Multiple Chromosomal Polymorphism in Birch Mice of the Subtilis Group (Rodentia, Dipodoidea,  Sicista ) from Saratov Right Bank

M. I. Baskevich; Баскевич М. И.; M. L. Oparin; Опарин М. Л.

doi:10.31857/S1026347022700020

Multiple Chromosomal Polymorphism in Birch Mice of the Subtilis Group (Rodentia, Dipodoidea, Sicista) from Saratov Right Bank

Authors: Baskevich M.I.¹, Oparin M.L.¹
Affiliations:
1. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences
Issue: No 3 (2023)
Pages: 246-257
Section: ГЕНЕТИКА
URL: https://journals.rcsi.science/1026-3470/article/view/135521
DOI: https://doi.org/10.31857/S1026347022700020
EDN: https://elibrary.ru/GZXQLR
ID: 135521

Cite item

Abstract

Cytogenetic analysis (routine, G-, C-, AgNOR-chromosome banding) allowed to obtain new data on chromosomal polymorphism in the population (n = 13) of Sicista sp. 1, representative of the Sicista subtilis group from the Saratov Region, right bank of Volga River. It was shown that in the studied polymorphic population of a species from the northern part of the species' range (Voskresensky district of the Saratov region) the diploid number of chromosomes varies from 2n = 22 to 2n = 24, and the number of autosome arms from NFa = 39 to NFa = 44, and the sample includes the following 6 karyotype variants: with 2n = 24, NFa = 44; 2n = 24, NFa = 43; 2n = 23, NFa = 40; 2n = 23, NFa = 41; 2n = 22, NFa = 39; 2n = 22, NFa = 40. Based on G‑banding method, the determined intrapopulation chromosomal polymorphism in Sicista sp. 1 was defined by two chromosomal rearrangements: tandem translocation involving two biarmed autosomes No 4 and 10 and a pericentric inversion of pair No 6. In the studied sample (n = 13), a stable advantage of heterozygotes was revealed for both structural chromosomal mutations and the chromosomal polymorphism is characterized as balanced or heterozygous. The potential role of the identified polymorphism in chromosomal evolution and adaptive strategy of the species is discussed.

Keywords

speciation, karyotype, variability, chromosomal rearrangements, polymorphism, population, Sicista, mammals

About the authors

M. I. Baskevich

Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mbaskevich@mail.ru
Russia, 119071, Moscow, Leninsky prosp., 33

M. L. Oparin

Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences

Email: mbaskevich@mail.ru
Russia, 119071, Moscow, Leninsky prosp., 33

References

Анискин В.М., Богомолов П.Л., Ковальская Ю. М., Лебедев В.С., Суров А.В., Тихонов И.А. Кариологическая дифференциация мышовок группы “subtilis” (Rodentia, Sicista) на юго-востоке Русской равнины – Аверьянов А.О., Абрамсон Н.И. (ред.). Материалы международного совещания: систематика, филогения и палеонтология мелких млекопитающих. Санкт-Петербург: Зоологический институт РАН. 2003. С. 27−29.
Ахвердян М.Р., Ляпунова Е.А., Воронцов Н.Н., Тесленко С.В. Внутрипопуляционный аутосомный полиморфизм обыкновенной полевки Microtus arvalis Закавказья // Генетика. 1999. Т. 35. № 12. С. 1687−1698.
Баклушинская И.Ю. Хромосомные перестройки, реорганизация генома и видообразование // Зоол. журн. 2016. Т. 95. № 4. С. 376−393.
Баскевич М.И., Опарин М.Л., Соколенко О.В., Авилова Е.А. Новые данные по хромосомной изменчивости и распространению видов-двойников Microtus arvalis sensu lato (Rodentia, Arvicolinae) в Нижнем Поволжье // Зоол. журн. 2008. Т. 87. № 11. С. 1382−1390.
Баскевич М.И., Опарин М.Л., Черепанова Е.В., Авилова Е.А. Хромосомная дифференциация степной мышовки, Sicista subtilis (Rodentia, Dipodoidea) в Саратовском Поволжье // Зоол. журн. 2010. Т. 89. № 6. С. 749−757.
Баскевич М.И., Сапельников С.Ф., Власов А.А. Новые данные по хромосомной изменчивости темной мышовки (Sicista severtzovi, Rodentia, Dipodoidea) из Центрального Черноземья // Зоол. журн. 2011. Т. 90. № 1. С. 59−66.
Баскевич М.И. Систематика, эволюция и изменчивость р. Sicista (Rodentia, Dipodoidea): обзор кариологических и молекулярных данных // Аспекты биоразнообразия // Труды Зоол. музея МГУ им. М.В. Ломоносова. Т. 54. Ч. 1. М.: Т-во научн. изданий КМК. 2016. С. 191−228.
Богучарсков В.Т., Князев Ю.П. Историко-географический анализ изучения ландшафтов бассейна Среднего и Нижнего Дона // Вестник ВГУ. Серия географическая. Геоэкология. 2012. № 2. С. 65−69.
Борисов Ю.М. Процесс увеличения числа и вариантов системы B-хромосом мышей Apodemus peninsulae в популяции горного Алтая за 26-летний период // Генетика. 2008. Т. 44. № 9. С. 1227−1237.
Вавилов Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Доклад на III Всероссийском селекционном съезде в г. Саратове 4 июня 1920. 16 с.
Волобуев В.Т. В-хромосомы млекопитающих // Успехи соврем. биологии. 1981. Т. 86. № 3. С. 387–402.
Воронцов Н.Н. Значение изучения хромосомных наборов для систематики млекопитающих // Бюлл. Моск. обз-ва испыт. Природы. Отд. Биол. 1958. Т. 63. № 2. С. 5–36.
Гилева Э.А. Хромосомная изменчивость и эволюция. М.: Наука. 1990. 141 с.
Загороднюк И.В. Кариотипическая изменчивость 46-хромосомных форм полевок группы Microtus arvalis (Rodentia): Таксономическая оценка // Вестн. зоол. 1991. № 1. С. 36−45.
Иваницкая Е.Ю. Существуют ли закономерности хромосомной эволюции млекопитающих // Эволюционные и генетические исследования млекопитающих. Материалы докладов Всесоюзного совещания. Владивосток: ДВО АН СССР. 1990. Ч. 1. С. 1−9.
Картавцева И.В., Шереметьева И.Н., Павленко М.В. Множественный хромосомный полиморфизм хромосомной расы “эворон” эворонской полевки (Rodentia, Arvicolinae) // Генетика. 2021. Т. 57. № 1. С. 82−94.
Ковальская Ю.М., Тихонов И.А., Тихонова Г.Н., Суров А.В., Богомолов П.Л., Новые находки хромосомных форм мышовок группы subtilis и описание Sicista severtzovi cimlanica subsp.n. (Mammalia, Rodentia) из среднего течения Дона // Зоол. журн. 2000. Т. 79. № 8. С. 954−964.
Ляпунова Е.А., Баклушинская И.Ю., Коломиец О.Л., Мазурова Т.Ф. Анализ плодовитости гибридов разнохромосомных форм слепушонок надвида Ellobius tancrei, отличающихся по одной паре робертсоновских метацентриков // ДАН СССР. 1990. Т. 310. № 3. С. 721−723.
Москвитин А.И., Плейстоцен Нижнего Поволжья // Тр. Геологического Ин-та АН СССР. 1962. Вып. 64. 279 с.
Орлов В.Н. Кариосистематика млекопитающих. М.: Наука. 1974. 207 с.
Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сравнительная цитогенетика и кариосистематика млекопитающих. М.: Наука, 1983. 405 с.
Павлинов И.Я.Систематика современных млекопитающих. Калякин М.В. (ред.) [Труды Зоологического Музея МГУ.Т. XLVI]. М.: Изд-во МГУ. 2003. 297 с.
Раджабли С.И., Графодатский А.С. Эволюция кариотипа млекопитающих (структурные перестройки хромосом и гетерохроматина) // Цитогенетика гибридов, мутаций и эволюция кариотипа. Новосибирск: Наука. 1977. С. 231−248.
Русин М.О., Шрамко Г., Черкес Т. Ревизия степных мышовок (Sicista subtilis s. l.) Европейской части ареала // Структура вида у млекопитающих. Материалы конференции, 21−23 окт. 2015 г., Москва. М.: Т-во научн. изданий КМК. 2015. С. 71.
Cоколов В.Е., Баскевич М.И., Ковальская Ю.М. Изменчивость кариотипа степной мышовки, Sicista subtilis Pallas (1778) и обоснование видовой самостоятельности S. severtzovi Ognev, 1935 (Rodentia, Zapodidae) // Зоол. журн. 1986. Т. 65. № 2. С. 1684–1692.
Тимофеев-Ресовский, Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий очерк теории эволюции. М.: Наука. 1977. 302 с.
Хвостова В.В., Богданов Ю.Ф. Цитология и генетика мейоза М.: Наука, 1975. 432 с.
Щипанов Н.А., Павлова С.В. Многоуровневая подразделенность в группе видов “araneus” рода Sorex. 1. Хромосомная дифференциация // Зоол. журн. 2016. Т. 95. № 2. С. 216–233.
Ayala D., Pelayo Acevedo, Marco Pombi, I. Dia, D. Baccolini, C. Costantini, F. Simard, D. Fontenille. Chromosome inversions and ecological plasticity in the main African malaria mosquitoes // Evolution. 2017. V. 71. P. 686–701.
Baklushinskaya I.Yu., Lyapunova E.A. Robertsonian translocations and origin of new forms in group Ellobius tancrei (Mammalia, Rodentia) // Chromosome Research. 1995. V. 3. P. 69–70.
Bonvicino C., D’Andrea P., Borodin P. Pericentric inversion in natural populations of Oligoryzomys nigripes (Rodentia, Sigmodontinae) // Genome. 2001. V. 4. P. 791–796.
Damas J., Marco Corbo M., Lewin H.A. Vertebrate Chromosome Evolution // Annu. Rev. Anim. Biosci. 2021. V. 9. P. 1−27.
Dobigny G., Catalan J., Gauthier P., O’Brien P.C.M., Brouat C., B€A K., Tatard C., Ferguson–Smith M.A., Duplantier J.M., Granjon L., Britton–Davidian J. Geographic patterns of inversion polymorphisms in a wild African rodent, Mastomys erythroleucus // Heredity. 2010. V. 104. P. 378–386.
Dobigny G., Britton-Davidian J., Robinson T.J., 2015. Chromosomal. polymorphism in mammals: an evolutionary perspective // Biol. Reviews. 2017. V. 92. №1. P. 1−21. https://doi.org/10.1111/brv.12213
Dobzhansky Th. Genetics of natural populations. XZVI. Altitudional and seasonal changes produced by natural selection in certain populations of Drosophila pseudoobscura and Drosophila persimilis // Genetics. 1948. V. 33. P. 158–176.
Elder F.F.B. Tandem fusion, centric fusion, and chromosomal evolution in the cotton rats, genus Sigmodon // Cytogen. Cell Genet. 1980. V. 26. P. 199–210.
Elder F.F.B., Hsu T.C. Tandem fusions in the evolution of mammalian chromosomes // The Cytogenetics of Mammalian Autosomal Rearrangements / Ed. Sandberg A.A. N.Y.: Alan R. Liss. 1988. P. 481–506.
Ford C.E., Hamerton J.L. A colchicine hypotonic citrate, squash sequence for mammalian chromosomes // Stain Technol. 1956. V. 31. P. 247−251.
Galindo D.J., Martins G.S., Vozdova M., Cernohorska H., Kubickova S., Bernegossi A.M., Kadlcikova D., Rubes J., Duarte J.M.B. Chromosomal polymorphism and speciation: the case of the genus Mazama (Cetartiodactyla, Cervidae) // Genes. 2021. V. 12. P. 165. https://doi.org/10.3390/genes12020165
Holden M.E., Musser G.G. Family Dipodidae. – Wilson D.E., Reeder D.M. (eds). Mammal species of the world.A taxonomic and geographic reference. 3d ed. Baltimore: The Johns Hopkins University Press. 2005. P. 21−42.
Howell W.M., Black D.A. Controlled silver-staining of nucleolus organizer regions with a protective colloidal developer: a 1-step method // Experientia. 1980. V.36. P. 1014−1015.
Huang L., Wang J., Nie W., Su W., Yang F. Tandem chromosome fusions in karyotypic evolution of Muntiacus: Evidence from M. feae and M. gongshanensis // Chromosome Res. 2006. V. 14. P. 637−647.
Kartavtseva I.V., Sheremetyeva I.N., Korobitsina K.V., Nemkova G.A., Konovalova E.V., Korablev V.P., Voita L.L. Chromosomal forms of Microtus maximowiczii (Schrenck, 1858) (Rodentia, Cricetidae): Variability in 2n and NF in different geographic regions // Russ. J. Theriology. 2008. V. 7. № 2. P. 89–97.
Kimura M. The Neutral Theory of Molecular Evolution. Cambridge University Press, Cambridge. 1985. 384 p.
Kovalskaya Y.M., Aniskin V.M., Bogomolov P.L., Surov A.V., Tikhonov I.A., Tikhonova G.N., Robinson T.J., Volobuev V.T. Karyotype reorganization in the subtilis group of birch mice (Rodentia, Dipodidae, Sicista): unexpected taxonomic diversity within a limited distribution // Cytogenet. Genome Res. 2011. V. 132. № 4. P. 271−288.
Lebedev V., Poplavskaya N., Bannikova A., Rusin M., Surov A., Kovalskaya Yu. Genetic variation in the Sicista subtilis (Pallas, 1773) species group (Rodentia, Sminthidae), as compared to karyotype differentiation // Mammalia, 2019. https://doi.org/10.1515/mammalia-2018-0216
Martinez P.A., Jacobina U.P., Fernandes R.V., Brito C., Penone C., Amado T.F., Fonseca C.R., Bidau C.J. A comparative study on karyotypic diversification rate in mammals // Heredity. 2017. V. 118. P. 366–373.
Matthey R. Caryotypes de murides et de dendromurides origenaiores de Republique Centrafricaine // Mammalia. 1970. V. 34. № 3. P. 459−466.
Patton J.C., Baker R.J., Genoways H.H. Apparent chromosomal heterosis in a fossorial mammal // Mamm. Papers: Univ. Nebraska State Museum. 1980. P. 193−197.
Romanenko S., Lyapunova E.A., Abdusator S. Saidov, O’Brien P.C.M., Serdykova N.A., Ferguson–Smith M.A., Grafodatsky A.S., Baklushinskaya I. Chromosome translocations as a driver of diversification in mole voles Ellobius (Rodentia, Mammalia) // Int. J. Moll. Sci. 2019. V. 20. P. 4466. https://doi.org/10.3390/ijms20184466
Seabright M. A rapid banding technique for human chromosomes // Lancet. 1971. V. 11. P. 971−972.
Sumner A.T. A simple technique for demonstrating centromeric heterochromatin // Exp. Cell Res. 1972. V. 75. P. 304−306.
Zima J. Chromosomal evolution in small mammals (Insectivora, Chiroptera, Rodentia) // Hystrix, (n.s.). 2000. V. 11. № 2. P. 5−15.