ДНК-идентификация паразитических копепод Salmincola (Copepoda, Siphonostomatoida, Lernaeopodidae): изменчивость и скорость эволюции митохондриального гена цитохром с-оксидазы I

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Штрихкодовый фрагмент гена COI секвенирован у 91 образца пяти видов паразитических копепод Salmincola, снятых с лососевых рыб в основном c Дальнего Востока России (ДВР): S. californiensis (микижа и сима) и S. edwardsii (различные виды гольцов, нерка из оз. Кроноцкое), S. carpionis (различные виды гольцов), S. markewitschi (кунджа), S. stellata (сахалинский таймень). Всего был найден 41 вариант гаплотипов с максимальным уровнем различий 0.183 нуклеотидных замен на позицию. Расстояние между видами варьировало от 0.139 ± 0.014 (в паре S. markewitschi–S. carpionis) до 0.179 ± 0.015 (в паре S. stellata–S. californiensis). Внутривидовое нуклеотидное разнообразие фрагмента гена COI намного ниже и составило для S. californiensis и S. edwardsii, населяющих жаберную полость и плавники хозяина – 0.013 ± 0.003 и 0.015 ± 0.003, а для S. stellata, S. markewitschi и S. carpionis, локализующихся в ротоглоточной полости хозяев – 0.002 ± 0.001, 0.004 ± 0.001 и 0.005 ± 0.001 соответственно. Сравнение выборок трех видов копепод Salmincola из разных районов ДВР выявило существенную (Fst = 0.28–0.42, P \( \ll \) 0.001) генетическую подразделенность. Три субклады edwardsii-подобных копепод – S. edwardsii с ДВР, S. edwardsii с американской ручьевой палии востока Северной Америки и S. siscowet с озерной палии штата Мичиган (COI-последовательности копепод из последних двух групп взяты из генетических баз данных) – различались между собой в среднем по 9.3–10.9% нуклеотидным позициям, что указывает на необходимость таксономической ревизии S. edwardsii. Согласно проведенному молекулярному датированию дивергенция линий Salmincola началась в миоцене и завершилась в раннем плиоцене. Филогенетическая скорость составила 0.023 (95%-ный интервал: 0.013–0.033) нуклеотидных замен на позицию на млн лет на линию. Скорость нуклеотидных замещений на популяционном уровне оказалась в 3.7 раза выше – 0.085 (0.021–0.170). Высокий уровень изменчивости фрагмента гена COI делает этот маркер удобным инструментом как для разработки систематики и филогении копепод Salmincola и Lernaeopodidae на видовом и родовом уровнях, так и для анализа дифференциации их популяций.

Об авторах

С. В. Шедько

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

М. Б. Шедько

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

И. Л. Мирошниченко

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

Г. А. Немкова

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

Список литературы

  1. Bernot J.P., Boxshall G.A., Crandall K.A. A synthesis tree of the Copepoda: Integrating phylogenetic and taxonomic data reveals multiple origins of parasitism // Peer J. 2021. V. 9. e12034. https://doi.org/10.7717/PEERJ.12034/SUPP-2
  2. Walter T.C., Boxshall G. World of Copepods Database. Lernaeopodidae Milne Edwards, 1840. 2023. World Register of Marine Species. Пpocмoтpeнo 12.04.2023. https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=135525
  3. Kabata Z. Parasitic Copepoda of British Fishes. London: The Ray Society, 1979. V. 152. 468 p.
  4. Kabata Z. Revision of the genus Salmincola Wilson, 1915 (Copepoda: Lernaeopodidae) // J. Fish. Res. Board Can. 1969. V. 26. P. 2987–3041. https://doi.org/10.1139/z86-276
  5. Kabata Z. Copepoda and Branchiura // Guide to the Parasites of Fishes of Canada. Part II. Crustacea / Eds Margolis L., Kabata Z. Ottava: Dept. Fisheries and Oceans, 1988. P. 3–128.
  6. Hare G.M., Frantsi C. Abundance and potential pathology of parasites infecting salmonids in Canadian Maritime hatcheries // J. Fish. Res. Board Can. 1974. V. 31. P. 1031–1036. https://doi.org/10.1139/f74-11
  7. Bell G.R., Margolis L. The fish health program and the occurrence of fish diseases in the Pacific region of Canada // Fish Pathology. 1976. V. 10. № 2. P. 115–122. https://doi.org/10.3147/jsfp.10.115
  8. Kabata Z., Cousens B. Host-parasite relationships sockeye salmon, Oncorhynchus nerka, and Salmincola californiensis (Copepoda: Lernaeopodidae) // J. Fish. Res. Board Can. 1977. V. 34. P. 191–202. https://doi.org/10.1139/f77-02
  9. Johnson K.A., Heindel J.A. Efficacy of manual removal and ivermectin gavage for control of Salmincola californiensis (Wilson) infestation of chinook salmon, Oncorhynchus tschawytscha (Walbaum), captive broodstocks // J. Fish Diseases. 2001. V. 24. P. 197–203. https://doi.org/10.1046/j.1365-2761.2001.00279.x
  10. Roberts R.J., Johnson K.A., Casten M.T. Control of Salmincola californiensis (Copepoda: Lernaeopodidae) in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum): A clinical and histopathological study // J. Fish Diseases. 2004. V. 27. P. 73–79.
  11. Piasecki W., Goodwin A.E., Eiras J.C., Nowak B.F. Importance of Copepoda in freshwater aquaculture // Zool. Studies. 2004. V. 43. № 2. P. 193–205.
  12. Mitro M. Brook trout, brown trout, and ectoparasitic copepods Salmincola edwardsii: Species interactions as a proximate cause of brook trout loss under changing environmental conditions // Transactions of the Am. Fisheries Society. 2016. V. 145. № 6. P. 1223–1233. https://doi.org/10.1080/00028487.2016.1219676
  13. Ratnasingham S., Hebert P.D.N. BOLD: The barcode of life data system (http://www.barcodinglife.org) // Mol. Ecol. Notes. 2007. V. 7. № 3. P. 355–364. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01678.x
  14. Маркевич А.П. Паразитические веслоногие рыб СССР. Киев: Изд-во АН УССР, 1956. 260 с.
  15. Гусев А.В. Тип Членистоногие – Arthropoda // Определитель паразитов пресноводных рыб фауны СССР. Т. 3. Паразитические многоклеточные (Вторая часть). Л.: Наука, 1987. С. 378–524.
  16. Шедько М.Б., Шедько С.В. О паразитических копеподах рода Salmincola (Lernaeopodidae) от дальневосточных гольцов Salvelinus (Salmonidae) с описанием нового вида Salmincola markewitschi sp. n. // Зоол. журн. 2002. Т. 81. № 2. С. 141–153.
  17. Шедько М.Б., Шедько С.В. Распространение и морфология Salmincola stellatus (Copepoda: Lernaeopodidae) от сахалинского тайменя Parahucho perryi (Salmonidae) из Приморья // Паразитология. 2003. Т. 37. Вып. 1. С. 60–68.
  18. Шедько М.Б. Фауна паразитических копепод рода Salmincola (Lernaeopodidae) рыб Камчатки // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей: Доклады V научной конф. Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс, 2005. С. 128–139.
  19. Шедько М.Б., Поспехов В.В., Атрашкевич Г.И. Новые данные по фауне пресноводных паразитических копепод рода Salmincola (Copepoda: Lernaeopodidae) рыб северо-западной части побережья Охотского моря // Чтения памяти В.Я. Леванидова. Вып. 3. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 421–434.
  20. Шедько М.Б., Шедько С.В., Виноградов С.А. Фауна пресноводных паразитических копепод семейства Lernaeopodidae (Crustacea: Copepoda) рыб острова Сахалин // Растительный и животный мир острова Сахалин (Материалы Международного сахалинского проекта). Часть 2. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 52–63.
  21. Соколов С.Г., Шедько М.Б., Протасова Е.Н., Фролов Е.В. Паразиты рыб внутренних водоемов острова Сахалин // Растительный и животный мир островов северо-западной части Тихого океана (Матер. Междунар. Курильского и Междунар. сахалинского проектов). Владивосток: Дальнаука, 2012. С. 179–216.
  22. Kabata Z. Redescriptions of and comments on four little-known Lernaeopodidae (Crustacea: Copepoda) // Can. J. Zool. 1986. V. 64. P. 1852–1859. https://doi.org/10.1139/z86-276
  23. Nagasawa K., Urawa S. New records of the parasitic copepod Salmincola stellatus from Sakhalin taimen (Hucho perryi) in Hokkaido, with a note on its attachment site // Sci. Rep. Hokkaido Salmon Hatchery. 1991. V. 45. P. 57–59.
  24. Nagasawa K. Salmincola markewitsehi (Copepoda: Lernaeopodidae) parasitic on whitespotted char, Salvelinus leucomaenis, in a mountain stream of Honshu Island, Central Japan // Species Divers. 2020. V. 25. № 2. P. 369–375. https://doi.org/10.12782/ specdiv.25.369
  25. Nagasawa K. Two Copepods Salmincola edwardsii and Salmincola markewitschi (Lernaeopodidae) parasitic on chars (Salvelinus spp.) reared in a salmon museum, Northern Japan // Species Divers. 2021. V. 26. № 2. P. 137–143. https://doi.org/10.12782/specdiv.26.137
  26. Nagasawa K., Urawa S. Occurrence of Salmincola edwardsii (Olsson, 1869) and Salmincola markewitschi Shedko & Shedko, 2002 (Copepoda: Lernaeopodidae) on stream-dwelling salmonids in eastern Hokkaido, Japan, with observations on the morphology of the copepods // Crustac. Res. 2022. V. 51. P. 91–101. https://doi.org/10.18353/crustacea.51.0_91
  27. Aljanabi S.M., Martinez I. Universal and rapid salt-extraction of high quality 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
  28. Folmer O., Black M., Hoeh W. et al. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates // Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1994. V. 3. № 5. P. 294–299.
  29. Staden R., Beal K.F., Bonfield J.K. The Staden Package, 1998 // Bioinform. Methods Protoc. 2000. V. 132. P. 115–130. https://doi.org/10.1385/1-59259-192-2:115
  30. Gouy M., Guindon S., Gascuel O. SeaView version 4: A multiplatform graphical user interface for sequence alignment and phylogenetic tree building // Mol. Biol. Evol. 2010. V. 27. № 2. P. 221–224. https://doi.org/10.1093/molbev/msp259
  31. Nguyen L.-T., Schmidt H.A., von Haeseler A., Minh B.Q. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies // Mol. Biol. Evol. 2015. V. 32. № 1. P. 268–274. https://doi.org/10.1093/molbev/msu300
  32. Chernomor O., von Haeseler A., Minh B.Q. Terrace aware data structure for phylogenomic inference from supermatrices // Syst. Biol. 2016. V. 65. № 6. P. 997–1008. https://doi.org/10.1093/sysbio/syw037
  33. Hoang D.T., Chernomor O., von Haeseler A. et al. UFBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. № 2. P. 518–522. https://doi.org/10.1093/molbev/msx281
  34. Drummond A.J., Suchard M.A., Xie D., Rambaut A. Bayesian phylogenetics with BEAUti and the BEAST 1.7 // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. № 8. P. 1969–1973. https://doi.org/10.1093/molbev/mss075
  35. Swofford D.L. PAUP*: Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and other methods). Version 4.0. Sunderland, Mass.: Sinauer Assoc., 2002.
  36. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. N.Y.: Columbia Univ. Press, 1987. 512 p.
  37. Nei M., Jin L. Variances of the average numbers of nucleotide substitutions within and between populations // Mol. Biol. Evol. 1989. V. 6. № 3. P. 240–300. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040547
  38. 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. Resources. 2010. V. 10. P. 564–567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x
  39. Шедько С.В., Мирошниченко И.Л., Немкова Г.А. Филогения лососевых рыб (Salmoniformes: Salmonidae) и ее молекулярная датировка: анализ мтДНК-данных // Генетика. 2013. Т. 49. № 6. С. 718–734. https://doi.org/10.7868/S0016675813060118
  40. Lecaudey L.A., Schliewen U.K., Osinov A.G. et al. Molecular phylogenetics and evolution inferring phylogenetic structure, hybridization and divergence times within Salmoninae (Teleostei: Salmonidae) using RAD-sequencing // Mol. Phylogenet. Evol. 2018. V. 124. P. 82–99. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.02.022
  41. Cavender T.M., Miller R.R. Smilodonichthys rastrosus, a new Pliocene salmonid fish from western United States // Bull. of the Oregon Museum of Natural History. 1972. V. 18. P. 1–44.
  42. Eiting T.P., Smith G.R. Miocene salmon (Oncorhynchus) from Western North America: Gill Raker evolution correlated with plankton productivity in the Eastern Pacific // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2007. V. 249. № 3–4. P. 412–424. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2007.02.011
  43. Loeza-Quintana T., Carr C.M., Khan T. et al. Recalibrating the molecular clock for Arctic marine invertebrates based on DNA barcodes // Genome. 2019. V. 62. № 3. P. 200–216. https://doi.org/10.1139/gen-2018-0107
  44. Ho S.Y.W., Phillips M.J., Cooper A., Drummond A.J. Time dependency of molecular rate estimates and systematic overestimation of recent divergence times // Mol. Biol. Evol. 2005. V. 22. № 7. P. 1561–1568. https://doi.org/10.1093/molbev/msi145
  45. Шедько С.В. Скорость эволюции митохондриального гена цитохрома b согласно анализу недавней (около 12000 лет) изоляции гольцов Salvelinus озера Кроноцкое // Генетика. 2019. Т. 55. № 12. С. 1466–1470. https://doi.org/10.1134/S0016675819090157
  46. Forster P., Harding R., Torroni A., Bandelt H.-J. Origin and evolution of native american mtDNA variation: A reappraisal // Am. J. Hum. Genet. 1996. V. 59. № 4. P. 935–945.
  47. Canty A., Ripley B. boot: Bootstrap R (S-Plus) Functions. R package version 1.3-20. 2017. 117 p.
  48. Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Эрлих Э.Н., Кожемяка Н.Н. Вулканические горы и равнины // История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. С. 162–233.
  49. Гущенко И.И. Вулкан Кроноцкий // Действующие вулканы Камчатки. М.: Наука, 1991. Т. 2. С. 52–61.
  50. Harigai W., Saito A., Suzuki H., Yamamoto M. Genetic diversity of Ligidium isopods in Hokkaido and Niigata, Northern Japan, based on mitochondrial DNA analysis // Zoolog. Sci. 2020. V. 37. № 5. P. 417–428. https://doi.org/10.2108/zs200017
  51. Crandall E.D., Sbrocco E.J., De Boer T.S. et al. Expansion dating: Calibrating molecular clocks in marine species from expansions onto the Sunda Shelf following the last glacial maximum // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. № 2. P. 707–719. https://doi.org/10.1093/MOLBEV/MSR227

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (237KB)
Метаданные
4.

Скачать (78KB)
Метаданные

© С.В. Шедько, М.Б. Шедько, И.Л. Мирошниченко, Г.А. Немкова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах