Диссертации » Общая биология » Генетика

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Внутривидовая изменчивость и филогенетические отношения корюшковых рыб России
ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Внутривидовая изменчивость и филогенетические отношения корюшковых рыб России"

На правах рукописи

КОВПАК НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ВНУТРИВИДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ КОРЮШКОВЫХ РЫБ РОССИИ

03.02.07-генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

-9 ДЕК 2010

Владивосток - 2010

004616244

На правах рукописи

КОВПАК НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ВНУТРИВИДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ КОРЮШКОВЫХ РЫБ РОССИИ

03.02.07 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток - 2010

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии моря им. A.B. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Скурихина Любовь Андреевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Фролов Сергей Владимирович

доктор биологических наук Челомина Галина Николаевна

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук

Зоологический институт РАН

Защита состоится «23» декабря 2010 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 005.008.01 при Учреждении Российской академии наук Институте биологии моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН, по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17. Телефон: 7 (4232) 31-09-05, факс: 7 (4232) 31-09-00. E-mail: inmarbio@mail.primorye.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института биологии моря им. A.B. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН (690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17).

Отзывы просим присылать на e-mail: mvaschenko@mail.ru

Автореферат разослан «/.?» ноября 2010 года. Ученый секретарь

диссертационного совета, М.А. Ващенко

кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Семейство Osmeridae, обитающее в Северном полушарии, состоит из шести родов, которые объединяют около полутора десятков видов и подвидов мелких, серебристых, стайных рыб, включающих в свой состав морские, анадромные и жилые пресноводные формы. Несмотря на малое число видов корюшковых, на протяжении многих десятилетий обсуждаются и уточняются систематическое положение отдельных таксонов, количество подсемейств и родов семейства, состав некоторых родов, а также последовательность и время дивергенции таксонов (Chapman, 1941; Берг, 1948; Андрияшев, 1954; McAllister, 1963; Клюканов, 1970, 1975, 1977; Begle, 1991; Wilson, Williams, 1991; Johnson, Patterson, 1996; Федоров и др., 2003; Fu et al., 2005; lives, Tailor, 2009 и др.). Некоторые из этих вопросов до сих пор остаются нерешенными. В Российских водах обитают семь видов и подвидов наиболее массовых родов (Osmerus, Mallotus и Hypomesus), занимающих порой до 30-50% видового ареала. Зарубежными исследователями - как морфологами, так и молекулярными генетиками в анализах, за исключением редких единичных экземпляров, они не используются. Изучаются, главным образом, популяции из Америки, Канады, северо-западной Европы и Японии. Что касается отечественных исследований, то работы, на основании которых можно получить сведения по биологии, экологии, морфологической изменчивости корюшек, проводятся постоянно (Андрияшев, 1954; Линдберг, Легеза, 1965; Клюканов, 1969; Гриценко, Чуриков, 1983; Науменко, 1990, Великанов, 1993; Щукина, 1999; Заварзина, 2004; Черешнев и др., 2002, 2006; Черешнев, 2008). Но при этом существуют лишь единичные публикации по кариологии (Черешнев и др., 2002), аллозимному анализу (Дущенко, 1993; Сендек и др., 2005) и молекулярным данным (Скурихина и др., 2004, 2008, 2010) корюшковых рыб, несмотря на то, что в последнее время считается необходимым использование генетических и молекулярных методов для решения проблем систематики и установления родственных связей между таксонами, в основе которых лежат наследственная преемственность и изменчивость. Эта генетическая преемственность поколений и регуляция их биологически важных свойств осуществляется на популяционном уровне, в связи с чем именно популяции приобретают особое значение для существования и развития жизни на Земле (Айала, 1984). Параметры биологических свойств «непосредственно обусловлены особенностями популяционных генофондов, той совокупностью наследственной информации, которая в процессе воспроизводства передается от родителей потомкам и определяет такие важные свойства организма, как скорость роста и развития, размеры и пропорции тела, устойчивость к заболеваниям, продолжительность

жизни, способность адаптироваться к неблагоприятным факторам среды и другие» (Алтухов, 2003).

Все выше сказанное послужило причиной проведения данных исследований по всем корюшковым рыбам, обитающим в Российских водах, с использованием современных молекулярно-генетических методов.

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является изучение генетического разнообразия, популяционной структуры и родственных взаимоотношений представителей трех родов (Mallotus, Osmerus, Hypomesus) корюшковых рыб семейства Osmeridae, обитающих в водах России, на основании данных рестрикционного полиморфизма митохондриальной ДНК и анализа изменчивости нуклеотидных последовательностей митохондриальных и ядерных генов.

Основные задачи данного исследования:

1. Определить степень внутривидового генетического разнообразия и дифференциации популяций тихоокеанской мойвы Mallotus villosus catervarius Охотского моря на основании анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов митохондриальной ДНК.

2. Используя рестрикционный анализ митохондриальной ДНК и секвенирование нуклеотидных последовательностей генов цитохрома Ъ (cyt¿>), цитохромоксидазы (COI) мтДНК и интрона 1 гена белка фактора репликации (интрон 1 rpS7) ядерной ДНК, оценить степень внутривидового разнообразия и уровень генетической дифференциации популяций и видов рода Osmerus: О. eperlanus и О. mordax dentex.

3. С помощью методов филогенетического анализа (NJ, МР, Байесовского), установить родственные взаимоотношения между видами и подвидами корюшковых рыб, обитающими в Российских водах (Mallotus villosus catervarius, Mallotus villosus villosus, Osmerus mordax dentex, Osmerus eperlanus, Hypomesus olidus, Hypomesus nipponensis и Hypomesus japonicus).

4. Сопоставить филогенетические схемы данного исследования с построениями других авторов, основанными на молекулярно-генетических данных, а также с результатами филогений, полученных на основании анализов сравнительно-морфологических и остеологических признаков.

Научная новизна работы. С помощью молекулярно-генетических методов в данной работе:

1. Впервые изучена внутривидовая изменчивость митохондриальной ДНК в популяциях тихоокеанской мойвы Mallotus villosus catervarius бассейна Охотского моря, внутривидовой и межвидовой полиморфизм мтДНК двух представителей рода Osmerus - О. eperlanus и О. mordax dentex.

2. Впервые определены нуклеотидные последовательности митохондриальных генов cyt¿> и COI и интрона 1 ядерного гена rpS7 всех видов и подвидов корюшковых рыб, обитающих в Российских водах. Сто

тридцать последовательностей этих генов зарегистрировано в международной базе данных GenBank, National Center for Biotechnology Information, USA (GenBank/NCBI) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov).

3. Впервые проанализированы филогенетические связи между родами и видами семейства Osmeridae, обитающими в Российских водах.

Теоретическая и практическая значимость работы. В ходе работы выявлены гаплотипы мтДНК, позволяющие идентифицировать исследованные виды для сохранения биоразнообразия, в таксономических и рыбохозяйственных целях. К видам, используемым в промышленном и любительском лове, относятся корюшки рода Osmerus, тихоокеанская и атлантическая мойва, малоротые корюшки Hypomesus nipponensis и Hypomesus japonicus. Для ведения рационального промысла и сохранения биоразнообразия, генетическая идентификация видов имеет наибольшее значение для Osmerus eperlanus и Osmerus mordctx dentex, симпатрично обитающих в европейской части России и трудно определяемых по внешним морфологическим признакам.

Настоящая работа также внесет существенный вклад в исследования по филогении и эволюции семейства Osmeridae, пополнив отсутствующими данными молекулярно-генетическую базу по корюшковым рыбам, обитающим в Российских акваториях. Нами определены и депонированы в международную базу данных (GenBank) 130 новых нуклеотидных последовательностей генов митохондриальной и ядерной ДНК.

Полученные в ходе работы результаты могут быть использованы при проведении спецкурса «Молекулярная филогенетика» в Дальневосточном государственном университете (ДВГУ).

Личный вклад автора. Личное участие автора заключается в планировании, подготовке и проведении экспериментов, анализе полученных результатов и написании статей. Автором полностью самостоятельно выполнена экспериментальная часть исследования по анализу полиморфизма длин рестрикционных фрагментов митохондриальной ДНК мойвы, европейской и азиатской корюшек, прямому секвенированию митохондриальных генов цитохрома Ь, 1-ой субъединицы цитохром с-оксидазного комплекса всех исследуемых таксонов.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на ежегодных научных конференциях ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2008, 2009, 2010); конференции «Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб» (Санкт-Петербург, 2008); Съезде генетиков и селекционеров, посвященному 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина (Москва, 2009); международной конференции «International Conference on Evolutionary Ecology of Fishes Diversification, Adaptation and Speciation» (Erkner, Germany, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 2 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ. Две статьи приняты к публикации в российском («Генетика») и международном («Evolutionary Ecology») журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и обсуждения исследования), заключения, выводов и списка литературы, включающего 206 цитируемых работ, из них 82 на русском языке и приложения. Диссертация изложена на 241 страницах печатного текста, иллюстрирована 33 рисунками и содержит 30 таблиц, 11 из которых представлены в приложении.

Исследование осуществлено при финансовой поддержке Программы Президиума РАН (проект № 06-1-П10-015), а также грантов № 01-04-49436 ДВО РАН и № 06-04-96057 РФФИ - ДВО РАН.

Благодарности. Автор благодарен своему научному руководителю Л.А. Скурихиной (ИБМ ДВО РАН, Владивосток, Россия) за конструктивное руководство, А.Г. Олейник и А.Д. Кухлевскому (ИБМ ДВО РАН, Владивосток, Россия) за помощь в освоении молекулрно-генетических методов и статистической обработке данных, зав. лаб. генетики (ИБМ ДВО РАН, Владивосток, Россия) Вл.А. Брыкову за оказанное внимание к работе, Т.Ф. Прийме (ИБМ ДВО РАН, Владивосток, Россия) за помощь в выделении препаратов ДНК, С,В. Фролову, А.Д. Кухлевскому, И.Н. Рязановой, Н.С. Соколовскому, М.Ю. Ковалеву, Е.Г. Рейзману (ИБМ ДВО РАН, Владивосток, Россия), И.А. Черешневу, М.Ю. Засыпкину (ИБПС ДВО РАН, Магадан, Россия), Н.В. Колпакову (ТИНРО-Центр, Владивосток, Россия), Д.С. Сендеку (ГосНИОРХ, Санкт-Петербург, Россия), Б.А. Шейко (ЗИН РАН, Санкт-Петербург, Россия), B.C. Шерсткову (СевПИНРО, Архангельск, Россия), Дж. Додсону (University Laval, Quebec, Canada) за помощь в сборе материала.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования. Используемые в данной работе 30 выборок из популяций всех корюшковых рыб, обитающих в Российских водах, были собраны в 2001-2007 годах. Объем исследованного материала и условные обозначения представлены в таблице 1. При секвенировании нуклеотидных последовательностей, для сравнения, в анализ были включены две выборки Osmerus mordax mordax и Mallotus vlllosus villostcs из Канады, обозначенные под номерами 13 и 23. Общая численность исследованных особей составила 594, из которых 580 были использованы для ПДРФ-анализа и 43 для секвенировании.

№ Таксон Условные Место сбора Число особей

обозначения ПДРФ/секвен.

1 Озтепи тогс1ах НеЫех ОэОЮ 1.60-79 Б. Ольга, сев -зап. часть Японского моря 20/3

2 Озтепи топка с!еЫех СЬМаО 1.80-98 Р. Максимовка, сев.-зап. часть Японского моря 18/-

3 Оятегш тогс!ах ¿гп!ех ОэАпОб.ОЬЗО Зал. Анива, юж. оконечность о. Сахалин, Японское море 30/-

4 Озтегиз тог^ах ¿1еп1ех ОзНа07.01-24 Р. Хайрюзова, зап. побережье п-ова Камчатка, Охотское море 24/-

5 Ошегш тоЫах АеЫех ОзОк07.33-54 Р-он пос. Октябрьский, юго-зап. побережье п-ова Камчатка, Охотское море 10/-

6 Озтепч тогдах демех ОвКоО?.02-26 Р. Ковран, зап. побережье п-ова Камчатка, Охотское море 24/-

7 Озтегиз тогс!ах с1еп!ех ОзМе07.01-38 Р-он с. Мейныпильгино, сев.-зап. часть Берингова моря 25/-

8 ОзтегиБ тогс/ах деЫех ОзА105.01-20 Анадырский лиман, сев.-зап. часть Берингова моря 20/-

9 Озтегш таЫах с1еШех OsBa06.01.25 Байдарацкая губа, юго-зап. часть Карского моря 25/3

10 Озтетз тоЫах с!еп1ех ОбН)06.01-15 Хайпудырекая губа, юго-вост. часть Баренцева моря 15/-

11 Озтепи тогс1ах Лгмех ОзРе06.01-20 Печорская губа, юго-вост. часть Баренцева моря 20/3

12 Охтепя тогс!ах с1еп!ех ОзСЬеОб .01-09 Чешская губа, юго-вост. часть Баренцева моря 9/2

13 Озтегш топ1ах топ!ах 0з0а02.05 19 Р-он Джамбо, Ньюфаундленд, Канада -/3

¡4 Охтегш ереЫата ОэЬаОб.ОЬЗО Ладожское озеро, бассейн Балтийского моря 28/3

15 Овтегиз ереНапш 05№06.01-30 Устье р. Нева, вост. часть Финского залива, Балтийское море 29/3

16 Озтетз ереНапш ОзЬиОб.ОЬЗО Лужская губа, юго-вост. часть Финского залива, Балтийское море 30/3

17 Ма11оШ \illosus са1еп>агпа МРЮ2.01-50 Зал. Пильтун сев.-вост. побережье о. Сахалин, Охотское море 33/-

18 МаНоШ уШозга са1еп>аг!и1 МУг06.01-30 Р-он пос. Взморье, юго-вост. побережье о. Сахалин, Охотское море 30/3

19 Ма11оШ \illosus са!епгапш МИи06.01-54 Б. Нюкля, Тауйская губа, Охотское море 54/-

20 МаНоШ чШозиз ссиепгапиз М№01.179-206 Б. Нагаева, Тауйская губа, Охотское море 27/-

21 МаНоШ уШопа сЛегуапш М0к07.01-05 Р-он пос. Октябрьский юго-зап. побережье п-ова Камчатка, Охотское море -/3

22 МаИош \illosns \illosus МКаг07.01-05 Байдарацкая губа, юго-зап. часть Карского моря -/3

23 Ма11о1ш \illosus уШозиз Ш>а01.35,45 Девисов пролив, Лабрадор, Канада -/2

24 Нуротепц трропеп$1$ НшМаК)1.163-175 Мыс Маячный, зал. Посьет, Японское море 10/-

25 Нуротеэиз трропет15 НпЮ101.54-59 Б. Ольга, сев.-зап. часть Японского моря 6/3

26 Нуроте$ш трропет{5 Нт8е0101-20 Р. Серебрянка, сев.-зап. часть Японского моря 19/-

27 Нуротезиз ]аротсиа ЭДаАтО 1.21-33 Амурский зал., Японское море 12/-

28 Нуротетз )аротсш Н:аМа^1.119-162 Мыс Маячный, зал. Посьег, Японское море 32/-

29 Нуротепч ¿аротыя Н]а010101-20 Б. Ольга, сев.-зап. часть Японского моря 20/3

30 Нуротейиз оИАа Но18а0101-06 Р. Самарга, сев.-зап. часть Японского моря 6/-

31 Нуротезиэ оШиз Но1Аг07.02-10 Оз. Азабачье, вост. побережье п-ова Камчатка, Берингово море -/3

32 Нуротезиэ оПЛиз Но1Ро0221-24 Р. Погиби сев.-зап. побережье о. Сахалин, Охотское море 4/-

Выделение ДНК, Тотальную ДНК выделяли стандартным методом (Sambrook et al., 1989) из фиксированных этанолом тканей сердца или печени.

Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов мтДНК, Изменчивость мтДНК анализировали, используя полиморфизм длины рестрикционных фрагментов четырех участков (A8/A6/COIII/ND3, ND5/ND6, ND3/ND4 и Cytè/D-loop), амплифицированных в полимеразной цепной реакции. Последовательности праймеров для использованных фрагментов, положение их на карте мтДНК и условия амплификации приведены в ранее опубликованной работе (Gharrett et al., 2001).

Амплифицированные участки мтДНК обрабатывали эндонуклеазами Är/UI, DdeI, Hhaí, Mbol, Mboll, Avail, EcoRV, Rsal, Aval, BstMl, Vspl, Hinfl, Sspl, Styl, BsuRl, Asul, MspR9l, Mspl, Taql («MBI Fermentas», Литва; «СибЭнзим», Россия). Продукты рестрикции разделяли электрофоретически в 1.5-2.0% агарозном геле, содержащем одну часть Ultra Pure™ agarose («BRL Gibco», США) и две части Synergel™ («Diversified Biotech Inc.», США) в 0.5-кратном ТБЕ-буфере (Sambrook et al., 1989). Фрагменты ДНК в геле окрашивали этидиумбромидом и фотографировали в проходящем ультрафиолетовом свете.

Основные показатели генетической изменчивости определяли, используя пакеты программ REAP (McElroy et al., 1992) и Arlequin v.2.0 (Schneider et al., 2000). Гетерогенность частот гаплотипов между каждой парой анализируемых выборок оценивали методом Монте-Карло (Roff, Bentzen, 1989) по критерию Fst (Weir, Cockerham, 1984). Количественную оценку географической подразделенное™ изменчивости мтДНК проводили методом AMOVA (Excoffier et al., 1992). Существенность иерархических компонентов дисперсии и соответствующих F-статистик оценивали из непараметрического распределения псевдовероятностного теста (Excoffier et al., 1992). Оценки нуклеотидной дивергенции (Nei, Tajima, 1981; Nei, Miller, 1990) использовали в качестве мер генетических дистанций при кластеризации (методы UPGMA, NJ, MP) операционных таксономических единиц (OTE), в качестве которых рассматривали: 1) гаплотипы мтДНК; 2) выборки, представляющие исследованные популяции; 3) выделенные иерархические группировки. Поиск оптимального MP-дерева выполняли по алгоритму программы PENNY (Hendy, Penny, 1982) или с помощью теста Темплетона (Templeton, 1983). Для реконструкции филогеографических связей между гаплотипами мтДНК мойвы были построены деревья минимальной протяженности MST (Excoffier et al, 1992). Устойчивость кластеризации оценивали в 1000 итераций бутстреп-анализа (Felsenstein, 1985).

Расчеты нуклеотидной дивергенции, построение дендрограмм и оценку полученных топологий выполняли с использованием пакетов программ PAUP v.4.0 b 10 (Swofford, 2002), REAP (McElroy et al., 1992) и PHYLIP 3.67

(Felsenstein, 1989). Графическое изображение дендрограмм было получено в программе TreeView (http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/ treeview.html).

Секвенирование нуклеотидных последовательностей

митохондриальных и ядерных генов. Для секвенирования генов cytb, COI мтДНК и интрон 1 rpS7 яДНК использовали ген-специфические праймеры, представленные в работах (Sevilla et al., 2007; Ward et al., 2005; Chow, Hazama, 1998). ПЦР проводили при условиях, описанных Скурихиной с соавторами (2010). Продукты ПЦР проверяли методом электрофореза в 1% агарозном геле и очищали переосаждением этанолом. Очищенные продукты митохондриальных генов использовали в качестве матрицы для реакции секвенирования. Фрагмент ядерного гена клонировали в плазмиде pTZ57R/T, используя набор InsTAclone™ PCR Cloning Kit («MBI Fermentas», Литва). Секвенальную реакцию проводили в условиях, рекомендованных производителем, с использованием набора BigDye Terminator v.3.1 («Applied Biosystems», США). Последовательности нуклеотидов определяли в автоматическом анализаторе ABI Prism 3130 («Applied Biosystems», США) на 50 см колонке с полимером РОР-7. Выравнивание последовательностей проводили в программе SeqScape v.2.5 («Applied Biosystems», США).

При филогенетическом анализе нуклеотидных последовательностей использовали пакеты программ MEGA 4 (NJ и MP методы) (Tamura et al., 2007). Устойчивость кластеризации полученных деревьев оценивали в 1000 итераций бутстреп-анализа (Felsenstein, 1985). Байесовский анализ (Bayesian analysis, ВА) осуществляли в программе MrBayes v. 3.1.2 (Huelsenbeck, Ronquist, 2001). Оптимальные модели нуклеотидного замещения выбирали с использованием программ PAUP v.4.0 b 10 (Swofford, 2002), Modeltest 3.7 (для NJ деревьев) (Posada, Crandall, 1998) и Modeltest 2.3 (для Байесовских деревьев) (Nylander, 2004),

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Генетическая характеристика и дифференциация тихоокеанской мойвы Охотского моря. Среднее гаплотипическое разнообразие в исследованных популяциях мойвы составило 0.9639 ± 0.00015 с диапазоном изменчивости от 0.9316 ± 0.03945 (б. Нагаева) до 0.9867 ± 0.01353 (зал. Пильтун). Среднее значение нуклеотидного разнообразия 0.003818 ± 0.0000003, колебалось от 0.002398 (б. Нагаева) до 0.005228 (район зал. Пильтун). Таким образом, мойва характеризуется высоким уровнем гаплотипического разнообразия при низких значениях нуклеотидного.

Для оценки достоверности генетических различий было проведено несколько тестов на гомогенность частот гаплотипов. Количественные оценки географической подразделенности полиморфизма ДНК с помощью критерия Fst (Weir, Cockerham, 1984) и с использованием %г (Roff, Beutzen, 1989) не

обнаружили статистически значимых различий при попарном сравнении анализируемых выборок мойвы (табл. 2).

Таблица 2. Тестирование уровня дифференциации популяций мойвы МаПоШ уШони сМетати из бассейна Охотского моря _

№ Локальность 1 2 з 4

Значения Fsr ниже диагонали, Р выше диагонали (Weir, Cockerham, 1984)

1 Б. Нагаева - - - -

2 Б. Нюкля 0.64271 ± 0.0048 - - -

3 Р-он зал. Пильтун 0.32769 ±0.0047 0.11326 ±0.0029 - -

4 Р-он пос. Взморье 0.61281 ±0.0044 0.21404 ±0.0045 0.08989 ± 0.0029 -

Значения ниже диагонали, Р выше диагонали (К-оГ^ ВегЛгеп, 1989)

1 Б. Нагаева - - - -

2 Б. Нюкля 53.88 - - -

3 Р-он зал. Пильтун 47.70 71.36 - -

4 Р-он пос. Взморье 41.78 66.87 54.98 -

Примечание: «-» - различия недостоверны при уровне значимости Р < 0.05.

Для количественной оценки величины генетических различий между всеми парами выборок методом ЛМОУА (ЕхсоШег, 1992), проводили разложение общей молекулярной дисперсии частот гаплотипов на три иерархических уровня - межрегиональную, межпопуляционную и внутрипопуляционную компоненты (табл. 3).

Таблица 3. Результаты иерархического анализа гаплотипических различий мойвы МаИоЫз уШозш сШегуагшх (ЕхсоШег, 1992)_

Уровень d.f. Абсолютные Процент Вероятность(Р)

разнообразия оценки дисперсии (%)

Между выборками 2 0.00872 (V„) 0.35 0.13267

Между регионами* 1 -0.00170 Va) -0.07 1.00000

Внутри выборок 140 2.46589 (Vc) 99.72 0.16218

Общее 143 2.47292

♦Дифференцировались выборки восточного побережья о. Сахалин и популяции Тауйской губы Охотского моря.

Анализ показал, что практически все молекулярное разнообразие тихоокеанской мойвы бассейна Охотского моря заключено внутри популяций - 99.70%. Однако, согласно полученным результатам, выделенные нами иерархические уровни географической подразделенное™ являются статистически недостоверными (95% уровень значимости). Таким образом, основная часть внутривидовой изменчивости мтДНК мойвы обусловлена различиями между особями внутри единой генеральной совокупности.

villoma

atermius

fo.A.iM

0|!U07 OsOkW OiKoH7 0<M»S7 OsCbOi OilljOS

OiAias QiiiOS

0,Bid6

-O.OIM .

o>uoe " OiNtM

OiUM .

-dOOM

О.лт&к liaitcx

О. qxrlaHux

-Балтийское море

0. qxrlauus

Ьареппево море

море

Охотская морч

Q.mtnix tkvtex

Бер«игояо Stope

-Япоягкое море

Рис. 2. Межвидовые и внутривидовые фенетические отношения корюшек рода Osments по данным ПДРФ-анализа мтДНК (метод UPGMA): а -взаимоотношения между популяциями, коэффициент кофенетической корреляции 0.98946; б - связь исследуемых популяций с их локализацией в морях арктического и тихоокеанского бассейнов, коэффициент кофенетической корреляции 0.99996. По осям - степень дивергенции нуклеотидных последовательностей мтДНК (Nei, Tajima, 1981; Nei, Miller, 1990).

Генетическая дифференциация зубатых корюшек (род Osmerus) по данным анализа изменчивости нуклеотидных последовательностей митохондриального и ядерного геномов. Для прямого секвенирования были использованы гены суtb (717 п.н.) и COI (707 п.н.) мтДНК и интрон 1 rpS7 (854

п.н.) яДНК. На основании полученных данных построены консенсусные N1, МР и Байесовское (далее ВА) филогенетические деревья отдельно для комбинированных митохондриальных и ядерного генов. Поскольку все полученные дендрограммы для митохондриальных генов оказались конгруэнтными, мы представляем только ВА филогению (рис. За), то же самое относится и к яДНК (рис. 36). В соответствии с топологией данных деревьев, филум общего предка рода Оятегиз делится на две филетические ветви, которые впоследствии формируют кластеры, объединяющие особей по их принадлежности к О. ерегЬпия и О. т. с1етех. Оба дерева имеют высокие поддержки точек ветвления. Дифференциации на популяции в соответствии с географической локализацией не наблюдается.

<№•04.02

0»1'с06.М

(Маоый

я OiB.-iM.02

OsBaOó.(l4

0»Chí06.M

100 OsChcOS.O?

55 (OíOlOl.H)

100 1о»оюш

51 OíOJO).«

-o«iw>.ra J

o»uoc.o<¡ -

OsLj06.12

(M.uMJ'1

1(10 ClaLu06.10

C»Ui06.1»

OsNcOMS

O.fNo0S.0l

osncomj J

75 rmvmk.05 "

io#mv<o«.db

-MVí06.07 .

б

О. yionfoc

tlatía

О. cficrlímiis

Ahülolw сшамФ cntenumis

Jtffi

ЛШ

г(М>0Ш

MM -OsChtOMH -OsOJOl.61 0«M6,M -OsMí.« «-0!Ге(Щ>1 кмчяш 0í0i01.w> üsOim.M -OsBiM.OJ J

l«jLojNt06.06 l—OjluOMS -OstaOMl OsNelMl -OÍU06.№ -D>U06.H)

!-OsNÍ«.13 У MViSS.(S MVí0(¡.08 •MVíMW .

E-M -M МЧ

O. mortlax lienta:

О. ереАшта

al :ate¡

4oUts fosus

Рис. 3 Родственные взаимоотношения корюшек рода Osmerus. Консенсусные ВА деревья, полученные на основании анализа комбинированных нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов суtb и COI мтДНК (а) и интрона 1 rpS7 ядерного гена (б). Цифрами в точках ветвления показаны значения байесовских апостериорных вероятностей.

Таким образом, результаты данного исследования выявили высокий уровень межвидовой дивергенции (12.94%), при низких значениях внутривидовой (0.049% - О. т. ¿еШех, 0.001% - О. ереАапш). На всех филограммах особи О. ереНапт и О. т. с1еШех формируют устойчивые кластеры в соответствии с видовой принадлежностью, без подразделенности в зависимости от их географической локализации. Подтверждено единство

происхождения тихоокеанских и европейских популяций О. т. йеп1ех, и монофилетичность политипичного рода Ошегих.

Филогенетические отношения корсошковых рыб семейства Овтепйае Российских вод. Дивергенция нуклеотидных последовательностей суХЬ и С01 генов мтДНК варьировала от 8.9 до 22.2%. Попарное сравнение средних для видов значений дивергенции показало, что наименее дивергировавшими друг от друга являются представители рода Ойтегю (8.9-9.7%). Дивергенция нуклеотидных последовательностей подвидов, входящих в состав МаИоии также относительно не велика и составляет 3.9%. Наиболее сильно дивергировали друг от друга виды рода Нуротепи (15.1-18.3%). Дивергенция митохондриальной ДНК между родами Нуротеяш и Ма11оШ составляет 20.4%, между родами Нуротеяин и Охтетя - 18.47%, между родами МаНоШз и Ошегих - 17,62%. Уровень внутривидовой изменчивости для всех исследованных таксонов по митохондриальным генам не превышал 1%.

Дивергенция нуклеотидных последовательностей интрона 1 грЭ7 гена яДНК варьировала от 1.6 до 13.2%. Попарное сравнение средних для всех видов значений дивергенции показало, что наименее дивергировавшими друг от друга являются представители рода Озтегш (1.6-2.6%). Дивергенция нуклеотидных последовательностей подвидов, входящих в состав МсйШив villosus, также относительно не велика и составила 2.9%. Наиболее сильно дивергировали друг от друга виды рода Hypom.esиг: 6.6-11.8%. Дивергенция ядерной ДНК между родами Нуротевия и Ма1Шш составила 11.58%, между родами Нуротезия и Оятегги - 11.19%, между родами МаПоШз и Озтггш -11.37%. При этом уровень внутривидовой изменчивости для всех исследованных таксонов по интрону 1 гена грЭ7 не превышал 3%.

На основании полученных данных построены N1, МР и ВА филограммы. Топологии ВА филограмм приведены на рис. 4. Почти во всех полученных нами филограммах, за исключением комбинированного митохондриального Ш-дерева, наблюдается кластеризация исследуемых признаков на обособленные группы, соответствующие подразделенное™ корюшковых рыб на три монофилетических рода: Ма11о1ш, Охтегш и Нуроте$и$. Также почти во всех случаях, за исключением КГ-дерева, реконструированного для су ХЬ и объединенных митохондриальных генов, филум монотипичного рода МаИоШэ первым дивергирует от общего гипотетического предка корюшковых рыб и является сестринским по отношению к кладе Оятеги.? и Нуротеиа. Филум мойвы Ма1Шт уШозиз формирует два компактных кластера, один из которых объединяет М. V. уШошя из Атлантического (Девисов пролив, Лабрадор) и Северного Ледовитого океанов (Карское море), второй - представителей М. V. сшегуагшя из Тихого океана (Охотское море).

Osmsrus dent&x

Qsmecos eperlenus

Osmervs mordox

Hypomesus nippo/iensis

Hypomesus alidus Hypomesus japónicas

Ma/Jotus vüíosus c3iervo/ius

Maflclus viVosus viHosvs

Salangichltjys microtion

íoo|

100 I—

100f

I юо гС

OeMcOa Об CbLu06.1* схиоал\ OííícMQ'i OsCaCSOe

оа.э(ж.»з

OsG«0205 ' OeCaú?. f5 OsCatO-te . OsOWS&t" OsCtreOe.t»: OsOIOI .01

0<8aC6.03 OsBoOe.CM СнРеОвО* OsPoCe.Ot 0*Pe06.02 OíOSOl .84 OaOfOt.M 03

Osmerus eperlanos Osmerus mordax moftfax

Osmwvs tíentex

Hypomesus japooicus Hypomesus o /idus Hypomesus nipponensís

Maftotus viifostjs catervaríus

Mattoius viliosus villosus Solsngichthys microcfon

Рис. 4. Филогенетические отношения корюшковых рыб семейства Osmeridae, обитающих в Российских водах по данным Байесовского анализа: а - на основании анализа изменчивости комбинированных нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов суtb и COI мтДНК; б — на основании изменчивости нуклеотидных последовательностей интрона 1 ядерного гена rpS7. Цифрами в точках ветвления показаны значения байесовских апостериорных вероятностей.

Osmerus и Hypomesus более близки друг к другу, так как после дивергенции ветви рода Mallotus еще некоторое время эволюционируют одним филумом, который позднее дивергирует на две сестринские филетические ветви, соответствующие современным политипичным родам Osmerus и Hypomesus. Внутри рода Osmerus формируются два устойчивых кластера: один из них объединяет особей О. т. dentex из тихоокеанского и арктического бассейнов (Японское, Баренцево и Карское моря), второй - О. eperlanus из бассейна Балтийского моря, относящегося к Атлантическому океану.

Представители корюшек рода Hypomesus на всех дендрограммах образуют монофилетическую группу, объединяющую три отдельных кластера, соответствующих видам Н. olidus, Н. nipportensis и Н. japonicus.

Но при этом, в соответствии с одними дендрограммами первый цикл дивергенции предка рода Hypomesus связан с видом Я. nipponensis , а Н. olidus и Н. japonicus эволюционируют еще некоторое время совместно. В соответствии с другими дендрограммами, первым дивергирует Я japónicas. В соответствии с третьими, первым от общего предка дивергирует вид Я. olidus.

Полученные нами результаты не поддерживают филогений, основанных на морфологических данных (Chapman, 1941; McAllister, 1963; Клюканов, 1975, 1977; Johnson, Patterson, 1996 и др.), но в основном хорошо согласуются с выводами, полученными на основании молекулярных данных (Fu et al., 2005; lives, Taylor, 2009) и поддерживают монофилетичность родов Osmeridae. Однако, существуют противоречия в поддержках точек ветвления филумов родов Osmerus, Hypomesus и Mallotus на некоторых дендрограммах. Исследование Илвес и Тейлора (lives, Taylor,2009), показало, что филогении по молекулярным данным более правдоподобны, по сравнению со всеми не имеющими консенсусного решения морфологическими гипотезами. Картирование морфологических признаков на молекулярную филогению позволило выявить широко распространенную гомоплазию морфологических признаков, являющуюся первопричиной несовпадения выводов, основанных на них (lives, Taylor, 2009). На многих полученных нами дендрограммах обращает на себя внимание очень короткая длина ветвей видовых кластеров, что также наблюдается при филогенетических исследованиях, проведенных другими авторами. Известно, что «быстрое» видообразование, проявляющееся в генных деревьях в виде формирования коротких междоузлий, может скрывать истинные родственные отношения между видами, а также может быть фактором, индуцирующим отличающиеся топологии дендрограмм (Maddison, 1997).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование с использованием анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов внутривидовой генетической изменчивости мойвы Mallotus vilíosus catervarius - представителя монотипичного рода Mallotus и корюшек Osmerus eperlanus и Osmerus mordax dentex из политипичного рода Osmerus выявило ряд как отличительных, так и общих особенностей. При анализе вариабельных генов (A6/A8/COIII, ND3/ND4L/ND4 и ND5/ND6) у мойвы были обнаружены высокие показатели генетического разнообразия. Оценка географической подразделенное™ полиморфизма ДНК с помощью критерия FST, %2 и тестирование выборок методом AMO VA показали, что основная часть внутривидовой изменчивости мтДНК мойвы обусловлена различиями между особями внутри единой панмиктической популяции.

Тестирование степени генетической дифференциации популяций видов Osmerus mordax dentex и Osmerus eperlanus также показало крайне низкую популяционную структурированность у первого и полное ее отсутствие между исследованными популяциями у второго. Высокие значения гаплотипического разнообразия при низких значениях нуклеотидного у мойвы, европейской и тихоокеанской корюшек свидетельствуют о быстром росте численности их популяций, которое они испытывают в настоящее время (Nei et al., 1975).

Общей особенностью внутривидовой организации мойвы, европейской и азиатской корюшек является очень слабая популяционно-генетическая структурированность. Несмотря на то, что статистически значимые различия иногда обнаруживаются на некоторых уровнях популяционной организации, нуклеотидная дивергенция между выборками и величины мер генетической дифференциации имеют очень низкие значения, в результате чего корреляции между географическим расстоянием и генетической дивергенцией не наблюдается ни у одного из исследованных видов. Высокое гаплотипическое разнообразие мойвы и радиальные структуры генеалогий ее гаплотипов с одним и тем же центральным гаплотипом, указывают на то, что в недавнем историческом прошлом мойва Охотского моря испытала значительное падение эффективной численности в результате прохождения через «бутылочное горлышко» и в настоящий момент находится в состоянии экспоненциального роста. Низкий уровень полиморфизма О. eperlanus объясняется, скорее всего, частичной потерей генетического разнообразия у исследуемых популяций, возникающей под воздействием климатических и антропогенных факторов, которые также обуславливают относительно частое прохождение данными популяциями «бутылочного горлышка» (Сендек и др., 2005).

Результаты анализов филогенетических отношений между видами семейства Osmeridae (NJ, МР и Байесовский) поддержали мнение других исследователей о его подразделенности на три монофилетических рода:

Mallotus, Osmerus и Hypomesus, и согласуются как с морфологическими (McAllister, 1963; Клюканов, 1975, 1977; Johnson, Patterson, 1996 и др.), так и с молекулярно-генетическими данными (Fu et al., 2005; lives, Taylor, 2009).

При шкалировании уровней дивергенции мтДНК между парами близких видов, принадлежащих к семействам Cyprinidae, Osmeridae и Salmonidae, выявлено, что для корюшковых рыб семейства Osmeridae характерны наиболее высокие показатели дивергенции среди всех анализируемых таксонов (Брыков и др., 2010). Сравнивая периоды интенсивного видообразования с глобальными палеоклиматическими изменениями в истории Земли, можно сделать вывод о том, что процессы видообразования, связанные с дивергенцией филетических линий в разных монофилетических группах, занимающих общие исторические ареалы, часто приходятся на сходные интервалы времени. Сопоставление времени дивергенции между видами, рассчитанного с использованием "молекулярных часов", выявляет совпадение периодов радиации в таксонах с палеогеологическими и палеоклиматическими глобальными изменениями в историческом прошлом Северной Пацифики. По мнению Ильвес и Тейлора (lives, Taylor, 2008), скорость дивергенции у видов морских рыб может составлять 1.77%. Основываясь на палеогеологических данных, они предлагают следующий эволюционный сценарий для корюшковых рыб: климатический оптимум в миоцене (25-15 млн. лет назад) позволил широко расселиться предковым формам по всей Северной Пацифике. В этот же период произошло возникновение первых двух видов рода Hypomesus (Н. olidus - Н. japonicus). Около 15 млн. лет назад климатические условия стали меняться в сторону похолодания, формирование Восточно-Антарктического ледового щита и фрагментация ареалов привели к изоляции форм и видообразованию. Дивергенция родов Osmerus и Mallotus произошла позднее, предположительно между 5.4 и 4.0 млн. лет назад, а дивергенция видов внутри рода Osmerus отнесена к промежутку 3.0-2.4 млн. лет назад или к среднему плиоцену (Taylor, Dodson, 1994).

Наши данные, так же как и данные других исследователей (Taylor, Dodson, 1994; lives, Taylor, 2008), выявили широкий временной интервал дивергенции между видами корюшковых рыб семейства Osmeridae. Вероятно, такой интервал значений определяется гомоплазией генетических признаков, которая может быть значительной (Брыков и др., 2010).

ВЫВОДЫ

1. Выявленные низкие значения нуклеотидной изменчивости и генетической дифференциации выборок мойвы МаПоШй уШохиз с^еп/агни из четырех локальных популяций Охотского моря свидетельствуют о том, что все они входят в состав единой панмиктической популяции.

2. Высокое гаплотипическое разнообразие и радиальные структуры генеалогий гаплотипов с одним и тем же центральным гаплотипом АВ указывают на то, что в недавнем историческом прошлом мойва МаНоки уШохил сШетагни Охотского моря испытала значительное падение эффективной численности в результате эффекта «бутылочного горлышка» и в настоящий момент находится в состоянии экспоненциального роста.

3. Высокий уровень межвидовой дивергенции (12.94%) европейской Озтегш ереНатш и азиатской Озтепи \nordax dentex корюшек сопровождается низкой внутривидовой дивергенцией (0.049% - О. т. dentex, 0.001%-О. ереНапш).

4. Подтверждены единство происхождения тихоокеанских и европейских популяций О-гягепи тогйах dentex и монофилетичность политипичного рода Озтегш.

5. Исследование вероятных филогенетических связей методами N1, МР и Байесовским показало, что филум рода Ма11ош первым отделился от общего гипотетического предка корюшковых рыб и является сестринским по отношению к кладе Оппегш - Нуротезиз.

6. Проведенные исследования установили сестринские отношения между О. ЛеШех и О. ерег1апи$ и базальное положение О. тоЫах внутри рода Озтегиз. Неустойчивое положение Н. оИйия в рамках рода Нуротехга предположительно связано с высокой скоростью нуклеотидных замен и высоким уровнем гомоплазии исследованных генов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых журналах из списка рекомендованного ВАК:

1. Скурихина Л.А., Олейник А.Г., Ковпак Н.Е. Изменчивость митохондриальной ДНК тихоокеанской мойвы (Mallotus villosus catervarm) Охотского моря по данным PCR-RFLP анализа// Генетика. 2008. Т. 44, № 7. С. 929-937.

2. Скурихина Л.А., Кухлевский А.Д., Олейник А.Г., Ковпак Н.Е. Анализ филогенетических отношений корюшковых рыб (Osmeridae) по данным изменчивости гена цитохрома b И Генетика. 2010. Т. 46, № 1. С. 79-91.

Публикации в материалах конференции;

3. Скурихина Л.А., Олейник А.Г., Ковпак Н.Е. PCR-RFLP-анализ митохондриальной ДНК мойвы Mallotus villosus catervarius Охотского моря // Международная конференция «Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб». С-Петербург, 10-12 сентября 2008 г.: Тезисы докладов. Спб.: Изд-во ГосНИОРХ, 2008. С. 74-76.

4. Ковпак Н.Е., Скурихина Л.А., Кухлевский А.Д., Олейник А.Г. Филогения корюшковых рыб (Osmeridae) по данным анализа изменчивости гена цитохрома b // V съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 21-28 июня 2009 г.): Тезисы докладов. М„ 2009. Ч. 2. С. 166.

5. Kovpak N.E., Skurikhina L.A., Kukhlevsky A.D. Phylogenetic relationships of Osmeridae family fishes of Russia by mitochondrial and nuclear DNA sequencing // International Conference on Evolutionary Ecology of Fishes Diversification, Adaptation and Speciation, November 23-25, 2009, Berlin (Germany): Book of Abstracts. Berlin, 2009. P. 112.

КОВПАК НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ВНУТРИВИДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ КОРЮШКОВЫХ РЫБ РОССИИ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписан в печать 17.11.2010 Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 1,39 Уч.-изд. л. 1,29 Тираж 100 Заказ 539 Типография ДВГТУ, 690990, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10

OTCyícjfyrt J eJfp. • /2, /3,

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ковпак, Наталья Евгеньевна

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Объект исследования - Корюшковые рыбы семейства Osmeridae.

1.1.1. Распространенней краткая биологическая характеристика представителей семейства Osmeridae.

1.1.2. Таксономический статус исследуемых видов.

1.1.31 Корюшковые рыбы Российских вод.

1.1.4. Таксономические и филогенетические проблемы семейства Osmeridae.

1.2. Генетические маркеры как инструмент популяционных и эволюционных исследований.

1.2.1Представления о виде и популяции с точки зрения современной теории эволюции\.

1.2.2. Роль филогеографии в решении таксономических и филогенетических проблем.

1.2.3. Характеристика молекулярно-геиетических маркеров использующихся es

- данной работе.

1.2:4:' Исследование корюшковыхрыб генетическими методами<.

1.215. Систематика и филогения семейства Osmeridae на основе молекулярногеиетических данных.

2.1. Материалы.

2.2: Методы исследования.

2.2Л. Выделение ДНК.

2.2.2. Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов мтДНК.

2.2.3. Секвенирование нуклеотидных последовательностей лштохопдриальных и ядерных генов.*.

2:2.4. Клонирование ядерной ДНК.

2.2.5l Статистическая обработка данных.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Генетическая характеристика ^дифференциация тихоокеанской мойвы Máttotusvillosus catervarius и корюшек рода Osmerus.

3.1.1. Гаплотипическое, нуклеотидное разнообразие и популяционная структура мойвы Охотского моря.!.

3.1.2. Генетическая дифференциация корюшек рода Osmerus по дани ым ПДРФанализа.

3.1:3. Генетическая дифференциация зубатых корюшек (род Osmerus) на основании анализа изменчивости нуклеопшдных последовательностей, митохондриального и ядерного геномов.

3.2. Филогенетические отношения корюшковых рыб семейства Osmeridae Российских вод.

3.2.1. Филогенетические отношения представителей семейства Osmeridae на основе анализа изменчивости гена цитохрома b.

3.2.1.1. Анализ филогенетических связей корюшковых рыб по данным анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов гена cyté.

3.2.1.2. Филогенетические взаимоотношения корюшковых рыб на основании анализа изменчивости нуклеотидных последовательностей гена cytó.

3.2.2. Анализ филогенетических отношений рыб семейства Osmeridae на основании<комбинированных последовательностей генов мтДНК- (cytb~, COI) и интрона 1 rpS7 гена яДНК.

3.2.2.1. Филогенетические отношения корюшковых рыб по данным анализа комбинированных последовательностей генов cytb и COI мтДНК.

3.2.2.2. Филогенетические отношения корюшковыхрыб на основании анализа нуклеотидных последовательностей интрона 1 гена гр87 яДНК.

3.2.3. Общий анализ филогенетических отношений рыб семейства Оятепёае

3.2.4. Вероятный сценарий происхождения и расселения корюшковых рыб семейства Оетеги1ае.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Внутривидовая изменчивость и филогенетические отношения корюшковых рыб России"

Актуальность проблемы. Семейство Osmeridae, обитающее be Северном полушарии состоит из шести, родов; которые объединяют около полутора десятков' видов и подвидов мелких, серебристых, стайных рыб; включающих в свой состав морские, анадромные и жилые пресноводные формы. Несмотря на малое число видов корюшковых, на протяжении многих десятилетий обсуждаются и уточняются систематическое положение отдельных таксонов, количество подсемейств и родов семейства, состав некоторых родов; а также последовательность и время дивергенции« таксонов (Chapman, 1941; Берг, 1948; Андрияшев, 1954; McAllister, 1963; Юпоканов, 1970, 1975, 1977; Begle, 1991; Wilson, Williams, 1991; Johnson, Patterson; 1996; Федоровой др.«, 2003; Fu. et al., 2005; lives, Tailor, 2009 и др.). Некоторые из этих вопросов до сих пор остаются нерешенными. В Российских водах обитают семь видов и подвидов наиболее массовых родов {Osmerus, Mallotus и Hypomesus), занимающих порой до 30-50% видового ареала: Зарубежными^ исследователями* - как морфологами, так и молекулярным» генетиками в анализах, за исключением редких единичных экземпляров, они, не используются. Изучаются; главным образом, популяции из Америки, Канады, северо-западной Европы и Японии. Что касается отечественных исследований, то работы, на основании которых можно получить сведения, по биологии, экологии, морфологической изменчивости корюшек, проводятся постоянно (Андрияшев, 1954; Линдберг, Легеза, 1965; Юпоканов, 1969; Гриценко, Чуриков, 1983; Науменко, 1990; Великанов, 1993; Щукина, 1999; Заварзина, 2004; Черешнев и др., 2002, 2006; Черешнев, 2008 и др.). Но при этом, существуют лишь единичные публикации по кариологии (Черешнев и др., 2002), аллозимному анализу (Дущенко, 1993; Сендек и др., 2005) и молекулярным данным (Скурихина и др., 2004, 2008, 2010) корюшковых рыб, несмотря на то, что в последнее время считается необходимым использование генетических и молекулярных методов для решения проблем систематики и установления родственных связей между таксонами, в основе которых лежат наследственная преемственность и изменчивость. Эта генетическая, преемственность поколений1 и регуляция, их биологически важных свойств осуществляется на популяционном уровне, в связи с чем именно популяции приобретают особое значение для существования и развития жизни на Земле (Айала, 1984). Параметры* биологических свойств «непосредственно обусловлены особенностями популяционных генофондов, той совокупностью наследственной информации, которая в процессе воспроизводства передается от родителей потомкам и определяет такие важные свойства организма, как скорость роста и развития; размеры» и пропорции тела, устойчивость к заболеваниям, продолжительность жизни, способность, адаптироваться к неблагоприятным факторам среды и-другие» (Алтухов, 2003).

Все выше сказанное послужило причиной проведения данных исследований по всем корюшковым рыбам, обитающим в Российских водах, с использованием современных молекулярно-генетических методов.

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является, изучение генетического разнообразия; популяционной структуры и родственных взаимоотношений, представителей трех родов: (Mallotus, Osmerus, Hypomesus) корюшковых рыб семейства ©smeridae, обитающих в водах России, на основании данных рестрикционного полиморфизма митохондриальной ДНК и. анализа изменчивости нуклеотидных последовательностей митохондриальных и ядерных генов.

Основные задачи данного исследования:

1. Определить степень, внутривидового генетического разнообразия и дифференциации популяций тихоокеанской мойвы Mallotus villosus catervarius Охотского моря на основании анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов митохондриальной ДНК.

2. Используя рестрикционный анализ митохондриальной ДНК и секвенирование нуклеотидных последовательностей генов цитохрома b (cyttí), цитохромоксидазы (COI) мтДНК и интрона 1 гена белка фактора репликации (интрон 1 rpS7) ядерной ДНК оценить степень внутривидового разнообразия и уровень генетической дифференциации популяций и видов рода Osmerus: О. eperlanus и О. mordax dentex.

3. С помощью методов филогенетического анализа (NJ, MP, Байесовского), установить родственные взаимоотношения-между видами и подвидами корюшковых рыб, обитающими в Российских водах (Mallotus villosus catervarius, Mallotus villosus villosus, Osmerus mordax dentex, Osmerus eperlanus, Hypomesus ohdus, Hypomesus nipponensis и Hypomesus japonicus).

4. Сопоставить филогенетические схемы данного исследования^ с построениями других авторов, основанными на молекулярно-генетических данных, а также с результатами филогении, полученных на« основании* v t анализов сравнительно-морфологических и остеологических признаков.

Научная новизна работы. С помощью молекулярно-генетических методов в данной работе:

1. Впервые изучена внутривидовая изменчивость митохондриальной ДНК в популяциях тихоокеанской мойвы Mallotus villosus catervarius бассейна Охотского моря, внутривидовой* и межвидовой- полиморфизм мтДНК двух представителей рода Osmerus - О. eperlanus и О: mordax dentex.

2. Впервые определены. нуклеотидные последовательности митохондриальных генов* cylb и COI и интрона 1 ядерного гена rpS7 всех видов и подвидов корюшковых рыб, обитающих в Российских водах. Сто тридцать последовательностей этих генов зарегистрировано в международной базе данных GenBank, National Center for Biotechnology Information, USA (GenBank/NCBI) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov).

3. Впервые проанализированы филогенетические связи между родами и видами семейства Osmeridae, обитающими в Российских водах.

Теоретическая и практическая значимость работы. В ходе работы выявлены гаплотипы мтДНК, позволяющие идентифицировать исследованные виды для сохранения биоразнообразия, в таксономических и рыбохозяйственных целях. К видам, используемым в промышленном и любительском лове, относятся корюшки рода Osmerus, тихоокеанская и атлантическая, мойва, малоротые корюшки Hypomesus nipponensis и Н. japonicus. Для- ведения* рационального промысла и сохранения биоразнообразия; генетическая идентификация; видов' имеет наибольшее значение для1 Osmerus eperlanus и Osmerus mordax dentex, симпатрично обитающих.в европейской части России и трудно определяемых по внешним морфологическим признакам.

Настоящая работа также внесет существенный, вклад в исследования по филогении и эволюции семейства Osmeridae, пополнив отсутствующим и данным» молекулярно-генетическую базу по корюшковым рыбам, обитающим в Российских акваториях. Нами* определены m депонированы в международную базу данных (GenBank) 130 новых нуклеотидных последовательностей генов митохондриальной и ядерной ДНК.

Полученные в ходе работы» результаты могут быть использованы при проведении спецкурса «Молекулярная филогенетика» в Дальневосточном государственном университете (ДВГУ). 1

Апробация работы. Основные положениядиссертации представлены на ежегодных научных конференциях ИБМ ДВОРАН (Владивосток, 2008; 2009, 2010); конференции «Генетика, селекция, гибридизация; племенное дело и воспроизводство рыб» (Санкт-Петербург, 2008); Съезде генетиков и селекционеров, посвященному 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина (Москва, 2009); международной конференции «Internationali Conference on Evolutionary Ecology of Fishes Diversification, Adaptation and Speciation» (Erkner, Germany, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 2 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ. Две статьи приняты к публикации- в российском («Генетика») и международном («Evolutionary Ecology») журналах.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Ковпак, Наталья Евгеньевна

выводы

1. Выявленные, низкие значения нуклеотидной изменчивости и I генетической дифференциации выборок мойвы Mallotus villosus catervarius из четырех локальных популяций Охотского моря свидетельствуют о том; что все они входят в> состав единой панмиктической популяции.

2. Высокое гаплотипическое разнообразие и радиальные структуры генеалогий гаплотипов с одним и тем же. центральным^ гаплотипом AB указывают на то, что в недавнем историческом прошлом« мойва Mallotus villosus catervarius Охотского моря* испытала значительное падение эффективной численности, в результате эффекта «бутылочного горлышка» и в настоящий момент находится в состоянии'экспоненциального роста.

3; Высокий* уровень межвидовой дивергенции (12.94%) европейской^ Osmerus eperlanus Иг азиатской? Osmerus mordax dentex корюшек^ сопровождается низкой внутривидовой, дивергенцией (0.049% - О. т. dentex, 0.001%-О. eperlanus).

4. Подтверждены^ единство происхождения тихоокеанских и европейских популяций Osmerus mordax dentex и? монофилетичность политипичного рода Osmerus.

5. Исследование вероятных филогенетических связей«методами NJ, МР и Байесовским-показало; что филум рода "Mallotus первым отделился-от общего гипотетического предка корюшковых рыб и является сестринским по отношению к кладе Osmerus - Hypomesus.

6. Проведенные исследования* установили сестринские отношения между О. dentex и О. eperlanus и базальное положение О. mordax внутри рода Osmerus. Неустойчивое положение Н. olidus в рамках рода Hypomesus предположительно связано с высокой скоростью нуклеотидных замен и высоким уровнем гомоплазии исследованных генов.

132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование / с использованием нализа полиморфизма длин: рестрикционных фрагментов? внутривидовой генетической! изменчивости шойвы МаНоШБ мШояия сШетагшя - представителя монотипичного рода МаИоШз и корюшек Озтегия ереНапж т Оятегия тогс1ах йеЫгх ш политипичного рода. ОБтегиБ выявило ряд как отличительных, так и общих особенностей: При анализе вариабельных генов (А6/А8/СОШ, 1ЖЗ/№МЬ/ЫВ4' и М05МЕ)6) у мойвы были обнаружены высокие показателями генетического разнообразия. Среди 144" исследованных особей« выявлено- 103 комбинированных гаплотипа, из которых только один? гаилотип АВ является общим для всех популяций. Из остальных гаплотипов 9 - редко встречающиеся и 94 уникальные. Среднее гаплотипическое разнообразие в исследованных популяциях мойвы составляет 0.9639 ± 0.00015, среднее нуклеотиднос разнообразие - 0.003818 ± 0.0000003: Оценка; географической ¡подразделенности полиморфизма ДНК с помощью критерия? Езт, X и тестирование выборок методом АМОУА показали, что основная» часть внутривидовой изменчивости: мтДНК мойвы обусловлена различиями между особямивнутриединойшанмиктическойпопуляции.

Средняя! величина гаплотипического разнообразия: для, популяций ОБтегиз тоЫах йегйех хотя и была почти в два раза ниже (0.5997 ± 0.11264), а для Оьчпегиз ереНапш ъ три? (0.3086 ± 0:09892); тестирование степени генетической: дифференциации также показало крайне низкую популяционную структурированность тихоокеанской зубатой; корюшки и полное ее отсутствие между исследованными популяциями европейской. Среднее значение нуклеотидного разнообразия для Оятегия тогйах <1еЫех составило 0.003201, для ОБтегиз ерегХстт — 0.000431. Высокие значения гаплотипического разнообразия при: низких значениях нуклеотидного у мойвы, европейской и тихоокеанской корюшек; свидетельствуют о быстром росте численности их популяций; которое они испытывают в настоящее время (Ые^а!., 1975).

Величина дивергенции нуклеотидных последовательностей мтДНК мойвы не превышает 0.36%, что также свидетельствует об очень низком уровне дифференциации исследованных популяций. Величина* внутривидовой^ дивергенции для Osmerus mordax dentex составляет 0.049%, для Osmerus eperlanus - 0.001%. Межвидовая дивергенция при этом очень-высокая (12.94%), что является характерной особенностью корюшковых рыб. Высокие значения дивергенции отмечены ранее для близкородственных корюшкам саланксовых (до 52.23%) (Fu et alt, 2005) и галаксиевых рыб (до 21.5%). (Waters et al:, 2000). Высокие уровни дивергенции нуклеотидных последовательностей» между, пресноводными и анадромными видами, относящимися к одному, роду, встречаются и» у некоторых других видов (Avise, Saunders, 1984; BillingtonandiHebert, 1991).

Значения дивергенции нуклеотидных последовательностей-комбинированного участка митохондриальных генов, cytó и COI, полученные с помощью секвенирования, между видами корюшковых рыб разных родов варьировали от 8.9 до 22.2%. Дивергенция« нуклеотидных последовательностей интрона 1 гена rpS7 яДНК - от 1.6 до 13.2%. Оценки* дивергенции митохондриальной ДНК между родами Hypomesus и-Mallotus составили. 20:4%, между Hypomesus w Osmerus - 18.47%, между Mallotus и Osmerus - 17.62%. Дивергенция ядерной ДНК между родами Hypomesus и-Mallotus составила 11.58%, между Hypomesus и Osmerus - 11.19%, между Mallotus и Osmerus - 11.37%. Полученные нами с помощью двух разных методов, оценки дивергенции для, видов корюшковых рыб, обитающих в Российских водах, соответствуют данным зарубежных авторов, исследовавших эти же виды, в других регионах Голарьсгики (Dodson et al., 1991; Taylor, Dodson, 1994; lives, Taylor, 2008).

Общей особенностью внутривидовой организации мойвы, европейской и азиатской корюшек является очень слабая популяционно-генетическая структурированность. Несмотря на то, что статистически значимые различия иногда обнаруживаются на некоторых уровнях популяционной организации, нуклеотидная дивергенция между выборками и величины мер генетической дифференциации имеют очень низкие значения, в результате чего корреляции между географическим расстоянием и генетической дивергенцией не наблюдается ни у одного из исследованных видов. Высокое гагшотипическое разнообразие мойвьт н радиальные структуры генеалогий ее гаплотипов с одним и тем же центральным гаплотипом, указывают на то, что в недавнем? историческом; прошлом мойва Охотского моря г испытала значительное падение эффективной численности в результате прохождения через «бутылочное горлышко» и в настоящий момент находится в состоянии экспоненциального роста; Низкий; уровень полиморфизма О: eperlanus объясняется* скорее всего, частичной потерей генетического разнообразия у исследуемых популяций; возникающей под воздействием климатических и антропогенных факторов, которые также: обуславливают относительно частое прохождение данными популяциями «бутылочного горлышка» (Сендек и др., 2005).

Результаты анализов филогенетических отношений^ между видами* семейства* Osmeridae (NJ, MP и Байесовский) поддержали мнение других исследователей? о его подразделенности на три монофилетических рода: Mallotus, Osmerus и Hypomesus, и« согласуются как; с морфологическими! (McAllister, 1963; Кшоканов, 1975, 1977; Johnson, Patterson; 1996 и др.), так и с молекулярно-генетическими данными» (Firet al., 2005; lives, Taylor, 2009); Как. отмечалось в обзоре литературы, последовательность дивергенции таксонов в рамках семейства Osmeridae давно дискутируется; Полученные нами данные свидетельствуют о том; что монотипичный род Mallotus с высокими значениями поддержек первым дивсргирует от общего гипотетического предка корюшковых рыб и является сестринским по отношению к политипичным родам Osmerus и Hypomesus. Филум мойвы Mallotus villosus формируетдвакомпактных кластера, соответствующих подвидам М v. villosus иМ v. сatervarius. Osmerus is. Hypomesus более близки друг к другу, поскольку после дивергенции ветви рода Mallotus еще некоторое время эволюционируют одним филумом, который позднее дивергирует на две сестринские филетические ветви, соответствующие современным политипичным родам

Osmerus и Hypomesus. Внутри рода Osmerus формируется два устойчивых кластера: один из них объединяет особей; О. mordax dentex, второй - О. eperlanus. Представители) малоротых корюшек рода* Hypomesus на всех дсндрограммах образуют монофилетическую группу, объединяющую три отдельных кластера: кластерЖ olidus, кластер Н nipponensis и кластер Н. japonicus. Однако расположение ветвей неустойчиво, что предположительно связано с: высокой скоростью нуклеотидных замен и высоким? уровнем гомоплазии исследованных генов.

При шкалировании уровней дивергенции мтДНК между парами близких видов; принадлежащих к семействам- Gyprinidae, Osmeridae и Salmonidae, выявлено, что для корюшковых рыб .семейства Osmeridae: характерны наиболее высокие показатели среди всех анализируемых таксонов (Брыков и др.», 2010). Сравнивая периодыинтенсивного видообразованиях глобальными палеоклиматическими изменениями в истории Земли, можно сделать вывод о том; что процессы видообразования; связанные: с дивергенцией филетигческих линий» Bs разных монофилетических группах, занимающих общие исторические ареалы, часто« приходятся- на сходные: интервалы времени; •'•< Сопоставление времени дивергенции« между видами; рассчитанного с использованием "молекулярных часов'/, выявляет совпадение периодов: радиации в< таксонах с палеогеологическими w палеоклиматическими глобальными изменениями в: историческом прошлом? Северной Пацифики: По мнению Ильвес и Тейлора (Ilves, Taylor, 2008); скорость дивергенции у видов морских рыб может составлять. 1.77%. Основываясь, на палеогеологических; данных; они предлагают следующий эволюционный сценарий для корюшковых рыб: климатический оптимум в миоцене (25^-15 млн. лет назад) позволил широко расселиться предковым формам по всей Северной Пацифике. В этот же период произошло возникновение первых двух видов роца Hypomesus (Н. olidus — Н japonicus). Около 15 млн. лет назад климатические условия- стали меняться в сторону похолодания; формирование Восточно-Антарктического ледового щита и фрагментация ареалов привели к изоляции форм и видообразованию. Дивергенция родов

Osmerus и Mallotus произошла позднее, предположительно между 5.4 и 4.0 млн. лет назад, а дивергенция видов внутри рода Osmerus отнесена к промежутку 3.0-2.4 млн. лет назад или к среднему плиоцену (Taylor, Dodson, 1994).

Наши данные, так же как и данные других исследователей (Taylor, Dodson, 1994; Ilves, Taylor, 2008), выявили широкий временной интервал дивергенции между видами корюшковых рыб семейства Osmeridae. Вероятно, такой интервал значений определяется гомоплазией генетических признаков, которая может быть значительной (Брыков и др., 2010).

131

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ковпак, Наталья Евгеньевна, Владивосток

1. Абрамсон Н.И! Филогеография: итоги, проблемы перспективы // Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11, № 2, С, 307-330.

2. Абрамсон Н.И. Молекулярные маркеры, филогеография и* поиск критерия разграничения видов // Тр. Зоол: Ин-та РАН. Приложение №1. 2009. С. 185-198:

3. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. М:: Мир; 1984. 232 с.

4. Айала-Ф., Кайгер Д. Современная генетика: в 3 т. Т. 2. М.: Мир; 1988: 368.C.

5. Алтухов К.А. К биологии размножения мойвы Mallotus villosus (Müller) в Белом море //Вопр. ихтиол. 1987. Т. 17. Вып. 3. № 104. С. 469-476.

6. Алтухов К.А., Ерастова. В.М. Биологическая характеристика корюшки Osmerus eperlanus (L.) Карельского берега Белого моря // Вопр. ихтиол. 1974. Т. 14. Вып. 1. С. 83-94,

7. Алтухов Ю.И: Локальные стада; рыб как генетически' стабильные популяционные системы // Биохимическая генетика рыб: Материалы I Всесоюз: Совещ. Л. 1973. С. 43-53*.

8. Алтухов Ю.П. Проблемы популяционно-генетической организации вида у рыб // Журн. общ: биол. 1977. Т. 38. № 6. С.893-906.

9. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.: ИКЦ Академкнига, 2003.431 с.

10. Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А. Полиморфизм ДНК в популяционной генетике //Генетика. 2002. Т. 38. № 9: С. 1173-1195.

11. Андрияшев А.П. Рыбы северных морей СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1954. 566 с.

12. Андрияшев А.П. Очерк зоогеографии и происхождения фауны рыб Берингова моря и сопредельных вод. Диссертация на ученую степень кандидата биологических наук. Под редакцией проф. K.M. Дерюгина. Л.: Л. Гос. Университет, 1939. 187 с.

13. Аннотированный каталог круглоротых рыб континентальных вод России / ред. Ю.С. Решетников. М.: Наука, 1998. 218 е.

14. Банникова A.A. Молекулярные маркеры и современная: филогенетика млекопитаюпщх// Журш общ: биол: 2004^ Т. 65. С. 27&-305:15> Белянина T.Ht Семейство Айговые (Plecoglossidae) // Жизнь, животных. Т. 4. Рыбы. М.: Просвещение, 1983. С. 158.

15. Берг JI.C. Рыбы пресных вод СССР и. сопредельных стран. Mi; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. Ч. 1. 467 с.

16. Богуцкая H.F, Насека AML Каталог бесчелюстных и рыб пресных и? солоноватых вод России с номенклатурными и таксоном ическим и замечаниями: М:Товарищество научных изданишКМК, 20041389ic:

17. Брыков Вл.А., Олейник A.F., Полякова Н:Е., Скурихина Л. А., Семина A.B., Подлесных А.В!, Кухлевский А.Д. Неравномерность, дивергентной эволюции у рыб Северной Пацифики //Генетика. 2010. Т. 46. № 7. С. 967-973.

18. Василец П.М. Корюшки прибрежных вод Камчатки: Автореф. дис. канд. биол. наук. Владивосток: ИБМ ДВО РАН, 2000: 24 с.

19. Великанов А.Я; Тихоокеанская мойва // Биологические ресурсы Тихого океана; М: Наука; 1986: С. 135-146i21. . Великанов A.Ä. Мойва // Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. IX. Охотское море. Вып. 2. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1993. С. 105109.

20. Грант В. Эволюция организмов. М.: Мир, 1980. 407 с.

21. Гриценко О.Ф. Проходные рыбы острова Сахалин. Систематика, экология, промысел. М.: ВНИРО, 2002.248 с.

22. Гриценко О.Ф:, Чуриков A.A. Систематика малоротых корюшек рода Hypomesus (Salmoniformes, Osmeridae) азиатского побережья Тихого океана // Зоол. журн, 1983: Т. 62. № 4. С. 553-562.

23. Дущенко В;В. О причинах пространственной и временной? подразделенности нерестовых скоплений мойвы Mallotus- villosus Баренцева моря //Вопр. ихтиол. 1993. Т. 33. № 2. С. 248-257.

24. Картавцев Ю. С. Молекулярная эволюция и популяционная генетика: учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневост. Ун-та, 2-е изд., 2009. 280 с.

25. Кирильчик С.В., Слободянюк С.Я. Эволюция фрагмента,гена цитохрома b митохондриальной« ДНК некоторых байкальских и< внебайкальских видов подкаменщиковых рыб // Мол. биол. 1997. Т. 31. № 1. С. 168-175.

26. Кирпичников' В С. Биолого-систематический очерк корюшки Белого моря; Чешской губы и р. Печоры // Тр. ВНИРО. 1935. Т. 2. С. 103-191.

27. Клиге Р.К. Изменения уровня океана в истории' Земли // Колебания уровня морей и океанов за 15000 лет. М.: Наука, i982. С. 11-22.

28. Юпоканов В:А. Морфологические основы систематики» корюшек рода' Osmerus (Osmeridae) // Зоол. журш 1969. Т. 48: Вып. 1. С. 99-109.

29. Юпоканов В.А. Классификация корюшек (Osmeridae) в связи с особенностями строения скелета рода Thaleichthys Н Зоол. журн. 1970. Т. 49. Вып. 3. С. 399-417.

30. Юпоканов В. А. Систематические отношения^ атлантической и тихоокеанской' форм Mallotus villosus (Muller) и остеологическая* характеристика рот Mallotus (Pisces, Osmeridae) II Зоол. журн. 1972. Т. 51. С. 855-862.

31. Клюканов В.А. Положение корюшковых в. системе отряда Salmoniformes // Вопр. ихтиол. 1975. Т. 15. № 1. С. 3-20.

32. Клюканов В.А. Происхождение, расселение и эволюция корюшковых (Osmeridae) // Основы классификации и филогении лососевидных рыб. Л.: Изд-во Зоол. Ин-та АН СССР,1977. С. 13-27.

33. Кузьминов- A.B., Мазин A.B. Эндонуклеазы рестрикции П типа свойства и-применение // Методы молекулярной гнетики и генной инженерии / ред.ч

34. Р.И. Салганик. Новосибирск: Наука. Сиб.* отд-е, 1990: С. 14-25.

35. Линдберг F.Y. Крупные колебания« уровня океана в четвертичный период. Л.: Наука, 1972. 548 с.

36. Линдберг Г.У., Легеза М.И. Рыбы Японского моря* и сопредельных частей Охотского и Желтого морей. Ч. 2. М.; Л.: Наука; 1965. 391 с.

37. Лука Г.И. К вопросу о систематике и биологических группировках мойвы» Баренцева моря // Тр. Поляр. НИИ' мор. рыб. хоз-ва и-океанографии: 1978. Вып, 41. С, 30-35.

38. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987. 544 с.

39. Майр Э. Зоологический вид и эволюцияю. М.: Мир, 1968. 398 с.

40. Мелекесцев И.В., Брайцева O.A., Эрлих ЭЛ., Шанцер А.Е., Челебаева А.И., Лупикина Е.Г., Егорова И.А., Кожемяка H.H. Камчатка, Курильские и Командорские острова. История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука, 1974. 440 с.

41. Науменко Е.А. Биологическая* характеристика мойвы северо-западной части Берингова моря // Биологические ресурсы шельфовых и окраинных морей. М.: Наука, 1990. С. 155-162.

42. Парпура И.З., Колпаков Н.В. Биология и, внутривидовая дифференциация, корюшек Приморья // Чтениям памяти Владимира Яковлевича Леванидова. Владивосток: Дальнаука, 2001. Вып. 1. С. 284-295.

43. Пичугин М:Ю., Скопец М.Б. Малоротые корюшки рода Hypomesus озера, Большое, о. Большой Шантар (Шантарские острова) // Вопр. ихтиол. 2005. Т. 45. Вып. 1, С, 33-40.

44. Подушко Ю.Н. Связь биологических показателей и динамики* численности азиатской- корюшки Osmerus eperlanus dentex (Steindachner), размножающейся в р: Амур // Вопр: ихтиол. 1970. Т. 10: Вып. 5. С. 797-806:

45. Расс Т.С. Подотряд Корюшковидные (Osmeroidei) // Жизнь животных. Рыбы. М.: Просвещение, 1983. Т. 4. С. 159-164.

46. Решетников- Ю:С., Богутская Н.Г., Васильева Е.Д., Дорофеева Е.А., Насека А.М., Попова O.A., Савваитова К.А., Сиделева В.Г., Соколов Л.И. Список рыбообразных и рыб пресных вод России.// Вопр. ихтиол. 1997. Т. 37, №6. С. 723-771,

47. Румянцев А.И. Мойва Японского моря // Известия ТИНРО. 1946. Т. 22. С, 35-74,

48. Савин А.Б. Динамика основных биологических показателей дальневосточной мойвы Mallotus villosus catervarius (Osmeridae) в ее зимовальных, преднерестовых и посленерестовых скоплениях у западной Камчатки//Вопр. ихтиол. 2001. Т. 41. № 5. С. 620-630.

49. Салменкова Е.А., Омельченко В.Т. Полиморфизм белков в популяциях диплоидных и тетраплоидных рыб // Биол. моря. 1978. Т. 4. С. 67-71.

50. Санталова М.Ю. Особенности биологии и промысла североохотоморской мойвы // Сборник научных трудов МагаданНИРО: 2009. m 3. С. 243-249.

51. Скурихина Л.А., Олейник. А.Г., Панькова М.В. Сравнительный, анализ изменчивости митохондриальной ДНК у корюшковых рыб // Биол. моря. 2004. Т. 30. № 4. С. 289-295.

52. Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. М.: Мир, 1982. 488 с.

53. Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий очерк теории эволюции. М.: Наука, 1977. 301 с.

54. Федоров В.В., Черешнев И.А., Назаркин М.В., Шестаков A.B., Волобуев

55. B. В. Каталог морских и пресноводных рыб северной-части Охотского моря. Владивосток: Дальнаука, 2003: 204 с.

56. Феррис С.Д., Берг У.Дж. Использование митохондриальной ДНК в генетике рыб и в управлении; рыбным хозяйством // Популяционная генетика и управление рыбным хозяйством. М.: Агропромиздат, 1991. С. 326-353.

57. Фролов С.В. Значение изучения кариотипов для выяснения, родственных отношений гольцов, камчатки // Сохранение биоразнообразия Камчатки- и прилегающих морей: Доклады IV научной конференции. П. Камчатский: Камчатпресс, 2004. С. 153-164.

58. Холодова: М.В: Сравнительная' филогеография: молекулярные методы, экологическое осмысление // Мол. Биол. 2009. Т. 43. № 5. С. 910-917.

59. Чемерис А.В:, Ахунов Э:Д., Васитов В.А. Секвенирование ДНК. М.: Наука, 1999: 429 с.

60. Черешнев И.А. Аннотированной список рыбообразных и рыб пресных вод Арктики и сопредельных территорий,// Вопр. ихтиол. 1996. Т. 36. Вып. 5.1. C. 597-608.

61. Черешнев И:А. Пресноводные рыбы Чукотки. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2008. 324 с.

62. Черешнев И.А., Волобуев В.В., Шестаков A.B., Фролов С.В. Лососевидные рыбы Северо-Востока России. Владивосток: Дальнаука, 2002. 496 с.

63. Черешнев И.А., Шестаков А.В., Ракитина М:В1, Санталова М.Ю. Корюшковые рыбы // Ландшафты, климат ш природные ресурсы t Тауйской губы Охотского моря: Владивосток: Дальнаука, 2006: С. 376-387.

64. Черешнев И.А., Шестаков А.В., Скопец М.Б. О распространении малоротых корюшек рода (Osmeridae) в северной части Охотского моря»//Вопрг ихтиол. 1999: Т. 39: № 4. С. 486^491.

65. Черешнев И.А., Шестаков А.В., Фролов С.В. К систематике малоротых корюшек xiojifr Hypomesus (Osmeridae) залива Петра Великого Японского моря //.Биол. моря. 2001". Т: 27. № 5: С. 340-346;

66. Чуриков А.А., Карпенко В И. Новые данные о распределении морской малоротой корюшки Hypomesus japonicus (.Brevoort) в водах СССР // Вопр. ихтиол^ 1987;.Т. 27. № 1. С; 157-159:

67. ШилинШ>:А.Некоторь1ечерты биологиимойвыМ<я//о£ш villosussocialis (Pallas) в северной части Охотского моря //Известия ТИНРО: 1970; Т. 71. С. 231-238:

68. Avise J.C. Phylogeography: The History and Formation of Species. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2000. 447 p.

69. Avise J.C., Arnold J., Ball R., Bermingham E., Lamb Т., Neigel J.E., Reeb C.A., Saunders N.C. Intraspecific phylogeography: the mitochondrial DN A bridge between population genetics and systematics // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1987. V. 18. P. 489-522.

70. Baby M.-C., Bernatchez L., Dodson J.J. Genetic structure and relationships among anadromous and landlocked populations of rainbow smelt, Osmerus mordax Mitchill, as revealed by mtDNA restriction analysis // Fish Biol. 1991. V. 39. Suppl. A. P. 61-68:

71. Bartlett S.E., Davidson W.S. Identification'of Thunnus Tuna species by the polymerase chain reaction and1 direct sequence analysis of their mitochondrial cytochrome b genes I I Can. J. Fish. Aquat. Sei. 1991. V. 48. P.1309-317.

72. Begle D.P. Relationships of the osmeroid fishes and the use of reductive characters in phylogenetic analysis // Syst. Zool. 1991. V. 40. № 1. P. 33-53:

73. Bernatchez L. Mitochondrial DNA analysis confirms the existence of two glacial'races of» rainbow smelt Osmerus mordax and their reproductive isolation1 in the-St. Lawrence River estuary (Quebec, Canada) // Mol. EcoL 1997. V. 6. P. 73

74. Bernatchez L., Martin S. Mitochondrial DNA diversity in anadromous rainbow smelt, Osmerus mordax (Mitchill): a genetic assessment of the member-vagrant hypothesis // Can; J. Fish. Aquat. Sei. 1996. V. 53. P. 424-433.

75. Billington N., Hebert P.D.N. Mitochondrial DNA diversity in fishes and its implications for introductions // Can J Fish Aquat Sei. 1991. V. 48. № 1. P. 80-94.

76. Birt T.P., Friesen V.L., Birt R.D., Green J.M., Davidson W.S. Mitochondrial DNA variation in Atlantic capelin, Mallotus villosus: a comparison of restriction and sequence analyses // Mol. Ecol. 1995. V. 4. P. 771-776.

77. Bolkay S. J. On the occurrence of the fossil capelin {Mallotus villosus Mull.) in S. E. Bosnia //Nonit.Mus. Sarajevoensis. 1925. V. 3. P. 1-3 (цититированно no Юпоканову, 1969).

78. Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of the genetic linkage map using restriction fragment length polymorphism // Am. J. Hum. Genet. 1980. V. 32. P. 314-331.

79. Briggs J.C. A faunal history of the North» Atlantic Ocean;// Syst. Zool. 1970. V. 19l P. 19-34.

80. Briggs J.C. Marine centres of origin as evolutionary engines // J: of Biogeogr. 2003. V. 30. P. 1-18.103: Carscadden J. E., Vilhjalmsson H. Capelin what are they good for? // ICES J. Marin. Sci. 2002. V. 59. P! 863-869.

81. Chapman W.M. The osteology and'relationships of the Osmerid fishes // J. Morphology. 1941. V. 69i № 2. P. 279-301.

82. Collett R. De i Norge hidtil fiindne fossile fiske fra de glaciale og postglaciale Aflejringer // Nyt Mag. Naturvid. 1877. Bd. 23/ Hf.3. S. 11-40 (цитировано по Клюканову, 1977).

83. Coope G.R. Late Cenozoic fossil Coleoptera: evolution, biogeography and ecology//Annu. Rev. Ecol. Syst. 1979. V. 10. P. 247-267.

84. Coulson M.W., Paterson I.G., Green A., Kepkay R., Bentzen P. Characterization of di- and tetranucleotide microsatellite markers in rainbow smelt (<Osmerus mordax) II Mol. Ecol: Not. 2006. V. 6. P. 942-944.

85. Curry R.A., Currie S;L., Bernatchez L., Saint-Laurent R The rainbow smelt; Osmerus mordax, complex of Lake Utopia: threatened or misunderstood? // Environmental Biol: of Fishes. 2004 . V. 69. P: 153-166:

86. Dodson J .J., Carscadden J.E., Bernatchez L., Colombani F. Relationship between spawnings mode and phylogeographic structure: in mitochondrial DNA of North»Atlantic capeliniMallötus villosus// Mar. EcollProgr; Ser. 1991. V. 76; № 2: P. 103 113.

87. Dodson J.J., Tremblay S., ColombaniF., Carscadden J.E., Lecomte F. Trans-Arctic dispersals and- the:evolution of a circumpolar marine fish species complex, the capelin (Mallotus villosus) // Mol: Ecol! 2007: V. 16. P: 5030-5043:

88. Excoffier L., Smouse P.E., Quattro J.M: Analysis of molecular variance inferred! from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data //Genetics; 19921V. 13L. P: 479^491r.

89. Felsenstein J. Confidence limits on phylogenies: an approach using bootstrap //Evolution. 1985. V. 39: P. 783-791.

90. Gharrett A.J., Gray A.K., Brykov Vl.A. Mitochondrial DNA variation in Alaskan coho salmon, Onchorhynchus kisutch // Fish. Bull. 2001. V. 99. P. 528544.

91. Gladenkov A.Yu., Oleinik A.E., Marincovich L., Barinov K.B. A refinedage for the earliest opening of Bering Strait»//Palaeo. 2002. V. 183. P. 321-328.

92. Gordos K., Kenchington L., Hamilton L.C., et al. Atlantic capelin (Mallotus villosus) tetranucleotide microsatellites //Mol. Ecol.< Not: 2005. V. 5. P: 220-222.

93. Hamada K. Taxonomic and! ecological studies of the genus Hypomesus of Japan//Mem. Fac. Fish; Hokkaido Univ. 1961. V. 9. P. 1-55.

94. Hare K.M., Daugherty C.H., Chappie D.G. Comparative phylogeography of three skink species (Oligosoma moco,0> smithi, Reptilia: Scincidae) m northeastern New Zeland. // Mol. Phylogenet. Evol. V. 46. P. 303-315.

95. Hendy M:D?, Penny D; Branch and bound, algorithms todetermine minimal evolutionary trees // Mathemat. Biosciences. 1982. V. 59. P. 277-290.

96. Herman Y., Hopkins D.M. Arctic oceanic climate in late Cenozoic time // Science. 1980. V. 209. P! 557-562.

97. Hewitt G.M. Some genetic consequences of ice ages and their role in divergence and speciation // Biol: J. Linn. Soc. 1996. V. 58. P. 247-276.

98. Howes G.J., Sanford G.P.J. The phylogenetic position of the Plecoglossidae (Teleostei, Salmoniformes), with, comments on'the Osmeridae and Osmeroidei // Proc. V Congr. Eur. Ichthyol. 1985. Stockholm^ 1987. P. 17-30.

99. Irwin D.M., Kocher T.D., Wilson A.C. Evolution of the cytochrome b gene of mammals //Mol. Evol. V. 32.1991. P. 128-144.

100. Jensen A.S. Contribution to the ichthyofauna of Greenland // Scrift. Univ. Zool. Mus. Copenhagen. 1948. V. 9. P. 1-182. (цитировано по Юпоканову, 1977)

101. Jin-ichi K., Reiko Т., Masayuki T. Chromosomes of the pond' smelt; Hypomesus transpacificus nipponensis M. // Chromosome Information* Service. 1980. V. 28: P. 8-9.

102. Katayama S., Kijima A., Omori M., Okata A. Genetic differentiation among and, within local regions in the pondf smelt, Hypomesus nipponensis H Tohoku J. of Agricultural Research. 2001. V. 51, № 3-4. Pi 61-77.

103. Kocher T.D., White T.J. // PGR Technology /Ed". Erlich H.A. New York: Stoction Press, 1989. P. 137-147.

104. Lanteigne J., McAllister D.E. The pygmy smelt, Osmerus spectrum Cope, 1870, a forgotten sibling species of eastern North1 American fish // Syllogeus. 1983. № 45. 32 p.

105. Lecomte F., Grant W.S., Dodson J.J., Rodríguez-Sánchez R., Bowen B: W. Living with uncertainty: genetic imprints of climate shifts in East Pacific anchovy (Engraulis mordax) and sardine (Sardinops sagax) II Mol. Ecol. 2004. V. 13. P. 2169-2182.

106. LOpez J.A., Chen W., Ortí G. Esocifoimphylogeny // Copeia. 2004. № 3. P. 449-464.

107. Maddison W.P. Gene trees in species trees // Syst. Biol. 1997. V. 46. P. 523536.

108. Marincovich L., Gladenkov A.Yu. Evidence for an early opening of the Bering Strait//Nature. 1999. V. 397. № 14. P. 149-151.

109. McAllister D.E. A revision of the smelt family Osmeridae // Bull: Nat. Mus. Can.' 1963«. № 191'. 53 p:

110. Moritz C., Dowling T.E., Brown W.M: Evolution! of Animal,.Mitochondrial DNA: Relevance for Population Biology andSystematics // Annu. Rev. Ecoll Syst. 1987. V. 18. P. 269-292.

111. Mork J., Friis-Sorensen E. Genetic variation1 in' capelin Mallotus villosus from Norwegian waters // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1983. V. 12. P: 199-205.

112. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. New York: Columbia University Press, 1987. 512 p:

113. Nei M., Li W.-Hl Mathematical model* for, studying1 genetic variation in« terms of restriction, endonucleases // Proc. Natl! Acad: Sci. USA. 1979. V. 76. P.5269-5273.

114. Nei M., Miller J.C. A simple method for estimating average number of nucleotide substitution- within and; between populations from restriction data // Genetics. 1990r V. 125. P,' 873-897.

115. Nei M., Tajima F. DNA polymorphism detectable by restriction endonucleases // Genetics. 1981. V. 97. P. 145-163.

116. Nellbring S. The ecology of smelts (genus Osmerus): a literature review // Nordic J. Freshwater Res. 1989 V. 65. P. 116-145,

117. Nelson J.S. Fishes of the World: New York: John Wiley & Sons, Inc, 1994. 600 p.

118. Nygren A., Nilsson B., Jahnke M. Cytological studies in the smelt (Osmerus eper/ar«w5'L.)//Hereditas. 1971. V. 67,№2.P. 283-286.

119. Prasbel K., Westgaard J.I., Fevolden S.E., Christiansen JiS. Circumpolar genetic population structure of capelin Mallotus villosus II Mar. Ecol. Prog. Ser. 2008. V. 360. P. 189-199.

120. Posada D., Crandall K.A. Modeltest: testing the model of DNA substitution //Bioinform. 1998. V. 14'. № 9. P: 817-818

121. Raymond M., Rousset F. An exact test for population differentiation^ // Evolution. 1995. V. 49. P. 1280-1283.

122. R0ed K.H., Fevolden S.-E., Christiansen J.S., Mdthjell L. Isolation and characterization of DNA microsatellites for capelin Mallotus villosus population genetic studies //Mar. Ecol: Prog. Ser. 2003. V. 262. P. 299-303.

123. Roff D., Bentzen P. The statistical analysis of mitochondrial DNA polymorphisms: chi-square and. the problem of small samples // Mol. Biol. Evol. 1989. Y. 5. P. 539-545.

124. Rose G.A. Capelin (Mallotus villosus) distribution and. climate: a sea «canary» for marine ecosystem change // J. Marin. Sci. 2005. V. 62. P. 1524-1530.

125. Rosen D. E. Phylogeny and zoogeography of Salmoniform fishes and relationships of Lepidogalaxias Salamandroides // Bull. Am. Mus. Nat. His. 1974.V. 153. P. 265-326.

126. Ruzzante D.E., WaldeS.J., Gosse J.S., Cussac V.E., Habit E., Zemlak T.S., Adams E.D. Climate control on ancestral population dynamics: insight from Patagonian fishphylogeography // Mol. Ecol. 2008. V. 17. P. 2234-2244.

127. Saiki R.K., Scharf Si, Faloona F., Mullis K.B., Horn G.T., Erlich H.A.,4

128. Arnlieim N. Enzymatic amplification^ of beta-globin genomic sequences and restriction site analyses for diagnosis of sickle cell anemia // Science: 1985. V. 230. Pf1350-1354.

129. Saint-Laurent R., Legault M., Bernatchez L. Divergent selection maintains adaptive differentiation despite high gene flow between sympatric rainbow smelt ecotypes (Osmerus mordax Mitchill) // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 315-330.

130. Sanger F., Niclein S., CoulsonA.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors // Proc. Natl; Acad: Sci: USA. 1977. V. 74. P. 5463-5467.

131. Sars M. The fossiliferous nodules in the post-Tertiary clay of Norway // Geol. Mag. 1864. V. 1. P: 158-161 (iprmpOBaHHo no KjnoicaHOBy, 1997).

132. Saruwatari T., Lopez J.A., Pietsch T.W. A revision- of the osmerid genus Hypomesus, Gill (Teleostei: Salmoniformes), with the description of a new species from the southern Kuril Islands // Species Diversity. 1997. V. 2. P. 59-82.

133. Schneider S., Roessli D., Excoffier L. Arlequin, version 2.000: A software for population genetic data analysis. Genetics and Biometry Laboratory, University of Geneva, Switzerland. 2000.

134. Scott W.B., Crossman E.J. Freshwater fishes of Canada. N. 184: Bull. Fish. Res. Board Can., 1973. 966 p.

135. Sher A. Traffic lights at the Beringian crossroads // Nature. 1999. V. 397. № 14. P. 103-104.

136. Stanley S.E., Moyle P.B., Shaffer H.B. Allozyme analysis of delta, smelt, Hypomesus transpacificus, and, longfin smelt, Spirinchus thaleichthys, in the Sacramento-San-Joaquin estuary, California I I Copeia. 1995. V. 2. P. 390-396.

137. Stergiou K. Capelin Mallotus villosus (Pisces: Osmeridae), glaciations andi speciation: a nomothetic approach to fisheries, ecology and reproductive biology // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1989. V. 56. P: 211-224.

138. Svardson G. Chromosome studies on Salmonidae // Rep. Inst. Freshw. Res. Drottningholm. 1945. V. 23. P. 3-151.

139. Tamura K., Dudley J., Nei Ml, Kumar S. MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0 // MoL Biol. Evol. 2007. V. 24. P. 1596-1599,

140. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees // Mol. Biol. Evol. 1993. V. 10. P. 512-526.

141. Taylor E.B., Bentzen P. Evidence for multiple origins and sympatric divergence of trophic ecotypes of smelt (<Osmerus) in northeastern North America // Evol. 1993. V. 47. № 3. P. 813-832.

142. Taylor E.B., Dodson J.J. A molecular analysis of relationships and biogeography within a species complex of Holarctic fish (genus Osmerus) // Mol. Ecol. 1994. V. 3. № 3. P. 235-248.

143. Taylor A.N., Taylor M.I., McCarthy I.D., Beaumont A.R. Isolation and characterization of 12 dinucleotide microsatellite loci in' the anadromous fish Osmerus eperlanus (L.) II Mol. Ecol. Resources. 2008. V. 8. P: 581-583.

144. Templeton A.R. Phylogenetic inference from restriction' endonuclease cleavage site maps with , particular reference to the evolution-of humans and* the apes //Evolution; 1983. V. 37. P: 221-244.

145. Velikanov A.Ya. Spatial differences in reproduction of capelin (Mallotus villosus socialis) ins the coastal waters of Sakhalin//ICES J. Marin: Sci. 2002! V. 59. P. 1011-1017.

146. Vermeij G. Anatomy of an invasion // Paleobiology. 1991. V. 17. P: 281307.

147. Vilhjálmsson H. Capelin (Mallotus villosus) in the Iceland-East Greenland-Jan Mayen ecosystem // ICES J. Marin: Sci. 2002! V. 59. P: 870-883.

148. Waters J.M., Lopez J.A., Wallis G.P. Molecular phylogenetics and biogeography of galaxiid fishes (Osteichthyes: Galaxiidae): dispersal, vicariance, and'the position of Lepidogalaxias salamandroides // Syst. Biol. 2000. V. 49. № 4. P. 777-795.

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

150. Weitzman S.H. The origin of stomiatoid fishes with comments on the classification of salmoniform fishes // Copeia. 1967. V. 3. P. 507-540.

151. Wilson M. V.H., Williams R.R.G. New Paleocene genus and species of smelt (Teleostei: Osmeridae) from freshwater deposits of the Paskapoo formation, Alberta, Canada and comments on Osmerid phylogeny // Vert. Paleon. 1991. V. 2. №4. P. 434-451.

152. Zachos J., Pagani M., Sloan L., Thomas E., Billups K. Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present // Science. 2001. V. 292. P. 686693.

153. Zhao L., Zhang J., Liu Z., Funk S.M., Wei F., Xu M., Li M. Complex population genetic and demographic history of the Salangid, Neosalanx taihuensis, based on cytochrome b sequences // BMC Evolutionary Biology. 2008. V. 8. № 201. P. 1-18.

Информация о работе
  • Ковпак, Наталья Евгеньевна
  • кандидата биологических наук
  • Владивосток, 2010
  • ВАК 03.02.07
Диссертация
Внутривидовая изменчивость и филогенетические отношения корюшковых рыб России - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно
Автореферат
Внутривидовая изменчивость и филогенетические отношения корюшковых рыб России - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации
Похожие работы