Application of DNA Barcoding to the Study of Green Lizards (Sauria: Lacertidae:  Lacerta )

M. A. Doronina; Доронина М. А.; I. V. Doronin; Доронин И. В.; S. A. Lukonina; Луконина С. А.; L. F. Mazanaeva; Мазанаева Л. Ф.; K. Yu. Lotiev; Лотиев К. Ю.; N. B. Ananjeva; Ананьева Н. Б.

doi:10.31857/S0016675823030037

Application of DNA Barcoding to the Study of Green Lizards (Sauria: Lacertidae: Lacerta)

Authors: Doronina M.A.¹, Doronin I.V.¹, Lukonina S.A.², Mazanaeva L.F.³, Lotiev K.Y.⁴^,5, Ananjeva N.B.¹
Affiliations:
1. Zoological Institute of the Russian Academy of Sciences
2. Penza State University
3. Dagestan State University
4. Sochi National Park
5. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 59, No 3 (2023)
Pages: 345-355
Section: ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/134571
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823030037
EDN: https://elibrary.ru/INYJAE
ID: 134571

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

DNA barcoding remains a recognized and widely used method for taxon identification in biodiversity inventory and monitoring. In this publication, we present information about the results of using this method in the study of green lizards of the genus Lacerta. A total of 67 sequences of the COI gene fragment of three species (L. agilis, L. media, L. strigata) were analyzed. For the first time, all subspecies of L. agilis known in the Caucasus were studied using DNA barcoding, and a phylogeographic hypothesis for L. strigata in the Caucasian part of the range was proposed. Genetic identification has been successful at the species level. In the composition of L. agilis within the Caucasus, we can diagnose only the subspecies L. a. boemica and L. a. exigua, while L. a. brevicaudata, L. a. grusinica and L. a. mzymtensis are identical from L. a. exigua, while L. a. ioriensis from L. a. boemica.

Keywords

s: Lacerta agilis, Lacerta media, Lacerta strigata, mitochondrial DNA, COI.

References

Kornilios P., Thanou E., Lymberakis P. et al. A phylogenomic resolution for the taxonomy of Aegean green lizards // Zool. Scripta. 2019. V. 49. № 1. P. 14–27. https://doi.org/10.1111/zsc.12385
Кукушкин О.В., Ермаков О.А., Иванов А.Ю. и др. Филогеография прыткой ящерицы в Крыму по результатам анализа гена цитохрома b: древний рефугиум на полуострове, поздняя экспансия с севера и первые свидетельства гибридизации подвидов Lacerta agilis tauridica и L. a. exigua (Lacertidae: Sauria) // Тр. Зоол. ин-та РАН. 2020. Т. 324. № 1. С. 56–99. https://doi.org/10.31610/trudyzin/2020.324.1.56
Доронина М.А., Доронин И.В., Луконина С.А. и др. Филогеография и систематика ящериц рода Lacerta (Lacertidae: Sauria) на Кавказе и сопредельных территориях // Вопр. герпетологии: VIII съезд Герпетологического о-ва им. А.М. Никольского при РАН “Современные герпетологические исследования Евразии”. Программа и тезисы докладов. Москва: КМК, 2021. С. 147–149.
Uetz P., Cherikh S., Shea G. et al. A global catalog of primary reptile type specimens // Zootaxa. 2019. V. 4695. № 5. P. 438–450. https://doi.org/10.11646/zootaxa.4695.5.2
Калябина-Хауф С.А. Филогеография и внутривидовая структура широкоареального вида ящериц, Lacerta agilis L. 1758. Дисс. … канд. биол. наук. СПб.: ЗИН РАН, 2003. 176 с.
Калябина-Хауф С.А., Ананьева Н.Б. Филогеография и внутривидовая структура широкоареального вида ящериц Lacerta agilis L., 1758 (Lacertida, Sauria, Reptilia) (опыт использования митохондриального гена цитохрома b // Тр. Зоол. ин-та РАН. Т. 302. СПб.: ЗИН РАН, 2004. 108 с.
Sookhov [Suchow] G.F. Description of a new species of lizards from the environs of Vladicaucasus (Lacerta boemica sp. nov.) // Zbirnyk prats’ Zoolohichnogo muzeyu. 1929. I. 7. P. 117–119.
Andres C., Franke F., Bleidorn C. et al. Phylogenetic analysis of the Lacerta agilis subspecies complex // Syst. and Biodiversity. 2014. V. 12. № 1. P. 43–54. https://doi.org/10.1080/14772000.2013.878000
Песков В.Н., Бровко А.Ю. Изменчивость меристических признаков фолидоза и морфологическая дифференциация Lacerta agilis (Lacertidae, Sauria, Reptilia) на территории Украины // Матер. Першої конференції Українського герпетологічного товариства. Київ, 2005. С. 128–134.
Песков В.Н., Свириденко Е.Ю., Малюк А.Ю., Котенко Т.И. Половой диморфизм и определение пола по меристическим признакам фолидоза у прыткой ящерицы, Lacerta agilis Linnaeus, 1758 (Reptilia, Sauria, Lacertidae) // Науковий вісник Ужгородського університету Серія Біологія. 2010. Вып. 27. С. 140–144.
Песков В.Н., Свириденко Е.Ю., Малюк А.Ю., Котенко Т.И. Изменчивость фолидоза и дифференциация подвидов прыткой ящерицы, Lacerta agilis (Reptilia, Lacertidae), на территории Украины // Вестник зоологии. 2011. Т. 45. № 6. С. 541–554.
Saberi-Pirooz R., Rajabi-Maham H., Ahmadzadeh F. et al. Pleistocene climate fluctuations as the major driver of genetic diversity and distribution patterns of the Caspian green lizard, Lacerta strigata Eichwald, 1831 // Ecol. Evol. 2021. V. 11. № 11. P. 6927–6940. https://doi.org/10.1002/ece3.7543
Доронина М.А., Доронин И.В., Луконина С.А. и др. Филогеография Lacerta media Lantz et Cyrén, 1920 (Lacertidae: Sauria) по результатам анализа митохондриального гена цитохрома b // Генетика. 2022 Т. 58. № 2. С. 177–186. https://doi.org/10.31857/S0016675822020035
Ghane-Ameleh S., Khosravi M., Saberi-Pirooz R. et al. Mid-Pleistocene transition as a trigger for diversification in the Irano-Anatolian region: Evidence revealed by phylogeography and distribution pattern of the eastern three-lined lizard // Global Ecol. and Conservation. 2021. V. 31. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2021.e01839
Мусхелишвили Т.А. Возможные пути проникновения пресмыкающихся на территорию Грузии и некоторые характерные особенности их распространения // Сообщения Академии наук Грузинской ССР. 1970а. Т. 58. № 1. С. 209–212.
Тертышников М.Ф., Бадмаева В.И., Горовая В.И., Иванов В.Б. Материалы о распространении и экологии ящерицы полосатой на Северном Кавказе // Фауна и экология животных Калмыкии и сопредельных районов. Межвузовский сб. науч. трудов. Элиста: Калмыцкий гос. ун-т, 1984. С. 85–92.
Рудик А.М. О находке полосатой ящерицы (Lacerta strigata Eichwald) на Черноморском побережье Кавказа // Тр. Зоол. ин-та АН СССР. Герпетологические исследования на Кавказе. Л.: ЗИН АН СССР, 1986. С. 187–188.
Доронина М.А., Доронин И.В. Анализ распространения зеленых ящериц рода Lacerta на Кавказе и сопредельных территориях // Совр. герпетология: пробл. и пути их решения. Матер. Второй междунар. молодежной конф. герпетологов России и сопред. стран, посвященной 100-летию отделения герпетологии Зоол. ин-та РАН. СПб.: ЗИН РАН, 2019. С. 48.
Murphy R.W., Crawford A.J., Bauer A.M. et al. Cold Code: the global initiative to DNA barcode amphibians and nonavian reptiles // Mol. Ecol. Res. 2013. V. 13. № 2. P. 161–167. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12050
Hawlitschek O., Morinière J., Dunz A. et al. Comprehensive DNA barcoding of the herpetofauna of Germany // Mol. Ecol. Resources. 2016. V. 16. № 1. P. 242–253. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12416
Drohvalenko M., Mykhailenko A., Rekrotchuk M. et al. Application of DNA barcoding in taxonomy and phylogeny: An individual case of COI partial gene sequencing from seven animal species // Vestnik Zoologii. 2019. V. 53. № 5. P. 375–384. https://doi.org/10.2478/vzoo-2019-0034
Zangl L., Daill D., Schweiger S. et al. A reference DNA barcode library for Austrian amphibians and reptiles // PLoS One. 2020. V. 15. № 3. P. e0229353. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0229353
Дунаев Е.А., Соловьева Е.Н., Поярков Н.А. Таксономия, филогения и распространение Phrynocephalus (superspecies guttatus) (Reptilia: Agamidae) // Совр. герпетология. 2020. Т. 20. Вып. 1/2. С. 16–34. https://doi.org/10.18500/1814-6090-2020-20-1-2-16-34
Даревский И.С., Щербак Н.Н., Петерс Г. и др. Систематика и внутривидовая структура // Прыткая ящерица. Монографическое описание вида / Отв. ред.: Яблоков А.В. М.: Наука, 1976. С. 53–95.
Мусхелишвили Т.А. Пресмыкающиеся Восточной Грузии. Тбилиси: Мецниереба, 1970. 235 с.
Tuniyev S.B., Tuniyev B.S. Intraspecific variation of the Sand lizard (Lacerta agilis) from the Western Caucasus and description of a new subspecies Lacerta agilis mzymtensis ssp. nov. (Reptilia: Sauria) // Russ. J. Herpetology. 2008. V. 15. № 1. P. 55–66. https://doi.org/10.30906/1026-2296-2008-15-1-55-66
Aljanabi S.M., Martinez I. Universal and rapid salt-extraction of high genomic DNA for PCR-based techniques // Nucl. Ac. Res. 1997. V. 25. № 22. P. 4692–4693. https://doi.org/10.1093/nar/25.22.4692
Lissovsky A.A., Obolenskaya E.V., Abramson N.I. et al. Geographic variation of Microtus middendorffii (Cricetidae, Arvicolinae, Rodentia) sensu lato studied by craniometrical and mitochondrial features // Russ. J. Theriol. 2010. V. 9. № 2. P. 71–81. https://doi.org/10.15298/rusjtheriol.09.2.03
Larsson A. AliView: A fast and lightweight alignment viewer and editor for large data sets // Bioinformatics. 2014. V. 30. I. 22. P. 3276–3278. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu531
Huelsenbeck J., Ronquist F. MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees // Bioinformatics. 2001. V. 17. № 8. P. 754–755. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/17.8.754
Ronquist F., Huelsenbeck J.Ph. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models // Bioinformatics. 2003. V. 19. № 12. P. 1572–1574. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg180
Altekar G., Dwarkadas S., Huelsenbeck J.P., Ronquist F. Parallel metropolis coupled Markov chain Monte Carlo for Bayesian phylogenetic inference // Bioinformatics. 2004. V. 20. № 3. P. 407–415. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg427
Kumar S., Stecher G., Li M. et al. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms // Mol. Biol. and Evol. 2018. V. 35. № 6. P. 1547–1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
Felsenstein J. Inferring Phylogenies. Sunderland: Sinauer Associates, 2004. 664 p.
Nylander J.A.A. MrModeltest v2. Program distributed by the author. Evolutionary Biology Centre, Uppsala University. 2004. https://github.com/nylander/MrModeltest2
Leigh J.W., Bryant D. PopART: Full-feature software for haplotype network construction // Meth. in Ecol. and Evol. 2015. V. 6. № 9. P. 1110–1116. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12410
Librado P., Rozas J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data // Bioinformatics. 2009. V. 25. № 11. P. 1451–1452. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp187
Sarkar I.N., Egan M.G., Coruzzi G. et al. Automated simultaneous analysis phylogenetics (ASAP): An enabling tool for phlyogenomics // BMC Bioinformatics. 2008. V. 9. № 103. P. 1–5. https://doi.org/10.1186/1471-2105-9-103
Puillandre N., Lambert A., Brouillet S., Achaz G. ABGD, Automatic Barcode Gap Discovery for primary species delimitation // Mol. Ecol. 2012. V. 21. № 8. P. 1864–1877. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2011.05239.x
Абрамсон Н.И. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы // Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11. № 2. С. 307–331.
Fu Y.-X. Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection // Genetics. 1997. V. 147. P. 915–925. https://doi.org/10.1093/genetics/147.2.915
Peters G., Muskheliswili T.A. Lacerta agilis ioriensis – eine neue Subspecies der kaukasischen Zauneidechsen // Zool. Jb. Syst. 1968. V. 95. P. 213–228.
Milto K.D. On the Systematic Position of the Sand Lizard (Lacerta agilis Linnaeus, 1758) in the Western Ukraine // Russ. J. Herpetology. 1996. V. 3. № 2. P. 199–200.