Biopolym. Cell. 2020; 36(4):294-303.
Геномика, транскриптомика и протеомика
Генетическое разнообразие и филогенетические взаимосвязи между доместицированными и дикими популяциями веслоноса (Polyodon spathula)
1Курта К. Н., 1Малышева О. А., 2Скрипкина И. Я.
  1. Украинская лаборатория качества и безопасности продукции АПК, Национального университета биоресурсов и природопользования Украины
    ул. Машиностроителей, 7, пгт Чабаны, Украина, 08162
  2. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03143

Abstract

Цель. Провести анализ генетического разнообразия и филогенетических связей доместицированных популяций веслоноса из Украины и Польши с дикими популяциями из США по микросателитным ДНК-маркерам. Методы. Всего было проанализировано 105 особей веслоноса, используя методику ПЦР, капиллярный электрофорез и статистические методы исследований. Результаты.Определено среднее количество аллелей на локус (Na) для украинских и польских популяций, которое составляло 6.1 и 5.5, соответственно, что указывало на более низкий уровень полиморфизма по сравнению с природными популяциями, для которых данный показатель был почти вдвое выше и в среднем составлял – 11.1 аллеля. Значения наблюдаемой гетерозиготности (Но), определенные в искусственно культивируемых популяциях из Украины (0.709) и Польши (0.809), были приближенными к уровню наблюдаемой генетрозиготности в диких популяциях (0.817). Установлено, что для исследуемых украинских популяций наблюдаются высокие уровни генетического сходства. В частности, рассчитанные значения генетического сходства колебались от 0.908 (между популяциями из Херсонской и Черниговской областей) до 0.981 (между популяциями из Черниговской и Винницкой областей). Показатель генетических дистанций по Nei колебался от 0.019 (между популяциями из Черниговской и Винницкой областей) до 0.096 (между популяциями из Херсонской и Черниговской областей). Согласно построенной дендрограммы генетических взаимосвязей наблюдается распределение одомашненных и диких популяций на отдельные кластеры в соответствии с их географическим происхождением. Выводы. Было определено, что польские популяции были генетически более отдаленным, по сравнению с украинскими, что подтверждает особенности формирования украинских и польских популяций от различных исходных родительских особей. Полученные результаты позволяют рассматривать данные группы рыб, как потенциальный источник для обмена и обогащения генетическими ресурсами популяций веслоноса.
Keywords: веслонос (Polyodonspathula), ДНК-маркеры, микросателлиты, полимеразная цепная реакция, аллели, филогенетический анализ

References

[1] Barmintseva AE, Mugue NS. The Use of Microsatellite Loci for Identification of Sturgeon Species (Acipense-ridae) and Hybrid Forms. Genetics. 2013;9 (49):1093-105.
[2] The Second Report on the State of the World’s Animal Genetic Resources for Food and Agriculture, Eds Scherf BD, Pilling D. FAO Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture Assessments. Rome. 2015; 604 p.
[3] Pikitch E, Doukakis P, Lauck l, Chakraborty P, Erickson DL, Status, trends and management of sturgeon and paddlefish fisheries. Fish Fish. 2005; 6: 233-265.
[4] Mims S, William L, Shelton. Paddlefish Aquaculture: Wiley-Blackwell. 2015; 320 p.
[5] Abdul-Muneer PM. Application of Microsatellite Markers in Conservation Genetics and Fisheries Management: Recent Advances in Population Structure Analysis and Conservation Strategies. Genet Res Int. 2014; 2014: 691-759.
[6] Slos BL, Klumb RA, Heist EJ. Genetic Conservation and Paddlefish Propagation. Am Fish Soc. 2009; 66: 307-27.
[7] Vedrasco A, Lobchenko V, Billard R. Introductions etelevage du poisson-spatulePolyodonspathulaen Europe. Aquatic Living Resources. 2001; 14: 383-90.
[8] Onuchenko O, Tretiak O, Kuleshov O. Fundamentals of paddlefish (Polyodonspathula, Walbaum) fisheries: a monograph. Kyiv. VyshchaOsvita. 2003;111p.
[9] Chistiakov DA, Hellemans B, Volckaert FAM. Microsatellites and their genomic distribution, evolution, function and applications: A review with special reference to fish genetics. Aquaculture. 2006; 255 (1-4): 1-29.
[10] Heist EJ, Nicholson EH, Sipiorski JT, Keeney DB. Microsatellite markers for the paddlefish (Polyodonspa-thula). Conservation Genetics. 2002; 3: 205-7.
[11] Heist EJ, Mustapha A. Rangewide Genetic Structure in Paddlefish Inferred from DNA Microsatellite Loci. Transactions of the American Fisheries Society. 2008; 137 (3): 909-15.
[12] Kaczmarczyk D, Kohlmann K, Kersten P, Lucsyfski M. Polymorphism of microsatellite loci - a tool in studying biodiversity of paddlefish aquaculture broodstock. Environ Biotechnol. 2007; 3: 44-8.
[13] Kaczmarczyk D, Luczynski M, Brzuzan P. Genetic variation of three paddlefish (PolyodonspathulaWalbaum) populations based on microsatellite DNA analysis, Czech Journal of Animal Science. 2012; 57: 345-352.
[14] Kaczmarczyk D. Selection of optimal spawning pairs to maintain genetic variation among captive populations of Acipenseridae based on the polymorphism of microsatellite loci. Arch Polish Fisheries. 2016; 24: 77-84.
[15] Milner ML, McIntosh EJ, Crisp MD, Weston PH, Rossetto M. Microsatellite variation for phylogenetic, phylogeographic and population-genetic studies in Lomatia (Proteaceae). Australian Syst Bot. 2013;26 (3): 186-95.
[16] Krieger J, Hett AK, Fuerst PA, Artyukhin E, Ludwig A. The molecular phylogeny of the order Acipenseri-formes revisited. J Appl Ichthyol; 2008, 24 (1): 36-45.
[17] Askari G, Shabani A, Kolangi H, Miandare. Application of molecular markers in fisheries and aquaculture. Sci J Animal Sci. 2013; 2 (4): 82-8.
[18] Dudu A, Georgescu SE, Costache M. Evaluation of genetic diversity in fish using molecular markers. In : Molecular Approaches to Genetic Diversity. InTech. 2015: 163-93.
[19] Caudron A, Champigneulle A, Vigier L, Hamelet V, Guyomard R. Early effects of the strategies of creating a genetic refuge and direct translocation for conserving and restoring populations of native brown trout. Freshwater Biology; 2012;57(8):1702–15.
[20] Fain SR, Straughan DJ, Hamlin BC, Hoesch RM, LeMay JP. Forensic genetic identification of sturgeon caviars traveling in world trade. Conserv Genet. 2013; 14: 855-74.
[21] Johnson TA, Iyengar A. Phylogenetic evidence for a case of misleading rather than mislabeling in caviar in the United Kingdom. J Forensic Sci. 2015; 60 (1):248-53. 10.1111/1556-4029.1258&
[22] Zheng X, Schneider K, Lowe JD, Gomelsky B, Mims SD, Bu S. Genetic structure among four populations of paddlefish, Polyodonspathula (Actinopterygii: Acipenseriformes: Polyodontidae), based on disomic microsatellite markers. Acta Ichthyol Piscat. 2014;44 (3):213-9.
[23] Kurta KhM, Malysheva OO, Yevtushenko MYu, Spyrydonov VG. Allelic polymorphism of Ukrainian populations of Paddlefish (Polyodonspathula). Hydrobiol J. 2019; 55 (3): 14-9.
[24] Carter MJ, Milton ID. An inexpensive and simple method for DNA purifications on silica particles. Nucleic Acids Res. 1993;21:1044-6.
[25] Kurta K, Malysheva O, Spyrydonov V. Optimization of polymerase chain reaction's conditions for studies of paddlefish (Polyodonspathula) microsatellite DNA. Animal Biol. 2017; 2 (19): 56-63.
[26] Wright S. The genetical structure of populations. Ann Eugenics. 1951;(15):323-54.
[27] Kalinowski ST, Taper ML, Marshall TC. Revising how the computer program CERVUS accommodates genotyping error increases success in paternity assignment. Mol Ecol. 2007;16 (5): 1099-106.
[28] Marshall TC, Slate J, Kruuk LEB, Pemberton JM. Statistical confidence for likelihood-based paternity inference in natural populations, Mol Ecol.1998:639-55.
[29] Peakall R, Smouse PE. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol Notes. 2006; 6: 288-95.
[30] Peakall R, Smouse PE. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics. 2012; 28 (19): 2537-9.
[31] Nei M. Genetic distance between populations. Am Naturalist. 1972;106:283-392.
[32] Takezaki N, Nei M, Tamura K. POPTREEW: Web Version of POPTREE for constructing population trees from allele frequency data and computing some other quantities. Mol Biol Evol. 2014;31(6): 1622-4.
[33] Tretyak OM. Fish-breeding and biological bases of formation and exploitation of paddlefish broodstock (Polyodonspathula, Walbaum) under the introduction conditions. Fisheries Science of Ukraine. 2009; 3: 4-20.