В статье приведены результаты исследования последовательностей гена цитохромоксидазы I алтайского марала. Построено филогенетическое дерево с использованием, полученных авторами последовательностей цитохромоксидазы I, а также последовательностей, размещенных в генбанке NCBI. В результате исследования выявлены наиболее сильные генетические связи между алтайским маралом и канадским подвидом оленя.
Ключевые слова: Cervus elaphus, цитохромоксидаза I, алтайский марал, ДНК.
Введение.
Благородный олень или Cervus elaphus обитает на обширной территории. Вид делится на две группы подвидов: восточную, которая включает в себя азиатские (кроме Центральной Азии) и североамериканские подвиды, и западную, в которую входят европейские и центральноазиатские подвиды. Некоторые исследователи рассматривают их в качестве двух разных видов — благородного оленя Cervus elaphus и вапити — Cervus canadensis, потому что их представители имеют явные морфологические и генетические различия.
В азиатской части, наравне с сибирским маралом C. e. sibiricus и дальневосточным изюбрем C. e. xanthopygus проживают китайские и монгольские подвиды C. e. manitobensis, C. e. wallichi, C. e. alashanicus, C. e. songaricus и C. e. kansuensis. Североамериканских вапити классифицируют как единый подвид C. e. canadensis или как группу подвидов: C. e. roosevelti, C. e. nannodes, C. e. nelson, C.e. manitobensis. При этом внутривидовая систематика благородного оленя трактуется неоднозначно и у различных авторов можно встретить разные подвидовые названия для особей для одного района исследований (Охлопков и др., 2022).
Важно отметить, что в работах разных авторов встречаются различные подвидовые названия для особей одного исследуемого района, следовательно внутривидовая тематика Cervus elaphus не так однозначна.
Цель исследования — выявить на основе последовательности гена цитохромоксидазы, к какой группе Cervus elaphus наиболее близок алтайский марал.
Задачи исследования:
- Выделить ДНК.
- Провести амплификацию гена цитохромоксидазы.
- Провести электрофорез ДНК, очистить продукт ПЦР.
- Провести секвенирование ДНК.
- Провести анализ ДНК, построить филогенетическое дерево.
Материалы и методы
Выделение ДНК производили из мышечной ткани, крошки рога и хрящей ушных раковин алтайского марала с использованием. Выделение ДНК проводили с помощью наборов реагентов DiamondDNA (Алтайбиотех, Россия). Для определения полных последовательностей гена субъединицы I цитохром оксидазы (COX1) митохондриальной ДНК использовали праймеры COI-F3 (CAA CAC TTG TTC TGA TTC TTC GG) и COI-R2 (GGG TGG CCA AAG AAT CAG AAC AAG TG). Программа амплификации включала первичную денатурацию при 95°C — 3 мин; 35 циклов: 95°C — 15 сек., 57°C — 30 сек., 72°C — 30 сек. Амплификацию проводили с использованием готовых ПЦР-смесей производства Биолабмикс (Россия). Очистку продукта ПЦР проводили на магнитных частицах MagnetDNA (МВМ-Диагностик, Россия). Секвенирование образцов для повышения точности прочтения последовательностей проведено в 4-х повторностях на базе ЗАО «Синтол» (Москва). Полученные последовательности были автоматически выравнены с помощью программы MEGA11 (Tamura et al., 2021). Также в анализе были использованы последовательности цитохромоксидазы I из генбанка NCBI:
Cervus elaphus barbarous, Северная Африка — OL679922 (Mackiewicz et al., 2022).
Cervus elaphus, Аоста, Италия — MZ402619.1
Cervus canadensis nannodes — MT430939.1 (Kim et al., 2020)
Rusa unicolor, Азия — MF176999 (Jayasundara et al., 2023) — Внешняя группа
Филогенетический анализ был проведен в программе MEGA11 с применением алгоритма ближайших соседей (NJ), для анализа поддержки ветвей произведен бутстрэп-тест (количество итераций — 500 000).
Результаты и обсуждения
В результате исследования построено филогенетическое дерево (Рис. 1).
Рис. 1. Филогенетическое дерево на основе последовательности цитохромокидазы (COX1)
На основе анализа филогенетического дерева выявлены наиболее сильные генетические связи между алтайским маралом и канадским подвидом оленя — Cervus canadensis nannodes. Менее связаны группы алтайского марала и евреопеского благородного оленя (Cervus elaphus). Мы связываем данный факт с существовавшим в недавнее время Беренгийского перешейка между Азией и Северной Америкой и свободной миграцией предков современного алтайского марала между континентами.
Благодарности
Исследования проведены на базе Алтайского государственного университета в ходе школьного научного лагеря BioCamp.
Литература:
- Охлопков И. М., Аргунов А. В., Сипко Т. П. Генетическое разнообразие восточных подвидов благородного оленя (Cervus elaphus) России по данным полиморфизма мтДНК и микросателлитных локусов //Журнал общей биологии. — 2022. — Т. 83. — №. 6. — С. 419–433.
- Jayasundara, S. L., Algewatta, H. R., Jayawardana, S., Perera, M., & Peiris, L. D. C. (2023). Molecular Identification and Evolutionary Divergence of the Sri Lankan Sambar Deer, Rusa unicolor (Kerr 1792). Animals, 13(18), 2877.
- Kim, H. J., Hwang, J. Y., Park, K. J., Park, H. C., Kang, H. E., Park, J., & Sohn, H. J. (2020). The first complete mitogenome of Cervus canadensis nannodes (Merriam, 1905). Mitochondrial DNA Part B, 5(3), 2294–2296.
- Mackiewicz, P., Matosiuk, M., Świsłocka, M., Zachos, F. E., Hajji, G. M., Saveljev, A. P., Ratkiewicz, M. (2022). Phylogeny and evolution of the genus Cervus (Cervidae, Mammalia) as revealed by complete mitochondrial genomes. Scientific Reports, 12(1), 16381.
- Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11 //Molecular biology and evolution. — 2021. — Т. 38. — №. 7. — С. 3022–3027.
