Проект РФФИ № 18-04-00640А Криптическое и гибридогенное видообразование в комплексе зеленых лягушек (Pelophylax esculentus complex): молекулярно-генетический подход



О. В. Кукушкин, А. Ю. Иванов, О. А. Ермаков

О ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ ОЗЕРНЫХ ЛЯГУШЕК КРЫМА, ВЫЯВЛЯЕМОЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ И ЯДЕРНОЙ ДНК (PELOPHYLAX (RIDIBUNDUS) COMPLEX; ANURA, RANIDAE)

// Известия Высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2018. 3(23). C. 33-55.

Актуальность и цели. По современным представлениям, озерная лягушка, Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771), представляет собой сложный комплекс криптических видов и эволюционных линий с невыясненным таксономическим статусом. Низкий уровень репродуктивной изоляции между формами P. (ridibundus) complex обусловливает их способность к гибридизации, причем зоны интрогрессии могут распространяться на обширные территории. Целями данной работы являлись: изучение генетической структуры и особенностей пространственно-биотопического распределения «западной» и «восточной» форм озерной лягушки (соответственно, среднеевропейской линии P. ridibundus s. l. и анатолийской P. cf. bedriagae s. str.) на всей территории Крыма.

Материалы и методы. Проведен молекулярно-генетический анализ 188 особей озерной лягушки Pelophylax (ridibundus) complex из 55 географических пунктов Крымского полуострова по двум молекулярным маркерам – фрагменту первой субъединицы гена цитохром оксидазы мтДНК (COI) и первому интрону гена сывороточного альбумина (SAI-1) яДНК. Различия частот аллелей мт- и яДНК в различных ландшафтных областях полуострова (Равнинный Крым, Предгорье, Главная гряда, Южный берег) оценивались с помощью критериев хи-квадрат (χ2) и Фишера. При анализе биотопического распределения поселений озерной лягушки с одним и двумя митотипами учитывались высота местности над уровнем моря, тип и местоположение водоема, характер растительности и степень антропогенного влияния.

Результаты. Анализ мтДНК показал наличие у 87 % особей озерных лягушек маркеров, специфичных для «восточной» формы, в то время как доля митотипов «западной» формы составила 13 %. По результатам анализа марке- ра яДНК, частоты аллелей, специфичных для P. cf. bedriagae и P. ridibundus, соотносились как 4:1. Большая часть находок лягушек с мтДНК «западной» формы приходится на северный макросклон Главной гряды, где данный митотип отмечен почти у 1/5 особей. Местоположение локалитетов «западной» формы приурочено преимущественно к бассейну реки Черная на юго-западе Крыма и прияйлинским местностям центрально-восточного участка Главной гряды. Популяции, в которых присутствуют особи с митотипом «западной» формы, тяготеют к малонарушенным лесным местообитаниям – ущельям горных рек, холодноводным источникам, озерам под пологом леса.

Выводы. Несоответствие частот распределения маркеров мт- и яДНК у озерных лягушек Крыма, наряду с данными о ландшафтно-биотопическом распределении находок «западной» формы, свидетельствуют о сложной истории колонизации полуострова представителями P. (ridibundus) complex. По-видимому, вся территория Крыма должна быть относена к зоне гибридизации «западной» и «восточной» форм озерной лягушки. «Западная» форма, распространение которой на Крымском полуострове в настоящее время достаточно узко локализовано и связано с наиболее изолированными горными местностями, вероятнее всего, должна рассматриваться как реликт позднего плейстоцена.
Ключевые слова: Pelophylax ridibundus, Pelophylax cf. bedriagae, Крым, цитохромоксидаза, сывороточный альбумин, интрогрессивная гибридизация, реликты, плейстоцен, голоцен.

[Ознакомиться с полной версией - СКАЧАТЬ PDF, 1,17Mb]



Распространение гаплотипов мтДНК у озерной лягушки на Крымском полуострове: P. cf. bedriagae – прозрачный пунсон, P. ridibundus s. str. – залитый пунсон; пунсоны разных размеров соответствуют: 1–3 особям (меньший), 4–6 особям (средний) и – 7–9 особям (крупный); номера локалитетов тождественны номерам в табл. 1


Некоторые локалитеты «западной» формы озерной лягушки в Крыму: А – р. Суат, седловина между нагорьями Тырке, Караби-Яйла и Орта-Сырт (локалитет № 20), Б – р. Суботхан, Долгоруковская яйла (№ 23), В – озерцо-копанка в окрестности с. Орлиное, юг Байдарской долины (№ 27), Г – каньон р. Узунджа, северо-западные отроги нагорья Ай-Петринская яйла (№ 29)



А. И. Файзулин, Р. И. Замалетдинов, С. Н. Литвинчук, Ю. М. Розанов, Л. Я. Боркин, О. А. Ермаков, А. Б. Ручин, Г. А. Лада, А. О. Свинин, И. В. Башинский, И. В. Чихляев

ВИДОВОЙ СОСТАВ И ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ЛЯГУШЕК (PELOPHYLAX ESCULENTUS COMPLEX) НА ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ (РОССИЯ)

// Nature Conservation Research. Заповедная наука 2018. 3(Suppl.1): 1–16

Для особо охраняемых природных территорий (ООПТ) отмечается высокий уровень биологического разнообразия, в том числе и у земноводных. Большой интерес вызывает группа европейских зеленых лягушек, характеризующаяся уникальным характером генетического и экологического взаимодействия в процессе гибридогенного воспроизводства. Приведены результаты исследований 2000–2018 гг. в пяти заповедниках (Мордовский, Присурский, Жигулевский, Волжско-Камский, Приволжская лесостепь) и четырех национальных парках (Смольный, Самарская Лука, Чаваш Вармане, Бузулукский бор). Изучаемые заповедники и национальные парки расположены в зоне перекрывания ареалов прудовой (Pelophylax lessonae) и озерной (P. ridibundus) лягушек, т.е. в районе потенциального распространения съедобной лягушки (P. esculentus), мероклонального гибрида, произошедшего от скрещивания указанных выше двух родительских видов. Выявлено, что озерная лягушка обитает во всех обследованных заповедниках и национальных парках, тогда как прудовая только в семи, а съедобная в пяти ООПТ. При изучении молекулярно-генетической изменчивости были использованы два маркера: для митохондриальной ДНК – фрагмент первой субъединицы гена цитохромоксидазы (COI), а для ядерной ДНК – интрон 1 гена сывороточного альбумина (SAI-1). Установлено, что в Среднем Поволжье у озерной лягушки встречаются митотипы и аллели двух криптических форм – «западной» (P. ridibundus) и «восточной» (P. cf. bedriagae). На ООПТ у этого вида были выявлены четыре из шести возможных комбинаций гаплотипов и аллелей по митохондриальной и ядерной ДНК, характерных для этих двух форм. Съедобная лягушка, обитающая на ООПТ, представлена только одним генотипом из четырех, обнаруженных в регионе. Популяционные системы зеленых лягушек на ООПТ представлены шестью типами. Здесь преобладают одновидовые популяции, включающие только озерную (n = 16; 41.0%) или прудовую (n = 10; 25.6%) лягушек. Среди смешанных популяционных систем чаще других отмечался тип, в котором представлены все три вида лягушек (n = 6; 15.4%). Реже встречаются системы, состоящие из двух видов: озерная и прудовая лягушки (n = 3; 7.7%), съедобная и прудовая (n = 3; 7.7%), озерная и съедобная (n = 1; 2.6%).
Ключевые слова: Pelophylax ridibundus, Pelophylax lessonae, Pelophylax esculentus, заповедник, национальный парк

[Ознакомиться с полной версией - СКАЧАТЬ PDF, 7,35Mb]




Ermakov O, Ivanov A, Titov S, Svinin A, Litvinchuk S.

NEW MULTIPLEX PCR METHOD FOR IDENTIFICATION OF EAST EUROPEAN GREEN FROG SPECIES AND THEIR HYBRIDS

// Russian Journal of Herpetology, 2019. Vol. 26. No. 6. P. 367-370.

A molecular multiplex PCR method for identification of East European green frog species (Pelophylax ridibundus, P. cf. bedriagae and P. lessonae) and their hybrids was developed. This simple and rapid method can be used for identification of species-specific mitochondrial and nuclear DNA. The method is based on species-specific differences in primary structure of the subunit 1 of the mitochondrial cytochrome C oxidase gene (COI) and the intron-1 of the nuclear serum albumin gene (SAI-1). Based on the method, we analyzed numerous individuals of these species and their hybrids from East European Plain, the Crimea, the Caucasus, the Ural, as well as introduced populations from Western Siberia and the Kamchatka. In all cases, identification of species performed by use of the multiplex PCR method coincided with results of study of primary nucleotide sequences.
Keywords: Pelophylax ridibundus; P. cf. bedriagae; P. lessonae; Pelophylax esculentus; rapid species identification; water frogs; cytochrome C oxidase; serum albumin.

[Ознакомиться с полной версией - СКАЧАТЬ PDF, 7,35Mb]



Electrophoregram of products of multiplex PCR with species- specific primers for COI mtDNA (lanes 1 – 3) and SAI-1 nuDNA (lanes 4 – 9). Lanes in polyacrylamide gel: 1, 4, Pelophylax lessonae; 2, 5, P. ridibundus; 3, 6, P. cf. bedriagae; 7, P. esculentus; 8, hybrid between P. lessonae and P. cf. bedriagae; 9, hybrid between P. ridibundus and P. cf. bedriagae. M is a marker of molecular length. Lengths of PCR products (in bp) are shown on the right side of electrophoregram.