Оценка состояния популяционных генофондов малоподвижных видов животных на примере наземного моллюска Bradybaena fruticum müll. (Gastropoda, Pulmonata) с использованием ДНК-маркеров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

С использованием RAPD- и ISSR-маркеров ДНК была исследована популяционная структура наземного моллюска Bradybaena (Fruticicola) fruticum Мüll. на юге Среднерусской возвышенности. Уровень ожидаемой гетерозиготности (He) колебался в диапазоне 0,133–0,262. Анализ мультилокусных генотипов (методами Chao1-bc и 1st order jackknife) позволил выявить группы с потенциально большим и низким количеством генетических комбинаций. Пониженный уровень изменчивости отмечен в группах из антропогенно нарушенных биотопов. Показатели генетической разобщенности популяций составили Фst = 0,298, Gst = 0,254, Nm = 0,708 при отсутствии достоверной связи между географическим и генетическим расстоянием между популяциями (Rm = –0,024). Эффективная численность, вычисленная с помощью формулы Слаткина, оказалась самой низкой из фоновых видов моллюсков (Ne = 0,39–0,83), а рассчитанная с помощью индексов подразделенности Фst и Gst (6,2 и 7,3 соответственно) была сопоставима с другими видами улиток.

Об авторах

Эдуард Анатольевич Снегин

ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: snegin@bsu.edu.ru

д-р биол. наук, доцент, директор научно-исследовательского центра геномной селекции

Россия, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85

Елена Андреевна Снегина

ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Email: snegina@bsu.edu.ru

научный сотрудник научно-исследовательского центра геномной селекции

Россия, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85

Список литературы

  1. Ланде Р., Бэрроуклаф Д. Эффективная численность популяций, генетическая изменчивость и их использование для управления популяциями // Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты. – М.: Мир, 1989. – С. 117–157. [Lande R, Barroclough D. Effective Population Number, Genetic Variability and Their Use for Population Management. In Viability of Populations: Environmental Aspects. Moscow: Mir; 1989. P. 117-157. (In Russ.)]
  2. Кантор Ю.И., Сысоев А.В. Каталог моллюсков России и сопредельных стран. – М.: Т-во научных изданий КМК, 2005. – 627 с. [Cantor YI, Sysoev AV. Mollusks catalog of Russia and neighboring countries. Moscow: The Association of Scientific Publications KMK; 2005. 627 p. (In Russ.)]
  3. Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Экология кустарниковой улитки Fruticicola fruticum. – М.: Т-во научных изданий КМК, 2010. – 92 с. [Seifert DV, Khokhutkin IM. Ecology of the bush snail Fruticicola fruticum. Moscow: The Association of Scientific Publications KMK; 2010. 92 p. (In Russ.)]
  4. Шилейко А.А. Наземные моллюски надсемейства Helicoidea. Фауна СССР. Моллюски. – Л.: Наука, 1978. – Т. 3. – Вып. 6. – 384 с. [Shileiko AA. Terrestrial mollusks superfamily Helicidae. Fauna of the USSR. Shellfish. Leningrad: Nauka, 1978. Vol. 3. Issue 6. P. 384. (In Russ.)]
  5. Удалой А.В. К вопросу о распространении кустарниковой улитки Fruticicola fruticum (Müller, 1774) на юге Западной Сибири / Материалы 4-й международной науч.-практ. конференции «Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России». – М., 2011. – С. 104–106. [Udaloy AV. On the distribution of the bush snail Fruticicola fruticum (Müller, 1774) in the south of Western Siberia. (Proceedings of the 4th international scientific-practical conference.) “Conservation of animal diversity and hunting in Russia”. Moscow; 2011. P. 104-106. (In Russ.)]
  6. Снегин Э.А. Структура расселенности Bradybaena fruticum (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) в условиях юга лесостепной зоны Русской равнины: автореф. дис. … канд. биол. наук. – М., 1999. [Snegin EA. Structure of the settlement of Bradybaena fruticum (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) in the conditions of the south of the forest-steppe zone of the Russian Plain. [dissertation] Moscow; 1999. (In Russ.)]
  7. Хохуткин И.М. Структура изменчивости видов на примере наземных моллюсков. – Екатеринбург: УрО РАН, 1997. – 175 с. [Khokhutkin IM. Species Variability Structure as Exemplified by Terrestrial Snails: UrB RAS; 1997. 175 p. (In Russ.)]
  8. Матёкин П.В., Макеева В.М. Полиморфная система эстераз и пространственная структура вида у кустарниковой улитки (Bradybaena fruticum Müll.) // Журнал общей биологии. – 1977. – Т. 38. – № 6. – С. 908–913. [Matekin PV, Makeeva VM. Polymorphic Esterase System and the Spatial Structure of the Species in the bush snail (Bradybaena fruticum Müll.). Zh Obshch Biol. 1977;38(6):908-913. (In Russ.)]
  9. Макеева В.М., Белоконь М.М., Малюченко О.П. Оценка состояния генофонда природных популяций беспозвоночных животных в условиях фрагментарного ландшафта Москвы и Подмосковья (на примере кустарниковой улитки Bradybaena fruticum (Müll) // Генетика. – 2005. – Т. 41. – № 11. – С. 1495–1510. [Makeeva VM, Belokon MM, Malyuchenko OP. Estimating the Gene Pool Condition in Natural Populations of Invertebrates in the Fragmented Landscape of Moscow and Moscow Region with Special Reference to Bush Snail Bradybaena fruticum Müll. Russian Journal of Genetics. 2005;41(11):1230-1244. (In Russ., Eng.)]
  10. Falniowski A, Szarowska M, Witkowska-Pelc E. Intra- and interpopulation genetic differentiation and gene flow in a group of isolated populations of Bradybaena fruticum (Müller, 1774) in South Poland. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research. 2004;42(1):70-80.
  11. Welsh J, McClelland M. Fingerprinting genomes using CR with arbitrary primers. Nucleic Acids Res. 1990;18(22):7213-7219. doi: 10.1093/nar/18.24.7213.
  12. Zietkiewicz E, Rafalski A, Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR) – anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics. 1994;20(2):176-181. doi: 10.1006/geno.1994.1151.
  13. Снегин Э.А. Эколого-генетические аспекты расселения Bradybaena fruticum (Mollusca, Gastropoda, Pullmonata) в элементах лесостепного ландшафта // Экология. – 2005. – № 1. – С. 39–47. (Snegin EA. Ecological and Genetic Characteristics of the Distribution of Bradybaena fruticum (Mollusca, Gastropoda, Pullmonata) in a Forest-Steppe Landscape. Russian Journal of Ecology. 2005;36(1):33-40. (In Russ., Eng.)]
  14. Снегин Э.А. Оценка состояния популяционных генофондов наземных моллюсков в условиях влияния горно-обогатительных комбинатов на примере Bradybaena fruticum Müll. (Gastropoda, Pulmonata) // Экологическая генетика. – 2010. – Т. VIII. – № 2. – С. 45–55. [Snegin EA. Assessment of the state of population gene pools of terrestrial mollusks in conditions of influence of ore dressing combines from the example of Bradybaena fruticum Müll. (Gastropoda, Pullmonata). Russian J of Genetics: Applied Research. 2011;1(5):379-389. (In Russ., Eng.)]. doi: 10.1134/S2079059711050133.
  15. Снегин Э.А. Временная динамика частот полиморфных признаков раковины в популяциях Bradybaena fruticum Müll (Gastropoda, Pulmonata) на юге Среднерусской возвышенности // Научные ведомости БелГУ. – Серия «Естественные науки». – 2013. – № 10(153). – Вып. 20. – С. 87–91. [Snegin EA. Temporal dynamics of frequencies of polymorphic features of the shell in the populations of Bradybaena fruticum Müll (Gastropoda, Pulmonata) in the south of the Central Russian Upland. Scientific Bulletins of BelSU. Ser. of Natural Sciences. 2013;10(153)(20):87-91. (In Russ.)]
  16. Снегин Э.А. Анализ генетической изменчивости популяций наземного моллюска Bradybaena fruticum Müll. с использованием RAPD и ISSR маркеров // Научные ведомости БелГУ. – Сер. «Естественные науки». – 2011. – № 15 (110). – Вып. 16. – С. 37–43. [Snegin EA. Analysis of the genetic variability of populations of terrestrial mollusk Bradybaena fruticum Müll. Using RAPD and ISSR markers. Scientific Bulletins of BelSU. Ser. Natural Sciences. 2011;15(110)(16):37-43. (In Russ.)]
  17. Baur B, Klemm M. Absence of isozyme variation in geographically isolated populations of the land snail Chondrina clienta. Heredity. 1989;63(2):239-244. doi: 10.1038/hdy.1989.97.
  18. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. Теория стабилизирующего отбора. – М.: Наука, 1968. – 451 c. [Shmalgauzen II. Factors of evolution. The theory of stabilizing selection. Moscow: Science; 1968. 451 p. (In Russ.)]
  19. Frankel OH, Soule ME. Conservation and Evolution. Cambridge: Cambridge University Press; 1981.
  20. Nevo E. Genetic variation in natural population: patterns and theory. Theor Pop Biol. 1978;13:121-177. doi: 10.1016/0040-5809(78)90039-4.
  21. Левонтин Р. Генетические основы эволюции. – М.: Мир, 1978. – 351 с. [Lewontin RC. The genetic basis of evolutionary change. New York: Columbia University Press; 1974. (In Russ., Eng.)]
  22. Майр Э. Зоологический вид и эволюция. – М.: Мир, 1968. – 398 c. [Mayr E. Animal species and evolution. London: Oxford University Press; 1965. 797 p. (In Russ., Engl.)]
  23. Haikola S, Fortelius W, O’Hara RB, et al. Inbreeding depression and the maintenance of genetic load in Melitaea cinxia metapopulation. Conservation Genetics. 2001;2:325-335. doi: 10.1023/A:1012538329691.
  24. Tomimatsu H, Ohara M. Effects of forest fragmentation on seed predation of the understory herb Trillium comschatcense. Conserv Biol. 2002;16:1277-1285. doi: 10.1046/j.1523-1739.2002.00412.x.
  25. Хански И. Ускользающий мир: Экологические последствия утраты местообитаний. – М.: Т-во научных изданий КМК, 2010. – 340 с. [Hanski I. The shrinking world: Ecological consequences of habitat loss. International Ecology Institute, Oldendorf/Luhe, Germany; 2005. 307 p. (In Russ., Engl.)]
  26. Hanski I. Metapopulation dynamics. Nature. 1998;396:41-49. doi: 10.1038/23876.
  27. Hanski I. Metapopulation Ecology. Oxford: Oxford University Press; 1999.
  28. Heino M, Hanski I. Evolution of migration rate in a spatially realistic metapopulation model. Am Nat. 2001;157:495-511. doi: 10.1086/319927.
  29. Струнников В.А. Возникновение компенсаторного комплекса генов одна из причин гетерозиса // Журнал общей биологии. – 1974. – Т. 35. – С. 666–677. [Strunnikov VA. The origin of the compensatory complex of genes is one of the causes of heterosis. Zhurnal obshhej biologii. 1974;35:666-677. (In Russ.)]
  30. Ray C. Maintaining genetics diversity despite local extinctions: effects of population scale. Biol Conserv. 2001;100:3-14. doi: 10.1016/S0006-3207(00)00202-0.
  31. Wright S. Random drift and shifting balance theory of evolution. Mathematical Topics in Population Genetics. Berlin: Springer Verlag; 1970. P. 1-31.
  32. Excoffier L, Smouse PE, Quattro JM. Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data. Genetics. 1992;131:479-491.
  33. Peakall R, Smouse PE. GenAlEx 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol Notes. 2006;6:288-295. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x.
  34. Mantel N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research. 1967;27:209-220.
  35. Diniz-Filho JAF, Soares TN, Lima JS, et al. Mantel test in population genetics. Genetics and Molecular Biology. 2013;36(4):475-485. doi.org/10.1590/S1415-47572013000400002
  36. Nei M. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam; 1975.
  37. Yeh FC, Yang R, Boyle TJ, Ye Z, Xiyan JM. POPGENE32, Microsoft Window-based Freeware for Population Genetic Analysis, Version 1.32; Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta: Edmonton, Canada. 2000. http://www.ualberta.ca/~fyeh/popgene_download.html. (cited 12.04.2008).
  38. Nei M, Li WH. Mathematical model for studying genetic variation in terms restriction endonucleases. Proceedings the National Academy Sciences. USA. 1979;76:5269-5273. doi: 10.1073/pnas.76.10.5269.
  39. Saitou N, Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution. 1987;4(4):406-425.
  40. Van de Peer Y, De Wachter Y. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Computer Applications in the Biosciences. 1994;10(5):69-70. doi: 10.1093/bioinformatics/10.5.569
  41. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях / Под ред. Ю.П. Алтухова. – М.: Наука, 2004. – 619 с. [The dynamics of population gene pools under anthropogenic influences. Ed by Yu.P. Altukhov. Moscow: Nauka; 2004. 619 p. (In Russ.)]
  42. Снегин Э.А. Пространственные и временные аспекты эколого-генетической структуры популяций беспозвоночных животных (на примере наземных моллюсков и насекомых юга Среднерусской возвышенности): дис. … д-ра биол. наук. – Белгород: НИУ БелГУ, 2012. – 394 с. [Snegin EA. Spatial and temporal aspects of the ecological and genetic structure of populations of invertebrates (for example, terrestrial mollusks and insects of Southern Central Russian Upland. [dissertation] Belgorod: BSU; 2012. 394 p. (In Russ.)]
  43. Chao A, Species richness estimation. In: Balakrishnan N, Read CB, Vidakovic B, editors. Encyclopaedia of Statistical Science. New York: Wiley; 2005. P. 7907-7916.
  44. Burnham KP, Overton WS. Estimation of the size of a closed population when capture probabilities vary among animals. Biometrika. 1978;65:625-633. doi: 10.1093/biomet/65.3.625
  45. Chao А, Shen TJ. 2009. SPADE. http: //chao.stat.nthu.edu.tw. (cited 12.03.2015).
  46. Slatkin M. Isolation by distance in equilibrium and non-equilibrium populations. Evolution. 1993;47(1):294-79. doi: 10.1111/j.1558-5646.1993.tb01215.x.
  47. Wright S. The genetical structure of populations. Ann Eugenics. 1951;15:323-354. doi: 10.1111/j.1469-1809.1949.tb02451.x.
  48. Снегин Э.А. Временная динамика генетической структуры и эффективная численность популяций Bradybaena fruticum Müll. (Mollusca, Gastropoda, Pullmonata) в условиях юга Среднерусской возвышенности // Экология. – 2015. – № 3. – C. 198–205. doi: 10.7868/S0367059715020110. [Snegin EA. Temporal dynamics of the genetic structure and effective size of Bradybaena fruticum Müll. (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) populations in the south of the Central Russian Upland. Russian Journal of Ecology. 2015;46(3):260-266. (In Russ., Engl.)]. doi: 10.1134/S1067413615020113.
  49. Снегин Э.А. Анализ генетической изменчивости популяций наземного моллюска Сhondrula tridens Müll. (Gastropoda, Pulmonata) с использованием RAPD- и ISSR-маркеров // Экологическая генетика. – 2013. – T. XI. – № 3. – С. 37–47. [Snegin EA. Analysis of genetic variability in populations of a terrestrial snail Chondrula tridens Müll. (Gastropoda, Pulmonata), based on the RAPD and ISSR markers. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2014;4(5):444-454. (In Russ., Engl.)]. doi: 10.1134/S207905971405013X.
  50. Снегин Э.А. Оценка состояния популяционных генофондов особо охраняемого вида Helicopsis striata (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) на основе ДНК-маркеров // Экологическая генетика. – 2015. – Т. XIII. – № 3. – С. 28–39. [Snegin EA. Estimating the State of Population Gene Pools of the Specially Protected Helicopsis striata (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) Species Based on DNA Markers. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2017;7(2):135-144. (In Russ., Engl.)]. doi: 10.1134/S2079059717020113.
  51. Снегин Э.А., Снегина Е.А. Генетическая структура популяций особо охраняемого моллюска Cepaea vindobonensis (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) в условиях северо-восточной части современного ареала // Экологическая генетика. – 2016. – Т. XIV. – № 3. – С. 13–27. [Snegin EA, Snegina EA. Genetic structure of the populations of the specially protected mollusk Cepaea vindobonensis (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata) in the north-eastern part of the present range. Ecologicheskaia genetica. 2016;14(3):13-27. (In Russ.)]. doi: 10.17816/ecogen14313-27.
  52. Снегин Э.А., Артемчук О.Ю. Генетическая структура популяций Helix pomatia L. (Mollusca, Pulmonata) юго-восточной и восточной части ареала // Генетика. –2017. – Т. 53. – № 3. – С. 334–344. doi: 10.7868/S0016675817030122. [Snegin EA, Artemchuk OYu. Population Genetic Structure of Helix pomatia L. (Mollusca, Pulmonata) from the Southeastern and Eastern Parts of the Range. Russian Journal of Genetics. 2017;53(3):348-357. (In Russ., Engl.)]. doi: 10.1134/S1022795417030127.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пункты сбора Br. fruticum (описание пунктов в таблице 1)

Скачать (772KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Показатели ожидаемой гетерозиготности (He) в популяциях Br. fruticum по различным локусам

Скачать (54KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полигоны Дебеца, построенные по совокупности частот q-аллеля 44 локусов ДНК в популяциях Br. fruticum

Скачать (195KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дендрограмма генетических расстояний, построенная методом ближайшего связывания (NJ) между популяциями Br. fruticum по локусам ДНК

Скачать (85KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость уровня потока генов Nm между парами популяций Br. fruticum от географического расстояния между ними Dg (км)

Скачать (20KB)
Метаданные

© Снегин Э.А., Снегина Е.А., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах