Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Клональное разнообразие и механизмы его формирования у однополых видов ящериц рода Darevskia. Монография
.pdf
Ê
ЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ У ЯЩЕРИЦ РОДА
.
ANK AC
№
B
Таблица 8
ENE
G
*
НА ФЛАНГАХ
ИКСИРОВАННЫЕ
Ф
A (-69), A (-42) KX258628
T (-69), G (-42) KX258629
T (-69), G (-42) KX258630
НУКЛЕОТИДНЫЕ ЗАМЕНЫ
3’
2
(GAT)(GATA)3’ A (-16) KX258638
2
(GCAA)
7
3’
2
3’
2
Darevskia
(GCAA)
(GAT)(GATA)
(GCAA)
4
10
9
ТРУКТУРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
С
ОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ МИКРОСАТЕЛЛИТНОГО КЛАСТЕРА
П
.)
П
.
ЛИНА
Н
(
Д
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т (-84), А(-19), Т (+15) KX258631
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т (-84), А (-19), Т (+15) KX258632
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т (-84), А (-19), Т (+15) KX258633
12
(GATATA)(GATA)3’ С (-84), G (-19) C (+15) KX258634
11
10
10
(GAT)(GATA)(GATATAT)3’ C (-16) KX258637
7
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т (-84), А (-19), Т (+15) KX258635
(GATATA)(GATA)3’ С (-84), G (-19), C (+15) KX258636
9
9
...(GATA)
GC...(GATA)(GGT)(GATA)
6
4
МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ DU215, DU281 И DU323 ПАРТЕНОГЕНЕТИЧЕСКОГО ВИДА D. unisexualis
ЛЛЕЛЬ
А
Du215(uni)1 227 5’ (GAT)(GATA)
Du215(uni)2 220 5’ (GAT)(GATA)
Du215(uni)3 216 5’ (GAT)(GATA)
Du281(uni)1 212 5’ (GATA)
Du281(uni)2 207 5’ (GATA)
Du281(uni)3 203 5’ (GATA)
Du281(uni)4 201 5’ (GATA)
Du281(uni)5 199 5’ (GATA)
Du281(uni)6 197 5’ (GATA)
Du323(uni)1 199 5’ (AC)
Du323(uni)2 180 5’ (AC)
Даны расстояния в нуклеотидных парах (н.п.) до (–) и после (+) микросателлитного кластера
*
g 61 G
À.À. Â
ЕРГУН
, À.Å. Ã
ИРНЫК
, Ô.À. Î
СИПОВ
, À.Â. Î
МЕЛЬЧЕНКО
по структуре микросателлитов. В то время как различия между
группами аллелей заключаются как в однонуклеотидных заменах во фланкирующих микросателлит районах, так и в самой
структуре микросателлита.
Аллели различаются не только структурой, но и представленностью в популяциях. Наиболее распространенным является
аллель Du281/6 — он встречается во всех изученных популяциях.
Наиболее полиморфной является
популяция Кучак, в которой
встречается наибольшее число вариантов локуса Du281 — аллели 3, 4, 5 и 6; в то время как в популяции Норадуз были обнаружены уникальные варианты 1 и 2, а в Такярлу — встречающийся только в этой популяции аллель 5.
Как отмечалось выше, партеновид D. unisexualis возник в результате межвидовой гибридизации особей двуполых видов —
комплекса D. raddei
(материнский вид) и D. valentini (отцовский вид). Следовательно, аллельные варианты изученных локусов у D. unisexualis были наследованы от соответствующих
родительских видов. Чтобы определить, какие из этих аллелей
имеют отцовское, а какие — материнское происхождение, был
проведен ПЦР-анализ гомеологичных локусов у родительских
видов (65 особей из 13 популяций D. raddei и 19 особей из 4-х
популяций
D. valentini). Полученные ПЦР-продукты были кло-
нированы и секвенированы.
В таблице 9 представлены структурные различия аллельных
вариантов микросателлитных локусов Du215, Du281 и Du323
двуполых видов D. raddei и D. valentini. Видно, что аллели двуполых видов весьма разнообразны по структуре микросателлитов и также, в случае локусов Du281 и Du323, содержат однонуклеотидные вариации вне микросателлитов. По сочетанию
вариаций и специфической структуре микросателлита мож-
этих
но определить, от какого родительского вида унаследован тот
или иной аллель каждого локуса у партеновида.
В случае локуса Du215 аллельные варианты с гаплотипом
A-A-A-C-C наследованы от материнского вида D. raddei, а родительских аллелей с гаплотипом Т-A-G-C-C выявлено не было; поэтому определить наследование таких аллелей было
затруднительно. Исходя из специфической структуры микросателлитных кластеров, можно предположить, что аллель Du215/3
g 62 G
Ê
ЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ У ЯЩЕРИЦ РОДА
Таблица 9
Darevskia
A-A-A-C-T
A-A-A-C-C
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
3
3’
2
(GCAA)
(GATT)(GAT)(GATA)
3
10
3’
12
(GCAA)
(GAT)(GATA)
(GAT)(GATA)
9
8
4
Последовательность микросателлитного кластера Гаплотип
ТРУКТУРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
С
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
4
(GAT)(GATA)
9
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
9
(GAT)(GATA)
4
A-A-A-C-T
3’
2
(GCAA)
8
(GAT)(GATA)
5
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
6
(GAT)(GATA)
5
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
6
(GAT)(GATA)
7
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
8
(GAT)(GATA)
4
A-A-A-C-T
3’
2
(GCAA)
8
(GAT)(GATA)
4
A-A-A-C-T
3’
2
(GCAA)
7
GAT(GATA)
4
(GATA)
2
A-A-A-C-C
3’
2
(GCAA)
7
(GAT)(GATA)
4
A-A-A-C-T
3’
2
(GCAA)
7
(GAT)(GATA)
4
A-A-A-C-C
3’
(GCAA)
(GAT)(GATA)
A-A-A-C-T
A-A-A-C-T
A-A-A-C-C
3’
2
2
(GCAA)
4
3’
3’
2
4
6
2
(GAT)(GATA)
(GCAA)
(GCAA)
2
6
6
(GAT)(GATA)
(GAT)(GATA)
(GAT)(GATA)
4
4
4
(н.п.)
Длина
МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ DU215, DU281 И DU323 ДВУПОЛЫХ ВИДОВ D. raddei И D. valentini
Аллель
Du215(rad)1 256 5’ (GAT)(GATA)
Du215(rad)2 242 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)3 239 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)4 239 5’(GAT)(GATT)(GATA)
Du215(rad)5 235 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)6 235 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)7 235 5’(GAT)(GATA)(GACA)(GATA)
Du215(rad)8 235 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)9 231 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)10 231 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)11 230 5’(GAT)
Du215(rad)12 227 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)13 227 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)14 227 5’(GAT)(GATT)(GATA)
Du215(rad)15 226 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)16 223 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)17 223 5’(GAT)(GATA)
g 63 G
Продолжение табл. 9
À.À. Â
ЕРГУН
, À.Å. Ã
A-A-A-C-C
A-A-A-C-C
3’
3’
2
2
(GATA)(GCAA)3’ A-T-A-G-C
GATATA)(GATA) 3’ Т-А-Т
5
(GCAA)
(GCAA)
5
4
(GACA)
7
2(
(GAT)
7
ИРНЫК
(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
7
, Ô.À. Î
(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
3
(GATA)
3
(GACA)
4
3’ Т-А-Т
2
СИПОВ
, À.Â. Î
МЕЛЬЧЕНКО
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
3
(GAT)(GATA)
(GAT)(GATA)
4
Последовательность микросателлитного кластера Гаплотип
(н.п.)
Длина
3’ A-A-A-C-T
4
5
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GAT)(GATATA)(GATA)
(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GAT)(GATA)
(GAT)(GATA)
(GAGAT)(GATA)
7
7
2
11
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
10
11
10
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
9
9
8
(GAAA)(GATA)
4
(GATA)3’ Т-А-Т
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GATA)3’ Т-А-Т
10
7
9
Аллель
Du215(val)1 232 5’(GAT)(GACA)(GATA)
Du215(val)2 192 5’(GAT)(GATA)
Du281(rad)1 226 5’(GATA)
Du281(rad)2 220 5’(GATA)
Du281(rad)3 214 5’(GATA)
Du281(rad)4 208 5’(GATA)
Du281(rad)5 208 5’(GATA)
Du281(rad)6 205 5’(GATA)
Du281(rad)7 204 5’(GATA)
Du281(rad)8 200 5’(GATA)
Du215(rad)18 219 5’(GAT)(GATA)
Du215(rad)19 215 5’(GAT)(GATA)
Du281(rad)9 197 5’(GATA)
Du281(rad)10 196 5’(GATA)
Du281(rad)11 196 5’(GATA)
Du281(rad)12 195 5’(GATA)
Du281(rad)13 192 5’(GATA)
Du281(rad)14 191 5’(GATA)
g 64 G
Ê
ЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ У ЯЩЕРИЦ РОДА
С-G-C
Окончание табл. 9
(GAT)(GATATAT)3’ A-G-C
(GAT)(GATATAT)3’ A-G-T
3
2
Darevskia
(GAT)(GATA)(GATATAT)3’ С-G-T
4
(GAT)3’ С-G-T
(GAT)3’ С-G-T
(GAT)(GATA)(GATATAT)3’ С-G-T
(GAT)(GATA)(GATATAT)3’ С-G-T
(GAT)(GATA)(GATATAT)3’ С-G-T
15
14
(GATA)
10
(GATA)
(GATA)
6
6
6
3’3’ С-G-C
С-G-C
(GAT)(GATATA)(GATA)3’ Т-А-Т
(GATA)3’ Т-А-Т
6
Последовательность микросателлитного кластера Гаплотип
Длина
7
(н.п.)
3’
3’ С-G-C
12
11
3’ С-G-C
10
9
8
GC...(GATA)(GGT)(GATA)
GC...(GATA)(GGT)(GATA)
4
4
4
(GATA)
6
5
(GATA)
6
(GACA)(GATA)
5
(GATA)
6
Аллель
Du281(val)1 199 5’(GATA)
Du281(val)2 195 5’(GATA)
Du281(val)3 191 5’(GATA)
Du281(val)4 187 5’(GATA)
Du281(rad)15 188 5’(GATA)
Du281(rad)16 183 5’(GATA)
Du281(val)5 183 5’(GATA)
Du323(rad)1 184 5’(AC)
Du323(rad)2 180 5’(AC)
Du323(val)1 220 5’(AC)
Du323(val)2 216 5’(AC)
Du323(val)3 211 5’(AC)
Du323(val)4 211 5’(AC)
Du323(val)5 191 5’(AC)
Du323(val)6 187 5’(AC)
g 65 G
À.À. Â
ЕРГУН
, À.Å. Ã
ИРНЫК
, Ô.À. Î
СИПОВ
, À.Â. Î
МЕЛЬЧЕНКО
партеновида, имеющий простой тип микросателлита без вставки GAT, наследован от D. valentini, в отличие от остальных аллелей, обладающих более сложной структурой микросателлитного кластера — наследуемого от D. raddei. Видно, что аллели
локуса Du281 партеновида с гаплотипом С-G-С наследованы от
отцовского вида D. valentini, а аллели с гаплотипом T-A-Т —
от материнского вида D. raddei. В
случае локуса Du323 партеновида, аллель Du323/1 со сложным микросателлитным кластером наследован от отцовского вида, а аллель Du323/2 — от
теринского вида. Таким образом, используя
гаплотипические
ма-
маркеры (однонуклеотидные вариации и строение микросателлита), удалось установить, какие аллели партеновида наследованы от материнского вида, а какие — от отцовского вида.
По сочетанию аллелей каждого локуса был составлен генотип для каждой особи партеновида D. unisexualis. Особи с одинаковым генотипом образуют отдельные клональные линии.
На основании этих данных было
детектировано 7 клональных
линий, в том числе четыре условно мажорных (генотипы 1− 4)
и три условно минорных (генотипы 5 − 7) клона (условно — так
как генотипы представлены в популяциях неравномерно, и генотип мажорный для вида в целом может быть минорным для отдельной популяции или не детектироваться). Все клоны, кроме
одного (генотип 4) географически ограничены
, тогда как клон 4
широко распространен в разных популяциях (табл. 10). Популяции Такярлу и Загалу являются моноклональными, в них представлены только клоны 1 и 4 соответственно. Популяции Лчап
(два клона), Норадуз (три клона) и Кучак (четыре клона) различаются по представленности клонов, однако во всех этих популяциях встречается генотип 4. Генотип 1 был
обнаружет только
в популяции Такярлу, а генотип 2 — только в популяции Норадуз [Гирнык, 2016].
Можно предположить, что высокий уровень внутривидового
полиморфизма и неравномерное распределение генотипов в популяциях партеновида D. unisexualis связано с высокой степенью внутривидовго разнообразия бисексуального родительского вида D. raddei, независимыми гибридизационными событиями, различиями в среде обитания, а также с различными эволюционными процессами, такими как дрейф генов.
g 66 G
Ê
ЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ У ЯЩЕРИЦ РОДА
)
Таблица 10
ОЛИЧЕСТВО ОСОБЕЙ
ЧАСТОТА ГЕНОТИПОВ
К
(
С ДАННЫМ ГЕНОТИПОМ
ОПУЛЯЦИИ
П
Лчап Кучак Загалу Норадуз Такярлу
Darevskia
ЕНОТИПИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОПУЛЯЦИЙ D. UNISEXUALIS
ОМБИНАЦИЯ
Г
К
АЛЛЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
1 Du215(1+2)+Du281(5+6)+Du323(1+2) 0 0 0 0 20 20 (0,294)
2 Du215(1+3)+Du281(1+6)+Du323(1+2) 0 0 0 15 0 15 (0,22)
3 Du215(1+3)+Du281(3+4)+Du323(1+2) 10 5 0 0 0 15 (0,22)
4 Du215(1+3)+Du281(3+6)+Du323(1+2) 1 2 10 1 0 14 (0,206)
5 Du215(1+3)+Du281(4+5)+Du323(1+2) 0 2 0 0 0 2 (0,0294)
ЕНОТИП
Г
6 Du215(1+3)+Du281(2+6)+Du323(1+2) 0 0 0 1 0 1 (0,0147)
Общее количество особей 11 10 10 17 20 68
7 Du215(1+3)+Du281(5+6)+Du323(1+2) 0 1 0 0 0 1 (0,0147)
g 67 G
À.À. Â
ЕРГУН
, À.Å. Ã
ИРНЫК
, Ô.À. Î
СИПОВ
, À.Â. Î
МЕЛЬЧЕНКО
Таким образом, использование трех локусов ядерного генома,
содержащих микросателлитные ДНК, позволило выявить в выборке 68 особей партеновида D. unisexualis из пяти популяций
Армении семь клональных линий, что значительно больше, чем
по данным аллозимного анализа. Это свидетельствует о более
высокой эффективности использованных нами маркеров для генотипирования и новых возможностях этого подхода для
генотипического анализа гибридогенных видов животных. В дальнейшем предполагается решить вопрос о происхождении детектированных клонов, как это было ранее сделано для вида D. dahli,
а также привлечь новые микросателлитные локусы для получения более обширной информации по генотипированию.
7.4. КЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ D. ARMENIACA
Армянская ящерица Darevskia armeniaca (Mehely, 1909)
образует партеногенетический вид из рода Скальных ящериц
Darevskia. Возникновение этого вида произошло в результате
межвидовой гибридизации между D. valentini (отцовский вид)
и D. mixta (материнский вид) [Moritz et al., 1992]. D. armeniaca
характеризуется типичным для ящериц рода Darevskia диплоидным набором (2n = 38) и морфологией хромосом (акроцентрические, А), помимо акроцентрических хромосом в геноме обнаружены микрохромосомы [Куприянова, 1999].
Вид D. armeniaca распространен в горных областях Централь-
ного Закавказья
на высоте между 1400 и 2000 м над уровнем
моря [Darevsky, 1993]. Южная граница ареала проходит по северным и северо-восточным склонам горы Арагац в Армении,
северная граница проходит по южным отрогам Триалет в Грузии и северным предгорьям Малого Кавказа в Западном Азербайджане. Одна изолированная популяция встречается на гребне Ялнизкам
на Северо-Востоке Турции, другая — в районе
перевала Зигана гребня Трабзон в Северной Турции (рис. 11).
D. armeniaca, как и другие однополые партеногенетические
ящерицы рода Darevskia, часто встречается в областях, неблагоприятных для обитания бисексуальных форм, и достаточно хорошо адаптируется в новых условиях обитания. Об этом свидетельствует существование на протяжении долгого
времени интроду-
цированной в 1963 году популяции D. armeniaca на Украине,
g 68 G
Ê
ЛОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ У ЯЩЕРИЦ РОДА
оторванной от основного ареала этого вида, живущего в горах
Северной Армении [Даревский, Щербак, 1968; Даревский и др.,
1998]. Установлено, что этот вид может обитать в более засушливой среде обитания, чем его родительские виды [Uzzell, Da-
revsky, 1975].
Darevskia
Рис. 11. Ареал D. armeniaca на Украине и в Армении: 1 — украинская
из семи популяций было показано существование одного
широко распространенного клона и двух редких клонов
(перемещенная) популяция; 2 — популяция Семеновский перевал (исходная) (показана черным квадратом); 3 — популяция
Папанино; 4 — популяция Лчашен; 5 — популяция Тэж; 6 —
популяция Кучак; 7 — популяция Алаверды; 8 — популяция
Степанаван; 9 — популяция Пушкинский перевал; 10 — популяция Медведь-гора; 11 — популяция Артик; 12 — популяция
Лчап; 13 — популяция Такярлу; 14 — популяция Меградзор;
15 — популяция Сотк
С помощью аллозимного анализа 35 локусов у D. armeniaca
.
g 69 G
À.À. Â
ЕРГУН
, À.Å. Ã
ИРНЫК
, Ô.À. Î
СИПОВ
, À.Â. Î
МЕЛЬЧЕНКО
Однако в отличие от других партеногенетических скальных
ящериц, один из редких клонов составил большинство одной
популяции (Папанино, 19 из 27 особей), а во второй популяции
к редкому клону принадлежали 16 из 22 исследованных экземпляров (Кучак). Более поздние исследования выявили существование четырех форм, две из которых являются доминирующими, а две другие — минорными [MacCulloch et al., 1995; Murphy
et al., 1997; Fu et al., 2000].
С помощью ДНК-фингерпринтного анализа популяционных
и семейных образцов двух морфоформ (мутантной и нормальной по дорзальной окраске туловища) D. armeniaca с использованием М13-мини- и (GACA)
-, (TCC)n-микросателлитных мар-
n
керов ДНК было показано, что обе морфоформы характеризуются клонально наследуемым видоспецифическим спектром маркеров ДНК, отличным от видоспецифичных ДНК-фингерпринт-
спектров других партеновидов рода
ных
unisexualis, D. rostombekowi). Количественные оценки фин-
D.
Darevskia (D. dahli,
герпринтных данных показали, что большей вариабельностью
характеризуются микросателлитные (GACA)
и (ТСС)n ДНК по
n
сравнению с минисателлитным маркером М13. Среднее значение внутривидового индекса сходства (S) для выборки из 36
особей трех изолированных популяций по трем типам маркеров
ДНК составило величину 0,966, что соответствует уровню
менчивости у
D. dahli
(0,962) (p>0,05), но ниже, чем у
из-
D. uni
-
sexualis (0,950) (p<0,05) и D. rostombekowi (0,875) (p<0,01) [Мар-
тиросян и др., 2003]. Было высказано предположение, что полиморфные фингерпринтные фрагменты могут возникать в результате мутаций и представлять собой новые аллельные варианты. Исследования восьми партеногенетических семей D. ar-
meniaca (в общей сложности 26 потомков) показали, что М13-
минисателлитные фрагменты наследуются потомками первого
поколения без изменений. Однако анализ
помощью (ТСС)
-микросателлитной ДНК обнаружил в одной
50
этих же образцов с
из семей изменение подвижности маркерного фрагмента ДНК,
самка и один из ее потомков отличались от двух других потомков [Мартиросян и др., 2003]. Фингерпринтный анализ семей партеновида D. armeniaca так же выявил довольно высокую частоту мутационной изменчивости фрагментов ДНК, содержащих
g 70 G
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]