1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Генетика
  4. T. 59, № 12, 2023

Генетика, 2023, T. 59, № 12, стр. 1393-1406

Популяционно-генетическая структура белого медведя (Ursus maritimus) в морях российской Арктики

П. А. Сорокин 1, *, Е. Ю. Звычайная 1, Е. А. Иванов 1, И. А. Мизин 2, И. Н. Мордвинцев 1, Н. Г. Платонов 1, А. И. Исаченко 3, Р. Е. Лазарева 3, В. В. Рожнов 1

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

2 Национальный парк “Русская Арктика”
163051 Архангельск, Россия

3 ООО “Арктический Научный Центр”
119333 Москва, Россия

* E-mail: sorokin-p@yandex.ru

Поступила в редакцию 30.05.2023
После доработки 16.07.2023
Принята к публикации 18.07.2023

Аннотация

Рассмотрена популяционно-генетическая структура белого медведя (Ursus maritimus) на модельных участках в морях российской Арктики по материалам, собранным в период 2010–2021 гг. Получены данные по полиморфизму 17 микросателлитных локусов ядерной ДНК и фрагмента D-петли мтДНК длиной 610 пн для 93 животных. Для исследованной выборки взрослых белых медведей обнаружено высокое генетическое разнообразие ядерной ДНК и низкое значение нуклеотидной изменчивости π по митохондриальной ДНК. По всем генетическим маркерам обнаружена дифференциация медведей из южной части Баренцева моря от животных севера Баренцева и Карского морей. Данные группировки различаются по распределению митохондриального маркера (θst = 0.270) и слабо дифференцируются по ядерным локусам (Rst = 0.018).

Ключевые слова: белый медведь, Ursus maritimus, контрольный регион, микросателлиты, полиморфизм, Баренцево море, Карское море.

Список литературы

  1. Liu S., Lorenzen E.D., Fumagalli M. et al. Population genomics reveal recent speciation and rapid evolutionary adaptation in polar bears // Cell. 2014. V. 157. P. 785–794. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.03.054

  2. Hassanin A. The role of Pleistocene glaciations in shaping the evolution of polar and brown bears. Evidence from a critical review of mitochondrial and nuclear genome analyses // C. R. Biol. 2015. V. 338. P. 494–501.https://doi.org/10.1016/j.crvi.2015.04.008

  3. Taylor M.K., Akeeagok S., Andriashek D. et al. Delineating Canadian and Greenland polar bear (Ursus maritimus) populations by cluster analysis of movements // Can. J. Zool. 2001. V. 79. P. 690–709. https://doi.org/10.1139/z01-028

  4. Paetkau D., Amstrup S.C., Born E.W. et al. Genetic structure of the world’s polar bear populations // Mol. Ecol. 1999. V. 8. P. 1571–1584. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.1999.00733.x

  5. Malenfant R.M., Coltman D.W., Davis C.S. Design of a 9K Illumina BeadChip for polar bears (Ursus maritimus) from RAD and transcriptome sequencing // Mol. Ecol. Resour. 2015. V. 15(3). P. 587–600. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12327

  6. Cronin M.A., Amstrup S.C., Scribner K.T. Microsatellite DNA and mitochondrial DNA variation in polar bears in the Beaufort and Chukchi seas, Alaska. // Can. J. Zool. 2006. № 84. P. 655–660. https://doi.org/10.1139/Z06-039

  7. Peacock E., Sonsthagen S.A., Obbard M.E. et al. Implications of the circumpolar genetic structure of polar bears for their conservation in a rapidly warming arctic // PLoS One. 2015 V. 10(1). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0112021

  8. Malenfant R.M., Davis C.S., Cullingham C.I., Coltman D.W. Circumpolar genetic structure and recent gene flow of polar bears: a reanalysis // PLoS One. 2016. V. 11(3). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148967

  9. Mauritzen M., Derocher A.E., Wiig Ø. et al. Using satellite telemetry to define spatial population structure in polar bears in the Norwegian and western Russian Arctic // J. Appl. Ecol. 2002. V. 39. P. 79–90. https://doi.org/10.1046/j.1365-2664.2002.00690.x

  10. Amstrup S.C., Durner G.M., McDonald T.L. et al. Comparing movement patterns of satellite-tagged male and female polar bears // Can. J. Zool. 2001. V. 79. P. 2147–2158. https://doi.org/10.1139/z01-174

  11. Zeyl E., Ehrich D., Aars J. et al. Denning-area fidelity and mitochondrial DNA diversity of female polar bears (Ursus maritimus) in the Barents Sea // Can. J. Zool. 2010. V. 88. P. 1139–1148. https://doi.org/10.1139/Z10-078

  12. Laidre K., Born E., Gurarie E. et al. Females roam while males patrol: Divergence in breeding season movements of pack-ice polar bears (Ursus maritimus) // Proc. Biol. Sciences. The Royal Society. 2013. V. 280. https://doi.org/10.1098/rspb.2012.2371

  13. Wiig Ø., Born E., Laidre K. et al. Performance and retention of lightweight satellite radio tags applied to the ears of polar bears (Ursus maritimus) // Animal Biotelemetry. 2017. V. 5. P. 1–11. https://doi.org/10.1186/s40317-017-0124-0

  14. Matsuhashi T., Masuda R., Mano T. et al. Microevolution of the mitochondrial DNA control region in the japanese brown bear (Ursus arctos) population // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16(5). P. 676–684. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026150

  15. Hall T.A. Bioedit: A user friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT // Nucl. Acids Symp. Series. 1999. V. 41. P. 95–98.

  16. Bandelt H.J., Forster P., Rohl A. Median-Joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. № 1. P. 37–48. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036

  17. Excoffier L.G., Lischer H.E. Arlequin suite ver 3.5: А new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Resour. 2010. V. 10. P. 564–567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x

  18. Park S.D.E. Trypanotolerance in West African Cattle and the Population Genetic Effects of Selection. Ph.D. thesis Univ. Dublin, 2001. 53 p.

  19. Posada D., Crandall K.A. Modeltest: Testing the model of DNA substitution // Bioinformatics. 1998. V. 14. № 9. P. 817–818. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/14.9.817

  20. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000. V. 155. P. 945–959. https://doi.org/10.1093/genetics/155.2.945

  21. Kopelman N.M., Mayzel J., Jakobsson M. et al. Clumpak: A program for identifying clustering modes and packaging population structure inferences across K // Mol. Ecol. Resour. 2015. V. 15(5). P. 1179–1191. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12387

  22. Kalinowski S.T., Taper M.L., Marshall T.C. et al. Revising how the computer program CERVUS accommodates genotyping error increases success inpaternity assignmen // Mol. Ecol. 2007. V. 16. P. 1099–1106. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2007.03089.x

  23. Zeyl E., Aars J., Ehrich D., Wiig Ø. Families in space: Relatedness in the Barents sea population of polar bears (Ursus maritimus) // Mol. Ecol. 2009. V. 18(4). P. 735–749. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2008.04049.x

  24. Cronin M.A., Amstrup S.C., Talbot S.L. et al. Genetic variation, relatedness, and effective population size of polar bears (Ursus maritimus) in the southern Beaufort sea, Alaska // J. Hered. 2009. № 100. P. 681–690. https://doi.org/10.1093/jhered/esp061

  25. Crompton A.E., Obbard M.E., Petersen S.D., Wilson P.J. Population genetic structure in polar bears (Ursus maritimus) from Hudson Bay, Canada: implications of future climate change // Biol. Conserv. 2008. V. 141(10). P. 2528–2539. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2008.07.018

  26. Платонов Н.Г., Мизин И.А., Иванов Е.А. и др. Использование белым медведем (Ursus maritimus) местообитаний вдоль береговой линии в течение года по данным спутникового мониторинга // Исследование Земли из космоса. 2019. № 3. С. 80–91. https://doi.org/10.31857/S0205-96142019380-91

  27. Campagna L., Van Coeverden de Groot P.J., Saunders B.L. Extensive sampling of polar bears (Ursus maritimus) in the Northwest Passage (Canadian Arctic Archipelago) reveals population differentiation across multiple spatial and temporal scales // Ecol. Evol. 2013. V. 3(9). P. 3152–3165. https://doi.org/10.1002/ece3.662

  28. Miller W., Schuster S.C., Welch A.J. et al. Polar and brown bear genomes reveal ancient admixture and demographic footprints of past climate change // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109(36). P. E2382–E2390. https://doi.org/10.1073/pnas.1210506109

  29. Viengkone M., Derocher A.E., Richardson E.S. et al. Assessing polar bear (Ursus maritimus) population structure in the Hudson Bay region using SNPs // Ecol. Evol. 2016. V. 6. P. 8474–8484. https://doi.org/10.1002/ece3.2563

  30. Jensen E.L., Tschritter C., de Groot P.V.C. et al. Canadian polar bear population structure using genome-wide markers // Ecol. Evol. 2020. P. 1–9. https://doi.org/10.1002/ece3.615

  31. Maduna S., Aars J., Fløystad I. et al. Sea ice reduction drives genetic differentiation among Barents sea polar bears // Proc. R. Soc. B. 2021. https://doi.org/10.1098/rspb.2021.1741

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Генетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал