Causes of Morphological and Genetic Heterogeneity of White Fish  Coregonus lavaretus  sensu lato in the Arctic Part of the Lena River Basin

N. A. Bochkarev; Бочкарев Н. А.; D. S. Sendek; Сендек Д. С.; E. I. Zuikova; Зуйкова Е. И.; L. A. Pestryakova; Пестрякова Л. А.; L. A. Ushnitskaya; Ушницкая Л. А.; E. S. Zakharov; Захаров Е. С.; A. A. Everstova; Эверстова А. А.; N. N. Zakharova; Захарова Н. Н.; D. V. Politov; Политов Д. В.

doi:10.31857/S0016675823110036

Causes of Morphological and Genetic Heterogeneity of White Fish Coregonus lavaretus sensu lato in the Arctic Part of the Lena River Basin

Authors: Bochkarev N.A.¹, Sendek D.S.², Zuikova E.I.¹, Pestryakova L.A.³, Ushnitskaya L.A.³, Zakharov E.S.³, Everstova A.A.³, Zakharova N.N.³, Politov D.V.⁴
Affiliations:
1. Federal Research Center, Institute of Systematics and Ecology of Animals, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
2. State Research Institute of Lake and River Fishery
3. Ammosov North-Eastern Federal University
4. Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 59, No 11 (2023)
Pages: 1235-1252
Section: ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/148177
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823110036
EDN: https://elibrary.ru/TNYIZN
ID: 148177

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The results of the morphological and genetic analysis of populations/forms/species of tanned whitefish from the middle and lower reaches of the river are presented. Lena, and adjacent rivers. There are reasons to believe that, despite the significant heterogeneity of whitefish in Siberia, a small number of stable forms/species inhabit the water bodies of the Siberian Arctic. These are East Siberian (C. lavaretus pidschian n. brachymystax), glacial plain (C. lavaretus pidschian n. glacialis), and Yukagir whitefish (C. lavaretus pidschian n. jucagiricus), as well as their hybrid populations. The glacier-plain whitefish and its derivatives differ from the East Siberian whitefish in plastic features, but they are identical in meristic ones. Molecular genetic studies have shown that in most glacier-plain whitefish form extensive loosely connected networks of haplotypes, which corresponds to the long-term existence of populations in favorable conditions. The East Siberian whitefish haplotypes are closely related to the whitefish haplotypes from the water bodies of Southern Siberia and have a radial structure. Such a structure of median networks indicates a recent decline in the number of East Siberian whitefish followed by expansion, which is directly related to the events of the Quaternary glaciations.

Keywords

whitefish, mtDNA, haplotypes, evolution, morphogenesis, Siberia, Palearctic, Pleistocene, Lena river, B. Yenisei river.

References

Gasovska M. Genus Coregonus L. discussed in connection with a new systematic feature that of shape and proportion of os maxillare and os supramaxillare // Annal. Zool. Warszawa. 1960. V. XVIII. № 26. P. 471–513.
Kahilainen K. Ecology of Sympatric Whitefish (Coregonus lavaretus (L.) Forms in a Subarctic. Finland, 2004. 44 p.
Bitner D., Excoffier L., Largiadèr C.R. Patterns of morphological changes and hybridization between sympatric whitefish morphs (Coregonus spp.) in a Swiss lake: A role for eutrophication? // Mol. Ecol. 2010. V. 19. P. 2152–2167 https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2010.04623.x
Зуйкова Е.И., Бочкарев Н.А. Особенности строения и функционирования жаберно-челюстного аппарата сига Правдина Сoregonus lavaretus pravdinellus Dulkeit // Вопр. ихтиологии. 2008. Т. 48. № 6. С. 767–776.
Берг Л.С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран. Ч. I. М.: Изд-во АН СССР, 1948. 468 с.
Богуцкая Н.Г., Насека А.М. Каталог бесчелюстных и рыб пресных и солоноватых вод России с номенклатурными и таксономическими комментариями. М.: Тов. науч. изд. КМК, 2004. 389 с.
Гундризер А.Н., Иоганзен Б.Г., Кафанова В.В. и др. Рыбы Телецкого озера. Новосибирск: Наука, 1981. 159 с.
Решетников Ю.С. Экология и систематика сиговых рыб. М.: Наука,1980. 300 с.
Скрябин А.Г. Сиговые рыбы юга Сибири. Новосибирск: Наука, 1979. 230 с.
Kottelat M., Freyhof J. Handbook of European Freshwater Fishes. Cornol. Switzerland; Berlin, Germany, 2007. 640 p.
Подлесный А.В., Лобовикова А.А. Рыбы Таймырского озера // Вопросы географии Сибири. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1951. № 2. С. 269–292.
Seehausen O. Explosive speciation rates and unusual species richness in haplochromine cichlid fishes: effects of sexual selection // Adv. Ecol. 2000. V. 31. P. 237–274.
Мухомедияров Ф.Б. Ряпушка – Coregonus sardinella baunti subsp. nova из системы Ципа–Ципиканских озер бассейна реки Витим // Докл. на 1-й науч. сессии Якутской базы АН СССР. Якутск, 1948. С. 270–280.
Кириллов Ф.Н. Рыбы Якутии. М.: Наука, 1972.
Романов В.И., Зуйкова Е.И., Бочкарев Н.А. Морфологическая и экологическая дифференциация симпатрических видов рода Coregonus из оз. Таймыр // Сиб. экол. журн. 2016. № 3. С. 343–351.
Михин В.С. Сиг-пыжьян реки Оленёк // Вопр. ихтиологии 1959. Вып. 13. С. 71–74.
Остроумов Н.А. Рыбы и рыбный промысел р. Пясины // Тр. Поляр. Комисии. 1937. Вып. 30. 115 с.
Шапошникова Г.Х. Сиг-пыжьян (Coregonus lavaretus pidschian natio gydanus nova) Гыданского залива // Труды Ин-та полярного земледелия. Серия Промысловое хоз-во. 1941. Вып. 15. С. 63–82.
Новиков А.С. Рыбы реки Колымы. М.: Наука, 1966. 134 с.
Кагановский А.Г. Промысловые рыбы р. Анадыря и Анадырского лимана // Вестник ДВ филиала АН СССР. 1933. № 1/2. С. 137–139.
Карантонис Ф.Э., Кириллов Ф.Н., Мухомедияров Ф.Б. Рыбы среднего течения р. Лены // Тр. Ин-та Биологии Якутского филиала АН СССР. 1956. Вып. 2. С. 3–144.
Østbye K. Evolutionary history of the European whitefish Coregonus lavaretus (L.) species complex as inferred from mtDNA phylogeography and gill-raker numbers // Mol. Ecol. 2005. V. 14. P. 4371–4388.
Østbye K., Næsje T.F., Bernatchez L. et al. Morphological divergence and origin of sympatric populations of European whitefish (Coregonus lavaretus L.) in Lake Femund, Norway // J. Evol. Biol. 2004. V. 18. P. 683–702.
Смирнов В.В., Смирнова-Залуми Н.С., Суханова Л.С. Микроэволюция байкальского омуля Coregonus autumnalis migratorius (Georgi). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 246 с.
Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Katokhin A.V. Morphology and mitochondrial DNA variation of the Siberian whitefish Coregonus lavaretus pidschian (Gmelin) in the upstream water bodies of the Ob and Yenisei rivers // Evol. Ecol. 2011. V. 25. P. 557–572. https://doi.org/10.1007/s10682-010-9437-7
Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Abramov S.A. et al. Morphological, biological and mtDNA sequences variation of coregonid species from the Baunt lake system (the Vitim river basin) // Adv. Limnology. 2013. V. 64. P. 257–277. https://doi.org/10.1127/1612-166x/2013/0064-0025
Бочкарев Н.А., Сендек Д.С., Зуйкова Е.И. и др. Популяционная структура и происхождение некоторых экологических форм Coregonus lavaretus pidschian из р. Оленёк // Генетика. 2021. Т. 57. № 7. С. 797–809.https://doi.org/10.1134/s1022795421070048
Бочкарев Н.А., Сендек Д.С., Катохин А.В. и др. Морфологическая, экологическая и генетическая изменчивость сигов Coregonus lavaretus sensu lato из верхнего и среднего течения р. Лены // Генетика. 2022. Т. 58. № 11. С. 1292–1310. https://doi.org/10.31857/S0016675822110030
Bogdanov B.E., Knizhin I.B. The Salmonid fishes of Lake Baikal and its adjacent water systems: Annotated checklist with new taxa description // Limnology and Freshwater Biology. 2022. V. 6. P. 1688–1704.
Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Pestryakova L.A. et al. Intraspecific structure of the Coregonus lavaretus complex in water bodies of Siberia: A case of postglacial allopatric origin of Yukagirian whitefish // Can. J. Zool. 2021.V. 99. P. 1040 – 1053.
Бочкарев Н.А., Зуйкова Е.И., Политов Д.В. Дополнительные возможности сбора и регистрации морфологических данных у рыб // Биология, биотехника разведения и состояние запасов сиговых рыб / Под ред. Литвиненко А.И., Решетникова Ю.С. Тюмень: ФГУП Госрыбцентр, 2013. С. 32−36.
Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищепромиздат, 1966. 376 с.
Darroch J.N., Mosimann J.E. Canonical and principal components of shape // Biometrika. 1985. V. 72. № 2. P. 241–252.
Mosimann J.E. Size allometry: size and shape variables with characteristics of the log normal and generalized gamma distributions // J. Am. Stat. Association. 1970. V. 65. P. 930–945.
Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. V. 4(1) P. 1–9.
Librado P., Rozas J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data // Bioinformatics. 2009. V. 25. P. 1451–1452. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp187
Excoffier L., Lischer H.E.L. Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Res. 2010. V. 10. P. 564–567.
Fu Y.-X., Li W.-H. Statistical tests of neutrality of mutations // Genetics. 1993. V. 133. P. 693–709.
Tajima F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism // Genetics. 1989. V. 123. № 3. P. 585–595.
Bandelt H.-J., Forster P., Röhl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. P. 37–48.
Rogers A.R., Harpending H. Population growth makes waves in the distribution of pair–wise genetic differences // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. № 3. P. 552–569.
Бочкарёв Н.А., Зуйкова Е.И., Романов В.И. и др. Морфологическая и генетическая изменчивость симпатрических сигов комплекса Coregonus lavaretus pidschian из оз. Кутарамакан Хантайской гидросистемы (п-ов Таймыр) // Генетика. 2020. Т. 56. № 5. С. 571–583. https://doi.org/10.31857/S0016675820050033
Шапошникова Г.Х. Сиг-пыжьян Coregonus lavaretus (Gmelin) водоемов Советского Союза // Вопр. ихтиологии. 1974. Т. 14. Вып. 5(88). С. 749–768.
Бочкарев Н.А., Зуйкова Е.И. Популяционная структура сига-пыжьяна Coregonus lavaretus pidschian (Gmelin, 1789) (Coregonidae) в озерах Тоджинской котловины и верхнем течении реки Большой Енисей (Тува) // Зоол. журн. 2009. Т. 88. № 1. С. 47–60.
Бочкарев Н.А., Зуйкова Е.И. Популяционная структура и возможные пути дифференциации сига-пыжьяна (Coregonus lavaretus pidschian, Сoregonidae) в Додотских озерах Тоджинской котловины // Сиб. экологический журн. 2010. Т. 1. С. 41–55.
Крогиус Ф.В. Материалы по систематике и биологии сига оз. Байкал // Тр. Байкал. лимнол. станции АН СССР. 1933. Т. 5. С. 5–154.
Исаченко В.Л. Новый вид сига из бассейна р. Енисей // Тр. Сибирской ихтиол. лаб. 1925. Т. II. Вып. 2. 18 с.
Бочкарев Н.А., Зуйкова Е.И., Соловьев М.М. Вторичная интерградация различных форм сигов (Coregonus lavaretus sensu lato, Coregonidae) в водоемах Алтае-Саянской горной страны // Экол. генетика. 2017. Т. 15. № 2. С. 31–43.
Бочкарев Н.А., Пестрякова Л.А., Захаров Е.С. и др. Сиг-пыжьян (Сoregonus lavaretus pidschian, Coregonidae) р. Анабар: морфогенетическая структура популяций // Генетика. 2018. Т. 54. № 9. С. 1057–1067. https://doi.org/10.1134/S0016675818090047
Сендек Д.С., Иванов Е.В. О причинах генетической неоднородности сига-пыжьяна Coregonus lavaretus pidschian реки Анабар // Экол. генетика. 2017. Т. 15. № 3. С. 20–26. https://doi.org/10.17816/ecogen15320-26
Sendek D.S., Ivanov Ye.V., Khodulov V.V. et al. Genetic differentiation of coregonids populations in Subarctic areas // Adv. Limnology. 2013. V. 64. P. 223–246.
Готванский В.И., Махинов А.Н. Новые данные о распространении четвертичного оледенения на Сихоте-Алине // Изв. Всесоюз. геогр. об-ва. 1983. Т. 115. Вып. 2. С. 154–159.
Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Abramov S.A. et al. The sympatric whitefishes Coregonus ussuriensis and C. chadary from the Amur river basin: morphology, biology and genetic diversity // Fundam. Appl. Limnol. 2017. V. 189. № 3. P.193–207. https://doi.org/10.1127/fal/2016/0801
Excoffier L. Patterns of DNA sequence diversity and genetic structure after a range expansion: lessons from the infinite-island model // Mol. Ecol. 2004. V. 3. P. 853–864. https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2003.02004.x