разной интенсивности,и,в результате,против некоторых вариантов отбор мохег действовать в разной степени. Для поиска достоверных различий в генетической структуре применяли методы сравнения долей,процентов,метод по четырехпольной тлблше и точииМ критерий <7>шяера. Результаты расчетов показали,что у видов С}1.пи<тага10 ,Е. а1Ъурепл±д .С^е^апя и М.рес1е1 1гш некоторые популяции достоверно различаются по частотам некоторых типов инверсий на 5$-м уровне значимости. Определенное сходство популяций,безусловно объясняется процессом миграции имаго,а . различия в генетической структуре - хорошая иллюстрация действия отбора в специфических условиях обитания.

В-хромосомы - адаптивный ответ на загрязнение? Следующим этапом исследования адаптивно значимых преобразований генома явился анализ данных по наличшо и частотам кариотипов с Е-хромосомамл в популяциях хирономид. В-хромо'сомы были обнаружены у пяти видов , обитавших в пруду у дер.Монкино.самом загрязненном из изученных . /табл.2/. Причем у Сь.аппи1аг1из В-хромосомы были встречены впервые,;у одной особи из двухсот. Для СЬ. тш^епз±з они являются редкостью,но число особей этого вида было невелико во всех сборах. У видов С}1.р1итовиз ,Сь.гтй1Лахв10 л СЪ. вр. 1топ В-хромосомы обнаруживались регулярно с различными частотами. Динамику частот встречаемости особей трех последних видов с дополнительными хромосомами оценивачи,применяя дисперсионный анализ. Результаты показали, что частота особей с В-хромосомами подцершваласв в популяциях водоема в Монкино на постоянном уровне /Р>0,05/. Учитывая тот факт.

что у этих же видов из других подоемов.а также у видов,для которых В-хромосомы нородки.по ио были обнаружены в других водоемах,можно предполагать,что наличие добавочных хромосом в кариотипе является адаптивным ответом на сильное хроническое загрязнение,свойственное водоему в дор.Мочкиио.

Другие питогомстическио явления в геноме хирономид из популяций Псковской области. В ходе исследования кариотипичоского полиморфизма Hai.ui были отмечены некоторыо редкие типы преобразований генома хирономид. К таковым относятся случаи возникновения гетерохроматиновых узлов или "кнобов",случаи деструкции хромосом и случаи гетерозиготности особей по содержанию прицонтроморного готерохрома-тина.

"Кнобы" были обнаружены у двух личинок Ch. nudi-tarais из монкин-ского водоема. Локализация их у хирономид достаточно постоянна -они встречаются в малой хромосоме кариотпла в гетерозиготном состоянии. Их появление, можно рассматривать как результат снятия блока недорепликации гетерохроматина. Однако трудно судить,является ли данное событие спонтанным или индуцированным,и связано ли оно с загрязнением среды. .

Деструкция хромосом наблюдалась у единичных: личинок Ch.annu-lárius .СЛепгапв и Ch. pluaosua из всего числа исследованных. Нами не было обнаружено зависимости между случаями деструкции,стадией развития личинок,инвазии личинок споровиками и мермитидами. Но все особи с деструкцией хромосом обитали в сильно загрязненном водоеме в Монкино.так что деструкция может быть прямо или опосредованно связана с загрязнением биогенными веществами.

Нами отмечено несколько случаев гетерозиготности особей ряда видов по содержанию прицентромерного гетерохроматина. В основном это виды,населяющие два наиболее загрязненных водоема: Ch.pirmosus

,Ch. nuditaréis ,Ch . annularius ,Ch.ep. 1 mon ,C, pallidivita-tus ; ,M. pedellus . Количество особей во всех случаях не превышало пяти. Это же явление было отмечено у трех особей вида Р. olivacea из относительно чистого оз.Елизаровского. Изменчивость по количеству прицентромерного гетерохроматина принято рассматривать как результат дупликации. В этом случае можно предполагать,что находки. случаев гетерозиготности в основном в грязных водоемах: -следствие адаптивного "дыхания" генома.

Эктопическая конгюг.-нчш нппитоннчх хромосом как н^казаг^ль изменчивости среды обитания. ¡'„моются данные,что измопошш морфологии политенных хромосом при изменении услопиМ сроды обусловлены количеством и локализацией внутри- и можхромосшлшх контактов политенных хромосом /Демин,1989/. Ми пропели исследования на популяциях М.реавИиэ .обиташих в разных ьодоемах. Гыло зарегистрировано более 50-ти типов эктопических контактов "цептромера-центра-мера","толомера-теломера" и т.д. В ранних выборках по 900 клоток было выдолено 40 типов контактов, могу:;:п:с роплнзппаться. равновероятно. Распределение частот контактов по типам у особой из разных популяций сравнивали метолом у?. Результаты расчетов показали,что различия недостоверны на уровне значимости,несмотря на то,что сумма'контактов хромосом у особей из проема в '.'онкяно была значительно вшие.чем у особей из оэ.Городпшенского. Ныл сделан вывод , что выборка из 900 клеток недостаточна для анализа распределения частот контактов по 48-и типам. 0 то же времл выяснилось.что рас-препелоние частот разных типоп эктопических контактов внутри каждой популяпин но может объясняться случайными процессами /Р*0,05/. Возможно,этот факт связан с различиями в структуро пришзнтромерно-го и прителомарного гетерохромагина.что обуславливает разную степень гомологии различных локусов.

Данные,полученные в ходе изучения популяций хирономид из водоемов Псковской области могут случить основой и контролем при проведении долгосрочного мониторинга сообществ хирономид региона.

ШВОДЦ

1. Генетическая структура популяций хирономид из водоемов Псковской области - спектр и частоты 57 типов инверсий.частоты кариотипов с В-хромосомами - является типичной для популяций хирономид Северо-Запада России,

2. Индекс загрязненности водоемов Галушкиной.основанный на анализе видового состава,пригоден для оценки степени загрязнения водной среды биогенными веществами в исследованном регионе на основе многолетних наблюдений.

3. С повышением загрязненности среды в сообществах хирономид Псковской области возрастает количество кариотипически полиморфных видов,доля особей данных видов в сообществе и уровень инвер-

сионного полиморфизма.

4. На протяжении пяти сезонов установлена линейная зависимость средней гетерозиготности по инверсиям всего сообщества хи-рономид от степони загрязнения биотопа.

5. Наличие B-хромосом в кариотилах клеток слюнных желез личинок хирономцд можно рассматривать как адаптивную реакщш на сильное ^хроническое загрязнение среды.

6. Различия частот определенных типов инверсий у ряда видов хирономид в разные сезоны и в разных местообитаниях отражают изменения другого порядка в среде,по сравнению с В-хромосомами.

7. При исследовании явления эктопической конъюгации политенных хромосом у М..-padellus выделено более 50-ти типов эктопических контактов. Но на имоюшемся материале не удалось доказать зависимость распределения типов контактов от степени загрязнения среды обитания.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАЛИ ПЕЧАТШЕ PAL0TU:

Киров С.В.,Иванов C.B. Фауна личинок хирономид некоторых малых водоемов Псковской области.с различными гидрохимическими показателями //Рос.гос.пед.ун-т: СПб.: 1993г.,21 с..библиогр.ЗЗ названия /Рукопись деп. ВИНИТИ 07.07.1993г.,Л 1896-В93/.

Киров C.B. О находке СШхопотиз n-uditaraia Str. /piptera, Chironomidae / в малых водоемах Псковской области // Материалы У1 совещания "Вид и его• продуктивность в ареале", СПб.:Гидромете-оиздат,1993. С.210-211.

Жиров C.B..Петрова H.A. Особенности кариотипа нового для фауны России вида хирономида Cäiironomus nuditar3is Str. /Mptera/ // Кариосистеыатика беспозвоночных животных П, СПб.,1993. С.50-51.

.Zhirov S.V. Chironomido from four ponds of different trophic status in the Pskov region // Ihesises of 9th Russian Symposium on Chironomidae in Borat., Chironomus, 1993. N.5. P.8.