<<
>>

ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПОДРАЗДЕЛЕННОСТЬ КЕТЫ И ТИХООКЕАНСКОЙ ТРЕСКИ

М.В. Шитова1, М.Е. Бурякова2, Г.А. Рубцова1, К.И. Афанасьев1, Т.В. Малинина1, А.М. Орлов2, Л.А. Жи- вотовский1

1 Учреждение Российской академии наук Институт общей генетики им.

Н.И.Вавилова РАН, г. Москва, Россия

2 Всероссийский научно- исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, г . Москва, e-mail: shitova-m@rambler.ru Введение

В последние годы началось активное изучение популяционной структуры различных видов животных, в том числе и рыб, с привлечением молекулярно-генетических маркеров. В связи с этим накопился достаточно большой материал по современной генетической структуре популяций мно­гих видов рыб. В процессе исследовательской работы неизбежен вопрос о причинах, которые могли сформировать современную картину популяционно-генетической структуры того или иного вида.

На примере тихоокеанской трески Gadus macrocephalus (Tilesius) и кеты Oncorhynchus keta (Walbaum) мы рассмотрим некоторые из возможных причин, которые могли повлиять на формиро­вание современной картины популяционно-генетической структуры выше названных видов по мик­росателлитным маркерам.

Краткая характеристика биологии видов

Кета - один из видов тихоокеанских лососей, ее жизненный цикл состоит из двух периодов - пресноводного (особи кеты идут на нерест в пресную воду и примерно около пары месяцев после выклева личинки нагуливаются в реках и озерах) и морского (молодь скатывается в море и продол­жает нагуливаться сначала в эстуарных участках, затем удаляясь все дальше от берега и совершая миграции в открытые воды северной части Тихого океана и Берингово море). Во время анадромных миграций кета возвращается на нерест в те же реки, в которых была произведена на свет. Нерестит­ся один раз в жизни, самки откладывают икру в речной грунт.

Тихоокеанская треска в отличие от кеты - типично морская рыба.

Образует относительно изолированные самовоспроизводящиеся популяции, совершает сезонные нерестовые и нагульные миграции. Нерест трески в целом на всём ареале происходит в зимне-весенний период. В северных районах сроки нереста смещаются к весне (март-апрель), в южных к зиме (январь-февраль). В пер­вом случае для размножения треска отходит от берегов на материковый склон, где теплее, во вто­ром наоборот, приближается к берегам, на участки с более низкими температурами. Икра донная с клейкой оболочкой, личинки также обитают в придонных слоях.

Материалы и методы

В работу вошли 89 выборок кеты (объем каждой выборки около 40-50 шт.) по 10 микросател­литным локусам. Исследование охватывает только ареал кеты Российского Дальнего Востока (Ку­рильские о-ва, р.Амур, о.Сахалин, магаданское побережье северной части Охотского моря, Камчатка, р.Анадырь). Выборки были собраны за период с 2003 г. по 2007 г. (Афанасьев и др., 2008а; 2008 б)

Также в работу вошло семь выборок трески (объем каждой выборки около 40-50 шт.) по 4 микросателитным локусам. Шесть выборок трески были пойманы у российского побережья (запад­ная часть Берингова моря (Наваринский и Корякский районы), Охотское море - Западная Камчатка, тихоокеанская сторона Южных и Северных Курильских о-вов, Западный Сахалин), и одна выборка из канадских вод (провинция Британская Колумбия). Сбор материала проводился в период с 2005 г. по 2008 г. (Бурякова и др., 2009).

Результаты и обсуждение

В процессе анализа генетической дифференциации кеты и тихоокеанской трески было выяв­лено относительное сходство пространственной картины дифференциации исследуемых видов.

Как и у трески, так и у кеты наиболее дифференцированной оказалась южная часть ареала, по сравнению с северной частью. Граница, разделяющая эти части, примерно совпадает у обоих видов и проходит в районе 50°с.ш.

У кеты южная часть ареала включает в себя выборки с Южных Курильских островов (Итуру­па и Кунашира), Сахалина и Амура. В то время как довольно большой кластер, включающий вы­борки северной части ареала (Магадан, Камчатка, р.Анадырь) имеет более слабую генетическую подразделеность по сравнению с южной частью ареала (Zhivotovsky, 2009; Афанасьев, 2008).

На первом уровне генетической иерархии кета дифференцируется на два больших кластера,

это кета Южных Курильских островов и кета остальных популяций в указанной части ареала. Сте­пень дифференциации - 6,4% (величина значима т.к. нижняя граница бутстрэп-интервала больше нуля, бутстрэп-интервал от 3,7% до 10,4%) . Каждая из этих ветвей подразделена еще на ряд груп­пировок. Южно-Курильская кета делится на популяции о. Итуруп и о. Кунашир (степень дифферен­циации 1,2% [0,7-1,6]). Кета о. Итуруп в свою очередь подразделена еще на ряд субпопуляций (сте­пень дифференциации между реками о. Итурупа 0,74% [0,24-1,4]).

В другом кластере, включающем все остальные популяции кеты (кроме Южно-Курильских островов), выделяются группы популяций о. Сахалин (юго-западный, северный и восточный, юж­ный и юго-восточный Сахалин - степень дифференциации внутри острова 2,9% [1,7-4,4]), р. Амур и группа популяций северной части ареала - Камчатка, Магадан, р. Анадырь. Последняя в свою очередь подразделяется на ряд субпопуляций, но степень их дифференциации относительно мала - 1,2% [0,8-1,8] - по сравнению с вышеперечисленными районами южной части ареала, хотя по гео­графической протяженности этот район сравним с территорией южной части ареала.

Похожая картина наблюдается и у тихоокеанской трески (Бурякова и др., 2009). На дендрограм­ме выделяются две крупные группы: первая включает в себя выборки из акваторий Охотского и Бе­рингова морей и тихоокеанских вод Канады (т.е. северная часть ареала), вторая - Сахалино-Куриль- ского региона (южная часть ареала). Дифференциация между этими группами 7% (нижняя граница бутстрэп-интервала положительная 0.0093). Дифференциация между попарно сравниваемыми выбор­ками южной части ареала значима во всех трех сравнениях (между сахалинской выборкой и южно-ку­рильской - 7% (нижняя граница бутстрэп-интервала 0.011 между сахалинской выборкой и северо-ку­рильской - 3% (нижняя граница бутстрэп-интервала 0.004), между южно-курильской и северо-ку­рильской - 1,4% (нижняя граница бутстрэп-интервала 0.002). Внутри группы популяций из северной части ареала дифференциация не значима θρ=0.6%, т.к.

нижняя граница бутстрэп-интервала отрица­тельная -0,006). Из приведенных результатов видно, что северная часть ареала тихоокеанской трески не имеет значимой дифференциации, а южная часть ареала подразделена как минимум на три группы популяций. Возможно при расширении ареала исследовательской работы и увеличении числа микро­сателлитных маркеров картина популяционно-генетической структуры трески станет более подроб­ной и появиться возможность более детально оценить дифференциацию популяций этого вида.

На основании вышеизложенного возникает обоснованный вопрос: В чем причина такого сходства дифференциации популяций столь различающихся видов?

На наш взгляд для объяснения этого факта надо обратиться к палеогеографическим событиям в Дальневосточном регионе и в частности к периоду плейстоценовых оледенений.

Ряд авторов постулируют несколько рефугиумов в которых кета переживала периодические оледенения. Полякова с соавторами (2006), основываясь на данных по мтДНК, говорит о двух ри- фугиумах для азиатской кеты. Один из них соответствует бассейну Японского моря и связанной с ним в прошлом речной системе палео-Суйфуна (Линдберг, 1972). Современные популяции этого региона считаются более древними по сравнению с остальными популяциями азиатского региона (Полякова и др., 2006; Салменкова и др.,1992; Варнавская, 2006). Другой - южная часть Охотского моря и речная система в прошлом - палео-Амур (Линдберг, 1972). Популяции этого района также считаются более древними, по сравнению с североохотоморскими (Магадан). Последние, в свою очередь, вместе с Камчатскими стадами относятся к относительно молодым популяциям (Полякова и др., 2006; Салменкова и др., 1992), которые, по-видимому, заселили северную часть ареала в отно­сительно недавнее время, после отступления ледников.

То есть, кета южной части ареала представляет собой более древние популяции, чем кета се­верной части ареала. По-видимому, этот факт и объясняет более выраженную генетическую диффе­ренциацию южной кеты по микросателлитным маркерам, так как эти популяции существуют более длительное время, чем северные популяции.

Относительно проникновения трески в Тихий океан существует две точки зрения. По одной из них треска проникла в Тихий океан в плиоцене, по другой - перед или во время ледникового по­холодания (Световидов, 1940). Световидов (1940) склоняется ко второй версии времени заселения Тихого океана треской, т.е. в межледниковый период, когда она проникла сюда вокруг Северной Америки (Световидов, 1940), то есть ее распространение шло с севера на юг.

В данном контексте более древними должны считаться северные популяции трески, но с уче­том палеогеологических событий, можно предположить, что в периоды последующих похолоданий треска покидала северные территории ареала и заселяла более южные районы ареала. И, возможно, вторичное заселение северной части ареала, после наступления нового потепления, уже происходи­ло из южных рефугиумов. По-видимому, это и объясняет более выраженную дифференциацию юж­ной части ареала трески, чем северной части.

Однако все вышеизложенные предположения не исключают и влияния других факторов (на­пример, особенности биологии трески или недостаточная изученннось ее популяционно-генетиче­ской структуры) на формирования сходства картин популяционной структуры кеты и тихоокеан­ской трески. Для более четких заключений требуется дальнейшее исследование популяций трески, более детальное изучение структуры популяций этого вида на азиатском ареале и расширение набо­ра микросателлитных локусов для более устойчивой оценки.

Работа поддержана грантами РФФИ №08-04-0045а, Программ президиума РАН «Генофонды и био­разнообразие».

Литература

Афанасьев К.И., Рубцова Г.А., Шитова М.В., Малинина Т.В., Животовский Л.А., 2008а. Межрегио­нальная дифференциация Азиатской кеты // Тезисы докладов международной конференции «Генетика, селек­ция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб», С.-П., 10-12 сентября, с. 11.

Афанасьев К.И., Рубцова Г.А., Шитова М.В., Малинина Т.В., Животовский Л.А., 2008б. Межрегио­нальная дифференциация кеты Сахалина и Южных Курил по микросателлитным локусам //Генетика, том 44, №7, с.956-963

Бурякова М.Е., Шитова М.В., Орлов А.М.

2009. Микросателлитная изменчивость тихоокеанской трес­ки Gadus macrocephalus Tilesius (Gadidae)// Материалы конференции молодых ученых Биосфера земли: назад в будующее. Екатеринбург, апрель (в печати).

Варнавская Н. В., 2006. Генетическая дифференциация популяций тихоокеанских лососей. Изд-во Кам- чатНИРО., Петропавловск-Камчатский, 488 с.

Линдберг Г. У., 1972. Крупные колебания уровня океана в четвертичный период. Л.; Наука. 548с.

Полякова Н.Е., Семина А.В., Брыков В.А. 2006. Изменчивость митохондриальной ДНК кеты Onorhynchus keta (Walbaum) и ее связь с палеогеологическими событиями в северо-западной части пацифи- ки// Генетика, том 42, №10, с.1388-1396.

Салменкова Е. А., Омельченко В. Т., Алтухов Ю.П. 1992. Геногеографическое исследование популя­ций кеты, Oncorhynchus keta (Walbaum), в Азиатской части видового ареала //Генетика, т. 28, №1. С. 76-92.

Световидов А.Н. 1940. О географическом распространении тресковых и других семейств Gadiformes // Бюллетень М. О-ва Исп. Природ. Отд. Биологии. Т. XLIX(1). С.50-59.

Zhivotovsky L.A., Afanasiev K.I., Rubtsova G.A., Shitova M.V., Malinina T.V., Rakitskaya T.A., Prokhorovskaya V.D., Chereshnev I.A., Bachevskaya L.T., Brykov V.A., Kovalev M.Yu., Shevljakov E.A., Fedorova L.K., Borzov S.I., Pogodin V.P., Kaev A.M., Sidorova S.V., 2009. Differentation of Asian populations of chum salmon (Oncorhynchus keta) at microsatellite loci// Presentation abstracts, February, p. 22, http://www.stateofthesalmon.org/conference2009.

<< | >>
Источник: БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ БЕЛОГО МОРЯ И ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА. Материалы XXVIII Международной конференции 5-8 октября 2009 г. г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009- 659 с.. 2009

Еще по теме ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПОДРАЗДЕЛЕННОСТЬ КЕТЫ И ТИХООКЕАНСКОЙ ТРЕСКИ: