Biopolym. Cell. 2020; 36(4):294-303.
Геноміка, транскриптоміка та протеоміка
Генетична різноманітність та філогенетичні взаємозв’язки між доместикованими та дикими популяціями веслоноса (Polyodonspathula)
1Курта Х. М., 1Малишева О. О., 2Скрипкіна І. Я.
  1. Українська лабораторія якості і безпеки продукції АПК, Національного університету біоресурсів і природокористування України
    вул. Машинобудівників, 7, с.м.т. Чабани, Україна, 08162
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Провести аналіз генетичного різноманіття та філогенетичних зв’язків доместикованих популяцій з України та Польщі із дикими популяціями зі США за мікросателітними ДНК-маркерами. Методи. Всього було проаналізовано 105 особин веслоноса, використовуючи методику ПЛР, капілярний електрофорез та статистичні методи досліджень. Результати. Визначено середню кількість алелів на локус (Na) для українських і польських популяцій, яка становила 6.1 та 5.5, відповідно, що вказувало на нижчий рівень поліморфізму порівняно з природними популяціями, для яких даний показник був майже вдвічі вищим і в середньому становив – 11.1 алеля. Значення спостережуваноїгетерозиготностість (Но),визначенеу штучно культивованих популяціях з України (0.709) та Польщі (0.809) були наближеними до рівня спостережуваної генетрозиготностіу диких популяціях (0.817).Встановлено, що для досліджуваних українських популяцій спостерігаються високі рівні генетичної подібності. Зокрема, розраховані значення генетичної схожості коливалися від 0.908 (між популяціями з Херсонської та Чернігівської областей) до 0.981 (між популяціями з Чернігівської та Вінницької областей). Показник генетичних дистанцій за Nei коливався від 0.019 (між популяціями з Чернігівської та Вінницької областей) до 0.096 (між популяціями з Херсонської та Чернігівської областей). Згідно побудованої дендрограми генетичних взаємозв’язків спостерігається розподіл до-местикованих та природних популяцій на окремі кластери відповідно до їх географічного походження. Висновки. Було визначено, що польські популяції були генетично більш віддаленими, у порівнянні з українськими, що підтверджує особливості формування українських та польських популяцій від різних вихідних батьківських особин. Отримані результати дозволяють розглядати дані групи риб, як потенційне джерело для обміну та збагачення генетичними ресурсами популяцій веслоноса.
Keywords: веслоніс (Polyodonspathula), ДНК-маркери, мікросателіти, полімеразна ланцюгова реакція, алелі, філогенетичний аналіз

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.