CC BY
35
УДК575.15; 639.3.032:639.371.5
Крась С. I., астрант © Городна О. В., кандидат бюлопчних наук Тарасюк С. I., член-кореспондент НААН Укра!ни, доктор с.-г. наук 1нститут рибного господарства НААНУ
ГЕНЕТИЧНА ДИФЕРЕНЦ1АЦ1Я ПОПУЛЯЦ1Й АМУРСЬКОГО САЗАНА ВАТ «СУМИРИБГОСП» ТА ВАТ «ДОНРИБКОМБ1НАТ»
Наведет дат значень частот алелей i генотитв за локусами трансферину, естерази та альбумту в плiдникiв плем'ядер ВАТ «Донрибкомбшат» i ВАТ «Сумирибгосп». Встановлено статистично достовiрнi вiдхилення у частотах генотитв за локусом трансферину в до^джуваних популящях сазана вiд спiввiдношення Хард^Вайнберга. Виявлено високий рiвень генетичног диференщацп мiж популящями. Дтшли висновку про те, що до^джуван популяцп сазана володтть значним розмахом генетичног мiнливостi i потребують в подальшому генетичног консолiдацiг.
Ключоei слова: амурський сазан, популящя, генетична структура, полiморфiзм, генетико-бiохiмiчнi системи, трансферин, естераза, альбумщ генетична диференщащя.
Сучасш породи коропа (Cyprinus carpio L.) виведеш методом тривало! селекци i вiдрiзняються вщ свого предка - сазана здатшстю краще використовувати природш та штучш корми, вони бшьш м'ясист та характеризуются бшьш швидкими темпами росту. В сучасних умовах, з метою пщвищення продуктивной ведення ставового господарства, практикують вирощування товарного коропа на основi чистопорщного, помшного та пбридного потомства. З-помiж них значний економiчний ефект дае пбридне потомство першого поколшня схрещування коропа й амурського сазана (Cyprinus carpio haematopterus), яке характеризуеться штенсившшим темпом росту, вищою життездатшстю, холодо- i зимостшюстю, стiйкiстю до захворювань, кращими пошуковими здiбностями, особливо до по!дання бентосу; це дае можливiсть тдвищити продуктивнiсть вирощувальних ставiв на 25% i нагульних до 15% [1].
Промислова пбридизащя коропа з амурським сазаном е одним з методiв пiдвищення ефективностi ставового рибництва. Перехщ на гiбридну форму розведення коропа з амурським сазаном дозволяе забезпечити в окремих господарствах стабшьно висою показники як за виходом молодi з зимiвлi, так i отримання товарно! риби в перiод !! нагулу. Завдяки пiдвищенню зимостiйкостi i наднормативного виходу гiбридiв з зимiвлi господарства не тiльки повнiстю забезпечують сво! потреби в посадковому матерiалi, а й реалiзують його надлишки iншим органiзацiям, що е економiчно вигiдним. Доцiльнiсть подальшого використання в промисловш пбридизацп амурського сазана е обгрунтованою насамперед у зв'язку iз створенням коропово-сазанових гiбридiв
© Крась С. I., Городна О. В., Тарасюк С. I., 2010
59
для трьохл^нього циклу ведення ставового господарства в pi3H^ зонах рибництва.
Для виршення селекцшно-генетичних завдань у рибництвi найбшьш широко використовують полiморфiзм за локусами генетико-бiохiмiчних систем та аналiз полiморфiзму рiзних дiлянок ДНК i нуклеотидних послщовностей ДНК, так званi ДНК-маркери. Це пояснюеться вищим полiморфiзмом останнiх по вщношенню до перших [2].
Однак для ощнки генетично! структури популяци, напрямку !! динамiки генетико-бiохiмiчнi маркери мають ряд переваг, зокрема, консерватизм алельних варiантiв бiлкiв, знання !х бiохiмiчних функцiй та причин полiморфiзму (амiнокислотнi замiни, що спричиняють змiну електрофоретично! рухливостi). Оскiльки вiдомi бiохiмiчнi функци дослщжувано! генетико-бiохiмiчно! системи, то порiвняльний аналiз !х змш дае можливiсть робити висновки про те, як саме ланки загального метаболiзму залучаються пiд час генетично! диференщаци популяцiй, зокрема сазана, в процес його адаптаци до умов навколишнього середовища при штродукцп на територи Укра!ни.
Виявлення i аналiз полiморфних бiлкових систем риб е важливим для вирiшення багатьох теоретичних та практичних проблем, пов'язаних з ращональною органiзацiею рибного господарства i селекцiею риб. Характеристика генетично! структури породних груп риб з використанням методiв бiохiмiчно! генетики дозволяе ощнювати особливостi !х походження, визначати стутнь генетично! подiбностi, а також вивчення специфiчних особливостей динамiки генофондiв у вщповщь на дiю факторiв штучного i природного вiдборiв [3].
З метою диференщаци окремих популяцш сазана, за використання рiзних генетико-бiохiмiчних систем, завданням роботи е вивчення ступеню консолщованост та генетичних вiдмiнностей шляхом аналiз розподiлу алелiв i генотитв за електрофоретичними варiантами у груп сазана рiзних зон ведення рибництва.
Матер1али i методи. Матерiалом для аналiзу iзоферментiв була заморожена плазма кров^ яку отримали пiд час фракщонування кровi, вiдiбрано! з хвостово! вени амурських сазанiв плем'ядер (семирiчки) ВАТ «Сумирибгосп» (n=32) i ВАТ «Донрибкомбшат» (n =30). Для генетично! характеристики дослщжуваних популяцiй використовували розподш алельних i генотипних частот за локусами трансферину (Tf), естерази (Est) та альбум^ (Alb). Електрофоретичний розподш бшюв виконували за допомогою вертикального полiакриламiдного 9 % гелю [4] з подальшим гiстохiмiчним фарбуванням [5].
Математичну обробку отриманих даних виконували за допомогою комп'ютерно! програми „BIOSYS" [6]. Вiдхилення фактичних частот вщ теоретично очiкуваних зi спiввiдношення Хард>Вайнберга здiйснювали з використанням критерiю Шрсона [7]. Критичне значення х 2 брали для 5% рiвня значущоси. Для аналiзу популяцiйно-генетично! структури використовували F-статистику Райта [8].
Результати дослщження. Трансферин е транспортним бiлком плазми кровi, який транспортуе iони залiза, необхiднi для синтезу молекул гемоглобiну.
60
Локус ТГ мшливий, число алелей варiюe вiд 2 до 13 [3]. Полiморфiзм трансферину мае генетичний характер. Успадкування ТГ кодомшантне, ТГ в геномi представлений переважно одним локусом [9].
Результати дослщження виявили п'ять алельних форм за локусом трансферину: ТГА, ТГ8, ТГ01, ТР, ТГ0 (табл. 1). У плщниюв плем'ядра ВАТ «Донрибкомбшат» (в подальшому популяцiя №1) частота алеля ТГ С1 була найвищою i становила 0,400, тодi як у плщниюв ВАТ «Сумирибгосп» (популящя №2) найвищою була концентрацiя алелю i становила 0,220. Деяю дослiдники вiдмiчають наявнiсть у далекосхщного амурського сазана пщвищено! концентраци ТГ0 (р = 0,640), тодi як у европейських популящях сазана вона е низькою [10,11]. В дослщжуваних нами популяцiях насиченiсть ТГ0
становила в популяци №1 р = 0,100, а у ВАТ «Сумирибгосп» р = 0,160.
Таблиця 1
Частоти алелей полiморфних локуав в популящях амурського сазана
(Cyprinus carpio haematopterus)
Локус ВАТ «Донрибкомбшат» ВАТ «Сумирибгосп»
Алел1 Частота Алел1 Частота
A 0,033 A 0,100
Tf В 0,099 B 0,090
C1 0,400 C1 0,110
C2 0,370 C2 0,220
D 0,100 D 0,160
F 0,270 F 0,440
Est S 0,730 S 0,560
A 0,370 A 0,280
Alb B 0,630 B 0,750
AHani3 генотипiв Tf (за 5-а алелями в сазашв популяци №1 та в популяцп №2 ) показав, що i3 15-и можливих комбiнaцiй наявш лише 12 (Табл. 2), серед яких у плщниюв популяци №1 домывав генотип С1С1 (р=0,3), а в rpyni №2 - С1С2 (р=0,25) i C1D (р=0,25). В популяци №1 на вщм^ вщ популяци №2 були вiдсyтнi генотипи АА i ВС1, а популяци №2 був вщсутнш генотип B1D. Анaлiз вiдповiдностi фактичного розподiлy у вибiркaх по вiдношенню до розпод^ Хaрдi-Вaйнбергa за локусом трансферину виявила те, що фактична гетерозиготнiсть в популяцп №1 (H0 = 0,5) була нижчою за очiкyвaнy, тодi як у популяцп №2 вона була майже рiвною (табл.2).
Естераза (Est) е ферментом плазми кров^ який кaтaлiзye синтез i гiдролiз складних ефiрiв. Виявлено двi зони естерази: F - швидка i S - повiльнa форми. За локусом Est в обох популящях переважала частота EstS (табл. 1). 1з трьох очiкyвaних генотипiв естерази (табл. 2) у популяцп №1 вщсутнш генотип АА. В обох популящях спостер^ався неврiвновaжений стан за локусом естерази, осюльки наявний статистично достовiрний надлишок гетерозигот згiдно iз законом Хaрдi-Вaйнбергa (табл. 2).
За локусом aльбyмiнy в сазана, як i в перевaжнiй бiльшостi шших видiв риб [9], виявлено два aлелi А i В (табл.1). Як i у випадку естерази, за даним локусом спостер^ався надлишок гетерозигот (АВ). Серед дослiджyвaних популяцш рiвень середньо! гетерозиготностi (табл. 2) був високим i переважав у
61
популяци №2 (0,630) це свщчить про високий розмах генетично! мшливост i потребу в подальшш генетичнш консолщаци.
Таблиця 2
Локуси Донрибкомб1нат Конотоп
Генотипи Юльтсть генотитв (N)
наявна оч1кувана наявна оч1кувана
AA - - 2 0,39
ACi i 0,79 i 2,7
Tf AC2 i 0,73 2 i,6
BB i 0,2 2 0,39
BCi - - 2 2,7
BC2 3 i,8 i i,6
BD i 0,096 - -
CiCi 9 4,8 3 4,9
C1C2 4 8,88 8 5,7
CiD i 2,4 8 4
C2C2 5 4,i i i,7
C2D 4 2,22 2 2,4
H0 = 0,5 Hs = 0,7 H0 = 0,75 Hs = 0,77
FF - 2 2 6,2
Est FS i6 i2 24 i5,8
SS i4 i6 6 i6
H0 = 0,53 Hs = 0,4 H0 = 0,75 Hs = 0,49
AA - 4,i - 2,5
Alb AB 22 i4 i8 i2,9
BB 8 ii,9 i4 i6,6
H0 = 0,73 Hs = 0,46 H0 = 0,56 Hs = 0,4
Нс 0,59 0,63
S.E. 0,09 0,08
Примита: S.E. - стандартна похибка середньопопуляцшних показнишв; Н0 -фактична гетерозиготшсть; Hs - оч1кувана гетерозиготшсть; Нс - середня фактична гетерозиготшсть за трьома локусами.
Аналiз вщповщносп розподiлу генотипiв спiввiдношенню Хард> Вайнберга показав (табл. 3): у локус Est i Alb вiдхилення вщсутш.
Слiд вiдмiтити, що в малих популяцiях можуть проявлятись негативнi наслщки генетичного дрейфу, якi супроводжуються втратою гетерозиготностi, фiксацieю рецесивних алелей i загальним зниженням рiвня мiнливостi.
Таблиця 3
Сшввщношення фактичноУ чисельност генотишв до очжуваноУ згвдно i3
Локус
Популяц1я В сум1 по двох популящях
Донрибкомб1нат Конотоп
d.f. X 2 d.f. X 2 d.f. X 2
9 2i,50* i0 2i,60* i9 43,i0
2 3,58 2 5,i0 4 8,70
2 4,34 2 4,i0 4 8,40
TF
EST
ALB
Примггка: d.f.-число ступешв вшьносп.
*- фактичне значения критерш Шрсона вище табличного при р1вш значущосп 5%.
62
На основi розрахунку коефщенпв шбридингу Райта [8] встановлено, що на мiжпопуляцiйну мiнливiсть в амурського сазана припадае 36,9% вщ виявлено! генетично!' мiнливостi (табл. 4). В цшому, кожна окремо взята популящя сазана пiдтримуе 63,9% генетично! мшливост виду.
Таблиця 4
Анал1з генетично! р1зноман1тност1 популяцш амурського сазана по трьох
гетерозиготних локусах
Локус Ho Hs Ht Fis Fit Fst
TF 0,630 0,700 0,967 0,100 0,320 0,276
EST 0,641 0,445 0,750 -0,44 0,145 0,410
ALB 0,415 0,435 0,750 0,045 0,447 0,420
В середньому 0,560 0,530 0,820 -0,098 0,304 0,369
Примгтка: Н0 - середня фактична гетерозиготшсть вибiрок; Hs - середня очшувана гетерозиготнiсть вибiрок; Нт - загальне генетичне рiзноманiтгя; FIS - коефщент iнбридингу особини ввдносно вибiрки; FIT - коефiцieнт iнбридингу особини ввдносно виду в цiлому; FST - коефщент iнбридингу вибiрки вiдносно виду в цшому.
Р1вень генетично! диференщацп м1ж дослщжуваними популящями сазана е найвищою за локусом Tf . Цього потр1бно було очжувати, виходячи i3 значно! рiзницi частот алелей мiж популяцiями. 1з-за значного вщхилення значень частот алелей дослiджуваних локуЫв вiд рiзподiлу за законом Хард> Вайнберга середне значення FIT = 0,304. Вщ'емне середне значення FIS, яке становить - 0,098, пояснюеться надлишком фактичних гетерозигот в обох популящях за локусом Est.
Висновки. Таким чином, дослщжуваш популяцi! амурського сазана характеризуются високим рiвнем мiжпопуляцiйно! генетично! диференцiацi! особливо за рахунок локусу трансферину. Отриманi данi дозволяють припускати, що оцiнка полiморфiзму саме цих систем може сприяти об'ективному контролю ступеню шбредност груп, а також змш !х генетично! структури в поколiннях i в рiзних умовах розведення.
Вiд'емне середне значення FIS засвiдчуе значне вiдхилення фактичних частот алелей вщ спiввiдношення ХардьВайнберга в напрямi надлишку гетерозигот. Виходячи iз значень середньо! гетерозиготностi, дослщжуваш популяцп володiють високим розмахом генетично! мшливост i потребують в подальшому генетично! консолiдацi!.
Л1тература
1. Грициняк I.I., Гринжевський М.В., Третяк О.М., Юва М.С., Мрук А.1. Фермерське рибництво. - К.: Рибка моя, 2008. - 696 с.
2. Allendorf F. W., Knudsen K.L., Leary R.F. Adaptive significance of difference in tissue-specific expression of phosphoglucomutase gene in rainbow trout// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1983. - Vol. 80, № 3. -P. 1397-1400.
3. Паавер Т. Биохимическая генетика карпа (Cyprinus сarpio L.) / Т. Паавер. - Таллин: «Валгус», 1983. - 122с.
4. Gahne B. Horizontal polyakrylamide gradient gel electrophoresis fort he simultaneous phenotyping of transferring, post-transferrin, albumin and postalbumin
63
in the blood plasna of cattle / B. Gahne, R.K. Juneja, J. Grolmus // Anim. Blood Groups Biochem. Genet. - 1997. - V.8. - P. 127-137.
5. Корочкин Л. И., Серов О. Л., Пудовкин А. И. и др. Генетика изоферментов. - М.: Наука, 1997. - 275 с.
6. Swofford D. L. BIOSYS-1: a Fortran program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematic / D.L. Swofford, R.B. Selander / / J. Heredity. - 1981. - V. 72. P. 281-283.
7. Животовський Л.А. Популяционная биометрия. - М.: Наука, 1991. 271 с.
8. Wright S. The genetical structure of population // Ann.Eugen. 1951. V. 15. P. 323-354.
9. Кирпичников В.С. Генетика и селекция рыб. - Л.: Наука, 1987.-520 с.
10. Балахнин И. А. Типы транферрина Cyprinus carpio L. //И. А. Балахнин, Н.П.Галаган. - Гидробиол. Журн, - 1972. - Т.8.№6. - С.108-110.
11. Holmes R.S. Developmental Genetics of the Esterase Isozymes of. Fundulus heteroclitus. /R. Holmes, G. Whitt. - Biochemical Genetics,1970. -V.4. -P.471-480.
Summary S. Kras, О. Horodna, S. Trasjuk Institute of Fishiries UAAS THE GENETIC CHARACTERISTIC OF POPULATION OF AMUR SAZAN "THAT SUMYRYBGOSP» OF "DONRYBKOMBINAT" Following data of value of allels frequencies and genotypes of transferrine loci of esterase and of albumin in fishes of "Donrybkombinat" and of "Sumyrybgosp". It is established, statically reliable declination in frequencies of genotypes of a locus transferrine in investigated populations of a sazan from Hard-Vajnberga parity. It is revealed, high level of genetic variability between populations. We consider about that investigated populations of a sazan have considerable scope of genetic variability and require the further genetic consolidation.
Key words: the Amur sazan, population, genetic structure, polymorphism, genetiko-biochemical systems, transferrine, esterase, albumin, genetic differentiation.
Стаття надшшла до редакцИ 8.09.2010
64
