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.

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: 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: 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: 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: 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.

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах