Генетика, 2020, T. 56, № 12, стр. 1410-1426

Генетическая оценка пород северного оленя (Rangifer tarandus) и их дикого предка с помощью новой панели STR-маркеров

Ю. А. Столповский 1*, О. В. Бабаян 2, С. Н. Каштанов 1, А. К. Пискунов 1, М. Т. Сёмина 1, М. В. Холодова 3, К. А. Лайшев 4, А. А. Южаков 4, Т. М. Романенко 5, М. Г. Лисичкина 1, Т. И. Дмитриева 6, О. В. Етылина 7, А. В. Прокудин 8, Г. Р. Свищёва 19**

1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
119991 Москва, Россия

2 ООО “ГОРДИЗ”
121205 Москва, Россия

3 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук
119071 Москва, Россия

4 Северо-Западный центр междисциплинарных исследований проблем продовольственного обеспечения
196608 Санкт-Петербург, Россия

5 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова Российской академии наук, Нарьян-Марский филиал
166004 Нарьян-Мар, Россия

6 Якутская государственная сельскохозяйственная академия
677007 Якутск, Россия

7 Национальный союз оленеводов
107078 Москва, Россия

8 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства и экологии Арктики Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук
663305 Норильск, Россия

9 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
630090 Новосибирск, Россия

* E-mail: stolpovsly@mail.ru
** E-mail: gulsvi@mail.ru

Поступила в редакцию 03.12.2019
После доработки 06.03.2020
Принята к публикации 09.06.2020

Аннотация

Для изучения генетической дифференциации и филогении пород и популяций северного оленя (Rangifer tarandus L.) разработана тест-система, основанная на мультиплексном ПЦР-анализе 16 высокополиморфных STR-маркеров: Rt6, BMS1788, Rt30, Rt1, Rt9, FCB193, Rt7, BMS745, С143, Rt24, OheQ, С217, С32, NVHRT16, T40 и C276. С помощью разработанной тест-системы исследованы 397 животных из 11 выборок, четыре из которых относятся к диким формам северного оленя, а остальные представляют ненецкую, эвенскую и эвенкийскую породы, разводимые в различных климатических зонах РФ. Для 16 микросателлитных локусов идентифицировано 204 аллеля, некоторые из них могут считаться породо-специфичными. Установлено, что более 70% уникального аллелофонда сосредоточены в диких популяциях северных оленей. Статистический анализ микросателлитных данных показал, что разработанная тест-система является эффективным инструментом для идентификации доместицированных и диких форм северного оленя, тестирования породной принадлежности животных и определения миграционных потоков вида на обширной территории их обитания.

Ключевые слова: Rangifer tarandus, породы и экотип, генетическое разнообразие, пространственно-генетическая структура популяций, филогения, STR-маркеры.

DOI: 10.31857/S0016675820120139

Список литературы

  1. Ims R.A., Ehrich D., Forbes B.C. et al. Terrestrial ecosystems // Arctic Biodiversity Assessment. Status and Trends in Arctic Biodiversity. Conservation of Arctic Flora and Fauna / Ed. Akureyri M.H., 2013. P. 385–440. ISBN 978-9935-431-22-6.

  2. Столповский Ю.А. Популяционно-генетические основы сохранения ресурсов генофондов доместицированных видов животных: Дис. … докт. биол. наук. М.: ИОГен РАН, 2010. 339 с.

  3. Røed K.H., Flagstad O., Nieminen M. et al. Genetic analyses reveal independent domestication origins of Eurasian reindeer // Proc. Biol. Sci. 2008. V. 275. № 1645. P. 1849–1855. https://doi.org/10.1098/rspb.2008.0332

  4. Равдоникас В.И. История первобытного общества. Л.: Изд. Ленингр. ун-та, 1947. 392 с.

  5. Помишин С.Б. Происхождение оленеводства и доместикация северного оленя. М.: Наука, 1990. 144 с.

  6. Нансен Ф. Через Сибирь. М: Игра слов, 2012. 304 с.

  7. Скалон В.Н. Оленные камни Монголии и проблема происхождения оленеводства // Советская археология. 1956. Вып. XXV. С. 87–105.

  8. Максимов A.H. Происхождение оленеводства // Учен. зап. РАНИОН. 1928. Т. 6. С. 27–28.

  9. Василевич Г.М., Левин М.Г. Типы оленеводства и их происхождение // Советская этнография. 1951. № 1. С. 63–87.

  10. Cronin M.A, Macneil M.D., Patton J.C. Mitochondrial DNA and microsatellite DNA variation in domestic reindeer (Rangifer tarandus tarandus) and relationships with wild caribou (Rangifer tarandus granti, Rangifer tarandus groenlandicus, and Rangifer tarandus caribou) // J. Hered. 2006. V. 97. № 5. P. 525–530. https://doi.org/10.1093/jhered/esl012

  11. Bjørnstad G., Flagstad Ø., Hufthammer A.K., Røed K.H. Ancient DNA reveals a major genetic change during the transition from hunting economy to reindeer husbandry in northern Scandinavia // J. Archaeol. Sci. 2012. V. 39. P. 102–108. https://doi.org/10.1016/j.jas.2011.09.006

  12. Баранова А.И., Холодова М.В., Давыдов А.В., Рожков Ю.И. Полиморфизм контрольного региона мтДНК диких северных оленей европейской части России Rangifer tarandus (Mammalia: Artiodactyla) // Генетика. 2012. Т. 48. № 9. С. 1098–1104.

  13. Баранова А.И., Холодова М.В., Сипко Т.П. и др. Степень влияния домашнего северного оленя (Rangifer tarandus) на генетическое разнообразие дикого: анализ полиморфизма контрольного региона мтДНК // Матер. Междунар. совещ. “Териофауна России и сопредельных территорий”. М., 2016. С. 33.

  14. Холодова М.В., Баранова А.И., Мизин И.А. и др. Своеобразие генетической структуры новоземельского северного оленя (Rangifer tarandus pearsoni): анализ полиморфизма маркеров ядерной и митохондриальной ДНК // Матер. Междунар. совещ. “Териофауна России и сопредельных территорий”. М., 2016. С. 445.

  15. Королёв А.Н., Мамонтов В.Н., Холодова М.В. и др. Полиморфизм контрольного региона мтДНК северных оленей (Ranfiger tarandus) материковой части Северо-Востока России // Зоол. журн. 2017. Т. 96. № 1. С. 106–118.

  16. Zhai J.-C., Liu W.-S., Yin Y.-J. et al. Analysis on genetic diversity of reindeer (Rangifer tarandus) in the Greater Khingan Mountains using microsatellite markers // Zool. Studies. 2017. V. 56. P. 11. https://doi.org/10.6620/ZS.2017.56-11

  17. Anderson D.G., Kvie K.S., Davydov V.N., Røed K.H. Maintaining genetic integrity of coexisting wild and domestic populations: Genetic differentiation between wild and domestic Rangifer with long traditions of intentional interbreeding // Ecol. and Evol. 2017. V. 7. № 17. P. 6790–6802. https://doi.org/10.1002/ece3.3230

  18. Ju Y., Liu H., Rong M. et al. Genetic diversity and population genetic structure of the only population of Aoluguya Reindeer (Rangifer tarandus) in China // Mitochondrial DNA Part A. 2019. V. 30. № 1. P. 24–29. https://doi.org/10.1080/24701394.2018.1448081

  19. Røed K.H., Bjørklund I., Olsen B.J. From wild to domestic reindeer – Genetic evidence of a non-native origin of reindeer pastoralism in northern Fennoscandia // J. Archaeol. Sci.: Reports. 2018. V. 19. № 8. P. 279–286. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2018.02.048

  20. Лайшев К.А., Мухачев А.Д., Колпащиков Л.А. и др. Северные олени Таймыра. Новосибирск: НИИ сел. хоз-ва Крайнего Севера, 2002. 340 с.

  21. Клоков К.Б. Географические взаимосвязи между типами оленеводства, породами домашнего и подвидами дикого северного оленя // Интеграция археологических и этнографических исследований. Сборник научных трудов. Иркутск: Иркутский НИТУ, 2013. Т. 1. С. 295–298.

  22. Jones K.C., Levine K.F., Banks J.D. Characterization of 11 polymorphic tetranucleotide microsatellites for forensic applications in California elk (Cervus elaphus canadensis) // Mol. Ecol. Notes. 2002. V. 2. № 4. P. 425–427. https://doi.org/10.1046/j.1471-8286.2002.00264.x

  23. Meredith E.P., Rodzen J.A., Levine K.F., Banks J.D. Characterization of an additional 14 microsatellite loci in California Elk (Cervus elaphus) for use in forensic and population applications // Conservation Genetics. 2005. V. 6. № 1. P. 151–153. https://doi.org/10.1007/s10592-004-7735-8

  24. Yannic G., Pellissier L., Ortego J. et al. Genetic diversity in caribou linked to past and future climate change // Nat. Clim. Change. 2014. V. 4. P. 132–137. https://doi.org/10.1038/nclimate2074

  25. Jombart T. Adegenet: a R package for the multivariate analysis of genetic markers // Bioinformatics. 2008. V. 24. № 11. P. 1403–1405. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btn129

  26. Keenan K., McGinnity P., Cross T.F. et al. Diversity: An R package for the estimation and exploration of population genetics parameters and their associated errors // Methods Ecol. Evol. 2013. V. 4. P. 782–788. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12067

  27. Adamack A.T., Gruber B. PopGenReport: Simplifying basic population genetic analyses in R // Methods Ecol. Evol. 2014. V. 5. P. 384–387. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12158

  28. Gruber B., Adamack A.T. Landgenreport: A new r function to simplify landscape genetic analysis using resistance surface layers // Mol. Ecol. Resour. 2015. V. 15. P. 1172–1178. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12381

  29. Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic-linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. V. 32. P. 314–331.

  30. Clark L.V., Jasieniuk M. POLYSAT: An R package for polyploid microsatellite analysis // Mol. Ecol. Resour. 2011. V. 11. P. 562–566. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2011.02985.x

  31. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000. V. 155. P. 945–959.

  32. Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: A simulation study // Mol. Ecol. 2005. V. 14. P. 2611–2620. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x

  33. Earl D.A., Vonholdt B.M. STRUCTURE HARVESTER: A website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method // Conserv. Genet. Resour. 2012. V. 4. P. 359–361.https://doi.org/10.1007/s12686-011-9548-7

  34. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. N.Y.: Columbia University Press, 1987. 512 p.

  35. Kamvar Z.N., Tabima J.F., Grunwald N.J. Poppr: An R package for genetic analysis of populations with clonal, partially clonal, and/or sexual reproduction // Peer J. 2014. V. 2. (published online). https://doi.org/10.7717/peerj.281

  36. Warnes G.R., Bolker B., Bonebakker L. Gplots: Various R programming tools for plotting data. http://CRAN. R-project.org/package=gplots.

  37. Sundqvist L., Keenan K., Zackrisson M. et al. Directional genetic differentiation and relative migration // Ecol. Evol. 2016. V. 6. P. 3461–3475. https://doi.org/10.1002/ece3.2096

  38. Wright S. The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating // Evolution. 1965. V. 19. P. 355–420.

  39. Бороздин Э.К., Забродин В.А., Востряков П.Н. Северное оленеводство. М.: Колос, 1979. 286 с.

  40. Харзинова В.Р., Гладырь Е.А., Федоров В.И. и др. Разработка мультиплексной панели микросателлитов для оценки достоверности происхождения и степени дифференциации популяций северного оленя Rangifer tarandus // С. хоз. биол. 2015. Т. 50. № 6. С. 756–765.

  41. Семёнов-Тян-Шанский О.И. Северный олень. М.: Наука, 1977. 92 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.