О ВОЗМОЖНОСТЯХ И ОГРАНИЧЕНИЯХ мтДНК ШТРИХ- КОДИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА С.В. Шедько Биолого-почвенный институт Дальневосточного. - презентация

1 О ВОЗМОЖНОСТЯХ И ОГРАНИЧЕНИЯХ мтДНК ШТРИХ- КОДИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА С.В. Шедько Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток ;

2 «Штрих-кодирование» разнообразия вариантов мтДНК, встречающихся у какой-либо (пусть даже многочисленной) группы организмов – задача сложная, но выполнимая. Полученные результаты могут иметь важное значение в плане изучения разнообразия носителей (или обладателей) этих вариантов мтДНК. Создание же системы идентификации организмов (определения их таксономической принадлежности) исключительно на основе «универсального» эталона – некоего уровня различий в нуклеотидных последовательностях одного из участков мтДНК (гена СO-I) – задача, не имеющая своего решения.

3 Sakai H., Ito Y., Shedko S.V., Safronov S.N., Frolov S.V., Chereshnev I.A., Jeon S., Goto A. Phylogenetic and Taxonomic Relationships of Northern Far Eastern Phoxinin Minnows, Phoxinus and Rhynchocypris (Pisces, Cyprinidae), as Inferred from Allozyme and Mitochondrial 16S rRNA Sequence Analyses // ZOOLOGICAL SCIENCE Vol. 23. N 4. P

4 Neighbor-joining tree of 40 populations (ca. 600 individuals) of phoxinin minnows from the northern Far East region based on Neis (1972) genetic distance for allozyme data (A), and that of 48 individuals representative of the 40 populations based on Kimuras (1980) two parameter distance for mtDNA 16S rRNA gene data (B) (Sakai et all, 2006; fig. 2).

5 Ареалы и филогенетическое положение (аллозимное NJ-дерево) R. lagowskii (Dybowskii, 1869) и «криптического» вида - R. oxyrhynchus (Mori, 1930).

6 Neighbor-joining tree of 40 populations (ca. 600 individuals) of phoxinin minnows from the northern Far East region based on Neis (1972) genetic distance for allozyme data (A), and that of 48 individuals representative of the 40 populations based on Kimuras (1980) two parameter distance for mtDNA 16S rRNA gene data (B) (Sakai et all, 2006; fig. 2).

7

8 Brunner P.C., Douglas M.S., Osinov A., Wilson C.C., Bernatсhez L. Holarctic phylogeography of Arctic charr (Salvelinus alpinus complex) inferred from mitochondrial DNA sequences // Evolution V P Шедько С.В., Гинатулина Л.К., Мирошниченко И.Л., Немкова Г.А. Филогеография митохондриальной ДНК южной азиатской мальмы Salvelinus curilus Pallas, 1814 (Salmoniformes, Salmonidae): опосредованная интрогрессия генов? // ГЕНЕТИКА Т С В сумме генотипировано более 200 образцов

9 Байесовское дерево гаплотипов гольцов, полученное на основе анализа фрагмента контрольной области мтДНК (по: Шедько и др., 2007; рис. 3)

10 Распространение гаплотипов мтДНК-филогрупп BERING и OKHOTSKIA на юге Дальнего Востока России (Шедько и др., 2007; рис. 1)

11 Установлено, что митохондриальный генофонд южной азиатской мальмы Salvelinus curilus (Pallas, 1814) слагают две резко отличающиеся филогенетические группы мтДНК – BERING и OKHOTSKIA. Гаплотипы OKHOTSKIA широко распространены по всему ареалу S. curilus (Приморье, Сахалин и Курилы). Гаплотипы BERING встречены только в ряде выборок с Сахалина и Курил. Смешанный состав генофонда S. curilus, по- видимому, является следствием интрогрессивной гибридизации S. curilus с мальмой S. malma, у которой гаплотипы BERING доминируют. По нашему мнению, в данном случае произошла опосредованная передача мтДНК в цепи: альпиноидные гольцы S. malma S. curilus Филогеография мтДНК южной азиатской мальмы

12 Использование мтДНК для решения вопросов филогении, систематики и филогеографии пресноводных рыб Восточной Азии вскрыло множество фактов локальной или обширной интрогрессивной гибридизации и переносов мтДНК от одного вида к другому. Такие случае обнаружены среди карповых (Cyprinidae), лососевых (Salmonidae), бычковых (Gobiidae), колюшковых (Gasterosteidae), керчаковых (Cottidae) и других групп рыб. Ситуация не является уникальной и свойственной только пресноводной ихтиофауне данного региона. В целом, согласно результатам недавнего обзора (Funk, Omland, 2003), пара- или полифилетические отношения видов, оцененные по результатам анализа мтДНК, выявлены примерно для ¼ из 371 рассмотренных видов рыб. Подавляющее большинство из них является результатом интрогрессивной гибридизации. Поэтому становится заведомо ясным, что вопросы определения таксономической принадлежности какой-то (в целом, возможно до ¼) доли изучаемых образцов не могут быть однозначно решены в рамках мтДНК штрих-кодирования. Т.е., конечная цель проекта FISHBOL – создание универсальной системы идентификации образцов рыб на основе тотального мтДНК штрих-кодирования ихтиофауны – не может быть достигнута уже только исходя из широкого распространения среди рыб явления межвидового переноса мтДНК.

13 В то же время, очевидно, что массированное мтДНК- типирование (=секвенирование подходящих фрагментов митохондриального генома) фауны того или иного региона само по себе может дать большое количество полезной информации, которая может быть использована для решения многих вопросов филогении, систематики и эволюции слагающих ее таксонов. Поэтому исследования в этом направлении, безусловно, необходимо развивать.

14