Изменчивость формы и размеров крыла в селектированных по продолжительности жизни линиях Musca Domestica L.: геометрическая морфометрия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель: оценка морфогенетических последствий массовой селекции по длительности жизни и степени дифференциации линий комнатной мухи.

Методы: анализ изменчивости размеров и формы крыла имаго методами геометрической морфометрии.

Результаты. Между линиями Sh gen (короткоживущие) и L gen (долгоживущие) выявлены значимые устойчивые различия по размерам и форме крыла и значимое уменьшение размера крыла в линии L gen. Внутригрупповое разнообразие (MNND) формы крыла имаго линии Sh gen значимо выше, чем у линии L gen. Эффект сверхрассеивания ординат отражает дестабилизацию развития.

Выводы: выявленные морфогенетические перестройки могут быть сформированы на основе исторически сложившегося веера потенциальных онтогенетических траекторий вида, характерных для популяции с подразделенной структурой.

Об авторах

Тансулпан Тимерхановна Ахметкиреева

ФГБУН «Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН»

Автор, ответственный за переписку.
Email: Tansulpan.ufa@gmail.com

старший лаборант, лаборатория молекулярной генетики человека

Россия, Уфа

Галина Васильевна Беньковская

ФГБУН «Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН»

Email: bengal2@yandex.ru

ведущий научный сотрудник, лаборатория физиологической генетики

Россия, Уфа

Алексей Геннадьевич Васильев

ФГБУН «Институт экологии растений и животных Уральского отделения РАН»

Email: vag@ipae.uran.ru

д-р биол. наук, проф. зав. лаб., лаборатория эволюционной экологии

Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Brakefield PM. Evo-devo and constraints on selection. TRENDS in Ecology and Evolution. 2006;21(7):362-8. doi: 10.1016/j.tree.2006.05.001.
  2. Jablonka E, Raz G. Transgenerational epigenetic inheritance: prevalence, mechanisms, and implications for the study of heredity and evolution. Qvart Rev Biol. 2009;84:131-176. doi: 10.1086/598822.
  3. Bonduriansky R, Crean AJ, Day T. The implications of nongenetic inheritance for evolution in changing environments. Evol Appl. 2012;5:192-201. doi: 10.1111/j.1752-4571.2011.00213.x.
  4. Mazzio EA, Soliman KFA. Basic concepts of epigenetics. Impact of environmental signals on gene expression. Epigenetics. 2012;7(2):119-130. doi: 10.4161/epi.7.2.18764.
  5. Ledón-Rettig CC. Ecological Epigenetics: An Introduction to the symposium. Integrative and Comparative Biology. 2013;53:307-318. doi: 10.1093/icb/ict053.
  6. Duncan EJ, Gluckman P.D, Dearden PK. Epigenetics, plasticity and evolution: How do we link epigenetic change to phenotype? J Exp Zool. Part B. Molecular and Developmental Evolution. 2014;322B;208-220. doi: 10.1002/jez.b.22571.
  7. Benkovskaya G. Opportunities and limitations of changes in lifespan in laboratory experiment. Advan ces in Gerontology. 2011;1(3):255-259. doi: 10.1134/s2079057011030039.
  8. Беньковская Г.В., Никоноров Ю.М. Ассортативность спаривания и поддержание внутрипопуляционного полиморфизма в природных популяциях и лабораторных культурах насекомых // Журнал общей биологии. – 2015. – Т. 76. – № 6. – С. 421–428. [Ben’kovskaya GV Nikonorov YuM. Аssortativnost’ sparivaniya i podderzhanie vnutripopulyatsionnogo polimorfizma v prirodnykh populyatsiyakh i laboratornykh kul’turakh nasekomykh. Zhurnal obshhej biologii. 2015;76(6):421-428. (In Russ.)]
  9. Маркина Т.Ю., Беньковская Г.В. Механизмы поддержания гомеостаза в лабораторных популяциях насекомых // Экология. – 2015. – № 4. – С. 294–299. [Markina TY, Benkovskaya GV. Mechanisms of homeostasis maintenance in laboratory populations of insects. Russian Journal of Ecology. 2015;46(4):365-9. (In Russ).]. doi: 10.1134/s1067413615040128.
  10. Rohlf FJ, Slice D. Extension of the Procrustes method for the optimal superimposition of landmarks. Syst Zoo logy. 1990;39(1):40-59. doi: 10.2307/2992207.
  11. Quenouille M. Approximate tests of correlation in time series. Journal of the Royal Statistical Society B. 1949;11:18-44.
  12. Zelditch ML, Swiderski DL, Sheets HD, et al. Geometric morphometrics for biologists: a primer. Elsevier: Acad. Press; 2004. 443 p.
  13. Klingenberg CP. MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Mol Ecol Resour. 2011; 11:353-357. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02924.x.
  14. Adams DC, Otárola-Castillo E. Geomorph: an R package for the collection and analysis of geometric morphometric shape data. Methods in Ecology and Evolution. 2013;4:393-399. doi: 10.1111/2041-210x.12035.
  15. Sheets HD, Zelditch ML. Studying ontogenetic trajectories using resampling methods and landmark data. Hystrix. The Italian Journal of Mammalogy. 2013;24(1):67-74.
  16. Васильев А.Г., Большаков В.Н., Васильева И.А., и др. Оценка эффектов неизбирательной элиминации в сообществе грызунов методами геометрической морфометрии // Экология. – 2016. – № 4. – С. 290–299. [Vasil’ev AG, Bol’shakov VN, Vasil’eva IA, et al. Assessment of nonselective elimination effects in rodent communities by methods of geometric morphometrics. Russian Journal of Eco logy [Internet]. 2016 Jul;47(4):383-91. (In Russ).]. doi: 10.1134/s1067413616040159.
  17. Rohlf FJ. TpsUtil, file utility program. version 1.60. Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook; 2013a (program).
  18. Rohlf FJ. TpsDig2, digitize landmarks and outlines, version 2.17. Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook; 2013b (program).
  19. Hammer Ø, Harper DAT, Ryan PD. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica. 2001;4(1):1-9.
  20. Mitteroecker P, Gunz P, Windhager S, Schaefer K. A brief review of shape, form, and allometry in geometric morphometrics, with applications to human facial morphology. Hystrix. The Italian Journal of Mammalogy. 2013;24(1):63-69. doi: 10.4404/hystrix-24.1-63-69.
  21. Anderson MJ. A new method for non-parametric multivariate analysis of variance. Australian Eco logy. 2001;26;32-46. doi: 10.1111/j.1442-9993.2001. 01070.pp.x.
  22. Дэвис Д.С. Статистический анализ данных в геологии. – Кн. 2. – М.: Недра, 1990. – 427 с. [Devis DS. Statisticheskii analiz dannykh v geologii. Vol. 2. Moscow: Nedra; 1990. 427 p. (In Russ.)]
  23. Hammer Ø. New methods for the statistical analysis of point alignments. Computers and Geosciences. 2009;35:659-666. doi: 10.1016/j.cageo.2008.03.012.
  24. Donnelly KP. Simulations to determine the variance and edge effect of total nearest neighbor distance. In: Simulation studies to archeology. Ed by I. Hodder. Cambridge: Cambridge Univ. Press; 1978. P. 91-95.
  25. Shapiro SS, Wilk MB. An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika. 1965;52;591-611.
  26. Hedges LV, Olkin I. Statistical methods for Meta-Analysis. New York: Academic Press; 1985. 369 p.
  27. Cohen J. A power primer. Psychological Bulletin. 1992;112(1):155-159. doi: 10.1037/0033-2909.112. 1.155.
  28. Васильев А.Г., Васильева И.А. Гомологическая изменчивость морфологических структур и эпигенетическая дивергенция таксонов: основы популяционной мерономии. – М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2009. – 511 с. [Vasil’ev AG, Vasil’eva IA. Gomologicheskaya izmenchivost’ morfologicheskikh struktur i epigeneticheskaya divergentsiya taksonov: osnovy populyatsionnoi meronomii. Moscow: Tov-vo nauch. izd. KMK; 2009. 511 p. (In Russ.)]
  29. West-Eberhard MJ. Phenotypic accommodation: Adaptive innovation due to developmental plasticity. J of Experimental Zool. (Mol Dev Evol). 2005;304B: 610-618. doi: 10.1002/jez.b.21071.
  30. Reed DH, Bryant EH. The evolution of senescence under curtailed life span in laboratory populations of Musca domestica (the housefly) J Hered. 2000;85(2):115-121. doi: 10.1046/j.1365-2540.2000.00737.x.
  31. Васильева Л.А., Юнакович Н., Ратнер В.А., Забанов С.А. Анализ изменений локализации МГЭ дрозофилы после селекции и температурного воздействия методом блот-гибридизации по Саузерну // Генетика. – 1995. – Т. 31. – № 3. – С. 333–341. [Vasil’eva LA, Yunakovich N, Ratner VA, Zabanov SA. Analiz izmenenii lokalizatsii MGE drozofily posle selektsii i temperaturnogo vozdeistviya metodom blot-gibridizatsii po Sauzernu. Genetika. 1995;31(3):333-41. (In Russ.)]
  32. Ратнер В.А., Васильева Л.А. Индукция транспозиций мобильных генетических элементов стрессовыми воздействиями // Соросовский образовательный журнал. – 2000. – Т. 6. – № 6. – С. 14–20. [Ratner VA, Vasil’eva LA. Induktsiya transpozitsii mobil’nykh geneticheskikh elementov stressovymi vozdeistviyami. Sorosovskii obrazovatel’nyi zhurnal. 2000;6(6):14-20. (In Russ.)]
  33. Антосюк О.Н. Нестабильность генома Drosophila melanogaster в условиях радиационного и химического стресса: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Екатеринбург, 2016. – 25 с. [Antosiuk ON. Nestabilnost genoma Drosophila melanogaster v uslovyiah radiazionnogo i khimicheskogo stressa. [dissertation] Ekaterinburg; 2016. 25 p. (In Russ.)]
  34. Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В. Механизмы поддержания полиморфизма по продолжительности жизни в лабораторных линиях комнатной мухи // Успехи геронтологии. – 2013. – Т. 26. – № 4. – С. 594–600. [Nikonorov YM, Benkovskaya GV. The mechanisms of lifespan polymorphism maintenance in the house fly laboratory strain. Advances in Gerontology [Internet]. Pleiades Publi shing Ltd; 2014;4(3):163-8. (In Russ.)]. doi: 10.1134/s2079057014030059.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема расстановки меток-ландмарок (1–17) на крыле комнатной мухи

Скачать (72KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты канонического анализа прокрустовых координат, характеризующих изменчивость формы крыла, самцов (1, 3) и самок (2, 4) линий Sh gen (1, 2) и L gen (3, 4) комнатной мухи. Контурные изображения деформаций крыла — аутлайны (outlines) соответствуют минимальным и максимальным значениям вдоль канонических переменных. Эллипсоиды включают 95 % дисперсии выборок

Скачать (55KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты кластерного анализа (UPGMA) матрицы обобщенных расстояний Махаланобиса (D2) между группами самцов и самок линий Sh gen и L gen комнатной мухи

Скачать (16KB)
Метаданные

© Ахметкиреева Т.Т., Беньковская Г.В., Васильев А.Г., 2018

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