Особенности наследования локусов ядерного генома и мтДНК при отдаленной гибридизации плотвы (Rutilus rutilus L.) и леща (Abramis brama L.)

• Автор: Столбунова, Вероника Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.07, 03.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Борок
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение ~

Глава 1. Литературный обзор
1.1. ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ У РЫБ, КАК ПОПУЛЯЦИОННОЕ И ~
ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЯВЛЕНИЕ
1.1.1. Межвидовая гибридизация в рамках концепции биологического вида
Естественная отдаленная гибридизация в семействе карповых рыб
1.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ РЫБ i
1.2.1. Основные маркеры при изучении гибридизации
1.2.2. Генетическая изменчивость, возникающая в результате межвидовой гибридизации
1.3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕЩА, ПЛОТВЫ И ИХ ГИБРИДОВ 3 ]
1.3.1. Генетические исследования плотвы и леща ~ 3 ]
1.3.2. Эколого-биологические особенности плотвы и леща
1.3.3. Гибридизация плотвы и леща в естественных и искусственных условиях 34 Глава 2. Материал и методы
2.1. Сбор и фиксация проб
2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СКРЕЩИВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБРИДОВ ПЕРВОГО И ПОСЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЙ
2.3. Морфологический анализ
2.4. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ~
2.4.1. RAPD PCR со случайными праймерами ‘
2.4.2. Локус-специфической ПИР
2.4.3. ПЦР для анализа микросателлитных локусов "
2.4.4. Неспецифические эстеразы ~
2.4.5. Электрофоретические методы
2.5. ОСНОВНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ 5Q Глава 3. Генетическая дифференциация и геномная вариабельность плотвы
(Rutilus rutilus), леща (Abramis brumu) и их межвидовых гибридов
3.1. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПЛОТВЫ И ЛЕЩА С ПОМОЩЬЮ RAPD-MAPKEPOB
3.2. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПЛОТВЫ ЛЕЩА И ИХ ГИБРИДОВ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ
Глава 4. Анализ наследования локусов ядерного и митохондриального геномов у
гибридов плотвы и леща
4.1. ОСОБЕННОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ В ПЕРВОМ ПОКОЛЕНИИ ГИБРИДОВ
4.1.1. Наследование мтДНК у гибридов в экспериментальных скрещиваниях леща и плотвы
4.1.2. Особенности наследования ITS1 региона у гибридов F1 на ранних
стадиях развития
4.1.3. Наследование ITS1 региона рДНК у гибридов F1
4.2. ОСОБЕННОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ У ГИБРИДОВ ОТ ВОЗВРАТНЫХ И МЕЖГИБРИДНЫХ СКРЕЩИВАНИЙ
4.2.1. Наследование мтДНК ~ ~ ~
4.2.2. Наследование ядерного ITS1 фрагмента у гибридов Fb и F2
4.3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
4.4. АНАЛИЗ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ ~ ~77
4.4.1. Анализ гибридов F1
4.4.2. Анализ бэккроссов и гибридов F2

4.5. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ НЕСПЕЦИФИЧЕСКИХ ЭСТЕР АЗ
Глава 5. Особенности наследования анализируемых участков генома у
гибридов при отдаленной гибридизации
5.1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ РОДИТЕЛЬСКИХ УЧАСТКОВ ЯДЕРНОГО И МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНОМОВ
5.1.1. Наследование полиморфных и мономорфных RAPD- фрагментов
5.1.2.Наследование митохондриального локуса cyt b
5.1.3.Наследование видоспецифического ITS1 фрагмента у гибридов F1 и механизм согласованного развития геномов
5.1.4. Наследование видоспецифического ITS1 фрагмента у бэккроссов и гибридов F2
5.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОМОВ СКРЕЩИВАЮЩИХСЯ ВИДОВ ПРИ ОТДАЛЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ
Заключение
ВЫВОДЫ
Благодарности
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Стало очевидным, что межвидовая гибридизация повышает изменчивость природных популяций и наравне с наследственной изменчивостью может играть роль «поставщика» эволюционного материала (Даревский, 1974; Мина, 1986). Даже в тех случаях, когда межвидовые гибриды лишь частично плодовиты при скрещивании с родительскими формами, гибридизация служит механизмом горизонтального переноса адаптивных генов и генных комплексов от одного вида к другому и ведет к интрогрессии аллелей или возникновению гибридных полиплоидных видов, обладающих значительным эволюционным потенциалом (Burke, Arnold, 2001). Зачастую отмечаются вспышки массовой гибридизации, при которой численность гибридов сопоставима или даже превосходит численность родительских видов в скрещивающихся популяциях (Берг, 1949; Пушкина, 1964; Wheeler, 1976; Козлов, 1993). Характер и уровни гибридизации могут значительно меняться ежегодно и зависеть от экологических и климатических условий данной местности (Gillet, Quentin, 2006), что в свою очередь определяет широкое разнообразие сценариев, как самой гибридизации, так и ее эволюционных последствий. Гибридизация и интрогрессия усиливаются при изменении окружающей среды в результате человеческой деятельности. Показано, что при однократном или непродолжительном вселении чужеродных популяций симпатрического вида в депрессивную популяцию аборигенного вида, изолирующие механизмы оказываются неэффективными, что приводит к установлению интрогрессивной межвидовой гибридизации и к конкурентоспособному исключению популяций местных видов (Титов и др., 2007).
Подавляющее большинство исследований отдаленной гибридизации направлены на обнаружение эффектов интрогрессии генов, эколого-генетических последствий инкорпораций, а также поиск универсальных маркеров для идентификации гибридов (Mayr, 1965; Грант, 1984; Verspoor, Hammar, 1991; Камптон, 1991; Wyatt et al., 2006; Hayden, 2010). Ключевой проблемой в понимании эволюционной и экологической значимости межвидовой гибридизации является проблема эффективной коадаптации геномов скрещивающихся видов, которая касается не только чужеродных ядерных геномов, но и их ядерно-цитоплазматических взаимодействий. Известно, что в результате гибридизации происходит интрогрессия чужеродной мтДНК в геном другого вида, что стало одной из основных причин парафилии, обнаруженной у 23% животных при анализе 2319 филогенетических деревьев отдельных видов (Funk, Omland, 2003). Сочетание в гибридном геноме мтДНК одного вида и ядерной ДНК другого может сообщать эволюции последнего дополнительную направленность, Это

высоте головы и некоторым другим пластическим признакам гибрид ближе к плотве (Николюкин, 1952, Первозванский, Зелинский, 1981). По формуле боковой линии, числу позвонков, по длине основания и высоте спинного плавника он уклоняется в сторону леща. Н.И. Николюкин, исходя из предположения о том, что при скрещивании в большей степени проявляются древние признаки исходных видов уже a priori, можно ожидать, что данный гибрид более сходен с плотвой, чем с лещом. Также Н.И. Николюкиным было получено искусственно небольшое количество бэккроссов (плотва х лещ) х лещ, из 40 зародышей только 9 экз. удалось вырастить до стадии малька.
Фертильность гибридов первого поколения плотвы и леща также была неоднократно подтверждена в экспериментах при возвратных и межгибридных скрещиваниях (Николюкин, 1952; Wood, Jordan, 1987; Pitts etal, 1997). В естественных условиях регулярно обнаруживали, как самок, так и самцов гибридов плотвы и леща, находящихся на IY и Y стадиях зрелости, при этом существенных отклонений или нарушений в развитии гонад и состоянии половых продуктов не было установлено. Показано, что гибриды F1 скрещиваются не столько друг с другом, сколько с родительскими видами (Николюкин, 1972). Проведенные исследования показали, что потомство обратных скрещиваний может иметь промежуточную морфологию между родительской разновидностью и гибридом FI (Pitts et al„ 1997). Другие авторы также отмечают промежуточную морфологию и указывают на то, что у большинства гибридов (97%) лещ является материнским видом (Hayden et al., 2010; Wyatt et al., 2006). При постановке экспериментальных скрещиваний не обнаружено барьера для воспроизводства гибридов от реципрокных скрещиваний плотвы и леща (Яковлев и др., 2000), поэтому, наиболее вероятно, что на направление скрещивания в естественных условиях большее влияние оказывают экологические факторы, а не физиологические. Самец леща использует территориальное поведение, он более агрессивен и защищает репродуктивный субстрат, а самец плотвы не использует территориальное поведение при воспроизводстве и во время нереста особи обоих полов находятся на мелководьях вместе (Poncin et al., 1996). Поэтому возможность воспроизводства в направлении самки леща на самца плотвы будет больше, чем наоборот. Другой важной особенностью, которая может увеличить уровень интрогрессии, является численное превосходство одного вида над другим, при описании гибридных зон указывают, что в определенных обстоятельствах, как правило, плотва имеет численное преимущество (Hayden et al., 2010). Характер и