Regional complexes of Oncorhynchus nerka (Salmonidae) from the eastern coast of Kamchatka and Chukotka: delineation, genetic diversity, origin, adaptive and demographic processes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The meta-analysis was used to summarize the results of previously performed studies on variability of 45 single-nucleotide polymorphism loci and 13 microsatellite loci in Asian sockeye salmon Oncorhynchus nerka populations from the eastern coast of Kamchatka and Chukotka. Allelic frequencies of both types of markers were analyzed using congruent statistical approaches in 53 sample sets from 13 sockeye salmon reproduction watersheds on the west coast of the Bering Sea and the western Pacific Ocean. The spatial structure of the species in considered part of its distribution range was assessed and four major regional population complexes were identified: the Koryak Plateau and Chukotka, the Karaginsky Gulf, the Kamchatka River Basin, and southeastern Kamchatka. The formation of the geographic structure of the sockeye salmon on the Asian Pacific coast is associated with the history of colonization of the region by the species and its adaptation to reproductive conditions in the river and lake-river systems of eastern Kamchatka and Chukotka.

About the authors

A. M. Khrustaleva

Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mailfed@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Евтеева И.С., Лупикива Е.Г. 1968. Стратиграфия четвертичных отложений и оледенения Камчатки. М.: Наука, 245 с.
  2. Брыков Вл.А., Полякова Н.Е., Подлесных А.В. и др. 2005. Влияние биотопов размножения на генетическую дифференциацию популяций нерки (Oncorhynchus nerka) // Генетика. Т. 41. № 5. С. 635–645.
  3. Бугаев А.В., Бугаев В.Ф., Погодаев Е.Г. 2015. Возрастная и размерно-массовая структура локальных стад нерки Oncorhynchus nerka некоторых нагульно-нерестовых озер Камчатского края // Изв. ТИНРО. № 180. С. 3–38. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2015-180-3-38
  4. Бугаев В.Ф. 1995.Азиатская нерка (пресноводный период жизни, структура локальных стад, динамика численности). М.: Колос, 464 с.
  5. Бугаев В.Ф. 2011. Азиатская нерка–2 (биологическая структура и динамика численности локальных стад в конце ХХ–начале ХХI вв.). Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс, 380 с.
  6. Бугаев В.Ф., Кириченко В.Е. 2008. Нагульно-нерестовые озера азиатской нерки (включая некоторые другие водоемы ареала). Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс, 280 с.
  7. Бугаев В.Ф., Тиллер И.В. 2018. О биологии нерки Oncorhynchus nerka р. Жупанова (Восточная Камчатка) // Изв. ТИНРО. № 193. C. 78–87. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2018-193-78-87
  8. Бугаев В.Ф., Бугаев А.В., Дубынин В.А. 2007. Биологические показатели стад нерки Oncorhynchus nerka Восточной Камчатки, Корякского нагорья и некоторых других территорий // Докл. VII Междунар. науч. конф. “Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей”. Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс. С. 15–40.
  9. Варнавская Н.В. 2006. Генетическая дифференциация популяций тихоокеанских лососей. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатНИРО, 488 с.
  10. Голубь Е.В. 2003. Характеристика нерестовых водоемов и распределение производителей нерки (Oncorhynchus nerka) на нерестилищах мейныпильгынской озёрно-речной системы (Чукотка) // Изв. ТИНРО. Т. 135. С. 59–71.
  11. Животовский Л.А. 2016. Популяционная структура вида: эко-географические единицы и генетическая дифференциация популяций // Биология моря. Т. 42. № 5. С. 323–333. https://doi.org/10.1134/S1063074016050114
  12. Кловач Н.В., Ельников А.Н. 2013. Структура нерестового стада нерки (Oncorhynchus nerka) р. Апука (Северо-Восточная Камчатка) // Исслед. вод. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. № 30. С. 39–43.
  13. Кловач Н.В., Рой В.И. 2010. Структура стада нерки Oncorhynchus nerka реки Апука (Северо-Восточная Камчатка) // Вопр. ихтиологии. Т. 50. № 4. С. 510–514.
  14. Куренков И.И. 2005. Зоопланктон озер Камчатки. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатНИРО, 178 с.
  15. Остроумов А.Г. 2007. Озера Камчатки и Корякского нагорья – места нереста тихоокеанских лососей // Вопр. рыболовства. Т. 8. № 3 (31). С. 387–393.
  16. Пильганчук О.А., Шпигальская Н.Ю. 2013. Популяционно-генетическая дифференциация нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum, 1792) восточного побережья Камчатки // Биология моря. Т. 39. № 5. С. 371–379.
  17. Пильганчук О.А., Варнавская Н.В., Бишем Т.Д. 2010. Характеристика внутрипопуляционной структуры нерки оз. Курильское и р. Камчатка по изменчивости микросателлитной ядерной ДНК // Исслед. вод. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. № 18. С. 28–37.
  18. Пильганчук О.А., Шпигальская Н.Ю., Денисенко А.Д., Савенков В.В. 2019. Генетическая дифференциация нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum, 1792) бассейна р. Камчатки // Там же. № 53. С. 41–56. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2019.53.41-56
  19. Пустовойт С.П. 1995. Геногеографическое исследование нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum) // Генетика. Т. 31. № 2. С. 239–244.
  20. Салменкова Е.А. 2018. Популяционные системы, метапопуляции, биокомплексность // Успехи соврем. биологии. Т. 138. № 1. С. 3–11. https://doi.org/10.7868/S0042132418010015
  21. Смирнов А.И. 1975. Биология, размножение и развитие тихоокеанских лососей. М.: Изд-во МГУ, 335 с.
  22. Хрусталева А.М. 2021. Филогеография нерки Oncorhynchus nerka реки Камчатки по данным об изменчивости мтSNP и последовательности контрольного региона мтДНК // Матер. ХXII Междунар. науч. конф. “Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей”. Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс. С. 76–80. https://doi.org/10.53657/9785961004038_76
  23. Хрусталева А.М., Кловач Н.В. 2019. О морфологической и генетической гетерогенности нерки Oncorhynchus nerka (Salmonidae) крупных озёрно-речных систем восточной и западной Камчатки // Вопр. ихтиологии. Т. 59. № 6. С. 640–650. https://doi.org/10.1134/S0042875219060055
  24. Хрусталева А.М., Кловач Н.В., Ведищева Е.В., Сиб Дж.Е. 2015. Генетическая дифференциация нерки Oncorhynchus nerka бассейна р. Камчатка и озёрно-речных систем западного побережья Берингова моря по данным анализа локусов однонуклеотидного полиморфизма // Генетика. Т. 51. № 10. С. 1141–1153. https://doi.org/10.7868/S0016675815090052
  25. Хрусталева А.М., Кловач Н.В., Сиб Дж.Е. 2017. Генетическое разнообразие и популяционная структура нерки азиатского побережья Тихого океана // Там же. Т. 53. № 10. С. 1196–1207. https://doi.org/10.7868/S0016675817100058
  26. Шубкин С.В., Бугаев А.В. 2021. Динамика запасов нерки Oncorhynchus nerka Северо-Восточной Камчатки в ХХ и начале ХХI века // Исслед. вод. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. № 62. С. 5–25. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2021.62.5-25
  27. Шубкин С.В., Бугаев А.В. 2022. Биологическая структура популяций нерки Oncorhynchus nerka Северо-Восточной Камчатки// Там же. № 67. С. 5–22. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2022.67.5-22
  28. Batchelor C.L., Margold M., Krapp M. et al. 2019. The configuration of Northern Hemisphere ice sheets through the Quaternary // Nat. Commun. V. 10. Article 3713. https://doi.org/10.1038/s41467-019-11601-2
  29. Beacham T.D., McIntosh B., MacConnachie C. et al. 2006a. Pacific Rim population structure of sockeye salmon as determined from microsatellite analysis // Trans. Am. Fish. Soc. V. 135. № 1. P. 174–187. https://doi.org/10.1577/t05-149.1
  30. Beacham T.D., Varnavskaya N.V., McIntosh B., MacConnachie C. 2006b. Population structure of sockeye salmon from Russia determined with microsatellite DNA variation // Ibid. V. 135. № 1. P. 97–109. https://doi.org/10.1577/t05-118.1
  31. Cristescu R., Sherwin W.B., Handasyde K. et al. 2010. Detecting bottlenecks using BOTTLENECK 1.2.02 in wild populations: the importance of the microsatellite structure // Conserv. Genet. V. 11. № 3. P. 1043–1049. https://doi.org/10.1007/s10592-009-9949-2
  32. Dray S., Dufour A.-B. 2007. The ade4 package: implementing the duality diagram for ecologists // J. Stat. Softw. V. 22. № 4. P. 1–20. https://doi.org/10.18637/jss.v022.i04
  33. Excoffier L., Lischer H.E.L. 2010. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Res. V. 10. № 3. P. 564–567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x
  34. Excoffier L., Hofer T., Foll M. 2009. Detecting loci under selection in a hierarchically structured population // Heredity. V. 103. № 4. P. 285–298. https://doi.org/10.1038/hdy.2009.74
  35. Felsenstein J. 1989. PHYLIP – Phylogeny inference package (Version 3.2) // Cladistics. V. 5. P. 164–166.
  36. Garza J.C., Williamson E.G. 2001. Detecting of reduction in population size using data from microsatellite loci // Mol. Ecol. V. 10. № 2. P. 305–318. https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2001.01190.x
  37. Habicht C., Seeb L.W., Myers K.W. et al. 2010. Summer–Fall distribution of stocks of immature sockeye salmon in the Bering Sea as revealed by single-nucleotide polymorphisms // Trans. Am. Fish. Soc. V. 139. № 4. P. 1171–1191. https://doi.org/10.1577/t09-149.1
  38. Hilborn R., Quinn T.P., Schindler D.E., Rogers D.E. 2003. Biocomplexity and fisheries sustainability // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 100. № 11. P. 6564–6568. https://doi.org/10.1073/pnas.1037274100
  39. Jombart T., Ahmed I. 2011. adegenet 1.3-1: new tools for the analysis of genome-wide SNP data // Bioinformatics. V. 27. № 21. P. 3070–3071. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr521
  40. Kassambara A., Mundt F. 2020. factoextra: extract and visualize the results of multivariate data analyses. R Package Version 1.0.7 (https://cran.r-project.org/package=factoextra. Version 10/2023).
  41. Khrustaleva A.M., Ponomareva E.V., Ponomareva M.V. et al. 2020. Phylogeography of Asian sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) based on analysis of mtDNA control region polymorphism // J. Appl. Ichthyol. V. 36. № 5. P. 643–654. https://doi.org/10.1111/jai.14072
  42. Larson W.A., Seeb J.E., Dann T.H. et al. 2014. Signals of heterogeneous selection at an MHC locus in geographically proximate ecotypes of sockeye salmon // Mol. Ecol. V. 23. № 22. P. 5448–5461. https://doi.org/10.1111/mec.12949
  43. Lê S., Josse J., Husson F. 2008. FactoMineR : an R package for multivariate analysis // J. Stat. Softw. V. 25. № 1. P. 1–18. https://doi.org/10.18637/jss.v025.i01
  44. Schliep K.P. 2011. phangorn: phylogenetic analysis in R // Bioinformatics. V. 27. № 4. P. 592–593. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq706
  45. Schtickzelle N., Quinn T.P. 2007. A metapopulation perspective for salmon and other anadromous fish // Fish Fish. V. 8. № 4. P. 297–314. https://doi.org/10.1111/j.1467-2979.2007.00256.x
  46. Varnavskaya N.V., Wood C.C., Everett R.J. et al. 1994. Genetic differentiation of subpopulations of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) within lakes of Alaska, British Columbia, and Kamchatka, Russia // Can. J. Fish. Aquat. Sci. V. 51. № S1. P. 147–157. https://doi.org/10.1139/f94-301
  47. Wood C.C. 1995. Life history variation and population structure in sockeye salmon // Evolution and the aquatic ecosystem: defining unique units in population conservation. Bethesda: Am. Fish. Soc. P. 195–216.
  48. Zhivotovsky L.A., Yurchenko A.A., Nikitin V.D. et al. 2015. Eco-geographic units, population hierarchy, and a two-level conservation strategy with reference to a critically endangered salmonid, Sakhalin taimen Parahucho perryi // Conserv. Genet. V. 16. № 2. P. 431–441. https://doi.org/10.1007/S10592-014-0670-4

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».