CC BY
78
© и. А. Захаров 1 2, Е. В. шайкевич1
1 Институт общей генетики
им. Н. И. Вавилова РАН, Москва;
2 Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, Москва
проведен анализ днк A. b. turanica, A. b. revelierei и A. b. fasciatopunctata, отличающихся от европейской формы a. b. bipunctata многими пятнами на красных или розовых надкрыльях и распространенных в краевых областях ареала: были обнаружены 20 вариабельных мт-гаплотипов по гену coi, но ни один из них не был уникальным для какой-либо из форм; все изученные особи, вне зависимости от митохондриального гаплотипа, обладали практически идентичными последовательностями ITs2. Формы A. bipunctata, которые входят в состав полиморфных популяций A. b. revelierei, A. b. turanica, A. b. fasciatopunctata, являются географическими разновидностями A. bipunctata. различия в структуре днк позволяют считать Adalia bipunctata и Adalia frigida близкими, но самостоятельными видами.
C ключевые слова: Adalia, полиморфизм популяций; мтДНК; ядерная ДНК; адаптация.
УДК 575.174.4
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ форм жуков ADALIA BIPUNCTATA и A. FRIGIDA
ВВЕДЕНИЕ
Вид Adalia bipunctata Linneaus, 1758 (Coccinellidae, Colleoptera) и близкие к нему формы с не вполне ясным таксономическим статусом занимают огромный ареал — приполярные, умеренного климата и субтропические зоны Старого и Нового Света. Adalia bipunctata sensu stricto в Евразии встречается, по нашим наблюдениям, от Испании до Камчатки и от Кольского полуострова до Крыма и юга Италии. Этот вид полиморфен, во всех его популяциях обнаруживаются формы с красной и черной окраской надкрылий, на красном фоне обычно два округлых черных пятна, на черном 2—4 — 6 красных пятен. На севере и на юге появляются особи со многими темными пятнами на красном или розовом фоне. Такие формы систематиками обычно описываются не как A. bipunctata, а причисляются (ошибочно) к близкому, но самостоятельному виду A. decempunctata Linneaus, 1758, который встречается только в Европе, либо получают самостоятельный видовой статус: A. revelierei Mulsant, 1866 (малая и Передняя Азия, Закавказье), A. turanica Lusis, 1947 (Средняя Азия), A. fasciatopunctata Mader, 1931 (Монголия, Тува, Забайкалье и прилегающая часть Сибири), A. frigida Schneider, 1792 (приполярные районы). Я. Я. Лусис, проводивший генетические эксперименты, пришел к выводу, что южные формы с многими пятнами не принадлежат к самостоятельным видам, а входят в состав полиморфных популяций A. bipunctata. Результаты гибридологического анализа формы fasciatopunctata Я. Я. Лусис не опубликовал, а A. frigida была им признана самостоятельным видом (Лу-сис, 1976).
Задача настоящей работы — уточнить статус форм Adalia, обитающих на юге и на севере (в пределах бывшего СССР) с использованием молеку-лярно-генетических методов. Сравнительный анализ ДНК полиморфных форм адалий практически не проводился, отсутствие полиморфизма в 3' последовательности гена цитохромоксидазы I (COI) между A. b. bipunctata и A. b. fasciatopunctata было обнаружено в работе Паленко и шавторов (2004). Нами ранее была исследована структура ДНК у A. b. bipunctata, A. b. fasciatopunctata, A. decempunctata, A. tetraspilota, и одной особи A. frigida из популяции Архангельска (Zakharov, Shaikevich, 2013). В данной работе мы исследовали ДНК A. frigida из нескольких удаленных популяций, A. b. revelierei и A. b. turanica и сравнили с исследованными нами ранее A. b. bipunctata и A. b. fasciatopunctata.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Поступила в редакцию 24.06.2014 Принята к публикации 30.09.2014
Для настоящей работы были использованы жуки из следующих мест сбора: район озера Иссык-Куль, Киргизия (1997); Чита (2012); Хангалас, республика Саха Якутия (2011); Ереван, Армения (2013). Из сборов Киргизии была изучена одна особь, которая по морфологии относилась к подвиду Л. Ь. turanica. В сборе из Еревана присутствовали как типичные по окраске жуки Л. bipunctata, так и жуки, окраска которых соответствовала Л. revelierei. В сборах из Якутии жуки соответствовали Л. frigida. В сборах из Читы были типичные особи Л. bipunctata, соответствующие Л. frigida и жуки с промежуточным рисунком.
Для выделения ДНК из жуков использовали набор DIAtom™ DNA Prep (Изоген, Москва). В реакции амплификации использовали по 0,1 мкг выделенной ДНК. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) проводили на термоциклере GeneAmpR PCR System 2700 (Applied Biosystems, USA), применяя наборы для амплификации GenePak™ PCR Core (Изоген, Москва) и Evrogen Encyclo PCR kit (Evrogen JSC, Москва), придерживаясь инструкции производителя.
Для амплификации наиболее изменчивого района — средней области гена СО1 — в ПЦР были использованы праймеры C1-j-1951 и C1-N-2618 (Schulenburg et al., 2002). Были получены амплифицированные продукты размером 700 п. н. Условия ПЦР: первичная денатурация — 5 мин при 94 °C; 35 циклов: денатурация при 94 °C — 30 с, отжиг при 55 °C — 40 с, синтез при 72 °C — 40 с; завершающий синтез при 72 °C — 10 мин.
Для амплификации области второго внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS2) кластера генов рРНК были использованы праймеры, комплементарные к районам 5,8S и 28S рPНК (Proft et al., 1999) и получены характерные для адалий ПЦР продукты, размером около 900 п. н. Условия ПЦР те же, что и для гена COL
Ампликоны выявляли путем электрофореза в 1 %-м агарозном геле (Sigma, США). Амплифицированные фрагменты ДНК выделяли из геля с использованием набора JETQUICK Gel Extraction Spin Kit (Genomed,
Germany) для последующего секвенирования. Секве-нирование проводили на приборе ABI PRISM 310 с использованием реагентов фирмы «Applera», США, по инструкции производителя. Сопоставление нук-леотидных последовательностей выполняли с использованием программ ChromasPro и MEGA version 4.0 (Tamura et al., 2007).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Среди собранных жуков были определены нуклеотид-ные последовательности гена COI и области ITS2 кластера рибосомных генов. Полученные результаты мы сравнили с исследованными нами ранее A. b. bipunctata и A. b. fasciatopunctata из Бурятии.
Подвиды a. bipunctata
Изменчивость митохондриальной ДНК
Полиморфизм мтДНК мы исследовали, определяя нуклеотидные последовательности средней области гена СОI, одного из наиболее изменчивых районов в мито-хондриальном геноме адалий. Ранее были обнаружены 18 вариабельных мт-гаплотипов по данному участку генома (Шайкевич с соавт., 2012). Различия между мт-гап-лотипами, как правило, составляют от одного до четырех нуклеотидных замен, два мт-гаплотипа Н9 и Н10 значительно отличаются от остальных (Zakharov, Shaikevich, 2013) (рис. 1).
Рис. 1. Медианная сеть митохондриальных гаплотипов двуточечной божьей коровки Л. bipunctata Ь. (Со1еор1ега, Соссте1Мае). Длина ветвей, соединяющих гаплотипы Н9 и Н10 с гаплотипами Н19, Н2 и Н7, пропорциональна количеству мутационных шагов и представлена внизу в меньшем масштабе. На линиях, соединяющих гаплотипы, указаны различающие их мутации
Таблица 1
распределение митохондриальных гаплотипов по гену COI у особей из изученных популяций
Популяция Тип рисунка на надкрылиях Митотип Количество особей
A. b. bipunctata H1 8
Бурятия, H10 2
Иволгинский дацан A. b. fasciatopunctata H1 8
H10 2
H1 8
A. b. bipunctata H4 1
H9 2
Ереван H19 1
H1 6
A. b. revelierei H3 1
H20 1
Киргизия A. b. turanica H1 1
Л. Ь. bipunctata объединяет особи с надкрыльями двух типов: красными с двумя пятнами и черными
Среди ереванской популяции адалий были исследованы последовательности гена COI у 8 жуков с фенотипом A. b. revelierei и 12 жуков с фенотипом A. b. bipunctata typica. Идентичные мт-гаплотипы были обнаружены у особей обеих форм: у 20 жуков были обнаружены 5 уже известных митотипа и два новых, которые отличаются от ранее обнаруженных одной нуклеотидной заменой. Мы обозначили их Н19 и Н20, продолжая имеющиеся обозначения (Schulenburg et al., 2002; Захаров, Шайке-вич, 2011). У особей с фенотипом A. b. revelierei преобладающим митотипом оказался Н1 (табл. 1), также как и у особей из других популяций комплекса A. bipunctata. У одной особи был обнаружен митотип Н3 и одна особь обладала новым митотипом, который мы назвали Н20. Среди типичных A. b. bipunctata из Еревана 8 особей имели Н1, по одной особи — Н4 и Н19. Две особи A. b. bipunctata из Ереванской популяции обладали мт-гаплотипом Н9.
Имеющаяся в нашем распоряжении A. b. turanica обладала мт-гаплотипом Н1 гена COI. Среди A. b. fascia-topunctata ранее нами были обнаружены мт-гаплотипы Н1 и Н10, оба гаплотипа характерны для особей номинальной формы A. b. bipunctata (табл. 1).
Средне число нуклеотидных замен на сайт у 29 особей разных форм комплекса A. bipunctata с мт-гаплоти-пами Н1, Н3, Н4, Н19 и Н20 составляет 0,001 (табл. 2). Различия Н9 и Н10 от других мт-гаплотипов достигают уровня межвидовых различий (табл. 2).
Полиморфизм ядерной ДНК
Мы изучили полиморфизм области второго внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS2) кластера генов рРНК у A. b. bipunctata, A. b. turanica, A. b. revelierei и A. b. fasciatopunctata из географически удаленных мест сбора. Сравнение нуклеотидных последовательностей 26 особей всех исследуемых форм A. bipunctata, обла-
Таблица 2
Уровень эволюционной дивергенции между последовательностями COI гена исследованных подвидов и видов р. Adalia
Вид, подвид A. b. bipunctata* A. b. fasciatopunctata* A. b. turanica A. b. revelierei A. frigida H9
A. b. bipunctata*
A. b. fasciatopunctata* 0,001
A. b. turanica 0,001 0,001
A. b. revelierei 0,001 0,001 0,001
A. frigida 0,043 0,043 0,043 0,043
H9 A. bipunctata 0,043 0,043 0,043 0,043 0,023
H10 A. bipunctata 0,067 0,067 0,067 0,067 0,070 0,067
Уровни дивергенции выражены в величинах, обозначающих среднее число нуклеотидных замен между двумя сравниваемыми последовательностями в пересчете на один сайт. * — включая все мт-гаплотипы, за исключением Н9, Н10
рис. 2. Дендрограмма сходства последовательностей нуклеотидов ITS2 A. bipunctata и A. frigida, построенная с использованием метода Neighbor-Joning (NJ). Цифрами указаны бутстреп-коэффициенты, рассчитанные для 1000 повторов. Н1—Н20 — обозначения митохондриальных гаплотипов. B — Бурятия; E — Ереван; Yak — Якутия; Arh — Архангельск; цифрами обозначены номера особей из популяции. Chita — жуки из Читы, по фенотипу подобные A. frigida
дающих различающимися мт-гаплотипами, не выявило значимых различий — различающиеся по морфологии божьи коровки обладают практически идентичными последовательностями ITS2 и образуют монофилетический кластер на дендрограмме (рис. 2). Средне число нуклео-тидных замен на сайт у 25 особей A. bipunctata составляет 0,001.
A. bipunctata и A. frigida
A. frigida обитает на севере Евразии, от Скандинавии до Якутии. По нашим наблюдениям, в Архангельске A. bipunctata и A. frigida обитают совместно.
Для исследования в нашем распоряжении были одна особь A. frigida и ее потомки из Архангельска, 6 особей из Читы и 3 из Якутии (табл. 3). В сборе из Читы среди особей были типичные по рисунку A. frigida, т. е. с несколькими пятнами, расположенными в два ряда в задней части надкрылий и особи с промежуточным рисунком. Особи из Якутии фенотипически соответствовали A. frigida.
ДНК гена COI у особей A. frigida отличается от ДНК A. bipunctata на 4,3 % (табл. 2). Такие последовательности были обнаружены нами у особей из Архангельска, одной из Читы и двух из Якутии. Остальные
Таблица 3
Типы COI и ITS2 у божьих коровок из Архангельска, Читы и Якутска
Место сбора Фенотип № особи COI ITS2
A. frigida 1 A. frigida A. frigida
Архангельск A. frigida 2 (F1) A. frigida A. frigida
A. frigida 3 (F1) A. frigida A. frigida
A. frigida 1 A. frigida A. bipunctata
A. frigida 2 A. bipunctata A. bipunctata
Чита A. fr./A. bip. 3 A. bipunctata A. bipunctata
A. fr./A. bip. 4 A. bipunctata A. bipunctata
A. fr./A. bip. 5 A. bipunctata A. bipunctata
A. frigida 6 A. bipunctata A. bipunctata
A. frigida 1 A. frigida н/о
Якутск A. frigida 2 A. bipunctata н/о
A. frigida 3 A. frigida A. frigida
исследованные особи, несмотря на морфологическое сходство с A. frigida обладали мтДНК, соответствующей A.bipunctata (табл. 3).
Мы сравнили обнаруженные нами у A. frigida гапло-типы гена COI. Последовательности гена COI двух особей из Якутии и одной из Читы идентичны между собой. Нук-леотидные последовательности гена COI у жука из Архангельска отличаются шестью заменами от таковых у жуков из Якутии и Читы, что составляет 0,7 % (рис. 3). Замены нуклеотидов не приводят к смене аминокислотных последовательностей.
ДНК области ITS2 у A. frigida из Архангельска и Якутии идентичны между собой и отличаются от ДНК A.bipunctata, различия составляют 1,8 % (рис. 2). Для двух особей из Якутии нам не удалось получить качественных последовательностей ДНК области ITS2, выделение ДНК проводилось из коллекционного материала (сухих жуков). ITS2 всех исследованных особей из Читы, несмотря на фенотипическое сходство с A. frigida, соответствует ДНК A. bipunctata (табл. 3).
#frigidal_Arkhangelsk ТТСАСС
# fгigidal_Chita ACTGCA
#frigidal_Yakutia ACTGCA
#frígida3_Yakutia ACTGTA
Рис. 3. Вариабельные сайты нуклеотидных последовательностей гена COI A. frigida из удаленных популяций
ОБсУжДЕНИЕ
Выполненные нами исследования позволили впервые определить последовательности генов мтДНК и рРНК для A. frigida, A. b. turanica и A. b. revelierei и провести сравнение этих видов и подвидов с A. b. bipunctata и A. b. fasciatopunctata. Проведенный анализ ДНК A. b. turanica, A. b. revelierei и A. b. fasciatopunctata, отличающихся от европейской формы A. b. bipunctata узором на надкрыльях и распространенных в краевых областях ареала, не обнаружил отличий последовательности ITS2 от номинальной формы A. bipunctata и разницы в гаплотипичес-ком разнообразии по гену COI митохондриальной ДНК.
Среди A. b. bipunctata, A. b. fasciatopunctata, A. b. re-velierei и A. b. turanica были обнаружены 20 вариабельных мт-гаплотипов по гену COI, но ни один из них не был уникальным для какой-либо из форм. Различия 18 из обнаруженных 20 мт-гаплотипов между собой составляют от 1 до 4 нуклеотидов. Мт-гаплотип Н1 является самым распространенным гаплотипом во всех выборках и на медианной сети видно, что он является корневым, предковым гаплотипом по отношению к остальным семнадцати. Два мт-гаплотипа, Н9 и Н10, значительно отличаются от остальных. Гаплотип Н9, встречающийся в популяциях A. bipunctata северных районов Европы (Schulenburg et al., 2002; Jiggins, Tinsley, 2005), в Санкт-Петербурге и Архангельске (Захаров, Шайкевич, 2011; Zakharov, Shaikevich, 2013) обнаружен нами и у особей A. b. revelierei из популяции Еревана. Мт-гаплотип Н10 был обнаружен нами в популяциях A. b. bipunctata на севере Европейской части России в Санкт-Петербурге, Архангельске, Кеми, а также и у особей A. b. fasciatopunctata на востоке страны в Забайкалье, Улан-Уде, Бурятия (Zakharov, Shaikevich, 2013).
В отличие от мтДНК область ITS2 оказалась абсолютно консервативной. Все изученные особи A. bipunctata, вне зависимости от митохондриального гаплотипа, обладали практически идентичными последовательностями ITS2.
Проведенный анализ структуры ДНК A. b. fasciatopunctata, A. b. revelierei и A. b. turanica, не обнаружил разницы в нуклеотидном составе ДНК изученных генов. На основании анализа ДНК нельзя считать морфологически различающиеся формы A. b. bipunctata, A. b. fasciatopunctata, A. b. revelierei и A. b. turanica отдельными самостоятельными видами. Можно утверждать, что A. b. fasciatopunctata, A. b. revelierei и A. b. turanica, иногда описываемые как отдельные виды, являются лишь географическими формами политипического вида Adalia bipunctata.
Из других видов жуков рода Adalia, к A. bipunctata наиболее эволюционно близким видом является A. frigida (Zakharov, Shaikevich, 2013). Отношение коровок данного вида к комплексу Adalia bipunctata остается до конца не выясненным. Я. Я. Лусис отмечал репродуктивную изолированность жуков A. bipunctata и A. frigida, хотя и наблюдал появление гибридов первого поколения, а нарушение процессов размножения проявлялись только со второго поколения (Лусис, 1976). Смешанные популяции и копулирующие особи A. frigida с типичными A. bipunctata наблюдались в Забайкалье, где были обнаружены также и существенные экологические и поведенческие различия между ними. В работе Бутько Е. В. были выявлены различные предпочтения мест зимовок и питания особей двух видов и предполагается существование частичной пространственной (биотопической), временной и поведенческой изоляции особей A. frigida в пределах забайкальских популяций А. bipunctata (Бутько, 2005).
На основании анализа ДНК виды A. bipunctata и A. frigida различаются по нуклеотидному составу области ITS2 на 1,8 %, гена COI на 4,3 % (табл. 2, рис. 2), при этом различия по двум исследованным нами участкам генома сохраняются в удаленных друг от друга популяциях. Изменчивость ДНК гена COI между особями A. frigida из Архангельска и Сибири составляет 0,7 %, что свидетельствует о возрасте расхождения данных популяций в 0—130 тысяч лет, если считать скорость возникновения мутаций в мтДНК равной 6 х 10-8, принятую для Drosophila (Haag-Liautard et al., 2008) и среднее число генераций в год — 1,5. Анализ нуклеотидных последовательностей COI и ITS2 у божьих коровок, морфологически схожих с A. frigida из Читы и Якутии, выявил случаи, когда особи с фенотипом одного вида имели ДНК другого вида. Одним из объяснений может быть то, что это гибриды первого поколения, как те, что наблюдал Я. Я. Лусис (1976), другим — митохондриальная интрогрессия среди A. bipunctata и A. frigida, но тогда следует признать фер-тильность гибридов и возможность возвратных скрещиваний с родительскими видами в природе.
Итак, выше изложенные результаты подтвердили существование в роде Adalia двух, вероятно, скрещивающихся в зонах симпатрии, близких, но самостоятельных видов Adalia bipunctata Linnaeus, 1758 и Adalia frigida Schneider, 1792. Ранее мы, с использованием тех же молекулярно-генетических методов, подтвердили видовой статус Adalia decempunctata и Adalia tetraspilota (Zakharov, Shaikevich, 2013). Данные настоящего исследования позволяют «закрыть» виды A. revelierei, A. turanica и A. fasciatopunctata, которые оказываются географическими разновидностями (или подвидами) A. bipunctata, как и считал в свое время Я. Я. Лусис (1973).
Изученные в настоящей работе формы A.bipunctata со многими пятнами на красных или розовых надкрылиях, которые входят в состав полиморфных популяций подвидов A. b. revelierei, A. b. turanica, A. b. fasciatopunctata, являются проявлением аллелей гена S. Другие аллели этого гена определяют «европейские» варианты окраски и рисунка надкрылий — красную с двумя точками, либо черную с красными пятнами (Лус, 1928; Лусис 1973; Захаров, 1996). Обращает на себя внимание тот факт, что формы A. bipunctata со многими пятнами никогда не встречаются в Европе. Они характерны только для регионов с резко-континентальным климатом и со степной или полупустынной растительностью: Армении, Киргизии, Узбекистана, Монголии, Тувы, Бурятии, Забайкалья. Можно предположить, что либо соответствующие такому рисунку аллели сами имеют плейотропный физиологический эффект, либо они тесно сцеплены (образуют устойчивые гаплотипы) с генами, благоприятствующими выживанию в условиях резко континентального и засушливого климата. В более влажных регионах — Европе, Сибири, эти генотипические варианты оказываются неадаптивными и не поддерживаются в популяциях.
Авторы благодарны С. О. Сергиевскому, О. В. Кор-суну, С. Ноговициной, П. Ноговицыну, К. Арутюновой, предоставившим свои сборы коровок из Киргизии, Читы, Якутии и Еревана соответственно. Работа выполнена при финансовой поддержке программы Президиума Российской академии наук «Живая природа: современное состояние и проблемы развития».
ЛИТЕРАТУРА
1. Бутько Е. В. (2005) Экология и внутривидовая изменчивость кокцинеллид (Coleoptera, Coccinellidae) в Восточном Забайкалье. Автореферат диссертации канд. биол. наук. Улан-Удэ. 185 с.
2. Захаров И. А. (1996) Изучение наследования рисунка на надкрыльях у Adalia bipunctata. Генетика. Т. 32(4): С. 579-583.
3. Захаров И. А., Шайкевич Е. В. (2011) Полиморфизм мтДНК в Петербургской популяции Adalia bipun-
C экологическая генетика tom xii № 3 2Gí4
ISSN i8ii —G932
ctata и его связь с зараженностью симбиотической бактерией Spiroplasma. Экологическая генетика. Т. IX(1): C. 27-31.
4. Лус Я. Я. (1928) О наследовании окраски и рисунка у божьих коровок Adalia bipunctata L. и Adalia decempunctata L. Изв. Бюро ген. Т. 6: С. 89-163.
5. Лусис Я. Я. (1973) Таксономические отношения и географическое распространение форм жуков рода Adalia Mulsant. Уч. зап. Латв. гос. ун-та. Т. 184(1): C. 5-128.
6. Лусис Я. Я. (1976) О систематическом положении Adalia frigida Schneider (Coleoptera, Coccinellidae). Генетико-селекционные исследования в Латв. ССР. тез. докл. конф. Рига: Зинатие. С. 3-6.
7. Паленко М. В., Муха Д. В., Захаров И. А. (2004) Изменчивость митохондриального гена ци-тохромоксидазы I внутри вида Adalia bipunctata и между видами жуков семейства божьи коровки (Coleoptera, Coccinellidae). Генетика. Т. 40(2): С. 205-209.
8. Шайкевич Е. В., Ившина Е. В., Захаров И. А. (2012) Полиморфизм митохондриальной ДНК и распространение цитоплазматических симбионтов в популяциях двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata. Генетика. T. 48(5): C. 666-671.
9. Haag-Liautard C, Coffey N, Houle D, Lynch M, Charlesworth B, et al. (2008) Direct estimation of the mitochondrial DNA mutation rate in Drosophila mel-anogaster. PLoS Biol. V. 6 (8): e204. doi:10.1371/ journal.pbio.0060204.
10. Jiggins F. M. (2003) Male-killing Wolbachia and mitochondrial DNA: selective sweeps, hybrid introgression and parasite population dynamics. Genetics. V. 164: P. 5-12.
11. Porter C. H., Collins F. H. (1991) Species-diagnostic differences in a ribosomal DNA internal transcribed spacer from the sibling species Anophelesfreeborni and Anopheles hermsi (Diptera: Culicidae). Am. J. Trop. Med. Hyg. V. 45: P. 271-279.
12. Schulenburg J. H., Hurst G. D., Tetzlaff D. et al. (2002) History of infection with different male-killing bacteria in the two-spot ladybird beetle Adalia bipunctata revealed through mitochondrial DNA sequence analysis. Genetics. V. 160: P. 1075-1086.
13. Tamura K., Dudley J., Nei M., Kumar S. (2007) MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution. V. 24: P. 1596-1599.
14. Zakharov I., Shaikevich E. (2013) Comparative study of mtDNA in species of the genus Adalia (Coleoptera: Cocinellidae) and the origin of ancient mitochondrial haplotypes in gene pool of Adalia bipunctata. European Journal Entomology. V. 110(3): Р. 427-433.
molecular genetic study of geographic forms of ladybird beetles adalia bipunctata and A. frigida
Zakharov I. A., Shaikevich Ye. V.
C sUMMARY: Background: European ladybird Adalia bipunctata has forms with red and black color of the elytra. On the red elytra usually there are two round black spots, on the black — 2-4-6 red spots. A. b. turanica, A. b. revelierei, A. b. fasciatopunctata and A. frigida differ from the European A. b. bipunctata form by many spots on red or pink elytra. The taxonomic status of these forms is unclear. Materials and methods: We studied DNA diversity of the COI gene of mtDNA with C1-j-1951 и C1-N-2618 primers (Schulenburg et al., 2002) and ITS2 sequences of rRNA with 5,8S and 28S primers (Proft et al., 1999). The analysis of nucleotide polymorphism from aligned DNA sequences of both COI and ITS2 data was done using the MEGA4 software (Tamura et. al. 2007). Results: 20 variable mtDNA haplotypes in the COI gene were found among A. b. bipunctata, A. b. fasciatopunctata, A. b. revelierei and A. b. turanica, but none of them was unique to any form. All studied specimens of A. b. bipunctata, A. b. fasciatopunctata, A. b. revelierei and A. b. turanica, regardless of mitochondrial haplotype, had almost identical sequences of ITS2. Divergence recorded between species A.bipunctata and A. frigida is 1.8% in ITS2 and 4.3 % in COI. conclusion: A. b. revelierei, A. b. turanica and A. b. fasciatopunctata are geographical variety (or subspecies) of A. bipunctata. Based on the differences in the DNA structure, we suggest that Adalia bipunctata and Adalia frigida are close but distinct indepentent species.
C KEY words: Adalia; polymorphism of populations; mitochondrial DNA; nuclear DNA; adaptation.
с references (transliterated)
1. Butko E. V. (2005) Jekologija i vnutrividovaja izmenchi-vost' kokcinellid (Coleoptera, Coccinellidae) v Vostoch-nom Zabajkal'e [Environmental and intraspecific variation of lady beetles (Coleoptera, Coccinellidae) in East Transbaikalia]. Ph. D. thesis abstract. biol. Sciences. Ulan-Ude. 185 p.
2. Haag-Liautard C, Coffey N, Houle D, Lynch M, Charlesworth B, et al. (2008) PLoS Biol V. 6 (8): e204. doi:10.1371/journal.pbio.0060204.
3. Jiggins F. M. (2003) Genetics. V. 164: P. 5-12.
4. Lus Ya. Ya. (1928) O nasledovanii okraski i risunka u bozh'ih korovok Adalia bipunstata L. i Adalia decem-punctata L. [On the inheritance of color and pattern in lady beetles Adalia bipunctata L. and Adalia decem-punctata L.]. Izvestie Byuro Genetiki, Leningrad. V. 6: P. 89-163 (in Russian, English abstr.).
5. Lusis (Lus) Ya.Ya. (1973) Taksonomicheskie otnosheni-ja i geograficheskoe rasprostranenie form zhukov roda Adalia Mulsant [Taxonomic relations and geographic distribution of ladybirds of the genus Adalia Mulsant]. Proc. Latvian State Univ. V.184 (1): P. 5-128 (in Russian, English abstr.).
с экологическая генетика tom xii № 3 2G14
ISSN 1811 —G932
6. Lusis (Lus) Ya.Ya. (1976) O sistematicheskom polo-zhenii Adalia frigida Schneider (Coleoptera, Coc-cinellidae) [On taxonomy of Adalia frigida Schneider (Coleoptera, Coccinellidae)]. Genetic and selectional studies in LatSSR. Proc of the Conf. Riga, Zinatne, P. 3—6 (in Russian).
7. Palenko M. V., Mukha D. V., Zakharov I. A. (2004) Izmenchivost' mitohondrial'nogo gena citohromok-sidazy I vnutri vida Adalia bipunctata i mezhdu vidami zhukov semejstva bozh'i korovki (Coleoptera, Coc-cinellidae) [Variability of the mitochondrial gene for cytochrome oxidase I within the Adalia bipunctata species and within species of ladybird beetles (Coleoptera: Coccinellidae)]. Russian Journal of Genetics. V. 40 (2): P. 205-209.
8. Porter C. H., Collins F. H. (1991) Species-diagnostic differences in a ribosomal DNA internal transcribed spacer from the sibling species Anopheles freeborni and Anopheles hermsi (Diptera: Culicidae). Am. J. Trop. Med. Hyg. V. 45: P. 271-279.
9. Shaikevich E. V., Ivshina E. V. & Zakharov I. A. (2012) Polimorfizm mitohondrial'noj DNK i rasprostranenie citoplazmaticheskih simbiontov v populjacijah dvu-tochechnoj bozh'ej korovki Adalia bipunctata [Polymorphism of mtDNA and distribution of cytoplasmic symbionts in populations of the two-spot ladybird
beetle Adalia bipunctata]. Russian Journal of Genetics. V48(5): P. 566-570.
10. Schulenburg J. H., Hurst G. D., Tetzlaff D. et al. (2002) History of infection with different male-killing bacteria in the two-spot ladybird beetle Adalia bipunctata revealed through mitochondrial DNA sequence analysis. Genetics. V. 160: P. 1075-1086.
11. Tamura K., Dudley J., Nei M., Kumar S. (2007) Molecular Biology and Evolution V. 24: P.1596-1599.
12. Zakharov I. A. (1996) Izucheniye nasledovaniya risun-ka na nadkryl'yakh u Adalia bipunctata. [The study of inheritance of elytra pattern in Adalia bipunctata]. Russian Journal of Genetics. V. 32 (4): P. 579-583.
13. Zakharov I. A., Shaikevich E. V. (2011) Polimorfizm mtDNK v Peterburgskoj populjacii Adalia bipunctata i ego svjaz' s zarazhennost'ju simbioticheskoj bakteriej Spiroplasma. [An mtDNA polymorphism in the St. Petersburg population of Adalia bipunctata and its correlation with infection by the symbiotic bacterium Spiroplasma]. Ekologicheskaya Genetika. V. 9(1): P. 27-31.
14. Zakharov I., Shaikevich E. (2013) Comparative study of mtDNA in species of the genus Adalia (Coleoptera: Cocinellidae) and the origin of ancient mitochondri-al haplotypes in gene pool of Adalia bipunctata. European Journal Entomology. V. 110(3): Р. 427-433.
C Информация об авторах
Захаров Илья Артемьевич — Советник РАН, член-корр. РАН. Лаборатория генетики насекомых. Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН. 119991, Москва, Губкина ул, д. 3. E-mail: iaz@mail.ru.
Шайкевич Елена Владимировна — к. б. н., с. н. с. Лаборатория генетики насекомых. Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН. 119991, Москва, Губкина ул, д. 3. E-mail: elenashaikevich@mail.ru.
Zakharov Ilya Artemyevich — Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences. Laboratory of insects genetics. Vavilov Institute of General Genetics RAS. 119991, Moscow, Gubkina St., 3, Russia. E-mail: iaz@mail.ru.
Shaikevich Yelena Vladimirovna — Senior researcher, PhD. Laboratory of insects genetics. Vavilov Institute of General Genetics RAS. 119991, Moscow, Gubkina St., 3, Russia. E-mail: elenashaikevich@mail.ru.
