АПРОБАЦИЯ НОВОГО МАРКЕРА ЯДЕРНОЙ ДНК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИБРИДИЗАЦИИ
КРАПЧАТОГО (SPERMOPHILUS SUSLICUS GÜLD.) И БОЛЬШОГО СУСЛИКОВ 

Титов Сергей Витальевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой зоологии и экологии, декан факультета физико-математических и естественных наук, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза,
ул. Красная, 40), E-mail: svtitov@yandex.ru
Кузьмин Антон Алексеевич, кандидат биологических наук, доцент, кафедра биотехнологий и техносферной безопасности, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, 1а/11), E-mail: kuzmin-puh@yandex.com
Закс Светлана Сергеевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Научно-учебная лаборатория молекулярной экологии и систематики животных, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: s.s.zaks@yandex.ru
Чернышова Ольга Валерьевна, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: oliarabbit@yandex.ru 

591.557:599.322.2 

DOI

10.21685/2307-9150-2018-4-8 

Актуальность и цели. Исследование гибридных популяций в пространстве и времени является актуальной задачей эволюционной биологии и популяционной экологии. Несмотря на довольно успешное изучение современных гибридных зон сусликов (Rodentia, Sciuridae, Spermophilus) в Поволжье, в процессе слежения за гибридными популяциями постоянно возникают вопросы по использованию для этого молекулярно-генетических маркеров. Целью исследования было изучение эффективности применения ранее не используемого маркера яДНК – фрагмента гена HOX b5 – в диагностике видовой принадлежности особей в контактных поселениях большого и крапчатого сусликов.
Материалы и методы. Генетический материал для работы был собран в Ульяновской области в ходе проведения полевых работ по изучению гибридной зоны большого и крапчатого сусликов в 2018 г. Аналитическая выборка составила 28 особей S. suslicus, 41 особь S. major и 5 межвидовых гибридов, выявленных другими молекулярно-генетическими маркерами ранее. Полученные 69 фрагментов гена HOX b5 крапчатых и больших сусликов были секвенированы. Генетический анализ полученных последовательностей фрагмента гена HOX b5 был проведен при использовании пакета программ MEGA 7.0.21 и DnaSP 5.10. По полученным нуклеотидным последовательностям выявляли видоспецифические особенности этого маркера.
Результаты. Анализ нуклеотидных последовательностей фрагмента гена HOX b5 (716 пн) больших сусликов (n = 41) выявил пять гаплотипов, а у крапчатых сусликов (n = 28) – только два гаплотипа – “Ss A” и “Ss G”. Проанализированный фрагмент ядерного маркера HOX b5 содержит как сайты, надежно дифференцирующие гаплотипы у каждого из гибридизирующих видов, так и сайт, имеющий специфическую для видов замену GC (позиция 308), создающую участок узнавания рестрикционной эндонуклеазы BmeI 3901.
Выводы. Результаты проведенных исследований изменчивости нуклеотидных последовательностей гена HOX b5 у двух видов гибридизирующих сусликов в Поволжье и выявление видоспецифических нуклеотидных особенностей этих последовательностей свидетельствуют о хорошей диагностической способности этого молекулярно-генетического маркера в исследовании генетического статуса особей из контактных поселений. 

Ключевые слова

большой суслик, крапчатый суслик, межвидовая гибридизация, ядерная ДНК, ген HOX b5, рестрикционный анализ гибридов 

 Скачать статью в формате PDF

1. Hewitt, G. M. Hybrid zones – natural laboratories for evolutionary studies / G. M. Hewitt // Trends Ecol. Ev. – 1988. – № 3. – P. 158–167.
2. Barton, N. H. Adaptation, speciation and hybrid zones / N. H. Barton, G. M. Hewitt // Nature. – 1989. – Vol. 341. – P. 497–503.
3. Hewitt, G. M. Speciation, hybrid zones and phylogeography – or seeing genes in space and time / G. M. Hewitt // Mol. Ecol. – 2001. – № 10. – P. 537–549.
4. Harrison, R. G. Hybrid zones: windows on the evolutionary process / R. G. Harrison // Ox. surv. Ev. Biol. – 1990. – № 7. – P. 69–128.
5. Barton, N. H. The role of hybridization in evolution / N. H. Barton // Mol. Ecol. – 2001. – № 10. – Р. 551–568.
6. Howard, D. J. Evolution in hybrid zones / D. J. Howard, S. C. Britch, W. E. Braswell, J. L. Marschall // The Evoiution of Population Biology / ed. R. K. Singh, M. K. Uyenoyama. – Cambridge : Cambridge University Press, 2003. – P. 297–314.
7. Queller, D. C. Microsatellites and kinship / D. C. Queller, J. E. Strassmann, C. R. Hughes // Trends Ecol. Ev. – 1993. – № 8. – P. 285–288.
8. Рысков, А. П. Мультилокусный ДНК-фингерпринтинг в генетико-популяционных исследованиях биоразнообразия / А. П. Рысков // Молекулярная биология. – 1999. – Т. 33, № 6. – С. 880–892.
9. Sunnucks, P. Efficient genetic markers for population biology / P. Sunnucks // Trends Ecol. Ev. – 2000. – Vol. 15, № 5. – Р. 199–203.
10. Funk, D. J. Species-level paraphyly and polyphyly: Frequency, causes, and consequences, with insights from animal mitochondrial DNA / D. J. Funk, K. E. Omland // Аnnu Rev. Ecol. Ev. Syst. – 2003. – Vol. 34. – P. 397–423.
11. Овсяников, Н. Г. Биографический метод в изучении популяции млекопитающих / Н. Г. Овсяников // Методы исследования в экологии и этологии : сб. тр. – Пущино : Науч. центр биол. исслед., 1986. – С. 157–168.
12. Кузьмин, А. А. Зона гибридизации большого (Spermophilus major Pall., 1778) и крапчатого (S. suslicus Güld., 1770) сусликов: экологические, поведенческие и генетические особенности : автореф. дис. … канд. биол. наук / Кузьмин А. А. – М. : Изд-во МГУ, 2009. – 24 с.
13. Титов, С. В. Популяционные и генетические механизмы межвидовой гибридизации млекопитающих (на примере рода Spermophilus) : автореф. дис. … д-ра биол. наук / Титов С. В. – М. : Изд-во МГУ, 2009. – 48 с.
14. Шмыров, А. А. Гибридизация большого и желтого сусликов (экологические и  генетические аспекты) : автореф. дис. … канд. биол. наук / Шмыров А. А. – М. : ИПЭЭ РАН, 2009. – 24 с.
15. Динамика ареалов и современное состояние поселений наземных беличьих в праобережных районах Поволжья / С. В. Титов, А. А. Кузьмин, Р. В. Наумов, О. А. Ермаков, С. С. Закс, О. В. Чернышова. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. – 124 с.
16. Sambrook, J. Molecular cloning: А laboratory Manual / J. Sambrook, E. F. Fritsch, T. Maniatis. – New York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1989. – Р. 58–64.
17. Estimating Divergence Times in Large Molecular Phylogenies / K. Tamura, F. U. Battistuzzi, P. Billing-Ross, O. Murillo, A. Filipski, S. Kumar // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2012. – № 109. – P. 19 333–19 338.
18. Librado, P. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data / P. Librado, J. Rozas // Bioinformatics. – 2009. – 25 (11). – P. 1451, 1452.