CC BY
182
Труды ИБВВ РАН, вып. 73(76), 2016
УДК 597.553.2-115
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ФИЛОГЕНИИ И ФИЛОГЕОГРАФИИ СИГОВЫХ РЫБ (COREGONIDAE)
Е. А. Боровикова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: elena.ibiw@gmail.com
Сиговые рыбы — пластичная и многообразная группа, населяющая холодноводные экосистемы Го-ларктики. В представленной обзорной работе проводится анализ результатов молекулярно-генетических исследований сиговых рыб за последние несколько десятилетий, обсуждаются причины их исключительной морфо-экологической пластичности. Показано, что существенно пролить свет на генетические аспекты дивергенции форм, и, далее, эволюционного процесса, позволяет лишь комплексное использование разных методических подходов в рамках определенной концепции, а именно исследование изменчивости на уровне ДНК, экспрессии генов в комплексе с изучением фенотипического полиморфизма. Несмотря на то, что многие полученные на данный момент результаты требуют дальнейшего кропотливого анализа и осмысления, молекулярно-генетические методы, несомненно, могут успешно применяться в решении широкого спектра проблем таксономии, филогении, филогеографии сиговых рыб, разработке теоретических основ механизмов видообразования, оценке современного состояния и динамики генетического разнообразия популяций и видов с целью создания систем мониторинга и управления их ресурсами. Залог этого — корректная постановка проблемы исследования и соответствующий выбор методов и маркеров с учетом их достоинств и недостатков.
Ключевые слова: сиговые рыбы, молекулярно-генетические методы, генетический полиморфизм, видообразование.
ВВЕДЕНИЕ Сиговые рыбы (сем. Coregonidae) — многообразная группа, населяющая пресноводные экосистемы Голарктики, о которой Линдси и Вудс говорили как о "квинтэссенции эволюции" в связи с изобилием форм, экотипов, внутри- и межвидовых гибридов (Lindsey, Woods, 1970, цит. по: Попов, Сендек, 2003). Широкое распространение и успешная колонизация озер и рек Севера вслед за отступающим ледником поддерживает интерес к сиговым как к динамичной модельной системе, способствующей пониманию механизмов адаптивной эволюции и экологического видообразования время (0stbye et al., 2006; Rogers, Bernatchez, 2007; Bernatchez et al., 2010; Vonlanthen et al., 2012; Hirsch et al., 2013; Prabel et al., 2013; Rogers et al., 2013; Jacobsen et al., 2016). Так, еще в прошлом веке проблемам систематики, таксономии, филогении и филогеографии сиговых была посвящена целая серия работ шведского ихтиолога Свардсона (Svärdson, 1949, 1950, 1952, 1979); те или иные дискуссионные вопросы обсуждаются и в ряде более поздних публикаций (Lindsey, 1981; Решетников, 1995, 2010; Попов, Сендек, 2003; Douglas et al., 2005). Исследователями в разное время ставились такие проблемы, как валидность видов сиговых, в том числе эндемичных, широта их распространения, число видов в определенных регионах; решались вопросы филогеографии, адаптивной дивергенции морфо-экологических форм и эво-
люционных линий, гибридизации между формами, линиями и видами сиговых, обсуждался статус и происхождение симпатричных форм (обзоры: Hudson et al., 2007; Боровикова, Махров, 2009, 2013).
К сожалению, методы и подходы на основе анализа морфологических, экологических, физиологических особенностей группы не позволяют ответить на поставленные выше вопросы: возможность решить их появилась лишь с развитием молекулярно-генетических методов анализа, применением молекулярно-генетических маркеров. Молекулярно-генетические маркеры широко используются биологами уже на протяжении нескольких десятилетий. В отличие от любых морфологических признаков, которые специфичны для групп организмов, эти маркеры характеризуются значительной степенью универсальности, обладают высокой разрешающей способностью (возможность идентификации отдельных особей), а генетические дистанции задают универсальную метрику различий, приложимую ко всем группам организмов (обзор: Artamonova, 2007(b); Абрамсон, 2009). Анализ публикаций, посвященных сиговым рыбам, позволяет выделить ряд периодов, в течение которых менялись предпочтения исследователей в использовании тех или иных молекулярно-генетических методов и, соответственно, менялись проблемы и задачи, решаемые с их помощью (табл. 1).
Таблица 1. Основные периоды в исследованиях сиговых рыб с использованием молекулярно-генетических методов (таблица составлена по результатам анализа более 300 литературных источников)
Период времени, гг.* Основные решаемые вопросы и проблемы Методы и подходы Примеры работ
1965-1985 Генетическое разнообразие и дифференциация популяций, филогения, идентификация видов Исследование полиморфизма ферментативных и неферментативных белков; аллозим-ный анализ Ferguson et al., 1978; Vuorinen, 1988; Vuorinen et al., 1981; Bodaly et al., 1991; Ermolenko, 1992; Luczynski et al., 1999; Sendek et al., 2012
1985-2005 Филогеография, происхождение популяций, идентификация видов Изучение полиморфизма митохондриаль-ной и ядерной ДНК, их отдельных фрагментов; ПЦР-ПДРФ анализ, микросателлитный анализ, секвенирование Reist et al., 1998; Ber-natchez, Dodson, 1994; Douglas et al., 1999; Suk-hanova et al., 2004; 0stbye et al., 2005(a, b); Schulz et al., 2006; Kohlmann et al., 2007; Jacobsen et al., 2012; Vonlanthen et al., 2012
2005-настоящее время Механизмы адаптивной радиации, формо-и видообразования Анализ полиморфизма значительных участков генома (в том числе митогенома), исследования, связанные с применением методов анализа экспрессии генов; полногеномное секвенирование нового поколения, РНК-секвенирование, картирование ядерного генома с использованием АРЬР-маркеров, гибридизация на ДНК-микрочипах Rogers, Bernatchez, 2007; Derome et al., 2008; Jeukens, Bernatchez, 2012; Renaut et al., 2012; Gag-naire et al., 2013; Hebert et al., 2013; Evans et al., 2014; Laporte et al., 2015; Jacobsen et al., 2016
* — началом периода считается появление публикаций, где исследователи используют новый вид маркеров и/или переходят к решению новых вопросов и проблем. Окончание периода приводится условно, поскольку работы с использованием "устаревших" методов продолжаются и в последующий период. Каждый указанный в таблице временной промежуток, таким образом, ограничивает время наиболее активного использования тех или иных методов и маркеров, наибольшего интереса исследователей к конкретным вопросам и проблемам.
АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМА ФЕРМЕНТНЫХ И НЕФЕРМЕНТНЫ1Х БЕЛКОВ Первые работы с использованием методов анализа полиморфизма ферментных и неферментных белков появились во второй половине 60-х годов прошлого столетия и касались вопросов филогении на уровне родов и видов семейства, описанию меж- и внутривидовой генетической дифференциации (Tsuyuki et al., 1966; Chellevold, 1970; Lindsey et al., 1970). В течение следующих двух десятилетий основным методом для оценки уровня генетического разнообразия популяций, уточнения систематического положения той или иной группы сиговых, решения вопросов таксономии становится исследование аллозимного полиморфизма (Ferguson et al., 1978; Vuorinen et al., 1981; Ermolenko, 1992; Perelygin, 1992; Politov et al., 2002; Sendek, 2002 и многие др.). Популярен этот метод и в работах, посвященных идентификации видов, внутри- и межвидовой гибридизации, филогеографии (Vuorinen, 1988; Bodaly et al., 1991; Luczynski et al., 1999; Politov et al., 2000; Сендек и др., 2010; Sendek et al., 2012 и др.). Ряд работ был посвящен изучению
отдельных ферментативных систем с целью определения числа локусов, кодирующих их, описанию аллельных вариантов, анализу элек-трофореграмм (Clayton, Franzin, 1970; Локши-на, 1980; Vuorinen, 1984).
Следует отметить, однако, что аллозим-ный анализ имеет ряд ограничений и недостатков, в частности, трудоемкость при сборе материала: в полевых условиях требуется наличие оборудования, обусловливающего быструю заморозку и хранение проб при температуре -20°C. Кроме того, для значительного числа ло-кусов нельзя исключить селективную значимость разных аллельных вариантов в определенных условиях среды, что снижает ценность данных маркеров в исследованиях филогении и филогеографии (обзоры: Artamonova, 2007(a); Borovikova et al., 2013; Артамонова, Махров, 2015). При решении вопросов идентификации видов сиговых следует учитывать и тот факт, что ряд видов отличаются друг от друга лишь частотами аллелей используемых в анализе ло-кусов, качественные различия в аллельных вариантах при этом отсутствуют (Bodaly et al., 1991; Politov et al., 2000, 2002; Sendek, 2002).
Поэтому с разработкой методов анализа полиморфизма непосредственно нуклеотидных последовательностей ДНК в середине 80-х годов ХХ века аллозимы сменил новый тип молекулярно-генетических маркеров — ДНК-маркеры.
АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМА НУКЛЕОТИД-НЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ МИТО-ХОНДРИАЛЬНОЙ И ЯДЕРНОЙ ДНК
Первые работы с использованием ДНК были посвящены оценке кинетики реассоциа-ции ее однонитевых молекул; однако метод не нашел широкого применения в связи с его низкой разрешающей способностью (обзор: Боровикова, Махров, 2009). Основным методом изучения полиморфизма ДНК некоторый период времени был ПДРФ анализ (полиморфизм длины рестриктных фрагментов; Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP). Первоначально ферментами рестрикции обрабатывали тотальную клеточную ДНК, что требовало, однако, высокого качества (сохранности) материала. Поэтому чаще исследователи работали с тотальной митохондриальной ДНК (мтДНК) (Bernatchez et al., 1988, 1991; Partti-Pellinen et al., 1992; Слободянюк и др., 1993 и др.), отделяя ее от ядерной различными методами (Palva, Palva, 1985; Gonzales-Villasenor et al., 1986; Jones et al., 1988). Анализ результатов первых работ с применением мтДНК показал, что это удобный молекулярно-генетический маркер для решения проблем филогеографии и филогении сиговых (Bernatchez et al., 1991; Partti-Pellinen et al., 1992; Bernatchez, Dodson, 1994). Удобство использования мтДНК как маркера связано с особенностями ее наследования: мтДНК передается по материнской линии и не рекомбинирует, поэтому накопление мутаций в ее молекуле происходит последовательно, причем в 5-10 раз быстрее, чем в ядерном геноме (Avisе, 2004).
В дальнейшем развитие технологий амплификации определенных участков ДНК в ходе ПЦР (полимеразная цепная реакция; Polymerase Chain Reaction, PCR) и секвенирования расширило область применения отдельных фрагментов мтДНК в молекулярно-генетических исследованиях сиговых рыб (табл. 2). Так, с помощью разных маркерных участков получают сведения о генетической структуре видов, дифференциации популяций, в том числе симпатрических (Reist et al., 1998; Brzuzan et al., 2002; Schulz et al., 2006; Kohlmann et al., 2007; Kempter et al., 2010; Kirczuk et al., 2015). С использованием гена, кодирующего первую субъединицу цито-хром оксидазы с (СО1) мтДНК ведутся работы по идентификации видов (программа "Штрих-кодирование жизни", "Barcode of Life7) (Schlei et
al., 2008). Анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей (секвенирование) значительных по длине участков мтДНК дал возможность уточнить полученные ранее данные об особенностях происхождения, филогеографии, филогенетических взаимоотношениях той или иной группы внутри семейства (популяций, форм, видов) (Sukhanova et al., 2002, 2012; 0st-bye et al., 2005(a); Jacobsen et al., 2012).
В то же время, несмотря на ряд преимуществ мтДНК как маркера, далеко не все проблемы могут быть решены с ее помощью. Так, ограничено применение мтДНК в изучении динамики внутрипопуляционных генетических процессов, исследовании механизмов адаптивной радиации экологических форм в незначительных временных масштабах, измеряемых жизнью нескольких поколений (табл. 2). Широкое применение в связи с этим приобрели микросателлиты, которые как маркеры полиморфизма ядерного генома стали своеобразной альтернативой аллозимам.
Микросателлиты — участки ядерного генома (локусы), состоящие из повторяющихся ди-, три- или тетрануклеотидных последовательностей. Большое число микросателлитных локусов в сочетании с их высокой вариабельностью делает их хорошим инструментом для выявления генетических различий не только между отдельными популяциями, но и группами особей внутри популяций. Кроме того, микросателлиты широко применяются для исследования внутри- и межпопуляционных демографических процессов: миграции особей, дрейфа генов, резких изменений численности популяций, прохождения популяций через так называемое "горлышко бутылки" (Алтухов, 2003; Abdul-Muneer, 2014; Артамонова, Махров, 2015).
Первые работы, где микросателлиты используются для анализа полиморфизма популяций сиговых рыб, появляются в 90-х годах ХХ века. Целью их является уточнение происхождения и филогенетических взаимоотношений симпатричных форм сиговых Европы и Северной Америки (Douglas et al., 1999; Tur-geon et al., 1999). Следует отметить, однако, что к работам, посвященным изучению филогении и филогеографии на уровне географически удаленных популяций одного вида, и, более того, на уровне разных видов, выполненным с использованием микросателлитов, следует относиться с осторожностью. Возможности микро-сателлитного анализа в данной области исследований оказываются ограниченными в связи с явлением гомоплазии (независимое возникновение и фиксация одних и тех же аллельных
вариантов в разных филетических линиях). Кроме того, было показано, что микросател-литные локусы, являясь сцепленными с генами, прямо или косвенно могут подвергаться дейст-
вию естественного отбора, и в этом случае ведущую роль в распространении того или иного аллеля будут играть условия среды (обзор: Лг-1ашопоуа, 2007(Ь); Артамонова, Махров, 2015).
Таблица 2. Характеристика разрешающей способности молекулярно-генетических маркеров, используемых в исследованиях рыб семейств Coгegonidae
Направление исследования
аллозимы
ядерный геном
микросателлиты
нуклеотидные последовательности структурных и регулятор-ных генов
участки рДНК
митогеном
Исследование филогении на надвидо-вом уровне_
+++
+++
+++
+++
Идентификация видов
++
+++
+++
+++
Выявление межвидовых гибридов
+++
++++
++++
++++
Выявление внутривидовых гибридов
+++
++
+
Изучение генетической структуры вида, дифференциации популяций
+++
+++
+++
+++
Изучение путей расселения
++
++
++++
Исследование адаптивной радиации
++
+++
+++
++
Изучение внутрипопуляционной структуры_
+++
+++
+++
++
Исследование динамики внутрипопу-ляционных генетических процессов
+++
++++
+++
++
Оценка генетического разнообразия и его мониторинг_
+++
+++
+++
+
+++
Обозначения: "—" — маркер неприменим; "+" — обычно бесполезен; "++" — может быть полезен в отдельных случаях или в сочетании с другими маркерами; "+++" — как правило, дает хорошие результаты; "++++" — надежен, рекомендуется использовать. * — определение видовой принадлежности матери. В таблице использованы материалы работ (Avise, 2004; Artamonova, 2007 (a, b); Finger, Klank, 2010; Артамонова, Махров, 2015).
Успешно применяются микросателлиты при исследовании адаптивной радиации сиговых. В результате подобных работ показана необоснованность построения таксономических систем только на основе особенностей морфологии и/или экологии той или иной группы рыб, поскольку образование определенной морфо-экологической формы происходит независимо в каждом конкретном водоеме. Так, обоснована некорректность выделения видов сига по числу жаберных тычинок на первой жаберной дуге (0stbye et al., 2005(b), 2006), выделения острорылого сига, обитающего в Северном море, в отдельный вид Coregonus oxyrhynchus (Hansen et al., 2008), выделения видов ряпушек по времени нереста (Delling et al., 2014).
Вместе с характеристикой генетической дифференциации между разными внутривидовыми группами (популяциями, экологическими формами), оценкой степени их репродуктивной изоляции (см. работы: Whiteley, 2007; Säisä et al., 2008; Vonlanthen et al., 2009) микросателлиты позволяют анализировать механизмы дифференциации этих групп. Например, показано, что разные симпатрично обитающие формы
сига озер Центральных Альп появились в каждом водоеме независимо друг от друга согласно модели формообразования "букет видов (форм)" ("species flocks") (Douglas et al., 1999). Особенности генетической структуры популяций сига Северного моря возникли посредством "изоляции расстоянием" (Hansen et al., 1999). Для симпатричных форм ряпушки (C. albula) из озер Швеции микросателлитный анализ в комплексе с анализом полиморфизма двух участков мтДНК однозначно показал независимое происхождение этих форм в каждом озере вследствие параллельной эволюции, а не вторичного контакта групп с разной экологией, возникших аллопатрично (Delling et al., 2014). Исследование инвазии ряпушки в системе рек Инари-Пасвик (Финляндия) выявило возможность быстрого накопления генетических различий между инвазионной и донорными популяциями (одной или несколькими), сохранения высокого уровня генетического полиморфизма вселенцев, отсутствия обычного при инвазиях "эффекта основателя" (Prabel et al., 2013).
Интересные результаты получены в ходе анализа динамики генетической структуры популяций сигов альпийских озер за многолетний
+
+
+
+
+
+
период (Vonlanthen et al., 2012). Так, на основе комплекса данных о фенотипическом разнообразии популяций сига и уровне полиморфизма микросателлитных локусов показано, что в условиях эвтрофикации водоемов происходит снижение уровня генетического полиморфизма и уменьшение дифференциации между разными экологическими формами сига в одном озере; этот процесс авторы назвали "обращенное, повернутое видообразование" ("reversal speciation").
Следует отметить, однако, что в более поздней работе, посвященной сигу оз. Кон-станц (Германия), также выполненной с использованием материала за семидесятилетний период времени, снижения внутрипопуляцион-ного генетического разнообразия не выявлено (Gum et al., 2014). Исследователи считают, что показателем потока генов между тремя симпат-ричными формами сига может служить обнаружение новых аллельных вариантов в восьми из одиннадцати проанализированных микроса-теллитных локусов. Однако, как уточняют сами авторы работы, появление новых аллелей может быть связано и с рыбоводной деятельностью, в ходе которой в озеро вселяли сиговых из других водоемов. Различия в полученных результатах c (Vonlanthen et al., 2012) объясняются применением методических приемов, позволяющих повысить качество получаемых данных при работе с ДНК из образцов чешуи, собранных несколько десятилетий назад (Gum et al., 2014).
В ряде работ, посвященных рассмотрению генетической структуры популяций сиговых, ее динамики, адаптивной радиации, гибридизации между филогенетическими линиями и формами используются AFLP-маркеры (Amplified Fragment Length Polymorphism) (Campbell, Ber-natchez, 2004; Mehner et al., 2010; Hudson et al., 2011). Данная группа маркеров позволяет выявлять скрытую генетическую изменчивость в линиях и близкородственных видах, что ранее не удавалось сделать с использованием морфологических и других молекулярно-генетических маркеров. Следует отметить, что для выяснения филогенетических взаимоотношений категорий надвидового таксономического ранга AFLP-маркеры не применимы в связи с их высокой изменчивостью (Алтухов, 2003).
Обращение исследователей к методу AFLP в популяционных работах, вероятно, связано с тем, что он позволяет оценить полиморфизм значительной части ядерного генома, несмотря на анонимность анализируемых регионов (Артамонова, Махров, 2015). Кроме того, значительно упростилась экспериментальная
часть работы: трудоемкий вертикальный электрофорез в полиакриламидном геле в настоящее время заменен капиллярным электрофорезом; если ранее образующиеся после рестрикции фрагменты связывали с адаптерами, меченными радиоактивными метками, то сейчас для этих целей используют флуоресцирующие красители. Следует отметить, однако, что особенно удобен метод AFLP для построения генетических карт или карт сцепления с локусами количественных признаков (Quantities Trait Loci, QTL) (Krutovskii et al., 1998; Mueller, Wolfenbarger, 1999; цит. по: Алтухов, 2003).
Широкое распространение в последние 15-20 лет определения нуклеотидных последовательностей методом обрыва цепи (секвениро-вание по Сенгеру) позволило перейти к анализу однонуклеотидного полиморфизма (Single Nucleotide Polymorphism, SNP) определенных участков ядерного генома сиговых рыб. Первоначально популярными были исследования, связанные с использованием фрагментов, входящих в состав рибосомальной ДНК (рДНК), в ходе которых решались вопросы филогенетических отношений групп разного таксономического уровня внутри семейства. Так, байкальского омуля на основе особенностей морфологии и экологии долгое время сближали в происхождении с ледовитоморским омулем (C. autumnalis). Исследование полиморфизма межгенного региона рДНК, внутреннего транскрибируемого спейсера (Internal Transcribed Spacer, ITS1) подтвердило большую близость байкальского омуля озерному байкальскому сигу C. l. baikalensis (Sukhanova et al., 2004). Использование ITS1 региона рДНК было успешным и в решении вопросов филогенетических взаимоотношений между разными видами семейства Coregonidae (Sajdak, Phillips, 1997).
Однако следует отметить, что использование фрагментов рДНК в филогенетических исследованиях достаточно близких групп (популяций, экологических форм) может быть затруднено высокими скоростями мутационного процесса. С указанной проблемой, в частности, столкнулись исследователи комплекса видов ряпушек из Великих озер Северной Америки, использовавшие в качестве маркера ген 5S рДНК и нетранскрибируемый межгенный спей-сер (Nontranscribed Intergenic Spacer, NTS). Оказалось, что накопление мутаций в этом участке генома превышает скорость процесса гомогенизации (генной конверсии), что явилось причиной существования у исследованных экземпляров двух форм 5S рДНК гена: первая типична для соматических клеток, вторая — для клеток зародышевой линии. Авторы отме-
чают, что в ходе экспериментальной работы, включающей этап клонирования, даже для одной особи не было обнаружено двух идентичных вариантов последовательностей, хотя для каждой из них было получено несколько клонов (Sajdak et al., 1998). Очевидно, что без учета указанных выше особенностей, уровень дифференциации между исследуемыми формами (популяциями) может быть существенно завышен.
Интересные результаты получены в ходе исследования дифференциации геномов сим-патричных форм ряпушки озера Гросер-Штехлинзе (Германия) при комплексном использовании методов цитогенетики, а именно флуоресцентной гибридизации in situ (Fluorescence in situ Hybridization, FISH), и анализа последовательностей генов рДНК и межгенных спейсеров ITS1 и ITS2: между двумя формами выявлены значительные различия в числе копий гена 45S рДНК (Symonova et al., 2013). Авторы считают, что увеличение копий гена рДНК — своеобразный механизм нивелирования увеличения числа копий одного из рет-ротранспозонов, обычного для геномов рыб. Поскольку реактивация ретротранспозонов, ведущая к увеличению их копийности, происходит в стрессовых для организма условиях, исследователи делают вывод, что формообразование ряпушек происходило в очень сжатые сроки. Отметим, что результаты указанной работы еще раз доказывают симпатричное происхождение форм ряпушки озера Гросер-Штехлинзе.
Кроме перечисленных выше методов в ряде работ для анализа внутри- и межвидовой дифференциации сиговых рыб использовались такие методы как RAPD-анализ (Random Amplified Polymorphic DNA) и анализ коротких рассеянных по геному последовательностей (Short Interspersed Repetitive Elements, SINE) (Hamada et al., 1998; Oreha et al., 2013). Однако в связи с определенными ограничениями данных методов и их критикой, они не нашли широкого применения (Алтухов, 2003; обзор: Ar-tamonova, 2007(b); Артамонова, Махров, 2015).
Таким образом, второй период в исследованиях сиговых рыб с использованием молеку-лярно-генетических методов охватывает около двух десятков лет на рубеже XX-XXI столетий (табл. 1). Подробно проблемы, решенные и решаемые в течение нескольких десятилетий, освещены в обзорной работе (Боровикова, Махров, 2009); здесь же кратко отметим лишь основные и наиболее важные результаты. Во-первых, уточнен систематический статус и филогенетические взаимоотношения ряда пред-
ставителей сиговых рыб. Так, однозначно показано, что поллан (C. autumnalis pollan), населяющий водоемы Британии, принадлежит группе омулей (Ferguson et al., 1978); безосновательным оказалось выделение острорылого сига Северного моря в отдельный вид C. oxyrhynchus (Hansen et al., 2008; Jacobsen et al., 2012). Высказано сомнение о видовом статусе европейской (C. albula) и сибирской (C. sardinella) ряпушек, поскольку четких различий по ряду молекулярно-генетических маркеров между ними так и не было обнаружено (Borovikova et al., 2013).
Еще одно значимое достижение — решение вопроса о происхождении симпатричных форм сиговых: за редкими исключениями (например, в случае североамериканского сига C. clupeaformis) показано, что симпатричные формы образуются в результате адаптивной радиации и формообразования в пределах одного водоема (0stbye et al., 2005(b), 2006; Vonlanthen et al., 2009; Hudson et al., 2011; Delling et al., 2014). Уточнены вопросы филогео-графии и происхождения ряда популяций сиговых Европы и Северной Америки, показано существование зон гибридизации между формами и филогенетическими линиями, зон вторичного контакта (Bernatchez, Dodson, 1991; 0stbye et al., 2005(a)). Таким образом, в ходе первых двух этапов молекулярно-генетических исследований сиговых рыб на многие вопросы, поставленные еще в работах Свардсона (Svad-son, 1949, 1950, 1952, 1979 и др.), были даны исчерпывающие ответы.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ
ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ И ЕЕ РОЛИ В ФОРМООБРАЗОВАНИИ СИГОВЫ1Х
C появлением и развитием методов сек-венирования нового поколения (Next-Generation Sequencing, NGS), позволяющих в короткие сроки "прочитывать" крупные участки генома (от сотен миллионов до миллиардов пар нуклеотидов за один рабочий цикл), методов исследования экспрессии генов и транс-криптома (гибридизация с ДНК- или кДНК-микрочипами (кДНК — комплементарная ДНК, синтезированная на основе молекулы зрелой мРНК); количественная ПЦР в реальном времени (quantitative Real Time PCR, qRT-PCR); РНК-секвенирование), а также применение этих методов в комплексе с классическими методами генетического анализа и картирования генома позволило исследователям перейти к еще более сложным проблемам: решаются вопросы, связанные с механизмами адаптивной радиации сиговых на уровне генома, становления репродуктивной изоляции ме-
жду разными морфо-экологическими формами. Появление работ подобного плана обозначило начало следующего периода в молекулярно-генетических исследованиях, посвященных сиговым рыбам (табл. 1).
Особенно успешно перечисленные выше методы применяются в исследованиях симпат-ричных пар американского сига (C. clupea-formis): карликовая (пелагическая) и нормальная (придонная) его формы населяют ряд озер Северной Америки, причем в разных водоемах степень репродуктивной изоляции между формами разная (Bodaly et al., 1992; Lu, Bernatchez, 1999; Lu et al., 2001; Rogers et al., 2002; Rogers, Bernatchez, 2007) Первоначально исследование экспрессии генов с использованием кДНК-микрочипов и количественной ПЦР в реальном времени позволило выявить ряд так называемых кандидатных генов, по уровню экспрессии которых две формы различались наиболее значительно: число их достигает нескольких сотен и составляет 1-3% генома (St-Cyr et al., 2008; Jeukens et al., 2009; Bernatchez et al., 2010).
Среди этого набора участков генома для 8% была установлена связь с определенными биологическими процессами, выделено несколько функциональных групп генов: 1. гены регуляции энергетического метаболизма (метаболизм глюкозы, биосинтез сахаров); 2. регуляции клеточного цикла (длительность интерфазы митоза) и морфогенеза клетки, формирования надклеточных структур; 3. регуляции роста и развития (процессы роста, связанные с морфогенезом, развитием черепа, костей, плавников); 4. регуляции мышечных сокращений; 5. регуляции иммунного ответа (регуляция реакции освобождения тромбоцитов, быстрый иммунный ответ, развитие воспалительной реакции, распознавание антигенов); 6. гены, участвующие в белковом обмене (сборка белковых молекул, регуляция активности пептидаз, развития и регенерации волокон скелетной мускулатуры); 7. регуляции гомеостаза ионов железа в клетках; 8. гены, связанные с функционированием нервной системы (регуляция нейрогене-за, процессов запоминания и распознавания) и поведением (особенности пищевого поведения, локомоции); 9. гены регуляции транспортной функции крови (система транспорта ионов натрия) (Derome et al., 2008; Bernatchez et al., 2010; Filteau et al., 2013; Hebert et al., 2013). С использованием методов картирования локусов количественных признаков выявлена ассоциация этих регионов генома с ключевыми особенностями фенотипа, показано, что эти локу-сы распределены в небольшом числе групп сцепления, подтверждая предположение о том,
что дивергенция лишь в непротяженных геномных регионах приводит к появлению морфологических, экологических, физиологических различий между формами (Rogers, Bernatchez, 2007; Gagnaire et al., 2013(a)).
Важными для понимания процессов дивергенции форм при адаптивной радиации являются данные об увеличении дифференциальной экспрессии генов в ходе онтогенеза карликового и нормального сигов. Так, если эмбрионы разных форм различались по уровню экспрессии лишь 0.8% всех генов, достоверно "работающих" на этой стадии развития, то у мальков дифференциация достигала 11.2%, то есть увеличивалась в 14 раз (Nolte et al., 2009; Renaut et al., 2009). У взрослых особей дифференциально экспрессируется 13.6% генов (Derome et al., 2006; St-Cyr et al., 2008; Whiteley et al., 2008). Таким образом, было высказано предположение, что адаптивная радиация C. clupeaformis в большей степени связана с регуляцией работы генома, чем с изменениями кодирующих нуклеотидных последовательностей (St-Cyr et al., 2008; Whiteley et al., 2008; Evans, Bernatchez, 2012; Jeukens, Bernatchez, 2012; Hebert et al., 2013).
Действительно, анализ однонуклеотид-ных замен (SNP) показал, что в большинстве своем они связаны или с некодирующими последовательностями (интроны, межгенные спейсеры, 5'- и 3'-нетранслируемые области, Untranslated Region, UTR), которые играют существенную роль в регуляции работы генов, или с участками, локализованными за пределами функционально значимых центров белковых молекул (Jeukens, Bernatchez, 2012; Evans et al., 2014; Jacobsen et al., 2016). Обнаружен интересный факт, что даже несинонимичные нук-леотидные замены в кодирующих последовательностях часто не оказывают значимого влияния на функционирование генов, по уровню экспрессии которых между формами обнаружена существенная дифференциация. Так, в последовательности гена синтазы простаглан-дина Е карликовой и нормальной форм C. clu-peaformis обнаружены несинонимичные SNP. Однако они не ведут не только к изменению характерного для каждой формы уровня транскрипции, но и к значительным изменениям морфологии молекулы фермента, ее заряда и полярности (Hebert et al., 2013).
В то же время, в случае последовательностей гена глутатионпероксидазы, для которого между формами сига также были выявлены значительные различия в уровне экспрессии, дифференциация заключалась в единственной синонимичной замене в пределах кодирующего
региона. Хотя изменений в последовательности аминокислот в результате этой замены не происходило, между формами отмечены высокие значения индекса FST, что свидетельствует о наличии определенного уровня репродуктивной изоляции. Известно, что при вырожденности генетического кода в ходе трансляции могут быть предпочтения в использовании тех или иных кодонов. Замена предпочитаемого кодона менее используемым влияет на время сборки белковой молекулы, что в дальнейшем сказывается и на ее функционировании (Kim-chi-Sarfaty et al., 2007; Dass, Sudandiradoss, 2012). Показано, что для карликовой формы сига C. clupeaformis характерен кодон, чаще используемый в трансляции у сиговых; для нормальной формы типичен альтернативный кодон (Hebert et al., 2013).
Приведенные факты заставляют пересмотреть роль мутаций в некодирующих участках генома и синонимичных замен в дифференциации симпатричных форм. Вероятно, дифференциация уровня экспрессии генов значительно быстрее приводит к появлению различий в фенотипе и физиологии, чем изменения в кодирующих последовательностях, хотя оба эти механизма могут работать одновременно. Помимо сигов, подобные данные получены в исследованиях экспрессии генома трехиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus) (Jones et al., 2012).
Еще один важный вопрос в понимании механизмов адаптивной радиации, который также успешно решается в ходе молекулярно-генетических исследований симпатричных пар североамериканского сига — природа процессов, лежащих в основе формирования репродуктивной изоляции, особенно если между популяциями существует поток генов (так называемое "видообразование в условиях потока генов", "speci-ation-with-gene-flow"). Ранее было показано, что гибридизация между карликовой и нормальной формами сига возможна, однако гибриды первого поколения, обладая рядом черт типичных для родительских форм, имеют сниженную жизнеспособность. Еще более низкой выживаемостью характеризуется потомство возвратных скрещиваний (бэк-кроссы), что выражено в их повышенной смертности уже на стадиях эмбрионального развития, замедлении времени эмбриогенеза (Chouinard, Bernatchez, 1998; Rogers, Bernatchez, 2006; Bernatchez et al., 2010).
Исследователями рассматриваются разные причины, ведущие к повышенной смертности гибридов. Так, один из предполагаемых механизмов — несовместимость специфических регионов генома, так называемых "островков дивергенции" ("islands of divergence"),
которые ассоциированы с локусами количественных признаков (QTL): их размер и число увеличивалось с увеличением морфологических и генетических различий между формами (Rogers, Bernatchez, 2007; Renaut et al., 2012). Кроме того, анализ транскриптомов гибридов выявил нарушения в экспрессии ряда генов, и в первую очередь — ответственных за энергетический метаболизм (Derome et al., 2008; Bernatchez et al., 2010). RAD-секвенирование (Restriction Site Associated DNA) позволило оценить степень несогласованности в работе гибридных геномов: оказалось, что у эмбрионов бэк-кроссов 15% транскриптов экспресси-ровалось дифференциально, тогда как у гибридов первого поколения доля их составила всего 1.5% (Dion-Côté et al., 2014). Интересно, что авторы последней работы предлагают еще одно объяснение снижения жизнеспособности гибридов: несовместимость отдельных элементов генома, по их мнению, вызвана реактивацией транспозонов.
Следует отметить, что стремительное развитие молекулярно-генетических методов и подходов к анализу работы генома в ходе становления адаптивной радиации и формирования репродуктивной изоляции постоянно дополняет и заставляет корректировать полученные ранее данные. Так, исследования, выполненные с применением AFLP-маркеров при картировании генома, не выявили параллелизмов в дифференциации геномных участков у симпатричных пар сига североамериканских озер. На этом основании был сделан вывод, что у одной и той же экологической формы сига из разных водоемов на уровне генома параллелизмов меньше, чем на уровне внешней морфологии и физиологии (Gagnaire et al., 2013(b)).
Однако дальнейшие работы по картированию локусов количественных признаков (QTL) с применением более чувствительного метода, RAD-секвенирования, в комплексе с методами геометрической морфометрии позволили выделить группы однонуклеотидных замен, в комплексной изменчивости которых была обнаружена определенная тенденция для трех симпат-ричных пар сигов из пяти исследованных. Полученные результаты, таким образом, подтверждают с одной стороны, существование генетического параллелизма между формами, обитающими в сходных экологических условиях и/или занимающих одинаковые экологические ниши, а с другой — свидетельствуют о возможности вариативных генетических путей в формировании фенотипа (Laporte et al., 2015).
Необходимо иметь в виду, что все результаты, обсуждаемые выше, получены в ходе ис-
следования популяций сигов, многие черты генетического полиморфизма которых сформировались в условиях аллопатрии, и затем в результате вторичного контакта и симпатричного формообразования были усилены. Иные данные могут быть получены при рассмотрении симпат-ричных форм, возникших в водоеме без предшествующей стадии аллопатрии, что характерно для сиговых Европы (Bernatchez et al., 2010).
На данный момент четких представлений о механизмах формирования разнообразия сигов многих европейских водоемов нет. Наибольшее затруднение у исследователей вызывает тот факт, что использование ядерных и митохондриальных ДНК-маркеров дает разную информацию о филогенетических взаимоотношениях морфо-экологических форм. Так, ДНК-маркеры могут свидетельствовать о монофиле-тичности симпатричных форм, в то время как использование мультилокусных ядерных маркеров — о полифилетичном их происхождении, и наоборот (Schulz et al., 2006; Hansen et al., 1999). Наблюдаемый феномен исследователи пытаются объяснить гибридным происхождением (в том числе и в результате интрогрессив-ной гибридизации) большинства европейских популяций сиговых. В целом, однако, выводы о механизмах, лежащих в основе адаптивной радиации этой группы в водоемах Европы предварительны (Bernatchez et al., 2010).
Первые работы по исследованию транс-криптомов и экспрессии генов у симпатричных европейских форм подтверждают результаты работ, выполненных для сигов Северной Америки. Так, показано, что количество транскрип-тов гемоглобина в мозге и жабрах сигов, нагуливающихся в разных участках водоема (про-фундаль, литораль, глубоководная часть озера) коррелирует с определенными однонуклеотид-ными заменами (SNP) в первом интроне гена альфа-цепи гемоглобина (Evans et al., 2014). В ходе анализа генетического полиморфизма симпатричных форм сига из субальпийских озер Швеции показано, что формообразование сопровождается увеличением генетической дивергенции между экотипами, что ведет в дальнейшем к развитию репродуктивной изоляции между ними (Ingram et al., 2012).
Подводя итог, можно сказать, что целый ряд методов активно используется в настоящее время для исследования механизмов становления генетического разнообразия, формирования адаптаций и репродуктивной изоляции на уровне форм, популяций, видов сиговых. Существенно пролить свет на генетические аспекты дивергенции форм, и, далее, эволюционного процесса, в случае организмов, не являющихся
классическими, "модельными" в подобных исследованиях помогает лишь комплексное использование разных методических подходов в рамках определенной концепции. Предполагается, что исследование изменчивости на уровне ДНК, экспрессии генов в комплексе с изучением фенотипической изменчивости дополнит понимание процесса видообразования сиговых рыб (Bernatchez et al., 2010; Hebert et al., 2013). Вместе с тем, многие полученные на данный момент результаты требуют дальнейшего кропотливого анализа и осмысления. Отметим, что кроме теоретической значимости, молекулярно-генетические исследования сиговых имеют и практическое применение: в рамках так называемой природоохранной генетики ("conservation genetics") учеными предлагаются меры сохранения разнообразия естественных популяций группы, даются рекомендации по мониторингу, управлению их ресурсами (Douglas, Brunner, 2002; Kohlmann et al., 2007; Saisa et al., 2008; Mee et al., 2015 и др.).
Несколько слов необходимо сказать о состоянии исследований сиговых рыб с использованием молекулярно-генетических методов в России, поскольку водоемы нашей страны — местообитание целого ряда видов и форм семейства, в том числе эндемичных и реликтовых. Работы последних лет посвящены, главным образом, характеристике внутрипопуляци-онного генетического разнообразия, внутри- и межвидовым филогенетическим взаимоотношениям и проблемам филогеографии (Сендек и др., 2010; Bochkarev et al., 2011, 2013; Sendek, 2012; Sukhanova et al., 2012; Borovikova et al., 2013 и др.). Следует отметить крупную обзорную работу, посвященную результатам селекционно-генетических исследований пеляди C. peled (Андрияшева, 2011). Основными генетическими маркерами в работах российских ихтиологов являются белки-ферменты (Сендек и др., 2010; Sendek et al., 2012), фрагменты мтДНК (Bochkarev et al., 2011, 2013; Borovikova et al., 2013), и реже — участки ядерного генома, как правило, ITS (Sukhanova et al., 2004). Чаще всего применяются такие методы анализа полиморфизма как аллозимный анализ, ПЦР-ПДРФ анализ и определение нуклеотидной последовательности ДНК. Интересно, что нет ни одной публикации, где в качестве маркеров используются микросателлитные локусы.
Как правило, работы российских ихтиологов посвящены фауне сиговых определенных регионов, крупномасштабные филогеографиче-ские и филогенетические исследования отсутствуют. Так, например, изучен генетический полиморфизм эндемичных популяций сиговых
рыб оз. Баунт (БоеЬкагеу е! а1., 2013), верховьев рек Обь и Енисей (БоеЬкагеу е! а1., 2011), сиговых из водоемов бассейнов Белого и Балтийского морей (Сендек и др., 2010; Sendek, 2012; Boгovikova et а1., 2013), водоемов субарктической зоны России (Sendek et а1., 2013). Одним из важных выводов, полученных в ходе этих работ, является указание на существование в районе Восточно-Европейской равнины крупного приледникового рефугиума, где могли обособиться специфичные филогенетические линии сига и ряпушки, происходил контакт сибирской и европейской фаун сиговых (Сендек и др., 2010; Боровикова, Махров, 2012).
Важным результатом является доказательство филогенетической близости байкальского омуля C. autumnalis migratorius комплексу сигов оз. Байкал, а не арктическому омулю C. autumnalis (Sukhanova et а1., 2002, 2004). Интерес представляют данные о присутствии разных филогенетических линий сига в оз. Баунт (Bochkaгev et а1., 2013). В целом, однако, проблемы филогеографии и филогении сиговых рыб нашей страны остаются недостаточно полно изученными, подавляющая часть популяций, форм, видов, в том числе и уникальных, остаются не охваченными молекулярно-генетическими исследованиями.
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЛЕ-КУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И МАРКЕРОВ В ИССЛЕДОВАНИЯХ СИГОВЫХ РЫБ
Выше, при обсуждении тех или иных мо-лекулярно-генетических методов и маркеров уже упоминался ряд их преимуществ и недостатков, поэтому здесь остановимся на некоторых из них. Так, необходимо иметь в виду, что применение мтДНК как маркера при изучении фи-логеографии будет затруднено, если в процессе видообразования имела место интрогрессивная гибридизация. В этом случае гаплотипы, которые сохранились в популяции после интрогрес-сии, могут по прошествии времени не проявлять никакой географической ассоциации с популяцией (формой), от которой они произошли. Отличить при этом полифилию вследствие интрог-рессии от неполного расхождения линий и сохранения предкового полиморфизма будет сложно, особенно в случае, когда гаплотипы распространившись и находясь далеко за пределами зоны симпатрии участвовавших в гибридизации популяций (форм), накопят значительное количество отличий от гаплотипов предковой линии (Абрамсон, 2009).
Для контрольного региона мтДНК показано существование инсерционно-делеционного полиморфизма, то есть полиморфизма, возни-
кающего за счет вставок и делеций, в результате чего варьирует длина всего фрагмента (Brzuzan, 2000). При этом, как оказалось в случае сиговых рыб, вставки одного и того же размера могут иметь разные нуклеотидные последовательности (Боровикова др., неопубл. данные), что следует учитывать при использовании этого маркера в филогеографических и филогенетических работах. Отметим, что инсерционно-делеционный полиморфизм типичен и для ряда участков ядерной ДНК (например, ITS-регионы рДНК) (Sukhanova et al., 2004).
При изучении процессов расселения с использованием мтДНК следует иметь в виду возможность селективной значимости отдельных гаплотипов: так, для родственного сиговым атлантического лосося (Salmo salar) показано, что некоторые участки мтДНК могут действительно находиться под действием отбора (Артамонова, Махров, 2015). Как отмечалось выше, под действием отбора могут находиться и микросателлитные локусы (обзор: Arta-monova, 2007(b); Артамонова, Махров, 2015).
В разных работах приводятся противоречивые сведения о сопоставимости друг с другом результатов анализа полиморфизма мтДНК и микросателлитов для одной и той же популяции. Одни авторы отмечают противоречия в результатах анализа полиморфизма популяций с использованием этих маркеров (Hansen et al., 1999), другие подобных противоречий не обнаруживают (Schulz et al., 2006). Очевидно, это связано с различиями относительной скорости эволюции разных геномных регионов. Так, например, даже в пределах митогенома одни его участки накапливают нуклеотидные замены быстрее, чем другие: наибольшая скорость эволюции характерна для генов НАДН-дегидрогеназного комплекса (ND), цитохрома б (cyt b) и контрольной области, причем гены ND1 и ND2 эволюционируют быстрее, чем контрольный регион. Гены цитохром оксидазы (COX) и тРНК имеют скорость эволюции в 2-3 раза меньше, чем ND гены; самые медленно эволюционирующие — рибосомальные гены и гены АТФ (Jacobsen et al., 2016).
Разная скорость накопления мутаций может быть связана с положением генов в молекуле мтДНК. Так, например, гены цитохрома б и НАДН-дегидрогеназного комплекса расположены вблизи точек начала репликации легкой и тяжелой цепей мтДНК. Именно эти участки в ходе репликации мтДНК остаются в од-нонитевом состоянии дольше остальных, что делает их более уязвимыми к действию мутагенов, присутствующих в матриксе митохондрий (Marshall et al., 2009). Имея в виду приведенные
выше факты, для получения адекватного представления о генетической структуре популяций, филогеографии, филогении той или иной группы рыб необходимо использовать несколько молекулярно-генетических маркеров.
Критически следует подходить и к результатам, получаемым с помощью методов секвенирования нового поколения (Next-Generation Sequencing, NGS). Подобные работы должны учитывать частичную тетраплоидность ядерного генома сиговых, и усложняются отсутствием референсных последовательностей для большинства его участков, которые можно было бы использовать при картировании на хромосомах обнаруженных нуклеотидных замен. При анализе работ с использованием данных NGS рекомендуется обращать внимание на степень покрытия друг другом секвенирован-ных последовательностей: низкая степень покрытия может привести к ложному завышению уровня гомозиготности, а использование при анализе транскриптома низких пороговых значений показателей, по которым осуществляется поиск однонуклеотидных замен, ведет к завышению оценок полиморфизма (Renaut et al., 2010; Hebert et al., 2013).
Недостатком RAD-секвенирования является приуроченность его к сайтам рестрикции,
что не позволяет выбрать наиболее интересный с точки зрения исследователя регион генома. Отсутствие специфичных для сиговых матриц-мишеней для проведения ДНК-гибридизации в ходе исследования экспрессии гонов является причиной использования ДНК-микрочипов, разработанных для других групп лососевидных рыб. Использование подобных низко- и неспецифичных мишеней при гибридизации приводит к снижению доли прочтенных последовательностей даже при высоком числе охваченных в исследовании генов. Повышает риск неправильных прочтений и применение в качестве мишеней матрицы кДНК (Hebert et al., 2013).
В целом, несмотря на указанные "минусы" молекулярно-генетические методы и маркеры, несомненно, могут успешно применяться в решении широкого спектра проблем таксономии, филогении, филогеографии сиговых рыб, разработке теоретических основ, касающихся понимания механизмов видообразования, оценке современного состояния и динамики генетического разнообразия популяций и видов с целью создания систем мониторинга и управления их ресурсами. Залог этого — корректная постановка проблемы исследования и соответствующий выбор методов и маркеров с учетом их достоинств и недостатков.
Благодарность. Автор искренне признателен рецензенту за ценные советы и полезные замечания, позволившие значительно улучшить данную работу. Подготовка публикации поддержана грантом РНФ №16-1410001.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Абрамсон Н.И. Молекулярные маркеры, филогеография и поиск критерия разграничения видов // Труды зооло-гич. Института РАН. 2009. Прил. № 1. C. 185-198. Abramson N.I. Molekulyarnye markery, filogeografiya i poisk kriteriya razgranicheniya vidov // Trudy zoologich. Instituía RAN. 2009. Pril. № 1. S. 185-198. [Abramson N.I. Molecular markers, phylogeography and search for the criteria for delimiting species // Proceedings of Zoological Institute of RAS. 2009. Suppl. № 1. P. 185-198.] In Russian with English abstract Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях (3-е перераб. и дополн. изд.). М.: ИКЦ Академкнига, 2003. 431 с. [Altukhov Yu.P. Intraspecific Genetic Diversity. Monitoring, Conservation and Management. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2006. 438 p.] Андрияшева М.А. Генетические аспекты разведения сиговых рыб. СПб.: Типография "Феникс", 2011. 640 с. An-driyasheva M.A. Geneticheskie aspekty razvedeniya sigovykh ryb. SPb.: Tipografiya "Feniks", 2011. 640 s. [Andriya-sheva M.A. Genetic aspects of coregonid fishes breeding. St.-Petersburg: "Pheniks", 2011. 640 p.] In Russian Артамонова В.С., Махров А.А. Генетические методы в лососеводстве и форелеводстве: от традиционной селекции до нанобиотехнологий. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2015. 128 с. Artamonova V.S., Mak-hrov A.A. Geneticheskie metody v lososevodstve i forelevodstve: ot traditsionnoy selektsii do nanobiotekhnologiy. M.: Tovarishchestvo nauchnykh izdaniy KMK. 2015. 128 s. [Artamonova V.S., Makhrov A.A. Genetic methods in Salmon and Trout breeding: from traditional selection to nanobiotechnologies. Moscow: KMK Scientific Press. 2015. 128 p.] In Russian with English abstract Боровикова Е.А., Махров А.А. Систематическое положение и происхождение сигов Европы. Генетический подход // Успехи современной биологии. 2009. Т. 129. № 1. С. 58-66. Borovikova E.A., Makhrov A.A. Sis-tematicheskoe polozhenie i proiskhozhdenie sigov Evropy. Geneticheskiy podkhod // Uspekhi sovremennoy biologii. T. 129. № 1. S. 58-66. [Borovikova E.A., Makhrov A.A. Taxonomy and origin of whitefish and ciscoes (Coregonus) in Europe. The genetic approach // Biology Bulletin Review. 2009. Vol. 129. № 1. P. 58-66.] In Russian
Боровикова Е.А., Махров А.А. Изучение популяций переходной зоны между европейской и сибирской ряпушками (Coregonus): роль среды обитания в видообразовании // Принципы экологии. 2012. Т. 1. № 4. С. 5-20. Borovikova E.A., Makhrov A.A. Izuchenie populyatsiy perekhodnoy zony mezhdu evropeyskoy i sibirskoy
ryapushkami (Coregonus): rol' sredy obitaniya v vidoobrazovanii // Printsipy ekologii. 2012. T. 1. № 4. S. 5-20. [Borovikova E.A., Makhrov A.A. Study of coregonus populations in the zone of intergradation between the vendace and least cisco: the role of the environment in speciation // Principles of Ecology. 2012. Vol. 1. № 4. P. 5-20.] In Russian with English abstract. http://ecopri.ru Боровикова Е.А., Махров А. А. Систематическое положение и происхождение сигов Европы: Морфоэкологиче-ский подход // Труды Карельского научного центра РАН. 2013. № 6. Серия Экологические исследования. С. 105-115. Borovikova E.A., Makhrov A.A. Sistematicheskoe polozhenie i proiskhozhdenie sigov Evropy: Morfoekologicheskiy podkhod // Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN. 2013. № 6. Seriya Ekologicheskie issledovaniya. S. 105-115. [Borovikova E.A., Makhrov A.A. Taxonomy and origin of whitefish and ciscoes (Coregonus) in Europe: a morphoecological approach // Transactions of Karelian Research Centre of Russian Academy of Science. 2013. № 6. P. 105-115.] In Russian with English abstract Локшина А.Б. Сравнительный электрофоретический анализ некоторых белков сиговых рыб // Сборник научн. трудов ГосНИОРХ. 1980. Вып. 153. С. 46-57. Lokshina A.B. Sravnitel'nyy elektroforeticheskiy analiz nekotorykh belkov sigovykh ryb // Sbornik nauchn. trudov GosNIORKh. 1980. Vyp. 153. S. 46-57. [Lokshina A.B. Comparative electrophoretic analysis of some proteins of the whitefish // Collected articles of the State Research Institute of the Lakes and Rivers Fish Industry. 1980. Iss. 153. P. 46-57.] In Russian with English abstract Попов И.Ю., Сендек Д.С. Квинтэссенция эволюции // Эволюционная биология: история и теория. 2003. Вып. 2. СПб: СПбФИЕЕТ РАН. С. 172-189. Popov I.Yu., Sendek D.S. Kvintessentsiya evolyutsii // Evolyutsionnaya biologiya: istoriya i teoriya. 2003. Vyp. 2. SPb: SPbFIEET RAN. S. 172-189. [Popov I.Yu., Sendek D.S. Quintessence of evolution // Evolutional biology: history and theory. 2003. Iss. 2. Sankt-Petersburg: St. Petersburg Branch of the Institute of History of Science and Technology RAS. P. 172-189.] In Russian with English abstract Решетников Ю.С. Современные проблемы изучения сиговых рыб // Вопросы ихтиологии. 1995. Т. 35. № 2. С. 156-174. Reshetnikov Yu.S. Sovremennye problemy izucheniya sigovykh ryb // Voprosy ikhtiologii. 1995. T. 35. № 2. S. 156-174. [Reshetnikov Yu.S. The current problems of coregonid fishes // Journal of Ichthyology. 1995. Vol. 35. № 2. P. 156-174.] In Russian Решетников Ю. С. О центрах возникновения и центрах расселения в связи с распределением числа видов по ареалу на примере сиговых рыб / Актуальные проблемы современной ихтиологии (к 100-летию Г.В. Никольского). Сборник статей. М.: Т-во научных изданий КМК, 2010. С. 62-87. Reshetnikov Yu.S. O tsentrakh vozniknoveniya i tsentrakh rasseleniya v svyazi s raspredeleniem chisla vidov po arealu na primere sigovykh ryb / Aktual'nye problemy sovremennoy ikhtiologii (k 100-letiyu G.V. Nikol'skogo). Sbornik statey. M.: T-vo nauchnykh izdaniy KMK, 2010. S. 62-87. [About centers of origin and centers of spreading in connection with the distribution of the number of species on areas (on the example of whitefish) / Actual problems of modern ichthyology (the 100th anniversary of Nikolsky G.V.). Digest of articles. Publishing House KMK, Moscow. 2010. P. 62-87.] In Russian Сендек Д.С., Новоселов А.П., Студенов И.И. Связана ли история становления популяций ряпушек восточного берега Белого моря с постледниковой гибридизацией европейской ряпушки (Coregonus albula) и сибирской ряпушки (Coregonus sardinella)? // Биология, биотехника разведения и состояние запасов сиговых рыб. Материалы седьмого международного научно-производственного совещания. Тюмень: ФГУП Госрыбцентр, 2010. С. 59-64. Sendek D.S. Novoselov A.P., Studenov I.I. Svyazana li istoriya stanovleniya populyatsiy ryapushek vostochnogo berega Belogo moray c postlednikovoy gibridizatsiey evropeyskoy ryapushki (Coregonus albula) i si-birskoy ryapushki (Coregonus sardinella)? // Biologiya, biotekhnika razvedeniya i sostoyanie zapasov sigovykh ryb. Materialy sed'mogo mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo soveshchaniya. Tyumen': FGUP Gosrybtsentr, 2010. S. 59-64. [Sendek D.S. Novoselov A.P., Studenov I.I. Whether the history of becoming of cisco populations of east coast of the White Sea is connected with postglacial hybridization of European cisco (Coregonus albula) and least cisco (Coregonus sardinella)? // Biology, biotechnology of breeding and condition of whitefish stocks: Proceedings of VII-th International Scientific and Practical workshop. Tumen, 2010 P. 59-64.] In Russian Слободянюк С.Я., Кирильчик С.В., Мамонтов А.М., Скулин В.А. Сравнительный рестрикционный анализ ми-тохондриальной ДНК байкальского Coregonus lavaretus baicalensis и баунтовского C. lavaretus baunti озерных сигов // Вопросы ихтиологии. 1993. Т. 33. № 5. С. 631-636. Slobodyanyuk S.Ya., Kiril'chik S.V., Mamon-tov A.M., Skulin V.A. Sravnitel'nyy restriktsionnyy analiz mitokhondrial'noy DNK baykal'skogo Coregonus lavare-tus baicalensis i bauntovskogo C. lavaretus baunti ozernykh sigov // Voprosy ikhtiologii. 1993. T. 33. № 5. S. 631636. [Slobodyanyuk S.Ya., Kirilchik S.V., Mamontov A.M., Skulin V.A. Comparative mitochondrial DNA restriction analysis of Coregonus lavaretus baicalensis (Lake Baikal) and C. lavaretus baunti (Lake Baunt) // Journal of Ichthyology. 1993. Vol. 33. № 5. P. 631-636.] In Russian Abdul-Muneer P.M. Application of microsatellite markers in conservation genetics and fisheries management: recent advances in population structure analysis and conservation strategies // Genetic Research International. Hindawi Publishing Corporation, 2014. Vol. 2014. Article ID 691759. 11 p. (doi: 10.1155/2014/691759) Artamonova V.S. Genetic markers in population studies of Atlantic salmon Salmo salar L.: Karyotype сharacters and
allozymes // Russian Journal of Genetics. 2007(a). Vol. 43. № 3. P. 221-233. (doi: 10.1134/S1022795407030015) Artamonova V.S. Genetic markers in population studies of Atlantic salmon Salmo salar L.: Analysis of DNA sequences // Russian Journal of Genetics. 2007(b). Vol. 43. № 4. P. 341-353. (doi: 10.1134/S1022795407040011)
Avise J.C. Molecular markers, natural history and evolution. Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates, Inc. Publishers, 2004. 684 p.
Bernatchez L., Colombani F., Dodson J.J. Phylogenetic relationships among the subfamily Coregoninae as revealed by mitochondrial DNA restriction analysis // J. Fish Biol. 1991. Vol. 39. (Suppl. A). P. 283-290. (doi: 10.1111/j.1095-8649.1991.tb05091.x)
Bernatchez L., Dodson J.J. Phylogeographic structure in mitochondrial DNA of the lake whitefish (Coregonus clupea-formis) and its relation to Pleistocene glaciations // Evolution. 1991. Vol. 45. № 4. P. 1016-1035. (doi: 10.2307/2409706)
Bernatchez L., Dodson J.J. Phylogenetic relationships among Palearctic and Nearctic whitefish (Coregonus sp.) populations as revealed by mitochondrial DNA variation // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1994. Vol. 51 (Suppl. 1). P. 240-251. (doi: 10.1139.f94-310)
Bernatchez L., Renault S., Whiteley A.R., Derome N., Jeukens J., Landry L., Lu G., Nolte A.W., 0stbye K., Rogers S.M., St-Cyr J. On the origin of species: insights from the ecological genomics of lake whitefish // Phil. Trans. R. Soc. B. 2010. Vol. 365. P. 1783-1800. (doi: 10.1098/rstb.2009.0274) Bernatchez L., Savard L., Dodson J.J., Pallotta D. Mitochondrial DNA sequence heterogeneity among James-Hudson
Bay anadromous coregonines // Finn. Fish. Res. 1988. Vol. 9. P. 17-26. Bernatchez L., Renaut S., Whteley A.R., Derome N., Jeukens J., Landry L., Lu G., Nolte A.W., 0stbye K., Rogers S.M., St-Cyr J. On the origin of species: insights from the ecological genomics of lake whitefish // Phil. Trans. R. Soc. B. 2010. Vol. 365. P. 1783-1800. (doi: 10.1098/rstb.2009.0274) Bodaly R.A., Clayton J.W., Lindsey C.C., Vuorinen J. Evolution of the lake whitefish (Coregonus clupeaformis) in North America during the Pleistocene: genetic differentiation between sympatric populations // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1992. Vol. 49. № 4. P. 769-779. (doi: 10.1139/f92-086) Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Abramov S.A., Katokhin A.V., Matveev A.A., Samusenok V.P., Baldina S.N., Gordon N.Yu., Politov D.V. Morphological, ecological and mtDNA sequence variation in coregonid fish from Baunt Lake system (the Vitim River basin) // Advanc. Limnol. 2013. Vol. 64. P. 257-277. (doi: 10.1127/1612-166X/2013/0064-0025) Bochkarev N.A., Zuykova E.I., Katokhin A.V. Morphology and mitochondrial DNA variation of the Siberian whtifish Coregonus lavaretus pidschian (Gmelin) in the upstream water bodies of the ob and Yenisei Rivers // Evol. Ecol. 2011. Vol. 25. P. 557-572. (doi: 10.1007/s10682-010-9437-7) Bodaly R.A., Vuorinen J., Ward R.D., Luczynski M., Reist J.D. Genetic comparisons of New and Old World coregonid
fishes // J. Fish Biol. 1991. Vol. 38. № 1. P. 37-51. (doi 10.1111/j.1095-8649.1991.tb03089.x.) Borovikova E.A., Alekseeva Ya.I., Schreider M.J., Artamonova V.S., Makhrov A.A. Morphology and genetics of the ciscoes vendace (Actinopterygii: Salmoniformes: Salmonidae: Coregoninae: Coregonus albula) from the Solovetsky Archipelago (White Sea) as a key to determination of the taxonomic position of ciscoes in Northeastern Europe // Acta Ichth. Pisc. 2013. Vol. 43. № 3. P. 183-194. (doi: 10.3750/AIP2013.43.3.02) Brzuzan P. Tandemly repeated sequences in mtDNA control region of whitefish, Coregonus lavaretus // Genome. 2000.
Vol. 43. № 3. P. 584-587. (doi: 10.1139/g00-001) Brzuzan P., Kozlowski J., Fopp D. Genetic structure of Polish populations of vendace (Coregonus albula L.) inferred
from mitochondrial DNA // Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 2002. Vol. 57. P. 1-10. Campbell D., Bernatchez L. Generic scan using AFLP markers as a means to assess the role of directional selection in the divergence of sympatric whitefish ecotypes // Mol. Biol. Evol. 2004. Vol. 21. № 5. P. 945-956. (doi: 10.1093/molbv/msh101)
Chellevold J.R. The genetic relationships of intergeneric and intergeographical coregonids as determined by protein properties / Biology of Coregonid Fishes (Lindsey C.C., Woods C.S., eds.). Winnipeg: University of Manitoba Press. 1970. P. 115-126.
Chouinard A., Bernatchez L. A study of trophic niche partitioning between larval populations of reproductively isolated whitefish (Coregonus sp.) ecotypes // J. Fish Biol. 1998. Vol. 53. № 6. P. 1231-1242. (doi: 10.1111/j. 1095-8649.1998.tb00244.x)
Clayton J.W., Franzin W.G. Genetics of multiple lactate dehydrogenase isozymes in muscle tissue of lake whitefish
(Coregonus clupeaformis) // J. Fish. Res. Board Can. 1970. Vol. 27. № 6. P. 1115-1121. (doi: 10.1139/f70-127) Dass J.F.P., Sudandiradoss C. Insight into pattern of codon biasness and nucleotide base usage in serotonin receptor gene family from different mammalian species // Gene. 2012. Vol. 503. № 1. P. 92-100. (doi::10.1016/j.gene.2012.03.057) Delling B., Palm S., Palkopoulou E., Prestegaard T. Genetic signs of multiple colonization events in Baltic ciscoues with radiation into sympatric spring- and autumn-spawners confined to early postglacial arrival // Ecol. and Evol. 2014. Vol. 4. № 22. P. 4346-4360. (doi: 10.1002/ece3.1299) Derome N., Bougas B., Rogers S.M., Whiteley A.R., Labbe A., Laroche J., Bernatchez L. Pervasive sex-linked effects on transcription regulation as revealed by expression Quantitative Trait Loci mapping in lake whitefish species pairs (Coregonus sp., Salmonidae) // Genetics. 2008. Vol. 179. P. 1903-1917. (doi: 10.1534/genetics.107.086306)
Derome N., Duchesne P., Bernatchez L. Parallelism in gene transcription among sympatric lake whitefish ecotypes (Coregonus clupeaformis Mitchill) // Mol. Ecol. 2006. Vol. 15. № 5. P. 1239-1250. (doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02968.x)
Dion-Côté A.-M., Renaut S., Normandeau E., Bernatchez L. RNA-seq reveals transcriptomic shock involving transpos-able elements reactivation in hybrids of young lake whitefish species // Mol. Biol. Evol. 2014. Vol. 31. № 5. P. 1188-1199. (doi: 10.1093/molbev/msu069) Douglas M.R., Brunner P.C. Biodiversity of Central Alpine Coregonus (Salmoniformes): impact of one-hundred years
of management // Ecol. Applic. 2002. Vol. 12. № 1. P. 154-172. Douglas M.R., Brunner P.C., Bernatchez L. Do assemblages of Coregonus (Teleostei: Salmoniformes) in the Central Alpine region of Europe represent species flocks? // Mol. Ecol. 1999. Vol. 8. P. 589-603. (doi: 10.1046/j.1365-294x.1999.00581.x)
Douglas M.R., Brunner P.C., Douglas M.E. Evolutionary homoplasy among species flocks of Central Alpine Core-
gonus (Teleostei: Salmoniformes) // Copeia. 2005. Vol. 2. P. 347-358. (doi: 10.1643/CG-04-128R) Ermolenko L.N. Genetic divergence in the family Coregonidae // Pol. Arch. Hydrobiol. 1992. Vol. 39. № 3-4. P. 533-539. Evans M.L., Bernatchez L. Oxidative phosphorylation gene transcription in whitefish species pairs reveals patterns of parallel and nonparallel physiological divergence // J. Evol. Biol. 2012. Vol. 25. P. 1823-1834. (doi: 10.1111/j.1420-9101.2012.02570.x) Evans M.L., Prœbel K., Peruzzi S., Amundsen P.-A., Bernatchez L. Phenotype-environment association of the oxygen transport system in trimorphic European whitefish (Coregonus lavaretus) populations // Evolution. 2014. Vol. 68. № 8. P. 2197-2210. (doi: 10.1111/evo.12442) Ferguson A., Himberg K.-J. M., Svärdson G. Systematic of the Irish pollan (Coregonus pollan Thompson): an electro-phoretic comparison with other Holarctic Coregoninae // J. Fish Biol. 1978. Vol. 12. P. 221-233. (doi: 10.1111/j.1095-8649.1978.tb04168.x) Filteau M., Pavey S.A., St-Cyr J., Bernatchez L. Gene coexpression networks reveal key drivers of phenotypic divergence in lake whitefish // Mol. Biol. Evol. 2013. Vol. 30. № 6. P. 1384-1396. (doi: 10.1093/molbev/mst053) Finger A., Klank C. Review: Molecular methods: blessing or curse? / Relict Species: Phylogeography and conservation
biology. (eds. Habel J.C., Assmann T.). Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. P. 309-320. Gagnaire P.-A., Normandeau E., Pavey S.A., Bernatchez L. Mapping phenotypic, expression and transmission ratio distortion QTL using RAD markers in the lake whitefish (Coregonus clupeaformis) // Mol. Ecol. 2013(a). Vol. 22. P. 3036-3048. (doi: 10.1111/mec.12127) Gagnaire P.-A., Pavey S.A., Normandeau E., Bernatchez L. The genetic architecture of reproducrive isolation during speciation-with-gene-flow in lake whitefih species pairs assessed by RAD sequencing // Evolution. 2013(b). Vol. 67. № 9. P. 2483-2497. (doi: 10.1111/evo.12075) Gonzales-Villasenor L.I., Burkhoff A.M., Corces V., Powers D.A. Characterization of cloned mitochondrial DNA from the teleost Fundulus heteroclitus and its usefulness as an interspecies hybridization probe // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1986. Vol. 43. P. 1866-1872. (doi: 10.1139/f86-231) Gum B., Geist J., Eckenfels S., Brinker A. Genetic diversity of upper Lake Constance whitefish Coregonus spp. under the influence of fisheries: a DNA study based on archived scale samples from 1932, 1975 and 2006 // J. Fish Biol. 2014. Vol. 84. № 6. P. 1721-1739. (doi: 10.1111/jfb.12393) Hamada M., Himberg M., Bodaly R.A., Reist J.D., Okada N. Monophyletic origin of the genera Stenodus and Coregonus as inferred from analysis of the insertion of SINEs (short interspersed repetitive elements) // Advanc. Limnol.
1998. Vol. 50. P. 383-389.
Hansen M.M., Fraser D.J., Als T.D., Mensberg K.-L.D. Reproductive isolation, evolutionary distinctiveness and setting conservation priorities: The case of European lake whitefish and the endangered North Sea houting (Coregonus spp.) // BMC Evol. Biol. 2008. Vol. 8. P. 137-153. (doi: 10.1186/1471-2148-8-1337) Hansen M.M., Mensberg K.-L.D., Berg S. Postglacial recolonization patterns and genetic relationships among whitefish (Coregonus sp.) populations in Denmark, inferred from mitochondrial DNA and microsatellite markers // Mol. Ecol.
1999. Vol. 8. P. 239-252. (doi: 10.1046/j.1365-294X.1999.00557.x)
Hebert F.O., Renuat S., Bernatchez L. Targeted sequence capture and resequencing implies a predominant role of regulatory regions in the divergence of a sympatric lake whitefish species pair (Coregonus clupeaformis) // Mol. Ecol. 2013. Vol. 22. P. 4896-4914. (doi: 10.1111/mec.12447) Hirsch P.E., Eckmann R., Oppelt C., Behrmann-Godel J. Phenotypic and genetic divergence within a single whitefish form — detecting the potential for future divergence // Evol. Appl. 2013. Vol. 6. № 8. P. 1119-1132. (doi: 10.1111/eva.12087)
Hudson A.G., Vonlanthen P., Müller R., Seehausen O. Review: The geography of speciation and adaptive radiation in
coregonines // Advanc. Limnol. 2007. Vol. 60. P. 111-146. Hudson A.G., Vonlanthen P., Seehausen O. Rapid parallel radiation from a single hybridogenic ancestral population //
Proc. R. Soc. B. 2011. Vol. 278. № 1702. P. 58-66. (doi: 10.1098/rspb.2010.0925) Ingram T., Hudson A.G., Vonlanthen P., Seehausen O. Does water depth or diet divergence predict progress toward ecological speciation in whitefish radiations? // Evol. Ecol. Res. 2012. Vol. 14. P. 487-502.
Jacobsen M.W., da Fonseca R.R., Bernatchez L., Hansen M.M. Comparative analysis of complete mitochondrial genomes suggests that relaxed purifying selection is driving high nonsynonymous evolutionary rate of the NADH2 gene in whitefish (Coregonus ssp.) // Mol. Phil. Evol. 2016. Vol. 95. P. 161-170. (doi: 10.1016/j.ympev.2015.11.008) Jacobsen M.W., Hansen M.M., Orlando L., Bekkevold D., Bernatchez L., Willerslev E., Gilbert M.T.P. Mitogenome sequencing reveals shallow evolutionary histories and recent divergent time between morphologically and ecologically distinct European whitefish (Coregonus spp.) // Mol. Ecol. 2012. Vol. 21. P. 2727-2742. (doi: 10.1111/j.1365-294X.2012.05561.x)
Jeukens J., Bernatchez L. Regulatory versus coding signatures of natural selection in a candidate gene involved in the adaptive divergence of whitefish species pairs (Coregonus spp.) // Ecol. Evol. 2012. Vol. 2. № 1. P. 258-271. (doi: 10.1002/ece3.52)
Jeukens J., Bittner D., Knudsen R., Bernatchez L. Candidate genes and adaptive radiation: insights from transcriptional adaptation to the limnetic niche among Coregonine fishes (Coregonus spp., Salmonidae) // Mol. Biol. Evol. 2009. Vol. 26. № 1. P. 155-166. (doi: 10.1093/molbev/msn235) Jones F.C., Grabherr M.G., Chan Y.F. et al. The genomic basis of adaptive evolution in threespine sticklebacks. Nature.
2012. Vol. 484. P. 55-61. (doi: 10.1038/nature10944) Jones C.S., Tegelstrom H., Latchman D.S., Berry R.J. An improved rapid method for mitochondrial DNA isolation suitable for use in the study of closely related populations // Biochem. Genet. 1988. Vol. 26. P. 83-88. (doi: 10.1007/BF00555490)
Kempter J., Kohlmann K., Panicz R., Sadowski J., Keszka S. Genetic variability in European populations of Coregonus lavaretus (L.): an assessment based on mitochondrial ND-1 gene haplotypes // Arch. Pol. Fish. 2010. Vol. 18. P. 197-204. (doi: 10.2478/v10086-010-0023-y) Kimchi-Sarfaty C., Oh J.M., Kim I.W., Calcagno A.M., Ambudkar S.V., Gottesman M.M. A "Silent" polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity // Science. 2007. Vol. 315. № 5811. P. 525-528. (doi: 10.1126/science.1135308)
Kirczuk L., Rymaszewska A., Czerniawski R., Pilecka-Rapacz M., Domagala J. Genetic structure of the cisco (Coregonus albula L.) from lakes of glacial origin in northern Poland // Open Life Sci. 2015. Vol. 10. P. 437-450. (doi: 10.1515/boil-2015-0046)
Kohlmann K., Kempter J., Kersten P., Sadowski J. Haplotype variability at the mitochondrial ND-1 gene region of Coregonus lavaretus from Polish lakes // Advanc. Limnol. 2007. Vol. 60. P. 47-57. Krutovskii K.V., Vollmer S.S., Sorensen F.C., Adams W.T., Knapp S.J., Strauss S.H. RAPD genome map of Douglas-
fir // J. Heredity. 1998. Vol.89. № 3. P.197-205. (doi: 10.1093/jhered/89.3.197) Laporte M., Rogers S.M., Dion-Côté A.-M., Normandeau E., Gagnaire P.-A., Dalziel A.C., Chebib J., Bernatchez L. RAD-QTL mapping reveals both genome-level parallelism and different genetic architecture underlying the evolution of body shape in lake whitefish (Coregonus clupeaformis) species pairs // Genes. Gnomes. Genetics. 2015. Vol. 5. P. 1481-1491. (doi: 10.1534/g3.115.019067) Lindsey C.C. Stocks are Chameleons: plasticity in gill rakes of Coregonid fishes // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1981.
Vol. 38. P. 1497-1506. (doi: 10.1139/f81-202) Lindsey C.C., Clayton J.W., Franzin W.C. Zoogeographic problems and protein variation in the Coregonus clupeaformis whitefish species complex / Biology of Coregonid Fishes (Lindsey C.C., Woods C.S., eds.). Winnipeg: University of Manitoba Press. 1970. P. 127-146. Lindsey C.C., Woods C.S. Preface / Biology of Coregonid Fishes. Lindsey C.C., Woods C.S. (eds.). Papers presented at the International Symposium on Biology of Coregonid Fishes held in Winnipeg, Canada, Aug. 25-29. 1969. Winnipeg: University of Manitoba press, 1970. P. I-II. Lu G., Bernatchez L. Correlated trophic specialization and genetic divergence in sympatric lake whitefish ecotypes (Coregonus clupeaformis): support for the ecological speciation hypothesis // Evolution. 1999. Vol. 53. P. 14911505. (doi: 10.2307/2640895)
Lu G., Basely D.J., Bernatchez L. Contrasting patterns of mitochondrial DNA and microsatellite introgressive hybridization between lineages of lake whitefish (Coregonus clupeaformis): relevance for speciation // Mol. Ecol. 2001. Vol. 10. P. 965-985. (doi: 10.1046/j.1365-294X.2001.01252.x) Luczynski M., Mamcarz A., Brzuzan P., Demska-Zakes K. Introgressive hybridization of the introduced peled (Coregonus peled) with native whitefish (Coregonus lavaretus) threatens indigenous Coregonid populations: a case study /Genetic in sustainable management of fish resources. Chapter 8. Fishing News Books, Blackwell Sci., Oxford, UK. 1999. P. 188-205.
Marshall H.D., Coulson M.W., Carr S.M. Near neutrality, rate heterogeneity, and linkage govern mitochondrial genome evolution in Atlantic cod (Gadus morhua) and other gadine fish // Mol. Biol. Evol. 2009. Vol. 26. № 3. P. 579-589. (doi: 10.1093/molbev/msn279) Mee J.A., Bernatchez L., Reist J.D., Rogers S.M., Taylor E.B. Identifying designatable units for intraspecific conservation prioritization: a hierarchical approach applied to the lake whitefish species complex (Coregonus spp.) // Evol. Applic. 2015. Vol. 8. № 5. P. 423-441. (doi: 10.1111/eva.12247)
Mehner T., Pohlmann K., Elkin C., Monaghan M.T., Nitz B., Freyhof J. Genetic population structure of sympatric and allopatric populations of Baltic ciscoes (Coregonus albula complex, Teleostei, Coregonidae) // BMC Evol. Boil. 2010. Vol. 10. P. 85-98. (doi: 10.1186/1471-2148-10-85) Mueller U.G., Wolfenbarger L.L. AFLP genotyping and fingerprinting // Trends Ecol. Evol. 1999. Vol. 14. № 10.
P. 389-394. (doi: 10.1016/S0169-5347(99)01659-6) Nolte A.W., Renaut S., Bernatchez L. Divergence in gene regulation at young life history stages of whitefish (Coregonus sp.) and the emergence of genomic isolation // BMC Evol. Biol. 2009. Vol. 9. P. 59-70. (doi: 10.1186/14712148-9-59)
Oreha J., Morozova A., Shkute N. Combined assessment of genetic variability of Coregonus albula (L.) populations in
Latvia based on allozymes and RAPD markers // Biologija. 2013. Vol. 59. № 1. P. 15-28. 0stbye K., Bernatchez L., Nssje T.F., Himberg M.K.-J., Hindar K. Evolutionary history of the European whitefish Coregonus lavaretus (L.) species complex as inferred from mtDNA phylogeography and gill-raker numbers // Mol. Ecology. 2005(a). Vol. 14. P. 4371-4387. (doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02737.x) 0stbye K., Nssje T.F., Bernatchez L., Sandlund O.T., Hindar K. Morphological divergence and origin of ympatric populations of European whitefish (Coregonus lavaretus L.) in Lake Femund, Norway // J. Evol. Biol. 2005(b). Vol. 18. P. 683-702. (doi: 10.1111/j.1420-9101.2004.00844.x) 0stbye K., Amundsen P.-A., Bernatchez L., Klementsen A., Knudsen R., Kristoffersen R., Nssje T.F., Hindar K. 2006. Parallel evolution of ecomorphological traits in the European whitefish Coregonus lavaretus (L.) species complex during postglacial times // Molecular Ecology. 2006. Vol. 15. № 13. P. 3983-4001. (doi: 10.1111/j. 1365-294X.2006.03062.x)
Palva T.K., Palva E.T. Rapid isolation of animal mitochondrial DNA by alkaline extraction // FEBS Letters. 1985.
Vol. 192. P. 267-270. (doi: 10.1016/0014-5793(85)80122-8) Partti-Pellinen K., Elo K., Palva T.K., Tuunainen P., Hakumaki M.O.K. Restriction fragment length polymorphism in mitochondrial DNA of stocks of Coregonus in Finland // Polski Arch. Hydrobiol. 1992. Vol. 39. № 3-4. P. 541-549. Reist J.D., Maiers L.D., Bodaly R.A., Vuorinen J.A., Carmichael T.J. The phylogeny of new- and old-world coregonine fishes as revealed by sequence variation in a portion of the d-loop of mitochondrial DNA // Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 1998. Vol. 50. P. 323-339. Renaut S., Nolte A.W., Bernatchez L. Gene expression divergence and hybrid misexpression between lake whitefish species pairs (Coregonus spp. Salmonidae) // Mol. Biol. Evol. 2009. Vol. 26. № 4. P. 925-936. (doi: 10.1093/molbev/msp017)
Perelygin A.A. Genetic variability of proteins in the populations of vendace (Coregonus albula) and least cisco (Coregonus sardinella). Nordic J. of Freshwater Res. 1992. Vol. 67. P. 99. Politov D.V., Gordon N.Yu., Afanasiev K.I., Altukhov Yu.P., Bickham J.W. Identification of palearctic coregonid fish species using mtDNA and allozyme genetic markers // J. Fish Biol. 2000. Vol. 57. (Suppl. A.). P. 51-71. (doi: 10.1006/jfbi.2000.1608)
Politov D.V., Gordon N.Yu., Makhrov A.A. Genetic identification and taxonomic relationships of six Siberian species
of Coregonus // Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 2002. Vol. 57. P. 21-34. Prabel K., Gjelland K.0., Salonen E., Amundsen P.-A. Invasion genetics of vendace (Coregonus albula (L.)) in the Inari-Pasvik watercourse: revealing the origin and expansion pattern of a rapid colonization event // Ecology and Evolution. 2013. Vol. 3. № 3. P. 1400-1412. (doi: 10.1002/ece3.552) Renaut S., Maillet N., Normandeau E., Sauvage C., Derome N., Rogers S.M., Bernatchez L. Genome-wide patterns of divergence during speciation: the lake whitefish case study // Phil. Trans. R. Soc. B. 2012. Vol. 367. P. 354-363. (doi: 10.1098/rstb.2011.0197)
Renaut S., Nolte A.W., Bernatchez L. Mining transcriptome sequences towards identifying adaptive single nucleotide polymorphisms in lake whitefish species pairs (Coregonus spp. Salmonidae) // Mol. Ecol. 2010. Vol. 19. (Suppl. 1). P. 115-131. (doi: 10.1111/j.1365-294X.2009.04477.x) Rogers S.M., Bernatchez L. The genetic basis of intrinsic and extrinsic postzygotic reproductive isolation jointly promoting speciation in the lake whitefish species complex (Coregonus clupeaformis) // J. Evol. Biol. 2006. Vol. 19. № 6. P. 1979-1994. (doi: 10.1111/j.1420-9101.2006.01150.x) Rogers S.M., Bernatchez L. The genetic architecture of ecological speciation and the association with signatures of selection in natural lake whitefish (Coregonus sp. Salmonidae) species pairs // Mol. Biol. Evol. 2007. Vol. 24. P. 1423-1438. (doi: 10.1093/molbev/msm066) Rogers S.M., Gagnon V., Bernatchez L. Genetically based phenotype-environment association for swimming behavior in lake whitefish ecotypes (Coregonus clupeaformis Mitchill) // Evolution. 2002. Vol. 56. № 11. P. 2322-2329. (doi: 10.1111/j.0014-3820.2002.tb00155.x) Rogers S.M., Mee J.A., Bowles E. The consequences of genomic architecture on ecological speciation in postglacial
fishes // Cur. Zool. 2013. Vol. 59. № 1. P. 53-71. Saisa M., Ronn J., Aho T., Bjorklund M., Pasanen P., Koljonen M.-L. Genetic differentiation among European white-fish ecotypes based on microsatellite data // Hereditas. 2008. Vol. 145. P. 69-83. (doi: 10.1111/j.2008.0018-0661.02050.x)
Sajdak S.L., Phillips R.B. Phylogenetic relationships among Coregonus species inferred from the DNA sequence of the first internal transcribed spacer (ITS1) of ribosomal DNA // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1997. Vol. 54. № 4. P. 14941503. (doi: 10.1139/f97-057)
Sajdak S.L., Reed K.M., Phillips R.B. Intraindividual and interspecies variation in the 5S rDNA of Coregonid fish
// J. Mol. Evol. 1998. Vol. 46. № 6. P. 680-688. (doi: 10.1007/PL00006348) Schlei O.L., Crête-Lafreniêre A., Whiteley A.R., Brown R.J., Olsen J.B., Bernatchez L., Wenburg J.K. DNA barcoding of eight North American coregonine species // Mol. Ecol. Resources. 2008. Vol. 8. P. 1212-1218. (doi: 10.1111/j.1755-0998.2008.02350.x) Schulz M., Freyhof J., Saint-Laurent R., 0stbye K., Mehner T., Bernatchez L. Evidence for independent origin of two spring-spawning ciscoes (Salmoniformes: Coregonidae) in Germany // J. Fish Biology. 2006. Vol. 68. (Suppl. A). P. 119-135. (doi: 10.1111/j1095-8649.2006.01039.x) Sendek D.S. Electrophoretic studies of Coregonid fishes from across Russia // Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc.
Limnol. 2002. Vol. 57. P. 35-55. Sendek D.S. Intra-species alliance of the European whitefish Coregonus lavaretus L. and vendace Coregonus albula L. from the Russian part of the Gulf of Finland and the Largest Lakes of the Eastern Baltic Basin // Oceanology. 2012. Vol. 52. № 6. P. 790-796. (doi: 10.1134/S0001437012060124) Sendek D.S., Ivanov E.V., Khodulov V.V., Novoselov A.P., Matkovsky A.K., Ljutikov A.A. Genetic differentiation of coregonid populations in Subarctic areas // Advanc. Limnol. 2013. Vol. 64. P. 223-246. (doi: 10.1127/1612-166X/2013/0064-0014)
Sendek D.S., Novoselov A.P., Studenov I.I., Gurichev P.A. The origin of Coregonid fishes of the White Sea Kuloi Plato
// Adv. Limnol. 2012. Vol. 63. P. 209-227. (doi: 10.1127/advlim/63/2012/209) St-Cyr J., Derome N., Bernatchez L. The transcriptomics of life-history trade-offs in whitefish species pairs (Coregonus
sp.) // Mol. Ecol. 2008. Vol. 17. P. 1850-1870. (doi: 10.1111/j1365-294X.2008/03696.x) Sukhanova L.V., Smirnov V.V., Smirnova-Zalumi N.S., Belomestnykh T.V., Kirilchik S.V. Molecular phylogeography
of Lake Baikal coregonid fishes // Advanc. Limnol. 2012. Vol. 63. P. 261-283. (doi: 10.1127/advlim/63/2012/261) Sukhanova L.V., Smirnov V.V., Smirnova-Zalumi N.S., Kirilchik S.V., Griffiths D., Belikov S.I. The taxonomic position of the Lake Baikal omul Coregonus autumnalis migratorius (Gorgi), as revealed by sequence analysis of the mtDNA cytochrome b gene and control region // Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 2002. Vol. 57. P. 97-106.
Sukhanova L.V., Smirnov V.V., Smirnova-Zalumi N.S., Kirilchik S.V., Shimizu I. Grouping of Baikal omul Coregonus autumnalis migratorius Georgi within the C. lavaretus complex confirmed by using a nuclear DNA marker // Ann. Zool. Fennici. 2004. Vol. 41. № 1. P. 41-49. Svärdson G. The Coregonid problem. I. Some general aspects of the problem // Rep. Institute of Freshwater Research.
Drottningholm. 1949. Report № 29. P. 89-101. Svärdson G. The Coregonid problem. II. Morphology of two Coregonid species in different environments // Institute of
Freshwater Research. Drottningholm. 1950. Report № 31. P. 151-162. Svärdson G. The Coregonid problem. IV. The significance of scales and gillrakers // Institute of Freshwater Research.
Drottningholm. 1952. Report № 33. P. 204-232. Svärdson G. Speciation of Scandinavian Coregonus // Institute of Freshwater Research. Drottningholm. 1979. Report № 57. 95 p.
Symonova R., Majtanova Z., Sember A., Staaks G.B.O., Bohlen J., Freyhof J., Rabova M., Rab P. Genome differentiation in a species pair of coregonine fishes: an extremely rapid speciation driven by stress-activated retrotransposons mediating extensive ribosomal DNA multiplications // BMC Evol. Biol. 2013. Vol. 13. P. 42-52. (doi: 10.1186/1471-2148-13-42)
Turgeon J., Estoup A., Bernatchez L. Species flock in the North American Great Lakes: molecular ecology of Lake
Nipigon ciscoes (Teleostei: Coregonidae: Coregonus) // Evolution. 1999. Vol. 53. № 6. P 1857-1871. Tsuyuki H., Uthe J.F., Roberts E., Clarke L.W. Comparative electrophoregrams of Coregonus clupeaformis, Salvelinus namaycush, S. alpinus, S. malma, and S. fontinalis from the Family Salmonidae // J. Fish. Res. Board Can. Vol. 23. № 10. P. 1599-1606. (doi: 10.1139/f66-148) Vonlanthen P., Roy D., Hudson A.G., Largiadèr C.R., Bittner D., Seehausen O. Divergence along a steep ecological gradient in lake whitefish (Coregonus sp.) // J. Evol. Boil. 2009. Vol. 22. P. 498-514. (doi: 10.1111/j. 1420-9101.2008.01670.x)
Vonlanthen P., Bittner D., Hudson A.G., Young K.A., Müller R., Lundsgaard-Hansen B., Roy D., Di Piazza S., Largia-der C.R., Seehausen O. Eutrophication causes speciation reversal in whitefish adaptive radiations // Nature. 2012. Vol. 482. P. 357-363. (doi: 10.1038/nature10824) Vuorinen J. Electrophoretic expression of genetic variation and duplicate gene activity in vendace, Coregonus albula
(Salmonidae) // Hereditas. 1984a. Vol. 101. P. 85-96. (doi: 10.1111/j.1601-5223.1984.tb00453.x) Vuorinen J. Enzyme genes as interspecific hybridization probes in Coregoninae fishes // Finn. Fish. Res. 1988. Vol. 9. P. 31-37.
Vuorinen J., Himberg M.K.-J., Lankinen P. Genetic differentiation in Coregonus albula (L.) (Salmonidae) populations
in Finland // Hereditas. 1981. Vol. 94. P. 113-121. (doi: 10.1111/j.1601-5223.1981.tb01740.x) Whiteley A.R. Trophic polymorphism in a riverine fish: morphological, dietary, and genetic analysis of mountain
whitefish // Biol. J. Linn. Soc. 2007. Vol. 92. P. 253-267. (doi: 10.1111/j.1095-8312.2007.00845.x) Whiteley A.R., Derome N., Rogers S.M., St-Cyr J., Laroche J., Labbe A., Nolte A., Renaut S., Jeukens J., Bernatchez L. The phenomics and expression Quantitative Trait Locus mapping of brain transcriptomes regulating adaptive divergence in lake whitefish species pairs (Coregonus sp.) // Genetics. 2008. Vol. 180. № 1. P. 147-164. (doi: 10.1534/genetics.108.089938)
USE OF MOLECULAR GENETIC MARKERS IN PHYLOGENY AND PHYLOGEOGRAPHY OF
COREGONID FISHES
E. A. Borovikova
I.D. Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences 152742 Yaroslavl region, Borok, e-mail: elena.ibiw@gmail.com
Whitefishes are diversified group of phenotypically and ecologically plastic species inhabited cool freshwaters of Holarctic region. In the current review, I analyze results of molecular studies of coregonids published during last decades, and discuss the sources of outstanding morpho-ecological plasticity of these fishes. Analysis of the literature data argues for complex use of different methodological approaches such as analysis of nucleotide sequences variation, gene expression together with phenotypic polymorphism to elucidate issues of genetic bases of divergence of different species and forms. Despite some restrictions in use of molecular approaches, they can be successfully used to solve many issues in taxonomy, phylogeny and phylogeography of coregonids. Usage of molecular markers is also helpful in an assessment of dynamics of genetic diversity of populations and species as well as in a management of the stocks of this commercially important group of fishes.
Keywords: coregonid fishes, molecular genetics, genetic polymorphism, speciation.
