doi: 10.15389/agrobiology.2017.6.1083rus
УДК 636.977:599.735.3:575.22
Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда, проект № 16-16-10068.
ЭВОЛЮЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ
СЕВЕРНОГО ОЛЕНЯ (Rangifer tarandus) (обзор)
В.Р. ХАРЗИНОВА, Т.Е. ДЕНИСКОВА, А.А. СЕРМЯГИН,
А.В. ДОЦЕВ,
А.Д. СОЛОВЬЕВА, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Северный олень Rangifer tarandus, единственный вид рода Rangifer, — важнейшая составляющая продовольственной безопасности коренных народов Российского Севера и незаменимое звено экосистем Арктики (А. Савченко, 2014; В.Г. Логинов, 2014). В настоящее время из-за неблагоприятных природных и антропогенных факторов наблюдается резкое сокращение численности поголовья как домашних, так и диких северных оленей, что приводит к потере генетического разнообразия, необходимого для выживания в новых условиях обитания (Ю.А. Столповский, 2010). В связи с этим все более актуален мониторинг генетического разнообразия ресурсных пород и дикой формы северного оленя с помощью генетических маркеров. В настоящем обзоре обобщены результаты исследований генетического разнообразия северного оленя с использованием различных методов молекулярно-генетического анализа. Первые генетические исследования северного оленя начались в 1960-х годах с изучения полиморфизма сывороточного трансферрина (В. Gahne с соавт., 1961; М. Braend, 1964). Были открыты типы трансферрина, отличающиеся друг от друга положением полос и подвижностью при гель-электрофорезе (A.V. Soldal с соавт., 1979; K.H. Roed, 1985; П.Н. Шубин с соавт., 1988). С развитием генетических технологий широкую популярность приобрели ДНК-маркеры (M. Çaliskan, 2012). Так называемые «анонимные» маркеры — сначала RAPD (random amplified polymorphic DNA) (В.В. Гончаров с соавт., 2009), позднее ISSR (inter simple sequence repeats) (Н.В. Кол с соавт., 2006; Т.М. Романенко с соавт., 2014; Г.Я. Брызгалов, 2016) — стали первыми ДНК-маркерами, используемыми для изучения биоразнообразия популяций северного оленя. С момента публикации полной нуклеотидной последовательности контрольного региона митохондриального генома у подвидов северного оленя Евразии и Северной Америки широкое распространение получил анализ полиморфизма митохондриальной ДНК (M.A. Cronin, 1992; E. Randi с соавт., 2001; А.В. Давыдов с соавт., 2007; М.В. Холодова с соавт., 2009; А.Н. Королев с соавт., 2017). Метод стал высокоинформативным инструментом для выяснения филогении и происхождения пород и популяций вида по материнской линии (Ø. Flagstad с соавт., 2003; Н.А. Акопян с соавт., 2016). Микросателлиты нашли широкое применение в прикладных исследованиях генетики северного оленя (установление генетической структуры, характеристика аллелофонда, идентификация и дифференциация особей) (K.H. Røed с соавт., 1998; B.I. Jepsen с соавт., 2002; R. Courtois с соавт., 2003; M.A. Cronin с соавт., 2003; K.A. Zittlau, 2004; P.D. McLoughlin с соавт., 2004; A.D. McDevitt с соавт., 2009; А.И. Баранова с соавт., 2016). Для отечественных популяций северного оленя была разработана мультиплексная панель из 9 микросателлитов, которая успешно зарекомендовала себя в рутинном тестировании (В.Р. Харзинова с соавт., 2015), в том числе стало возможным выявление гибридов дикой и домашней форм (V.R. Kharzinova с соавт., 2016). Однако с развитием новых высокопроизводительных технологий и аналитического оборудования нового поколения (А. Vignal, 2002; Е.К. Хлесткина, 2013) на первый план в генетических исследованиях сельскохозяйственных животных выходят ДНК-чипы на основе генотипирования множественных SNP (single nucleotide polymorphism) (F.J. Steemers с соавт., 2007; S. Mastrangelo с соавт., 2014; Т.Е. Денискова с соавт., 2015; В. Slim с соавт., 2015, Н.А. Зиновьева с соавт., 2016; Т. Е. Денискова с соавт., 2016, R. Yonesaka с соавт. 2016). Несмотря на то, что собственный ДНК-чип для северного оленя отсутствует, применение чипа Bovine SNP50 BeadChip, разработанного для крупного рогатого скота, на сегодняшний день служит наиболее эффективным и высокоинформативным методом исследования генома этого вида (V.R. Kharzinova с соавт., 2015; V.R. Kharzinova с соавт., 2016; V.R. Kharzinova с соавт., 2017).
Ключевые слова: Rangifer tarandus, северный олень, генетическое разнообразие, генетический маркер, SNP, ДНК-чипы.
EVOLUTION OF THE METHODS FOR ESTIMATION BIODIVERSITY
IN REINDEER (Rangifer tarandus)
(review)
V.R. Kharzinova, T.E. Deniskova, A.A. Sermyagin, A.V. Dotsev,
A.D. Solovieva,
N.A. Zinovieva
Reindeer Rangifertarandus, the only member of the genus Rangifer, is an important component of the food security of the indigenous people of the Russian North, and is an indispensable part of the Arctic ecosystems (А. Savchenko, 2014; V.G. Loginov, 2014). To-date, due to a number of unfavorable natural and anthropogenic factors, population number of both domestic and wild reindeer is sharply decreasing. This leads to a loss of the genetic diversity, which is sufficient for survival in new habitats (Y.A. Stolpovsky, 2010). In this regard, it is significant to monitor the genetic diversity of resource breeds and wild reindeer populations with use of genetic markers. The review summarizes the results of the genetic diversity studies of reindeer using different molecular genetic analysis methods. The first genetic studies of reindeer began with the assessment of serum transferrin polymorphism in the 1960s (В. Gahne et al., 1961; М. Braend, 1964). Types of transferrin were distinguished from each other by the band position and mobility in gel electrophoresis (A.V. Soldal et al., 1979; K.H. Roed, 1985; P.N. Shubin et al., 1988). With the development of genetic technologies, DNA markers gained popularity (M. Çaliskan, 2012). The so-called “anonymous” markers (initially RAPD and later ISSR) became the first DNA markers used to investigate the biodiversity of reindeer populations (V.V. Goncharov et al., 2009; N.V. Kol et al., 2006; T.M. Romanenko et al., 2014; G.Y. Bryzgalov, 2016). Since the publication of the complete nucleotide sequence of the control region of the mitochondrial genome of reindeer subspecies of Eurasia and North America, analysis of the polymorphism of mitochondrial DNA (mtDNA) has become widespread (M.A. Cronin, 1992; E. Randi et al., 2001; A.V. Davydov et al., 2007; M.V. Kholodova et al., 2009; A.N. Korolev et al., 2017). The method is a highly informative for revealing the phylogeny and origin of breeds and populations by the maternal line (Ø. Flagstad et al., 2003; N.A. Akopyan et al., 2016). Microsatellites have found great implementation in applied studies of genetics of reindeer (establishment of genetic structure, characteristic of allele pool, identification and differentiation of individuals) (K.H. Røed et al., 1998; B.I. Jepsen et al., 2002; R. Courtois et al., 2003; M.A. Cronin et al., 2003; K.A. Zittlau, 2004; P.D. McLoughlin et al., 2004; A.D. McDevitt et al., 2009; A.I. Baranova et al., 2016). For Russian reindeer populations, a multiplex panel of nine microsatellites was developed (V.R. Kharzinova et al., 2015). It is successfully using in the routine testing of reindeer, including the detection of hybrids between wild and domestic forms (V.R. Kharzinova et al., 2016). However, with the development of new high-throughput technologies and new-generation analytical equipment (А. Vignal, 2002; E.K. Khlestkina, 2013), DNA chips based on genotyping of multiple SNPs come to the fore in genetic studies of farm animals (F.J. Steemers et al., 2007; S. Mastrangelo et al., 2014; Т.Е. Deniskova et al., 2015; В. Slim et al., 2015, N.A. Zinovieva et al., 2016; Т.Е. Deniskova et al., 2016, R. Yonesaka et al., 2016). To-date, despite the fact that there is no the specific DNA chip for reindeer, the use of the Bovine SNP50 BeadChip, designed for cattle, is the most effective and highly informative method for studying the reindeer genome (V.R. Kharzinova et al., 2015; V.R. Kharzinova et al., 2016; V.R. Kharzinova et al., 2017).
Keywords: Rangifer tarandus, reindeer, genetic diversity, genetic marker, SNP, DNA chip.
ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
