doi: 10.15389/agrobiology.2024.4.666rus
УДК 639.3:597.4/.5:575.174:575.22
Для проведения исследований использовали оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Образцы стерляди из ряда популяций предоставлены УНУ «Биоресурсная коллекция ВБР» ФГБНУ ВНИРО. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ (грант № 21-66-00007).
ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
АКВАКУЛЬТУРНОЙ И ДИКОЙ ПОПУЛЯЦИЙ СТЕРЛЯДИ
(Acipenser ruthenus Linnaeus, 1758) НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА
МИКРОСАТЕЛЛИТОВ
В.Р. ХАРЗИНОВА1 ✉, В.В. ВОЛКОВА1, В.И. НИКИПЕЛОВ1,
А.В. ДОЦЕВ1, А.Е. БАРМИНЦЕВА2, Н.В. БАРДУКОВ1,
А.К. НИКИПЕЛОВА1, А.С. АБДЕЛЬМАНОВА1, Н.С. МЮГЕ2,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Стерлядь (Acipenser ruthenus L. 1758) — один из наиболее мелких и короткоцикловых видов среди рыб семейства Acipenseridae с самым широким ареалом. Одно из ключевых условий, обеспечивающих эффективность мероприятий по сохранению и рациональному использованию генетических ресурсов этого в недавнем прошлом важного промыслового вида, находящегося сейчас в депрессивном состоянии, — изучение и оценка генетического разнообразия популяций стерляди. В настоящей работе на основе анализа полиморфизма 12 микросателлитных локусов (STR, short tandem reapets) представлены сведения о генетической изменчивости нескольких как заводских, так и естественных популяций, относящихся к бассейнам Белого, Каспийского, Карского, Азовского и Черного морей. Исследования проводили в 2023-2024 годах, ДНК выделяли из тканей грудных плавников стерляди (n = 191). Выборка состояла из двух групп рыб. Первая группа включала аквакультурные образцы от трех предприятий, на которых стада сформированы из особей стерляди окского (OK, n = 50, Можайский производственно-экспериментальный рыбоводный завод, д. Горетово, Можайский городской округ, Московская обл.), нижневолжского (NV, n = 34, аквакомплекс Астраханского государственного технического университета — АГТУ, г. Астрахань, Астраханская обл.) и сухонского (SX, n = 35, ООО Рыботоварная фирма «Диана», р. Кадуй, Кадуйский р-н, Вологодская обл.) происхождения. Во вторую группу были включены образцы от рыб из пяти природных популяций: куйбышевской (KV, n = 16, р. Волга, Республика Татарстан), саратовской (SV, n = 16, р. Волга, Саратовская обл.), донской (DN, n = 14, р. Дон, Ростовская обл.), вятской (VT, n = 16, р. Вятка, Республика Татарстан) и енисейской (EN, n = 10, р. Енисей, Красноярский край). Полиморфизм 12 STR микросателлитов (Aru13, Spl-163, An20, LS-68, AoxD161, AfuG 41, Afu 68 b, AfuG 51, LS-39, AfuG 63, AfuG 112, Aru18) определяли на генетических анализаторах ABI3130xl («Applied Biosystems», США) и НАНОФОР 05 (НПК «Синтол», Россия). Для оценки генетического разнообразия рассчитывали показатели аллельного разнообразия (AR), скорректированного на размер выборки, наблюдаемой (HO), несмещенной ожидаемой гетерозиготности (UHE) и коэффициента инбридинга (UFIS), основанного на несмещенной ожидаемой гетерозиготности. Для оценки происхождения, дисперсии и родства, характеристики генетической структуры и генетических связей между исследованными выборками стерляди использовали анализ главных компонент (Principal Component Analysis, PCA) и рассчитывали значения матрицы попарных генетических дистанций FST и Jost’s D с последующим построением дендрограмм «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. По результатам генетического анализа группа аквакультурных образцов из АГТУ (NV) имела наименьшие значения HO (0,566±0,098) и UHE (0,573±0,089). Во всех остальных семи популяциях стерляди величина HO варьировалась от 0,569 у SX до 0,708 у EN, а значения показателя UHE были выше 0,6. В семи исследованных выборках стерляди отмечались невысокие положительные значения коэффициента инбридинга (FIS), область доверительного интервала (CI 95 %) которого перекрывала нулевое значение, указывая на недостоверные отклонения числа гетерозигот от теоретически ожидаемого в указанных выборках. Исключение составила енисейская популяция стерляди, у которой детектировали отрицательные значения коэффициента инбридинга, что свидетельствует об избытке гетерозигот (UFIS(EN) = -0,1). Применение нескольких статистических подходов для оценки генетической структуры выявило, что наиболее обособлена енисейская популяция. При этом между группами рыб, относящимися к Волго-Каспийскому (окского, куйбышевского, саратовского и вятского происхождения) и Азово-Черноморскому (донская популяция) бассейнам было обнаружено сходство по частоте общих аллелей, общность генетической структуры и низкий уровень генетической дифференциации. Полученные в нашей работе данные о состоянии генетического разнообразия, генетическом сходстве и различиях между заводскими стадами стерляди, а также дикими популяциями Каспийского, Карского, Азово-Черноморского бассейнов могут быть востребованы при планировании управления маточными стадами и мер по сохранению уникального генофонда вида A. ruthenus. Для расширения представлений о генетической структуре генофонда российской стерляди эти исследования будут продолжены на выборках большего размера и с привлечением образцов из других стад аквакультуры и природных популяций.
Ключевые слова: Acipenser ruthenus, стерлядь, аквакультура, природные популяции, генетическое разнообразие, генетическая структура, STR.
V.R. Kharzinova1 ✉, V.V. Volkova1, V.I. Nikipelov1, A.V. Dotsev1,
A.E. Barmintseva2, N.V. Bardukov1, A.K. Nikipelova1,
A.S. Abdelmanova1, N.S. Myuge2, N.A. Zinovieva1
Sterlet (Acipenser ruthenus L. 1758) is one of the smallest and short-cycle species among fish of the Acipenseridae family, with the widest distribution area. For conservation and proper use of this species which was commercially important in the recent past but now is in a depressed state, information on genetic diversity in its populations is crucial. In this work, based on the analysis of polymorphism of 12 microsatellite loci, we assessed the genetic variability of several hatchery and natural populations of sterlet from the basins of the White, Caspian, Kara, Azov and Black seas. The research was carried out in 2023-2024. Fragments of pectoral fins (n = 191) of aquaculture and wild individuals were used to isolate DNA. The origin of the aquaculture fish was as follows: the Oka (OK, n = 50, Mozhaisk production and experimental fish hatchery, Goretovo village, Mozhaisk Urban District, Moscow Province), Nizhnevolzhsky (NV, n = 34, ASTU aqua complex, Astrakhan, Astrakhan Province) and Sukhonovsky (SX, n = 35, RTF Diana, Kaduy river, Kaduysky District, Vologda Province). The wild fish samples represented five populations, the Kuibyshevskaya (KV, n = 16, Volga River, Republic of Tatarstan), Saratovskaya (SV, n = 16, Volga River, Saratov Province), Don (DN, n = 14, Don River, Rostov Province), Vyatskaya (VT, n = 16, Vyatka River, Republic of Tatarstan) and Yeniseiskaya (EN, n = 10 Yenisei River, Krasnoyarsk Territory). Polymorphism of 12 STR microsatellites, the Aru13, Spl-163, An20, LS-68, AoxD161, AfuG 41, Afu 68 b, AfuG 51, LS-39, AfuG 63, AfuG 112, Aru18 was determined using genetic analyzers (an ABI3130xl, Applied Biosystems, USA and NANOFOR 05, NPK Synthol, Russia). To assess genetic diversity, allelic diversity (AR) adjusted for sample size, observed (HO) heterozygosity, unbiased expected (UHE) heterozygosity and coefficient of inbreeding (UFIS) based on unbiased expected heterozygosity were calculated. To assess the origin, dispersion and relatedness, and to characterize the genetic structure and genetic relationships between the studied samples of sterlet, we used Principal Component Analysis (PCA) and calculated the values of the pairwise matrix genetic distances FST and Jost’s D, followed by construction of dendrograms “network of neighbors” in the SplitsTree 4.14.5 program. According to the results of genetic analysis, the group of aquaculture samples from ASTU (NV) had the lowest values of HO (0.566±0.098) and UHE(0.573±0.089). In all other seven sterlet populations, HO varied from 0.569 in SX to 0.708 in EN, and the UHE values were higher than 0.6. In the seven studied sterlet groups, low positive values of the inbreeding coefficient (FIS) were noted, the confidence interval (CI 95 %) of which overlapped the zero value, indicating unreliable deviations of the number of heterozygotes from that theoretically expected in these samples. The exception was the Yenisei sterlet population with negative values of the inbreeding coefficient, indicating an excess of heterozygotes (UFIS(EN) = -0.1).The use of several statistical approaches revealed that the Yenisei population is the most isolated in genetic structure. Vice versa, similarity in the frequency of common alleles, common genetic structure and a low level of genetic differentiation were identified between groups of fish belonging to the Volga-Caspian (Oka, Upper Volga, Middle Volga and Vyatka origin) and Azov-Black Sea (Don population) basins. The data obtained in our work on the genetic diversity, genetic similarities and differences between individual hatchery herds of sterlet, as well as wild populations of the Caspian, Kara, Azov-Black Sea basins can be used to plan the broodstocks management and the conservation of the unique gene pool of the species A. ruthenus. To expand our understanding of the genetic structure of the Russian sterlet gene pool, these studies will be continued on larger samples and a wider range of samples from other aquaculture stocks and natural populations.
Keywords: Acipenser ruthenus, sterlet, aquaculture, wild populations, genetic diversity, genetic structure, STR.
1ФГБНУ Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, |
Поступила в редакцию |
