Karyotype and inversion polymorphism of natural populations Glyptotendipes glaucus (meigen), 1818 (diptera, chironomidae) from the small reservoirs of Kaliningrad

Cover Page

Abstract


Background. A larvae of family Chironomidae are the most mass and widespread species of macrozoobenthos and play an important role in the lives of almost all types of reservoirs. They constitute a convenient model in the analysis of anthropogenic influences. Besides, chironomids have the largest polytene chromosomes in nature that allow carrying out cytogenetic analysis of the impact of various toxic substances on chromosomal aberrations. Materials and methods. The karyotype and chromosomal inversion polymorphism one of the species phytophilic chironomids Glyptotendipes glaucus (Meigen, 1818) from five reservoirs of Kaliningrad (ponds Chistyi and Mel’nichnyi, system of ponds Karasevka, lakes Pen’kovoe and Shkol’noe) was studied. Cytological mapping of chromosomes was performed by system of Belyanina and Durnova (1998). Results. The levels of natural inversion polymorphism for each populations were determined. Comparison of inversion polymorphism with early data for Saratov, Bryansk and Kaliningrad regions was carried. The preservation of tendencies of distribution and prevalence gomo-and heterozygotic inversions of glaB1.2, glaB2.2 and also consolidation in the karyofund of populations sequence glaA2 in the heterozygous state in ponds Karasevka and Chistyi was observed. The characteristic for an earlier research of populations Glyptotendipes glaucus of Kaliningrad the presence inversion sequences glaG4 and glaD2 is retained. The level of inversion polymorphism for reservoirs of Kaliningrad has decreased and has approached nearer to data for Bryansk and Saratov regions. Conclusion. Based on these results we can offer a working hypothesis of a direct dependence of value of chromosomal polymorphism on the level of pollution of reservoirs ions of heavy metals (Kaliningrad), long-living radionuclides (Bryansk region), nitrates and ions of ammoniac nitrogen (Saratov region).

Natalia V Vinokurova

Author for correspondence.
NVinokurova@kantiana.ru
Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad
Russian Federation

PhD in Biological sciences, senior lecturer, School of Life Sciences

Evgeniya A Kalinina

EAKalinina1@kantiana.ru
Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad
Russian Federation

Postgraduate, School of Life Sciences

Edgar E Stol’

ed-wizard@live.ru
Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad
Russian Federation

Postgraduate, School of Life Sciences

  • Белоногова Ю.В., Белянина С.И. Динамика морфофункциональных характеристик политенных хромосом личинок хирономид (Chironomus plumosus (L.) под влиянием ионов кадмия // Новые данные по хирономидологии. – Борок: ИБВВ РАН, 2003. – С. 19–22. [Belonogova YuV, Belyanina SI. Dinamika morfofunktsional’nykh kharakteristik politennykh khromosom lichinok khironomid (Chironomus plumosus (L.)) pod vliyaniem ionov kadmiya. In: Novye dannye po khironomidologii. Borok: IBVV RAN; 2003. P. 19-22. (In Russ.)]
  • Петрова Н.А., Жиров С.В. Морфология личинки, структура кариотипа и инверсионный полиморфизм хирономиды из Южно-Африканской Республики (Diptera, Chironomidae) // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2010. – Т. 14. – № 1. – C. 70–78. [Petrova NA, Zhirov SV. Larva morphology, karyotype structure, and inversion polymorphism in a chironomid from the republic of South Africa (Diptera, Chironomidae). Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2010;14(1):70-78. (In Russ.)]
  • Кикнадзе И.И., Истомина А.Г. Кариотипы и хромосомный полиморфизм сибирских видов хирономид (Diptera, Chironomidae) // Сибирский экологический журнал. – 2000. – Т. 7. – № 4. – C. 445–460. [Kiknadze II, Istomina AG. Kariotipy i khromosomnyi polimorfizm sibirskikh vidov khironomid (Diptera, Chironomidae). Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2000;7(4):445-460. (In Russ.)]
  • Petrova NA, Vinokurova NV. Chromosomal variation of populations of Chironomus plumosus Linnaeus (Diptera: Chironomidae) from lakes of Kaliningrad, Russia. Comparative Cytogenetics. 2007;1(1):51-54.
  • Шартон А.Ю., Винокурова Н.В., Данилова М.В., и др. Инверсионный полиморфизм Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera: Chironomidae) из водоемов г. Калининграда // Генетика. – 2010. – Т. 46. – № 7. – C. 786–793. [Sharton AY, Vinokurova NV, Danilova MV, et al. Inversion polymorphism of Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera: Chironomidae) from the reservoirs of Kaliningrad. Russ J Genet. 2010;46(7):786-793. (In Russ.)]. doi: 10.1134/S1022795410070021.
  • Кикнадзе И.И., Шилова А.И., Керкис И.Е., и др. Кариотипы и морфология личинок трибы Chironomini. — Новосибирск: Наука, 1991. (Kiknadze II, Shilova AI, Kerkis IE, et al. Kariotipy i morfologiya lichinok triby Chironomini. Novosibirsk: Nauka; 1991. (In Russ.)]
  • Чубарева Л.А., Петрова Н.А. Методика приготовления цитологических препаратов для кариологического изучения двукрылых насекомых // Новые данные по кариосистематике двукрылых насекомых. — Л.: Изд-во Зоологического института, 1980. [Chubareva LA, Petrova NA. Metodika prigotovleniya tsitologicheskikh preparatov dlya kariologicheskogo izucheniya dvukrylykh nasekomykh. In: Novye dannye po kariosistematike dvukrylykh nasekomykh. Leningrad: Iz-vo Zoologicheskogo instituta; 1980. (In Russ.)]
  • Петрова Н.А., Михайлова П.В., Селла Г., и др. Структурно-функциональные изменения политенных хромосом Chironomus riparius из водоемов Италии, загрязненных тяжелыми металлами // Сибирский экологический журнал. – 2000. – № 4. – С. 511–521. [Petrova NA, Mikhaylova PV, Sella G, et al. Structural-functional changes of the polytene chromosomes Chironomus riparius from the Italian water bodies, polluted by heavy metals. Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2000;(4):511-521. (In Russ.)]
  • Belyanina SI, Durnova NA. Morphology and chromosomes of phytophilous Glyptotendipes glaucus (Diptera, Chironomidae) from water pools of Saratov district. 2. Karyotypic analysis. Russian Journal of Zoology. 1998;77(2):243-251.
  • Петрова Н.А., Винокурова Н.В., Данилова М.В. Некоторые особенности кариотипа популяции Camptochironomus tentans Северо-Западного региона России // Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных. – Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2005. – С. 173–175. [Petrova NA, Vinokurova NV, Danilova MV. Nekotorye osobennosti kariotipa populyatsii Camptochironomus tentans severo-zapadnogo regiona Rossii. In: Aktual’nye problemy ekologicheskoi fiziologii, biokhimii i genetiki zhivotnykh. Saransk: Izdatel’stvo Mordovskogo universiteta; 2005. P. 173-175. (In Russ.)]
  • Petrova NA, Vinokurova NV, Danilova MV, Maslova VV. Seasonal variability of the karyotype structure of Chironomus plumosus (Diptera, chironomidae) from a biotope of Kaliningrad. Tsitologyia. 2007;49(10):901-905.
  • Kiknadze II, Golygina VV, Broshkov AD, et al. Mystery of Chironomus dorsalis Meigen karyotype (Diptera: Chironomidae). Comparative Cytogenetics. 2008;2(1):21-35.
  • 13.Гланц С. Медико-биологическая статистика / Пер. с англ. – М.: Практика, 1998. [Glantz S. Primer of biostatistics. Moscow: Praktika; 1998. (In Russ.)]
  • Кикнадзе И.И., Истомина А.Г., Гундерина Л.И., и др. Кариофонды хирономид криолитозоны Якутии. Триба Chironomini. – Новосибирск: Наука, 1996. [Kiknadze II, Istomina AG, Gunderina LI, et al. Kariofondy khironomid kriolitozony Yakutii. Triba Chironomini. Novosibirsk: Science; 1996. (In Russ.)]
  • Провиз В.И., Базова Н.В. Кариотип Glyptotendipes glaucus (Diptera, Chironomidae) из озера Котокельское (Прибайкалье) // Зоологический журнал. – 2012. – Т. 91. – № 2. – С. 247–251. [Proviz VI, Bazova NV. Karyotype Glyptotendipes glaucus (Diptera, Chironomidae) from the lake Kotokelskoe (Baikal). Zoologicheskii Zhurnal. 2012;91(2):247-251. (In Russ.)]. doi: 10.1134/S0013873812030128.
  • Ilkova J. Chromosome variability of species of subfamily Chironominae (Diptera, Chironomidae) from polluted regions near Sofia. Acta Zoologica Bulgarica. 2004;56(1):15-30.
  • Белянина С.И. Сравнительный хромосомный анализ популяций фитофильной хирономиды Glyptotendipes glaucus (Mg.) из водоемов, затронутых чернобыльским выбросом // Генетика. – 2014. – Т. 50. – № 9. – С. 1025–1032. [Belyanina SI. Comparative chromosomal analysis of populations of phytophilous chironomidae Glyptotendipes glaucus (Mg.) from Chernobyl-Affected Territory. Russ J Genet. 2014;50(9):1025-1032. (In Russ.)]. doi: 10.1134/S1022795414090038.
  • Дурнова Н.А., Белянина С.И. Экологическая и хромосомная эволюция хирономид перифитона (Diptera, Chironomidae) / IV Международная конференция по кариосистематике беспозвоночных животных; 28–30 августа 2006 года; Санкт-Петербург. [Durnova NA, Belyanina SI. Ekologicheskaya i khromosomnaya evolyutsiya khironomid perifitona (Diptera: Chironomidae). (Conference proceedings). IV Mezhdunarodnaya konferentsiya po kariosistematike bespozvonochnykh zhivotnykh; 2006 aug 28-30; Saint Petersburg. (In Russ.)]
  • Винокурова Н.В., Шмаров В.А. Оценка влияния половой дифференциации, сезона генерации и тяжелых металлов на параметры хромосомного инверсионного полиморфизма Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera: Chironomidae) / V Международная заочная научно-практическая конференция «Тенденции развития естественных и математических наук»; 28 апреля 2013 года; Новосибирск. [Vinokurova NV, Shmarov VA. Otsenka vliyaniya polovoi differentsiatsii, sezona generatsii i tyazhelykh metallov na parametry khromosomnogo inversionnogo polimorfizma Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera: Chironomidae). (Conference proceedings). V Mezhdunarodnaya zaochnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya “Tendentsii razvitiya estestvennykh i matematicheskikh nauk”; 2013 apr 28; Novosibirsk. (In Russ.)]
  • Гапаненок Е.А., Винокурова Н.В. Сравнительные данные по фауне хирономид пруда Школьного города Калининграда / XXVII Международная научно-практическая конференция «Естественные и математические науки в современном мире»; 4 февраля 2015 года; Новосибирск. [Gapanenok EA, Vinokurova NV. (Conference proceedings). XXVII Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya “Estestvennye i matematicheskie nauki v sovremennom mire”; 2015 feb 04; Novosibirsk. (In Russ.)]
  • Правительство Калининградской области. Об экологической обстановке в Калининградской области в 2015 году. – Калининград: Государственный доклад, 2016. – 200 с. [Pravitel’stvo Kaliningradskoi oblasti. Ob ekologicheskoi obstanovke v Kaliningradskoi oblasti v 2015 godu. Kaliningrad: Gosudarstvennyi doklad; 2016. 200 p. (In Russ.)]
  • Hirabayashi K. Studies on the Massive Flights of Chironomid Midges (Diptera: Chironomidae) as Nuisance Insects and Plans for their Control in the Lake Suwa Area, Central Japan 1. Occurrence of massive flights of Tokunagayusurika akamusi. Nihon Eiseigaku Zasshi. Japanese Journal of Hygiene. 1991;46(2):652-661. doi: 10.1265/jjh.46.652.
  • Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А., Курбатова О.Л., и др. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях. – М.: Наука, 2004. [Altukhov YP, Salmenkova EA, Kurbatova OL, et al. Dinamika populyatsionnykh genofondov pri antropogennykh vozdeistviyakh. Moscow: Nauka; 2004. (In Russ.)]
  • Столь Э.Э., Калинина Е.А. Свинец и цинк в донных отложениях водоемов Калининградской области / Всероссийская (с международным участием) научная школа-конференция, посвященная 115-летию со дня рождения А.А. Уранова. «Cовременные концепции экологии биосистем и их роль в решении проблем сохранения природы и природопользования»; 10–14 мая 2016 года; Пенза. [Stol’ EE, Kalinina EA. Svinets i tsink v donnykh otlozheniyakh vodoemov Kaliningradskoi oblasti. (Conference proceedings). Vserossiiskaya (s mezhdunarodnym uchastiem) nauchnaya shkola-konferentsiya, posvyashchennaya 115-letiyu so dnya rozhdeniya A.A. Uranova. “Covremennye kontseptsii ekologii biosistem i ikh rol’ v reshenii problem sokhraneniya prirody i prirodopol’zovaniya”; 2016 May 10-14; Penza. (In Russ.)]
  • Винокурова Н.В., Шартон А.Ю. Региональные кариотипические особенности Glyptotendipes glaucus (Diptera: Chironomidae) из водоемов города Калининграда / Сборник тезисов X съезда Гидробиологического общества при РАН; Владивосток, 28 сентября — 2 октября 2009 года. – Владивосток: Дальнаука, 2009. – С. 72. [Vinokurova NV, Sharton AY. Regional’nye kariotipicheskie osobennosti Glyptotendipes glaucus (Diptera: Chironomidae) iz vodoemov goroda Kaliningrada. In: Proceedings of the X S»ezda Gidrobiologicheskogo obshchestva pri RAN; Vladivostok, 28 September – 2 October 2009. Vladivostok: Dal’nauka; 2009. P. 72. (In Russ.)]

Supplementary files

Supplementary Files Action
1. Fig. 1. Polytene chromosomes of Glyptotendipes glaucus Mg. from Kaliningrad. glaA1.1, glaB2.2, glaC1.1, glaD1.1, glaE1.1, glaF1.1, glaG1.1 – symbols of genotypic combinations of band sequences in chromosomal arms, BR – Balbiani ring, N – nucleolar organizer. Arrows indicate the centromeres View (189KB) Indexing metadata
2. Table 1 Frequencies of band sequences in chromosomal arms of Glyptotendipes glaucus of natural populations from reservoirs of Kaliningrad Download (42KB) Indexing metadata
3. Table 2 Localization of inversion band sequences in chromosomal arms of Glyptotendipes glaucus Download (46KB) Indexing metadata
4. Table 3 Genomic combinations in karyotypes of Glyptotendipes glaucus larvae and their absolute frequency in reservoirs of Kaliningrad Download (44KB) Indexing metadata
5. Table 4 Common indicators of polymorphisms of natural populations of Glyptotendipes glaucus in reservoirs of Kaliningrad Download (31KB) Indexing metadata
6. Table 5 Comparative data on the inversion polymorphism of Glyptotendipes glaucus from different regions Download (29KB) Indexing metadata

Views

Abstract - 84

PDF (Russian) - 63


Copyright (c) 2016 Vinokurova N.V., Kalinina E.A., Stol’ E.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.