Восточно-Уральский радиоактивный след – источник генетического разнообразия в популяциях грызунов на сопредельных территориях

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Впервые в зоне локального радиоактивного загрязнения (ВУРС) исследованы полиморфизм фрагмента гена цитохром b (сytb) митохондриальной ДНК и миграционная активность красных полевок (Myodes rutilus Pallas, 1779). Результаты свидетельствуют о высоком гаплотипическом разнообразии у животных из зоны ВУРС и с сопредельной территории (9–10 км) по сравнению с референтной выборкой (220 км). Нуклеотидное разнообразие и среднее число парных различий между гаплотипами оказались наибольшими в выборке с сопредельного участка, где уровень радиоактивного загрязнения соответствует фоновым величинам. Предположение об ассоциации параметров генетического разнообразия с миграциями грызунов из зоны ВУРС верифицировано в полевых экспериментах методом группового мечения животного населения родамином. Выявлены мигранты обоих полов разного функционального статуса на фоновых участках. Дальняя дистанция (9500 м) является максимальной из известных для красных полевок. Зона ВУРС является источником генетической изменчивости в популяциях грызунов на сопредельных территориях за счет переноса мигрантами радиационно-индуцированных эффектов. Митохондриальная ДНК может служить эффективным маркером радиационного воздействия. Целесообразно совместное использование экологических и молекулярных маркеров при проведении мониторинга на грызунах в зонах локального радионуклидного загрязнения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Елена Борисовна Григоркина

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grigorkina@ipae.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-8797-6211
Россия, Екатеринбург

Сергей Борисович Ракитин

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: grigorkina@ipae.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-5575-4681
Россия, Екатеринбург

Григорий Валентинович Оленев

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: olenev@ipae.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-8896-7915
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Aarkrog A., Dahlgaard H., Nielsen S.P. et al. Radioactivity inventories from the Kyshtym and Karachay accidents: estimates based on soil samples collected in the South Urals (1990–1995). Sci. Total Environ. 1997;201:137–154.
  2. Grigorkina E.B., Olenev G.V. Migrations of rodents in the zone of local radioactive contamination at different phases of population dynamics and their consequences. Biol. Bull. 2018;45(1):110–118. https://doi.org/10.7868/S0002332918010150
  3. Grigorkina E.B. Olenev G.V. Radioadaptation of rodents in the zone of local radioactive contamination (Kyshtym Accident, Russia): 50 years on. Radioprotection. 2009;44(5):129–134. https://doi.org/10/1051/radiopro/20095028
  4. Fisher P. Review of using Rhodamine B as a marker for wildlife studies. Wildl. Soc. Bull. 1999;27:318–329.
  5. Толкачев О.В., Беспамятных Е.Н. Новый метод детекции родаминовой метки и возможности его применения в зоологических исследованиях. Журнал СФУ. Биология. 2019;12(4):352-365. [Tolkachev O.V., Bespamyatnykh E.N. The new method of rhodamine mark detection and its application possibilities in zoological studies. Zhurnal Sibirskogo Federalnogo Universiteta. Seriya Biologiya. 2019;12(4):352–365 (In Russ)]. https://doi.org/10.17516/1997-1389-0051
  6. Sram R.J. Future research directions to characterize Environmental mutagens in highly polluted areas. Environ. Health Perspect. 1996;104(3):603–607.
  7. Bickham J.W., Sandhu S., Hebert P.D.N. et al. Effects of chemical contaminants on genetic diversity in natural population: implications for biomonitoring and ecotoxicology. Mutat. Res. 2000;463:33–51.
  8. Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А. Полиморфизм ДНК в популяционной генетике. Генетика. 2002;38(9):1173–1195. [Altuchov Yu.P., Salmenkova E.A. DNA polymorphism in population genetic. Genetica. 2002;38(9):1173–1195. (In Russ.)]
  9. Geras’kin S.A., Volkova P.Y. Genetic diversity in Scots pine populations along a radiation exposure gradient. Sci. Total Environ. 2014;496:317–327. www.elsevier.com/locate/scitotenv
  10. Животовский Л.А. Две ветви исследований популяционной структуры вида – экологическая и генетическая: история, проблемы, решения. Генетика. 2017;53(11):1244–1253. [Zhivotovsky L.A. Two branches – ecological and genetic – in studying the species population structure: history, problems, and solutions. Genetica. 2017;53(11):1244–1253. (In Russ.)]
  11. Газиев А.И., Подлуцкий А.Я. Низкая эффективность систем репарации ДНК в митохондриях. Цитология. 2003;Т. 45(4):403–417. [Gaziev A.I., Podlutsky A.Ya. Low efficiency of DNA repair systems in mitochondria a review. Tsitologia. 2003;45(1):403–417. (In Russ.)]
  12. Theodarakis C.W., Bickham J.W., Lamb T. et al. Integration of genotoxicity and population genetic analyses in kangaroo rats (Dipodomys merriami) exposed to radionuclide contamination at the Nevada Test Site, USA. Environ. Toxicol. Chem. 2001;20(2):317–326.
  13. Baker R.J., Dickins B.,Wickliffe J.K. et al. Elevated mitochondrial genome variation after 50 generations of radiation exposure in a wild rodent. Evolut. Applicat. 2017;10:784–791.
  14. Molchanova I., Mikhailovskaya L., Antonov K. et al. Current assessment of integrated content of long-lived radionuclides in soils of the head part of the East Ural Radioactive Trace. J. Environ. Radioact. 2014;138(6):238−248. www.elsevier.com/locate/jenvrad
  15. Aljanabi S. M., Martinez I. Universal and rapid salt-extraction of high quality genomic DNA for PCR-based techniques. Nucl. Acids Res. 1997;25(22):4692–4693.
  16. Ракитин С.Б., Копориков А.Р., Богданов В.Д. и др. Изменчивость микросателлитной ДНК налима (Lota Lota) Обь-Иртышского бассейна: тестирование праймеров и оптимизация методики. Вестн. АГТУ. Сер. Рыбное хозяйство. 2013;3:118–128. [Rakitin S. B., Koporikov A. R., Bogdanov V. D. et al. Variation of microsatellite DNA of burbot (Lota Lota) of the Ob-Irtysh basin: testing of primers and optimization if the method. Vestnik AGTU. Seria: Rybnoe chozyaistvo. 2013(3):118–128. (In Russ.)]
  17. Абрамсон Н.И., Родченкова Е.Н., Костыгов А.Ю. Генетическая изменчивость и филогеография рыжей полевки (Clethrionomys glareolus, Arvicolinae, Rodentia) на территории России с анализом зоны интрогрессии мтДНК близкородственного вида – красной полевки (Cl. rutilus). Генетика. 2009;45(5):610–623. [Abramson N.I., Rodchenkova E.N., Kostygov A.Yu. Genetic variation and phylogeography of bank vole (Clethrionomys glareolus, Arvicolinae, Rodentia) in Russia with special reference to the introgression of the mtDNA of a closely related species, red backed vole (Cl. rutilus). Genetica. 2009;45(5):610–623. (in Russ.)]
  18. Hall T.A. Bio-Edit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucl. Acids Sympos. Ser. 1999;41:95-98.
  19. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molec. Biol. Evolut. 2011;28(10):2731–2739.
  20. 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;10:564–567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x
  21. Olenev G.V. Determining the age of cyclomorphic rodents: functional–ontogenetic determination, ecological aspects. Rus. J. Ecol. 2009; 40(2):93–104. https://doi.org/10.1134/S1067413609020040
  22. Jacob J., Jones D.A., Singleton G.R. Retention of the bait marker Rhodamine B in wild house mice. Wildl. Res. 2002;29:159–164.
  23. Kozakiewicz M., Cho£uj A., Kozakiewicz A. Long-distance movements of individuals in a free-living bank vole population: an important element of male breeding strategy. Acta Theriologica. 2007;52(4):339–348.
  24. Howard W.E. Innate and environmental dispersal of individual vertebrates. American Midland Naturalist. 1960;63:152–161.
  25. Fichet-Calvet E. Persistence of a systemic labelling in fur and guard hairs by ingestion of rhodamine B in Myocastor coypus (Rodentia). Mammalia. 1999;63:241–244.
  26. Lidicker W.Z. Jr. Dispersal. The American Society of Mammalogists. Spec. Public. 1985;8:420–454.
  27. Щипанов Н.А., Купцов А.В. Нерезидентность у мелких млекопитающих и ее роль в функционировании популяции. Успехи современной биологии. 2004;124(1): 28–43. [Shchipanov N.A., Kuptsov A.V. Nonresidence in small mammals and its role in the functioning of populations. Uspekhi sovremennoi biologii. 2004;124(1):28–43. (In Russ.)]
  28. Malinovsky G.P., Yarmoshenko I.V., Starichenko V.I. et al. Assessment of radiation exposure of murine rodents at the EURT territories. Centr. Eur. J. Biol. 2014;9(10):960‒966. https://doi.org/10.2478/s11535-014-0321-2
  29. Sources effects and risks of ionizing radiation. UNSCEAR 2008 Report to General Assemly with Scientific Annexes. New York: UNSCEAR. 2011. 219 p.
  30. Григоркина Е.Б., Пашнина И.А. К проблеме радиоадаптации мелких млекопитающих (экологическая специализация вида, радиорезистентность, гемопоэз, иммунитет). Радиац. биология. Радиоэкология. 2007;47(3): 371‒378. [Grigorkina E.B., Pashnina I.A. On the Problem of Radioadaptation in Small Mammals (Ecological specialization of a species, radioresistance, hemopoiesis, immunity). Radiatsionnaya Biologiya. Radioecologiya. 2007;47(3):371–378. (In Russ.)]
  31. Yalkovskaya L.E., Grigorkina E.B., Tarasov O.V. Cytogenetic consequences of chronic irradiation in rodent populations inhabiting the Eastern Ural Radioactive Trace zone. Biophysics. 2011;56(1):140–144. https:doi: 10.1134/S0006350911010258
  32. May A., Bohr V.A. Gene-specific repair of gamma-ray-induced DNA strand breaks in colon cancer cells no coupling to transpiration and no removal from the mitochondrial genome. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000;269: 433–437.
  33. Chung H.C., Kim S.H., Lee M.C. et al. Mitochondrial disfunction by gamma irradiation accompanies the induction of cytochrome P450 2 EI (CYP2EI) in rat liver. Toxicology. 2001;161:79–91.
  34. Rakitin S.B., Grigorkina E.B., Olenev G.V. Analysis of microsatellite DNA in rodents from Eastern Urals radioactive trace zone and contiguous territories. Rus. J. Genet. 2016;52(4):398–404. https://doi.org/10.1134/S1022795416030121
  35. Gileva E.A., Lyubashevskii N.M., Starichenko V.I. et al. Hereditary chromosome instability in common vole (Microtus arvalis) from the region of the Kyshtym Nuclear Meltdown: fact or hypothesis? Rus. J. Genetics. 1996;32(1):99–104.
  36. Ronce O. How does it feel to be like a rolling stone? Ten questions about dispersal evolution. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2007;38:231–253.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема расположения участков исследований: 1 – Шигаево (Свердловская обл.) – референтная территория; 2 – зона влияния ВУРС (Челябинская обл.). На врезке участки мечения и отлова мелких млекопитающих, дистанция 9300‒9500 м (а – зона ВУРС, б – контроль).

Скачать (246KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Родаминовые метки (желтая флуоресценция) у дальних мигрантов красных полевок (M. rutilus Pallas, 1779) при поедании приманки с красителем: а – двойная метка в вибриссе и б – метка в когтях самки-сеголетки через 78 дней после раскладывания приманки с родамином В; в – метка на шее зимовавшего самца спустя 251 день после мечения.

Скачать (157KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».