Генетическая структура популяций комплекса зеленых лягушек (Pelophylax esculentus complex) на территории юга Среднерусской возвышенности

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Цель. Комплекс зеленых лягушек (Pelophylax esculentus complex) имеет гибридную природу. Ввиду того что в литературе существует большое количество данных о видовом составе зеленых лягушек и очень скудный материал о генетической структуре популяций, нами была поставлена цель на основе микросателлитных маркеров ДНК проанализировать генетическую структуру популяций комплекса зеленых лягушек на территории юга Среднерусской возвышенности, которая являлась одним из рефугиумов для многих видов в ледниковую эпоху и центром расселения в послеледниковое время.

Материалы и методы. В исследовании было задействовано 36 локальных популяций. Анализ изменчивости ДНК проводили методом мультиплексной SSR-PCR. Для амплификации использовали семь локусов (Res 14, Res 15, Res 17, Res 22, Rrid059A, Rrid082A, Rrid171A). Фрагментный анализ ПЦР-продуктов был проведен на автоматическом капиллярном ДНК-секвенаторе ABI PRISM 3500 (Applied Biosystems, США).

Результаты. Общее число выявленных аллелей варьировало от 13 до 41. Эффективное число аллелей (Ae) в среднем составило 4,569 ± 0.219, индекс Шенона (I) 1,567 ± 0,04, уровень ожидаемой гетерозиготности (Не) 0,68 ± 0.01. Согласно модели Райта наибольший вклад в генетическую изменчивость вносит разнородность особей внутри популяций, часть из которых имеют гибридную природу (Fis = 0,281 ± 0,069, Fit = 0,413 ± 0.053, Fst = 0,180 ± 0,017). Средний показатель интенсивности обмена генами между популяциями (Nm) составил 1,212 ± 0,142 особи за поколение. Расчет эффективной численности с помощью LD-метода свидетельствует о высоком уровне жизнеспособности изучаемых групп лягушек.

Выводы. Результаты продемонстрировали высокий уровень генетического разнообразия и жизнеспособности большинства изученных групп, которые, в силу интенсивного обмена генами между собой, могут представлять единую панмиктическую популяцию. Данные генетического анализа свидетельствуют в пользу активной адаптации P. esculentus complex к обитанию в урбанизированной среде.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Анатолий Сергеевич Бархатов

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: barkhatov@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9996-7251
SPIN-код: 3833-2940

аспирант

Россия, 308015, Белгород, ул. Победы, д. 85

Эдуард Анатольевич Снегин

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Email: snegin@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7574-6910
SPIN-код: 5655-7828

д-р биол. наук

Россия, 308015, Белгород, ул. Победы, д. 85

Сергей Рискулович Юсупов

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Email: yusupov@bsu.edu.ru

аспирант

Россия, 308015, Белгород, ул. Победы, д. 85

Список литературы

  1. Pillsbury F.C., Miller J.R. Habitat and landscape characteristics underlying anuran community structure along an urban-rural gradient // Ecol Appl. 2008. Vol. 18, No. 5. P. 1107–1118. doi: 10.1890/07-1899.1
  2. Шиян А.А. Изменения популяционных характеристик озерной лягушки (Rana ridibunda Pall.) при обитании в прудах испарителях сахарных заводов // Научный журнал КубГАУ. 2011. Т. 67. № 3. С. 47–54.
  3. Рыжов М.К. Земноводные и пресмыкающиеся республики Мордовия: распространение, распределение, трофические связи и состояние охраны: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Тольятти, 2007. 19 с.
  4. Кузовенко А.Е. Эколого-фаунистическая характеристика амфибий урбанизированных территорий Самарской области: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Тольятти, 2018. 19. с.
  5. Berger L. Morphology of the F1 Generation of various crosses within Rana esculenta-complex // Acta Zool Cracoviensia. 1968. Vol. 13. P. 301–324.
  6. Plötner J., Uzzell T., Beerli P., et al. Genetic divergence and evolution of reproductive isolation in eastern Mediterranean water frogs. In: Evolution in Action. Glaubrecht M, Schneider H, eds. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. P. 373–403. doi: 10.1007/978-3-642-12425-9_18
  7. Ермаков О.А., Файзулин А.И., Закс М.М., и др. Распространение «западной» и «восточной» форм озерной лягушки Pelophylax ridibundus s. l. на территории Самарской и Саратовской областей (по данным анализа митохондриальной и ядерной ДНК) // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16. № 5. С. 409–412.
  8. Лада Г.А. Среднеевропейские зеленые лягушки (гибридогенный комплекс Rana esculenta): введение в проблему. Флора и фауна Черноземья. Тамбов, 1995. С. 88–109.
  9. Plötner J. Die westpaläarktischen Wasserfrösche: von Märtyrern der Wissenschaft zur biologischen Sensation. Bielefeld: Laurenti, 2005. 160 p. (In Germ.)
  10. Файзулин А.И., Замалетдинов Р.И., Литвинчук С.Н. и др. Видовой состав и особенности распространения зеленых лягушек (Pelophylax esculentus complex) на особо охраняемых природных территориях среднего Поволжья (Россия) // Nature Conservation Research. Заповедная Наука. 2018. Т. 3, № S1. С. 1–16. doi: 10.24189/ncr.2018.056
  11. Замалетдинов Р.И., Павлов А.В., Закс М.М., и др. Молекулярно-генетическая характеристика лягушек Pelophylax esculentus комплекса на восточной периферии ареала (Поволжье, Республика Татарстан) // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2015. № 3(31). С. 54–66. doi: 10.17223/19988591/31/5
  12. Ермаков О.А., Симонов Е.П., Иванов А.Ю., и др. Генетические формы озерной лягушки (Pelophylax ridibundus complex) Западного Кавказа по данным анализа митохондриальной и ядерной ДНК // Труды Института биологии внутренних вод РАН. 2016. № 73. С. 70–76. doi: 10.24411/0320-3557-2016-10006
  13. Файзулин А.И., Кукушкин О.В., Иванов А.Ю., и др. Предварительные данные о молекулярно-генетической структуре Pelophylax ridibundus (Amphibia, Anura, Ranidae) южной части Крымского полуострова, по результатам анализа митохондриальной и ядерной ДНК // Современная герпетология. 2017. Т. 17. № 1/2. С. 56–65. doi: 10.18500/1814-6090-2017-17-1-2-56-65
  14. Ermakov O., Ivanov A., Titov S., et al. New multiplex PCR method for identification of East European green frog species and their hybrids // Russian Journal of Herpetology. 2019. Vol. 26, No. 6. P. 367–370. doi: 10.30906/1026-2296-2019-26-6-367-370
  15. Липатов В.А., Северинов Д.А., Крюков А.А., Саакян А.Р. Этические и правовые аспекты проведения экспериментальных биомедицинских исследований in vivo. Часть II // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2019. Т. 27. № 2. С. 245–257. doi: 10.23888/PAVLOVJ2019272245-257
  16. Zeisset I., Rowe G., Beebee T.J. Polymerase chain reaction primers for microsatellite loci in the north European water frogs Rana ridibunda and R. lessonae // Mol Ecol. 2000. Vol. 9, No. 8. P. 1173–1174. doi: 10.1046/j.1365-294x.2000.00954-2.x
  17. Hotz H., Uzzell T., Guex G., et al. Microsatellites: A tool for evolutionary genetic studies of western Palearctic water frogs // Mitt Mus Nat kd Berl Zool. 2001.Vol. 77, No. 1. P. 43–50. doi: 10.1002/mmnz.20010770108
  18. Mikulíček P., Pišút P. Genetic structure of the marsh frog (Pelophylax ridibundus) populations in urban landscape // Eur J Wildl Res. 2012. Vol. 58. P. 833–845. doi: 10.1007/s10344-012-0631-5
  19. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research – an update // Mol Ecol Notes. 2006. Vol. 6, No. 1. P. 288–295. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x
  20. Sundqvist L., Keenan K., Zackrisson M., et al. Directional genetic differentiation and relative migration // Ecol Evol. 2016. Vol. 6, No. 11. P. 3461–3475. doi: 10.1002/ece3.2096
  21. Do C., Waples R.S., Peel D., et al. NeEstimator v2: re-implementation of software for the estimation of contemporary effective population size (Ne) from genetic data // Mol Ecol Resour. 2014. Vol. 14, No. 1. P. 209–214. doi: 10.1111/1755-0998.12157
  22. Животовский Л.А. Популяционная биометрия. М.: Наука, 1991. 271 с.
  23. Hill W.G. Estimation of effective population size from data on linkage disequilibrium. Genetics Research. 1981. Vol. 38, No. 3. P. 209–216. doi: 10.1017/S0016672300020553
  24. Снегин Э.А., Бархатов А.С. Морфогенетическая структура популяций озерной лягушки Pelophylax ridibundus (Amphibia, Anura) в условиях городской среды // Теорeтическая и прикладная экология. 2019. № 1. С. 47–53. doi: 10.25750/1995-4301-2019-1-047-053
  25. Wright S. Random drift and shifting balance theory of evolution. Mathematical topics in population genetics. Berlin: Springer Verlag, 1970. 31 p.
  26. Кузьмин С.Л. Земноводные бывшего СССР. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012. 370 с.
  27. Zeisset I., Beebee T.J. Population genetics of a successful invader: the marsh frog Rana ridibunda in Britain // Mol Ecol. 2003. Vol. 12, No. 3. P. 639–646. doi: 10.1046/j.1365-294x.2003.01775.x
  28. Hoffmann A., Plötner, J., Pruvost N.B.M., et al. Genetic diversity and distribution patterns of diploid and polyploid hybrid water frog populations (Pelophylax esculentus complex) across Europe // Mol Ecol. 2015. Vol. 24, No. 17. P. 4371–4391. doi: 10.1111/mec.13325
  29. Мильков Ф.Н. Лесостепь Русской равнины. М.: Изд-во АН СССР, 1950. 292 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пункты сбора Pelophylax esculentus complex. Описание пунктов приведено в табл. 1

Скачать (283KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты анализа по методу главных компонент (ГК). Значками обозначены популяции бассейнов: ♦ — р. Пена; ● — р. Ворскла; ■ — р. Сейм; ▲ — р. Северский Донец; — р. Оскол; + — р. Айдар; × — р. Тихая Сосна; – — р. Дон

Скачать (58KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Линейная регрессия логарифма потока генов (Nm) между парами популяций на логарифм географического расстояния между ними (Dg)

Скачать (133KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты анализа по методу главных компонент (ГК) объединенных локалитетов: А — Днепровский бассейн (реки Сейм, Ворскла, Пена); В — Донской бассейн (реки Северский Донец, Оскол, Айдар, Тихая Сосна, Дон)

Скачать (75KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Уровень потока генов между популяциями, обитающими в различных реках. P1 — Пена, P2 — Ворскла, P3 — Сейм, P4 — Северский Донец, P5 — Оскол, P6 — Айдар, P7 — Тихая Сосна, P8 — Дон

Скачать (93KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65617 от 04.05.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах