CC BY
0
GENETIC PASSPORT SYSTEM FOR CAPTIVE FALCONS -SAKER, GYRFALCON, AND PEREGRINE FALCON CONSERVATION PROSPECTS IN RUSSIA
Zinevich L.S. (All-Russian Research Institute for Environmental Protection, Moscow, Russia) Rozhkova D.N. (Koltzov Institute of Developmental Biology Russian Academy of Sciences, All-Russian Research Institute for Environmental Protection, Moscow, Russia) Iljin M.I., Sorokin A.G. (All-Russian Research Institute for Environmental Protection, Moscow, Russia)
Contact:
Ludmila Zinevich [email protected]
Darya Rozhkova [email protected]
Mikhail Iljin mixailsurikov@gmail.
Alexander Sorokin [email protected]
Recommended citation: Zinevich L.S., Rozhkova D.N., Iljin M.I., Sorokin A.G. Genetic Passport System for Captive Falcons - Saker, Gyrfalcon, and Peregrine Falcon Conservation Prospects in Russia. - Raptors Conservation. 2023. S2: 477-481. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-477-481 URL: http://rrrcn.ru/en/archives/35244
DNA analysis is a "gold standard" for individual identification and parentage studies as for humans, so for animals (Saks et al., 1991). First forensic testing of the rare animal species DNA occurred in 1991 in Great Britain, when the case of illegal capture of the Peregrine Falcon (Falco per-egrinus) nestlings was proved by parentage testing using DNA fingerprints of birds in question and other peregrines in captivity (Shorrock, 1998). In Russia, illegal capture for foreign sales is the main threat for Saker
(Falco cherrug) and Gyrfalcon (Falco rustico-
lus) populations (Kovacs et al., 2014; Lob-kov et al., 2020). In 2021, a Comprehensive action plan for creation of Reintroduction and conservation centres for falcons in the Kamchatka region and bustards in the Republic of Kalmykia was signed into law by the Vice-Prime Minister V. Abramchenko. While this statute is primarily addressed to falcon species reproduction and reintroduction, some action items there are coming from falcon species conservation to prevent illegal trade: investigating the orders of marking birds in captivity and tracing them individually from hatching to selling and transferring abroad. Genetic methods were supposed to be the heart of the orders.
Accuracy of any DNA identification highly depends on genetic markers used for it. Usually, for humans and farm animals, individual identification and paternity testing are based on nuclear microsatellites (short tandem repeats) panels. These markers are codominant, multi-allelic, hypervariable and allow running analyses quickly and automatically. Some studies have already shown their possibilities in forensic DNA testing of falcons (Beasley et al., 2021).
We tested different microsatellite panels for genetic identification of Sakers, Gyr-falcons and Peregrines and established a simple and cheap protocol for falcon gen-otyping using 10 microsatellite loci primarily described for saker natural populations (Hou et al., 2018). Using a first dataset contained of 99 samples (85 Sak-ers, 12 Gyrfalcons and two hybids), we showed the possibility to estimate the significance of genotyping for these loci and obtained values of probability of identity (PI) less than 10-9 in total and less than 10-3 for siblings. Whereas total population number both for the Saker and Gyrfalcon over the area is estimated by the IUCN in less than 106 individuals, and the offspring of one bird pair can hardly amount to much more than a hundred, the probability of accidental appearance of two birds with same genotypes for these loci may be regarded as negligible. The accuracy of parentage testing was also shown to be sufficient as for the pair and their offspring, so for one parent and the offspring. The microsatellite panel showed specificity for Peregrines, but more investigation is needed to check if these loci are fully convenient also for Peregrine Falcon identification.
Basing on these preliminary results we used this test system starting a voluntary programme of breeding stock genotyping for Russian falconries. To the date, five falconries have already provided genetic material and supporting data for their breeding stock, about 380 samples from Sakers, Gyrfalcons, Peregrines and their hybrids. Together with data from natural populations (about 300 samples including museum specimens), this dataset provides op-
com
portunities to perform species and population analysis even though our preliminary results like previous data (Nittinger et al., 2007) showed low sensitivity of microsatellites to distinguish Sakers from Gyrfal-cons without supporting geographic data.
For falconries, full analysis of genetic data, analysis of paternity etc. provided a probability to check the breeding stock and breeding programs and exclude occasional mistakes in identification even for old cases. But the main aim of the program is to obtain a unique genetic identifier for each bird and its offspring to show the legitimacy of rare species keeping. While our microsatellite panel showed geno-
type uniqueness like CODIS (Budowle et al., 2016) and other forensic test systems for human identification, we propose it as a base of the genetic passport of falcon which can be put into a pedigree sertifi-cate as a plain text or a QR-code. For such purposes, the method should be fully reproducible using any equipment at any laboratory. Together with Russian companies specialized in forensic DNA test systems manufacturing, we plan to develop a ready-to-use kit for genetic passportiza-tion of sakers and gyrfalcons in captivity and forensic DNA testing in case these rare species illegal outtake from nature or trafficking is suspected.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ ПОГОЛОВЬЯ РЕДКИХ СОКОЛОВ В ПИТОМНИКАХ ДЛЯ ОХРАНЫ БАЛОБАНА, КРЕЧЕТА И САПСАНА В РОССИИ
Зиневич Л.С. (ФГБУ «ВНИИ Экология», Москва, Россия)
Рожкова Д.Н. (ФГЕУН Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН; ФГБУ «ВНИИ Экология», Москва, Россия)
Ильин М.И., Сорокин А.Г. (ФГЕУ «ВНИИ Экология», Москва, Россия)
Контакт:
Людмила Зиневич [email protected]
Дарья Рожкова [email protected]
Михаил Ильин mixailsurikov@ gmail.com
Александр Сорокин [email protected]
Рекомендуемая цитата: Зиневич Л.С., Рожкова А.Н., Ильин М.И., Сорокин А.Г. Генетическая паспортизация поголовья редких соколов в питомниках для охраны балобана, кречета и сапсана в России. -Пернатые хищники и их охрана. 2023. Спецвып. 2. С. 477-481. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-477-481 URL: http://rrrcn.ru/ru/archives/35244
Анализ ДНК признан «золотым стандартом» индивидуальной идентификации и определения родства как для человека, так и для животных (Saks et al., 1991). Первый случай судебной генетической экспертизы редких видов был описан в Великобритании в 1991 г., когда было доказано незаконное изъятие птенцов сапсана (Falco peregrinus) из природы с помощью сравнительного фингерпринтинга ДНК этих птенцов и сапсанов, содержащихся в неволе (Shorrock, 1998). В России незаконное изъятие из природы для продажи за рубеж является одной из основных угроз природным популяциям балобана (Falco cherrug) и кречета (Falco rusticolus) (Kovács et al., 2014; Лобков и др., 2020). В 2021 г. заместителем Председателя Правительства Российской Федерации В. Абрамченко был подписан Комплексный план мероприятий
по созданию в Российской Федерации центров реинтродукции и сохранения птиц семейств соколиных в Камчатском крае и дрофиных в Республике Калмыкия. Хотя данный план посвя-щён разведению и реинтродукции соколов, некоторые его пункты имеют отношение к охране редких видов соколов и предотвращению их нелегального оборота: разработка порядка маркировки соколов и прослеживания их от появления на свет в центре реин-тродукции до продажи и фактического вывоза из России. Для обеих целей предполагается привлечение генетических методов.
Точность индивидуальной идентификации по ДНК зависит от используемых генетических маркеров. Для человека и сельскохозяйственных животных широко используют панели ядерных микросателлитов (коротких тандемных повто-
Basic design of a new falcon certificate with the bird genotype QR-code record.
Проект записи генотипа в виде QR-кода в племенные документы птицы.
Кустын тщымы %ужаттарында QR-код тyрiндегi генотиптi тiркеу жобасы.
ров). Микросателлиты кодоминантны, мультиаллельны, гипервариабельны, дёшевы в использовании, и их анализ можно автоматизировать. Некоторые исследования уже показали возможность использования ядерных микросателлитов в судебной генетической экспертизе соколов (Beasley et al., 2021).
Мы проанализировали различные микросателлитные панели для индивидуальной идентификации балобана, кречета и сапсана и разработали простой и недорогой протокол анализа 10 локусов, ранее описанных для исследования природных популяций балобана (Hou et al., 2018). Анализ первоначальной выборки данных, состоявших из 99 генотипов (85 балобанов, 12 кречетов и 2 гибрида), показала, что для этой панели можно оценить достоверность идентификации особи. При этом вероятность случайного совпадения генотипов оказалась ниже 10-9 для неродственных особей и менее 10-3 для сибсов. Поскольку общая численность мировой популяции балобана и кречета по оценкам МСОП не превышает 106, а количество потомства одной пары птиц за всю жизнь едва ли существенно превышает сотню особей, случайное появление двух птиц с одинаковыми генотипами по исследуемым локусам представляется практически невозможным событием. Также была показана высокая достоверность определения родства, как для пары родителей и их потомства, так и для одного родителя и потомков. Для сапсана данные локусы также удалось детектировать, однако для оценки их использования в индивидуальной
идентификации необходимы дополнительные исследования.
На основании этих предварительных результатов мы использовали данные локусы для добровольного геноти-пирования российскими соколиными питомниками маточного поголовья балобана, кречета и сапсана. На настоящий момент, пять питомников предоставили материал для генетического анализа и сопроводительные данные (суммарно около 380 образцов трёх видов). Вместе с образцами из природных популяций (около 300 образцов) результаты генотипирования представляют собой ценный материал для исследования видов и популяций, хотя предварительный анализ показал, что выбранные нами микросателлитные локусы, как и использованные прежде (Nittinger & а1., 2007), не позволяют достоверно отличить балобана от кречета без учёта географической принадлежности образца.
Для нужд питомников, генотипиро-вание поголовья и анализ родства могут позволить проверить инбридность поголовья, сформировать программу разведения, а также устранить случайные ошибки идентификации птиц, даже допущенные давно. Однако основной целью программы является получение уникального генетического идентификатора для каждой птицы и её потомства с целью подтверждения законности содержания редких видов. Поскольку наша панель микросателлитов показала точность, подобную тест-системе CODIS (Budowle & а1., 2016) и другим тест-системам для генетической экспертизы человека, она может быть предложена в качестве основы генетического паспорта сокола, который можно указать в племенных документах птицы в виде текста или QR-кода. Для таких целей результаты ДНК-анализа должны быть полностью воспроизводимы на различном оборудовании и в разных лабораториях. Совместно с российскими компаниями, производящими тест-системы для криминалистической ДНК-экспертизы, мы планируем разработать готовый набор реагентов для генетической паспортизации редких видов соколов в неволе и проведения судебной генетической экспертизы по уголовным делам, связанным с незаконным изъятием их из природы и оборотом.
РЕСЕЙДЕ ИТЕЛГ1ЛЕРД1, АКС¥НКАРЛАРДЫ Ж8НЕ ЛАШЫНДАРДЫ КОРГАУ YШIН Т8Л1МБАКТАРДАГЫ СИРЕК С¥НКАРЛАР БАС САНДАРЫН ГЕНЕТИКАЛЫК ПАСПОРТИЗАЦИЯЛАУ
Зиневич Л.С. («Экология БГЗИ» ФМ^М, Мэскеу, Ресей)
Рожкова Д.Н. (РГА Н.К. Кольцов атындагы ФГБИ даму биологиясы институты; («Экология БГЗИ» ФМ^М, Мэскеу, Ресей)
Ильин М.И., Сорокин А.Г. («Экология БГЗИ» ФМ^М, Мэскеу, Ресей)
Контакт:
Людмила Зиневич [email protected]
Дарья Рожкова [email protected]
Михаил Ильин mixailsurikov@ gmail.com
Александр Сорокин [email protected]
Усынылатын дэйексвз: Зиневич Л.С, Рожкова АН, Ильин М.И., Сорокин А.Г. Ресейде ителплердД, а^сущарларды жэне лашындарды ^оргау ушш тэл1мба^тардагы сирек сун^арлар бас сандарын генетикальщ паспортизациялау. - Пернатые хищники и их охрана. 2023. Спецвып. 2. С. 477-481. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-477-481 URL: http://rrrcn.ru/ru/archives/35244
ДНК талдауы адамдар мен жануарлар ушш жеке сэйкестендiру жэне туыс-тык катынасты аныктау ушш «алтын стандарт» ретiнде танылган (Saks et al., 1991). Сирек кездесетш тvрлердi сот-ге-нетикалык сынаудын бiрiншi жагдайы Улыбританияда 1991 жылы сипаттал-ган, сол кезде жабайы табигаттан ла-шын (Falco peregrinus) балапандарынын зансыз жойылуы осы камаудагы бала-пандар мен лашындардын салыстыр-малы ДНК фингерпринтинга (саусак) Í3Í аркылы дэлелдендi (Shorrock, 1998). Ресейде жабайы табигаттан шетелге сату ушш зансыз аулау ителгiнiн (Falco cherrug) жэне аксункарлардын (Falco rusticolus) табиги популяцияларына те-нетiн негiзгi кауштердш бiрi болып та-былады (Kovacs et al., 2014; Лобков жэне т.б., 2020). 2021 жылы Ресей Федерация-сы Yкiметi Терагасынын орынбасары В.Абрамченко Ресей Федерациясында Камчатка елкесшде сункар тукымдас-тарынын кустарын жэне Калмык Рес-публикасында дуадактектес кустарды реинтродукциялау жэне сактау орта-лыктарын куру женiндегi Кешендi к-шаралар жоспарына кол койды. Бул жоспар сункарларды есiру жэне кайта реинтродукциялаута арналган болса да, онын кейбiр тармактары сункарлар-дын сирек кездесетш турлерш коргаута жэне олардын зансыз айналымынын алдын алута катысты: реинтродукция орталыгында сату жэне Ресейден накты шыгарута дейiн сункарларды танбалау жэне оларды тутан кезден бастап када-галау тэртiбiн эзiрлеу. Ею максат vшiн де генетикалык эдктер колданылады деп болжануда.
Жеке ДНК идентификациясынын дэлдМ колданылатын генетикалык
маркерлерге байланысты. Ядролык микросателлиттi панельдерi (кыска тан-демдi кайталаулар) адамдар мен ауыл-шаруашылык жануарларында кенiнен колданылады. Микросателлиттер ко-доминантты, мультиаллельдi, гиперва-риативтiк, пайдалану куны арзан жэне оларды талдауды автоматтандырута болады. Кейбiр зерттеулер сункарларды сот-генетикалык сынауда ядролык микросателлиттердi колданудын орын-дылыгын кврсеттi (Beasley et al., 2021).
Бiз ителпт, аксункарды жэне лашындарды жеке идентификациялау vшiн эртvрлi микросателлиттiк панельдердi талдадык жэне ителгiнiн табиги попу-ляцияларын зерттеу vшiн бурын сипат-талган 10 локусты талдау ушш карапа-йым жэне арзан хаттаманы эзiрледiк (Hou et al., 2018). 99 генотиптен туратын бастапкы деректер улпсш талдау (85 ителгi, 12 аксункар жэне 2 гибрид) осы панель ушш кус басы идентификация-нын сенiмдiлiгiн багалаута болатынын кврсетп. Бул ретте генотиптердiн кез-дейсок сэйкестiк ыктималдыгы туыс емес бастар ушш 10-9-дан, ал бiр тутан-дар vшiн 10-3-тен твмен болып шыкты.
IUCN багалауы бойынша ителплер мен аксункырдын дуние жvзiндегi по-пуляциясынын жалпы саны 106-ан ас-пайтындыктан, ал бiр жуп кустардын урпактарынын саны бvкiл вмiрiнде жуз бастан эрен асатындыктан, зерттелетiн локустарда генотиптерi бiрдей екi кустардын адамнын кездейсок пайда бо-луы, мvмкiн емес дерлiк окига сиякты. Сондай-ак ата-аналардын жубы мен олардын урпактары vшiн де, бiр ата-ана мен урпак vшiн де туыстык каты-насты аныктаудын жогары сенiмдiлiгi кврсетiлдi. Лашын vшiн бул локустар
да аныкталды, бiрак олардын жеке идентификацияда колданылуын бага-лау vшiн косымша зерттеулер кажет.
Осы алдын ала нэтижелерге суйене отырып, бiз бул локустарды ресейлiк сункар тэлiмбактарында ителгi, аксун-кар жэне лашын тукымдастардын ерж-тi генотиптерiн аныктау vшiн пайдалан-дык. Бvгiнгi кvнi бес тэлiмбак генетика-лык талдау жэне ^еспе деректер vшiн материал бердi (барлыгы уш тvрдiн шамамен 380 улгга). Табити популяция-лардан алынган улплермен бiрге (шамамен 300 улп) генотиптеу нэтижелерi турлер мен популяцияларды зерттеу vшiн кунды материал болып табыла-ды, дегенмен алдын ала талдау бiз тан-датан микросателлитпк локустарды, сондай-ак бурын колданылгандарды керсеткендей (Nittinger гЪ а1., 2007), сы-наманын географиялык орнын есепке алмай ителгiнi аксункардан сенiмдi тур-де ажыратпайды.
Тэлiмбактардын кажеттiлiктерi vшiн кустар басынын генотипiн аныктау жэне туыстык катынасты талдау кус-тар басынын инбридингш тексеруге, есiру багдарламасын курута, сондай-ак кустарды сэйкестендiрудегi кездейсок кателердi, тшт бурыннан жасалган кателердi жоюга мумкщддк бередi. Дегенмен, багдарламанын басты максаты - сирек кездесетiн тvрлердi устаудын
зандылыгын растау vшiн эрбiр кус пен онын телi ушш бiрегей генетикалык идентификатор алу.
Дегенмен, багдарламанын басты максаты - сирек кездесетш тvрлердi устаудын зандылыгын растау ушш эрбiр кус пен онын балапандары vшiн бiрегей генетикалык идентификатор алу. Бiз-дiн микросателлиттiк панель CODIS сы-нак жvйесiне (Budowle гЪ а1., 2016) жэне адамнын генетикалык тестiлеуге арнал-ган баска сынак жvйелерiне уксас дэл-ддк керсеткендiктен, оны кустын генетикалык паспортында керсетуге бола-тын сункардын генетикалык паспорты vшiн негiз ретшде усынута болады, оны кустардын асыл тукымды кужатында мэтiн немесе QR коды ретiнде керсетуге болады.
Мундай максаттар vшiн ДНК тал-дауынын нэтижелерi эртvрлi жабдыкта жэне эртvрлi зертханаларда толыгымен кайталанатын болуы керек. Кримина-листикалык ДНК сараптамасы vшiн тест-жvйелердi шыгаратын ресейлiк компаниялармен бiрлесе отырып, бiз камаудагы сункарлардын сирек турле-рiн генетикалык сертификаттаута жэне оларды жабайы табитаттан зансыз алып кетуге байланысты кылмыстык ктер бойынша сот-генетикалык сараптама жvргiзуге арналган дайын реагенттер кешенш жасауды жоспарлап отырмыз.
Comparative capillary electrophoresis of five STR loci multiplex PCR products for two different Saker (Falco cherrug) samples.
Сравнительные результаты капиллярного электрофореза продуктов мультиплексной ПЦР пяти микро-сателлитных локусов для двух различных образцов балобана (Falco cherrug).
Ителгтт ет эртyрлi
yлгiлерiне арналган бес
микросателлиттхк
локустын
мультиплекстi
ПТР внiмдерimн
капиллярлык
электрофорезтт
салыстырмалы
нэтижелерi.
i.ijAfi М У 1 , • . J
L_JL
Пиё!
