«МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК У УГОЛЬНОЙ РЫБЫ ANOPLOPOMA FIMBRIA С. Ю. Орлова1, А. А. Тетерина2, А. А. Волков1, А. М. Орлов1,2,3 Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии, ...»

УДК 597-115:597.5

СКОРОСТЬ ЭВОЛЮЦИИ КОНТРОЛЬНОГО РЕГИОНА

МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК У УГОЛЬНОЙ РЫБЫ ANOPLOPOMA FIMBRIA

С. Ю. Орлова1, А. А. Тетерина2, А. А. Волков1, А. М. Орлов1,2,3

Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва, РФ, kordicheva@rambler.ru

Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, Москва, РФ

Дагестанский государственный университет, Махачкала, РФ

Исследована скорость эволюции контрольного региона митохондриальной ДНК угольной рыбы Anoplopoma fimbria – глубоководного вида рыб, эндемичного для северной части Тихого океана, на 60 образцах из различных участков ареала на основании сравнения количества замен в контрольном регионе и участке гена цитохрома б .

Ключевые слова: угольная рыба Anoplopoma fimbria, митохондриальная ДНК, контрольный регион, цитохром б, скорость эволюции, Северная Пацифика Угольная рыба Anoplopoma fimbria – глубоководный вид рыб, эндемичный для северной части Тихого океана, с непрерывным ареалом от южной Калифорнии до центральной части о. Хонсю, включая акватории Берингова и Охотского морей. Она является важным объектом промысла и перспективна для аквакультуры [1, 2]. В отличие от восточной части ареала [3, 4] популяционная структура угольной рыбы в азиатских водах практически не изучена. Считается, что в Берингово море и тихоокеанские воды Камчатки и Курильских о-вов угольная рыба проникает из северо-восточной Пацифики, а азиатские воды являются зоной её выселения [5] .

Другие авторы полагают, что пополнение запасов угольной рыбы у восточной Камчатки и Курильских о-вов происходит не только за счет мигрирующих из Берингова моря вдоль материкового склона взрослых рыб, но и за счет заноса молоди первого года жизни Алеутским течением от американского побережья [6]. Предполагают также, что азиатские воды (включая Охотское море) являются районами постоянного обитания угольной рыбы и составной частью её обширного ареала в северной части Тихого океана [7]. Кроме того, есть мнение о существовании в наших водах зависимой популяции угольной рыбы, численность которой определяется состоянием запасов в репродуктивной части ареала – северовосточной Пацифике [8]. В пользу последних двух гипотез свидетельствуют факты наличия воспроизводства рассматриваемого вида в российских водах [9, 10]. По последним данным, на основании исследований контрольного региона митохондриальной ДНК угольная рыба не подразделяется на отдельные популяционные группировки [11] .

Цель настоящего исследования – оценка скорости мутации участка контрольного региона митохондриальной ДНК угольной рыбы на основе знаний о скорости эволюции гена цитохрома б для изучения микроэволюционных процессов у данного вида .

Материал и методы. Полиморфизм двух участков мтДНК – участка контрольного региона и участка гена цитохрома б исследовали на 60 образцах угольной рыбы, собранных в различных районах Тихого океана в 2011 г. Пробы тканей (фрагмент грудного плавника) для генетического анализа фиксировали 96% этанолом в соотношении 1:5. Выделение и очистку ДНК проводили с помощью набора для выделения ДНК Wizard SV 96 Genomic DNA Purification System (“Promega”, США) согласно протоколу фирмы-изготовителя. Амплификацию участка контрольного региона митохондриальной ДНК размером 821 п.н. проводили при помощи праймеров HN_20, Tpro_M13 [12]. Амплификацию участка гена цитохрома б размером 1141 п.н .

проводили при помощи праймеров GluFish-F, THR-Fish-R [13]. Полученный ПЦРпродукт секвенировали с теми же прямыми и обратными праймерами согласно протоколу производителя Applied Biosystems BigDye v3.1 .

Обработку полученных секвенированных последовательностей осуществляли при помощи пакетов программ Geneious 6.0.5 .

Результаты и обьсуждение. Ранее при исследовании полиморфизма участка контрольного региона [11] было выявлено наличие двух клад. Одним из возможных объяснений этого является разделение популяции угольной рыбы на две изолированные друг от друга региональные группировки в результате снижения температуры поверхности океана во время сильного похолодания палеоклимата, которое препятствовало выживанию икры и ранней пелагической молоди в создавшихся в Северной Пацифике условиях. Так как примерное время разделения клад составило 6500-11500 лет назад и соотносится с последним похолоданием, можно предположить, что изоляция двух популяций существовала в период максимального оледенения и прекратилась вслед за потеплением климата. Также возможно, что разделение на клады не связано с похолоданием. Однако для подтверждения той или иной гипотезы необходимой информации пока недостаточно .

Для оценки скорости мутации контрольного региона проанализированы 60 образцов по гену цитохрома б, для которого взята скорость эволюции, рассчитанная для атлантической трески на основании музейных образцов [14] в 5,12*10-7 на сайт в год .

При сопоставлении частоты мутаций в контрольном регионе и участке гена цитохрома б скорость эволюции первого составила 2,76*10-6 на сайт в год, то есть скорость мутации в гене цитохрома б оказалась в 5,5 раз ниже, чем в контрольном регионе .

Для гена цитохрома б была построена гаплотипическая сеть (рис. 1), которая выявила два основных гаплотипа, что сопоставимо с ранее полученными данными о существовании двух клад контрольного региона мтДНК. На основании скорости эволюции контрольного региона и гена цитохрома б рассчитано время разделения клад (TMRCA), которое составило 9000 лет назад (с учетом ошибки от 6500 до 11500 лет назад) .

–  –  –

Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-34-01038 .

1. Shenker J.M., Olla B.L. Laboratory feeding and growth of juvenile sablefish, Anoplopoma fimbria // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1986. V. 43. № 5. P. 930-937 .

2. Sogard S.M., Olla B.L. Growth and behavioral responses to elevated temperatures by juvenile sablefish Anoplopoma fimbria and the interactive role of food availability // Mar. Ecol. Prog. Ser .

2001. V. 217. P. 121-134 .

3. Tripp-Valdez M.A., Garca-de-Len F.J., Espinosa-Prez H., Ruiz-Campos G. Population structure of sablefish Anoplopoma fimbria using genetic variability and geometric morphometric analysis // J. Appl. Ichthyol. 2012. V. 28. № 4. P. 516-523 .

4. McCraney W.T., Saski C.A., Guyon J.R. Isolation and characterization of 12 microsatellites for the commercially important sablefish, Anoplopoma fimbria // Conserv. Gen. Resour. 2012. V. 4. № 2 .

P. 415-417 .

5. Кодолов Л.С. Угольная рыба // Биологические ресурсы Тихого океана. 1986. М.: Наука. С .

328-340 .

6. Дудник Ю.М., Кодолов Л.С., Полутов В.И. К вопросу о распространении и воспроизводстве угольной рыбы Anoplopoma fimbria у Курильских островов и Камчатки // Вопр. ихтиологии .

1998. Т. 38. № 1. С. 16-21 .

7. Новиков Н.П. Новые поимки угольной рыбы Anoplopoma fimbria в Охотском море // Вопр .

ихтиологии. 1994. Т. 34. № 6. С. 843-845 .

8. Парин Н.В. Рыбы открытого океана. 1988. М.: Наука. 272 с .

9. Токранов А.М. О встречаемости молоди угольной рыбы Anoplopoma fimbria (Pallas) (Anoplopomatidae) в прикамчатских водах // Океанол. 2002. Т. 42. № 1. С. 124-126 .

10. Орлов А.М., Бирюков И.А. Новые данные о размножении угольной рыбы Anoplopoma fimbria (Scorpaeniformes, Anoplopomatidae) в прикурильских и прикамчатских водах Тихого океана // Бюлл. МОИП. Отд. Биол. 2003. Т. 108. Вып. 4. С. 20-25 .

11. Орлова С.Ю., Орлов А.М., Волков А.А., Новиков Р.Н. Микроэволюционные процессы у угольной рыбы Anoplopoma fimbria на основании данных о пролиморфизме двух участков митохондриальной ДНК // Докл. Акад. Наук. 2014. Т. 458. №3. С. 354-358 .

12. Brunner P.C., Douglas M.R., Osinov A.G. et al. Holarctic phylogeography of Arctic charr (Salvelinus alpinus L.) inferred from mitochondrial DNA sequences // Evolution. 2001. V. 55. № 3. Р .

573-586 .

13. Sevilla R.G., Diez A., Noren M. et al. Primers and polymerase chain reaction conditions for DNA barcoding teleost fish based on the mitochondrial cytochrome b and nuclear rhodopsin genes // Mol. Ecol. Notes. 2007. V. 7. № 5. P. 730-734 .

14. lafsdttir G.A., Westfall K.M., Edvardsson R., S. Historical DNA reveals the demographic history of Atlantic cod (Gadus morhua) in medieval and early modern Iceland // Proc. R. Soc. B .

2014. V. 281. № 1777. 11 p .

–  –  –

The speed of evolution of mitochondrial DNA control region of sablefish Anoplopoma fimbria, the deep-water fish species endemic to the North Pacific, is studied based on the analysis of 60 samples from different parts of the range with the use of comparison of number of substitutions in control region and cytochrome b gene .

Key words: sablefish Anoplopoma fimbria, mitochondrial DNA, control region, cytochrome b, speed of evolution, North Pacific