CC BY
24
УДК 577.212, 595.789
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАБАЙКАЛЬСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ APATURA IRIS (LEPIDOPTERA, NYMPHALIDAE) ПО УЧАСТКУ ГЕНА COI
С.Ю. Гордеев1, Т. В. Гордеева2, Л. В. Руднева3
Сравнение нуклеотидных последовательностей гена COI митохондриальной ДНК показало полное сходство экземпляров Apatura iris Забайкалья и северо-восточной окраины Китая, а также минимальные различия между бабочками забайкальско-маньчжурской и западноевропейской популяций. Вполне возможно, что взятый для анализа участок COI малоинформативен для изучения различий апатур на популяционном уровне.
Ключевые слова: Забайкалье, Apatura iris, митохондриальная ДНК, COI.
Виды рода ЛраШта (переливницы) распространены в умеренном поясе Евразии. Однако на значительных пространствах центральной и восточной частей континента они не встречаются: их ареалы дизъюнктивны и в большей мере сходны с местами произрастания широколиственных пород древесных растений (Коршунов, Горбунов, 1995; Львовский и др., 2008; БиЬа1;о1оу, К^епп, 2000). Бабочки переливниц, встречающиеся в Забайкалье, сконцентрированы главным образом в восточной части региона: от границ с Амурской обл. и Китаем до верхнего течения р. Шилка и ее притоков - Онона и Нерчи (Дубатолов, Костерин, 1999б; Гордеев, 2011а, 2011 б). По мере продвижения в глубь Сибири их численность заметно снижается. Западнее долготы пос. Кыра и г Чита они ранее известны не были (Дубатолов, Костерин, 1999а; Дубатолов, 2000; Гордеев, Рудых, 2007; материал музеев Кяхтинского краеведческого и ЗИНа). В последние годы прошлого века и с начала 2000-х годов отдельные бабочки Лра(ыта были отмечены западнее хребта Яблоновый, в том числе на территории Республики Бурятия (Западное Забайкалье) (Дубатолов, Гордеев, 2005; Гордеев, 2011а, 2011 б; Гор -деев, Гордеева, 2013; Уакоу1еу, Ко81уишп, 2015) (рис. 1). Новые данные сместили границу ареалов дальневосточно-забайкальских популяций ЛраШта 8р. к западу более чем на 600 км. Сходная картина наблюдается и в западной части их ареала (Князев, Костерин, 2003; Костерин и др., 2007; Ивонин и др. 2013; Уакоу1еу, Ко81уишп, 2015) (рис. 1).
Важность выяснения истории проникновения видов ЛраШта в западную часть Забайкалья свя-
зана с чуткостью таких бабочек к изменениям климатических параметров (Parmesan et al., 1999). В последние десятилетия в Забайкалье отмечены изменения в климате (Куликов и др., 2014), что могло послужить причиной смещения границ ареалов видов Apatura. Для выяснения времени появления переливниц на территории Западного Забайкалья (существовали они здесь ранее или проникли недавно) был привлечен молекулярно-генетический метод, основанный на сравнении ну-клеотидных последовательностей митохондриаль-ной ДНК. В последние годы разными лепридопте-рологами для выяснения степени родства близких таксонов Lepidoptera используется ген, кодирующий первую субъединицу фермента цитохромок-сидазы (COI) (Водолажский, Страдомский, 2008; Warren et al., 2016), информация о котором получена и для Apatura iris (Zhang et al., 2007; Parmesan et al., 1999; Hausmann et al., 2011). Данный факт, а также то, что в последние десятилетия границы ареала этой переливницы в Сибири заметно расширились (Yakovlev, Kostyunin, 2015) (рис. 1), стало причиной выбора нами вида A. iris.
Материал и методы
Материалом для работы послужили экземпляры A. iris из разных точек Восточного и Западного Забайкалья (рис. 2). Исследованные экземпляры хранятся в коллекции лаборатории экологии и систематики ФГБУН ИОЭБ СО РАН (г. Улан-Удэ). В работе привлечены опубликованные материалы по северо-западной провинции Китая Хэйлунцзян (Heilongjiang, China), пограничной
1 Гордеев Сергей Юрьевич - науч. сотр. Института общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской
академии наук ^оМееУ807@таД.га); 2 Гордеева Татьяна Валерьевна - науч. сотр. Института общей и экспериментальной биоло-
гии Сибирского отделения Российской академии наук (1^ог71@таД.га); 3 Руднева Людмила Владимировна - науч. сотр. Института общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук (1уги<1пеуа@гатЫег.га).
Рис. 2. Точки сбора материала Apatura iris на территории Забайкалья
Рис. 3. Филогенетическое дерево Apatura iris на основе анализа гена COI
с Забайкальским краем (Zhang et al., 2007); использованы материалы по Юго-Западной Европе (Catalonia, Spain) (Dinca et al., 2015) и по Западной Европе (Bavaria, Germany) (Hausmann et al., 2011).
Информация о структуре гена COI A. iris (Acception number GenBank EF534090) была получена из генбанка EMBL GenBank. ДНК выделяли из сухих и спиртовых препаратов бабочек с помощью набора ДНК-сорб-В100 (ФГУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Россия), согласно протоколу. Амплификацию COI проводили с помощью самостоятельно подобранных праймеров (5'-CTCCCTGCACTTAGCTGGTATTTC-3' и обратный 5 ' -AAGATTGGATCTCCTCCTCCTGC-3 ) на термоциклере «BioRad Т100» (США) посредством набора АмплиСенс PCR Hot start (ФГУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Россия). Реакционная смесь объемом 20 мкл содержала 50 мМ MgSO4 (2 мкл); 5хПЦР-буфер red 0 мM Mg2+ (2 мкл); 10xdNTP-mix (2 мкл); Taq-полимеразы («Сиб-Энзим», Россия) (0,2 мкл); по 1,5 мкл прямого и обратного праймеров; 1 мкл ДНК. Режим ПЦР: 95 0С - 4 мин (1 цикл), 95 0С - 30 с, 54 0С - 45 с, 72 °С - 40 с (30 циклов), 72 °С - 5 мин (1 цикл). Продукты амплификации подвергали электрофорезу в 1%-м агарозном геле с бромистым этидием. В ка-
честве маркеров молекулярного веса использовали 100 bp Ladder DNA marker. Очищение амплифика-тов и секвенирование проведены в компании НПК «Синтол», Россия. Полученные последовательности выравнивали в программе BioEdit (Hall, 1999).
Дендрограмма построена методом ближайшего соседства (Neighbour-Joining) в программе MEGA 7 (Kumar et all., 2015) (рис. з).
Результаты и обсуждение
Сравнение нуклеотидных последовательностей гена СО1 митохондриальной ДНК показало: во-первых, полное сходство всех исследованных экземпляров Apatura iris Забайкалья и северо-восточной окраины Китая; во-вторых, минимальное (0,15%) отличие между бабочками забайкальско-маньчжурской и западно-европейской популяций.
Такая низкая степень различий восточноазиат-ских и европейских популяций бабочек этого вида может быть объяснена консерватизмом данного участка гена COI. В связи с этим в дальнейшем для исследования родственных связей бабочек Apatura на популяционном уровне необходимо выделение более крупного участка COI или привлечение другого молекулярного маркера.
Работа проведена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований 2008-2010 гг. (проект № 08-04-98023-р_сибирь_а) и частично на средства проекта фундаментальных исследований СО РАН 2013-2016 гг. (VI.51.1.2). Работа выполнена в рамках проекта СО РАН № VI.51.1.2. «Реакции животного мира Байкальского региона на глобальные изменения климата» (Регистрационный номер:
АААА-А17-117011810035-6; ФАНО 0337-2016-0002).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ [REFERENCES]
Водолажский Д.И., Страдомский Б.В. Исследование филогенеза подрода Polyommatus (s. str) Latreille, 1804 (Lepidoptera: Lycaenidae) с использованием маркеров мтДНК. Ч. I II Кавказский энтомол. бюл. 2008. 4 (1). С. 123-130 [Vodolazhskij D.I., Stradomskij
B.V. Issledovanie filogeneza podroda Polyommatus (s. str.) Latreille, 1804 (Lepidoptera: Lycaenidae) s ispol-zovaniem markerov mtDNK. Ch. I II Kavkazskij ento-mol. Byul. 2008. 4 (1). S. 123-130].
Гордеев С.Ю. Изменения границ ареалов неморальных видов дневных бабочек (Lepidoptera, Diurna) в Забайкалье за последние десятилетия II Разнообразие почв и биоты Северной и Центральной Азии: мат-лы междунар. науч. конф. Улан-Удэ (Россия), 20-25 июня 2011 г. Т. 2. Улан-Удэ, 2011а. С. 100-102 [Gordeev S.Yu. Izmeneniya granits arealov nemoralnykh vidov dnevnykh babochek (Lepidoptera, Diurna) v Zabajkal'e za poslednie desyatiletiya II Raznoobrazie pochv i bioty Severnoj i Tsentralnoj Azii: materialy mezhdunar. nauch. konf. Ulan-Ude (Rossiya), 20-25 iyunya 2011 g. T. 2. Ulan-Ude, 2011а. S. 100-102].
Гордеев С.Ю. Распределение дневных бабочек (Lepi-doptera, Diurna) в Верхнеамурском Среднегорье II Ученые записки Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского. Чита, 2011б № 1. С. 56-61 [Gordeev S.Yu. Raspredelenie dnevnykh babochek (Lepidoptera, Diurna) v Verkhneamurskom Srednegor'e II Uchenye zapiski Zabajkal'skogo gosudarstvennogo gumanitarno-pedagogicheskogo universiteta im. N.G. Chernyshevsk-ogo. Chita. 2011б. N 1. S. 56-61].
Гордеев С.Ю., Гордеева Т.В. Переливница большая - Ap-atura iris (Linnaeus, 1758) II Красная книга Республики Бурятия. Улан-Удэ, 2013. С. 87 [Gordeev S.Yu., Gorde-eva T. V. Perelivnitsa bol'shaya - Apatura iris (Linnaeus, 1758) II Krasnaya kniga Respubliki Buryatia. Ulan-Ude, 2013. S. 87].
Гордеев С.Ю., Рудых С.Ю. Nymphalidae II Чешуекрылые Бурятии. Биоразнообразие Байкальской Сибири. Новосибирск. 2007. С.164 [Gordeev S.Yu., Rudykh S.Yu. Nymphalidae II Cheshuekrylye Buryatii. Bioraznoobrazie Bajkal'skoj Sibiri. Novosibirsk, 2007. S. 164].
Дубатолов В.В. Переливница большая Apatura iris; Переливница замещающая Apatura metis II Красная книга Забайкальского края (животные). Новосибирск, 2000. С. 170, 171 [Dubatolov V.V. Perelivnitsa bol'shaya - Apatura iris; Perelivnitsa zamesh-chayushchaya - Apatura metis II Krasnaya kniga Zabajkal'skogo kraja. Novosibirsk, 2000. С. 170, 171].
Дубатолов В. В., Гордеев С. Ю. Переливница замещающая - Apatura metis (Freyer, 1829) II Красная книга Республики Бурятия. Улан-Удэ, 2005.
C. 253-254 [Dubatolov V.V., Gordeev S.Yu. Perelivnitsa zameshchayushchaya - Apatura metis (Freyer, 1829) II Krasnaya kniga Respubliki Buryatiya. Ulan-Ude, 2005. S. 253-254].
Дубатолов В. В., Костерин О. Э. Дневные чешуекрылые (Lepidoptera, Hesperioidea, Papil-ionoidea) международного заповедника Даурия II Насекомые Даурии и сопредельных территорий. Вып. 2. Новосибирск, 1999а. С. 138-194 [Dubatolov V.V., Kosterin O.E. Dnevnye cheshuekrylye (Lepidoptera, Hes-
perioidea, Papilionoidea) mezhdunarodnogo zapovednika Dauriya // Nasekomye Daurii i sopredel'nykh territory. Vyp. 2. Novosibirsk, 1999а. S. 138-194].
Дубатолов В.В., Костерин О.Э. Дневные чешуекрылые (Lepidoptera, Hesperioidea, Papilionoidea) Приаргунья // Насекомые Даурии и сопредельных территорий. Вып. 2. Новосибирск, 1999б. С. 195-221 [Dubatolov V.V., Kosterin O.E. Dnevnye cheshuekrylye (Lepidoptera, Hesperioidea, Papilionoidea) Priargun'ya // Nasekomye Daurii i sopredel'nykh territory. Vyp. 2. Novosibirsk, 1999б. S. 195-221].
Ивонин В.В., Костерин О.Э., Николаев С.Л. Дневные чешуекрылые (Lepidoptera, Diurna) Новосибирской области. 3. Nymphalidae (без Satyrinae). // Евразиатский энтомологический журнал. 2013. Т. 12. Вып. 2. С. 177-199 [Ivonin V.V., Kosterin O.E., Nikolaev S.L. Dnevnye cheshuekrylye (Lepidoptera, Diurna) Novosibirskoj oblasti. 3. Nymphalidae (bez Satyrinae) // Evraziatskij entomologicheskij zhurnal. 2013. T. 12. Vyp. 2. S. 177-199].
Князев С.А., Костерин О.Э. Новые находки неморальных видов дневных чешуекрылых Apatura iris (L., 1758) и Maniola jurtina (L., 1758) в Западной Сибири и их возможное зоогеографическое значение // Евразиатский энтомологический журнал. 2003. Т. 2. Вып. З. С. 193-194 [Knyazev S.A., Kosterin O.E. Novye nakhodki nemoralnykh vidov dnevnykh cheshuekrylykh Apatura iris (L., 1758) i Maniola jurtina (L., 1758) v Zapadnoj Sibiri i ikh vozmozhnoe zoogeograficheskoe znachenie // Evraziatskij entomologicheskij zhurnal. 2003. T. 2. Vyp. 3. S. 193-194].
Коршунов Ю.П., Горбунов П.Ю. Дневные бабочки азиатской части России (справочник). Екатеринбург, 1995. 202 с. [Korshunov Yu.P., Gorbunov P.Yu. Dnevnye babochki aziatskoj chasti Rossii (spravochnik). Ekaterinburg, 1995. 202 s.].
Костерин О. Э., Князев С. А., Потейко А. А., Пономарев К. Б., Кошелева Т.Ф., Теплоухов В. Ю. Новые находки дневных бабочек (Lepidoptera, Rhopalocera) в Омской и Томской областях // Евразиатский энтомологический журнал, 2007. Т. 6. Вып. 4. С. 473-482. [Kosterin O.E., Knyazev S.A., Potejko A.A., Ponomarev K.B., Kosheleva T.F., Teploukhov V.Yu. Novye nakhodki dnevnykh babo-chek (Lepidoptera, Rhopalocera) v Omskoj i Tomskoj oblastyakh // Evraziatskij entomologicheskij zhurnal. 2007. T. 6. Vyp. 4. S. 473-482].
Куликов А. И., Убугунов Л. Л., Мангатаев А. Ц. О гло бальном изменении климата и его экосистемных следствиях // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 3 (60). С. 5-13 [Kulikov A.I., Ubugunov L.L., Mangataev A.Ts. 2014. O global'nom izmenenii klimata i ego eko-sistemnykh sledstviyakh // Aridnye ekosistemy. 2014. T. 20. N 3 (60). S. 5-13].
Львовский А.Л., Богданов П.В., Моргун Д.В. Nymphalidae / Каталог чешуекрылых (Lepidoptera) России / Под ред. С.Ю. Синёва СПб.; М., 2008. С. 314-318 [L'vovskij A.L., BogdanovP.V., MorgunD.V. Nymphalidae / Katalog cheshuekrylykh (Lepidoptera) Rossii / Pod red. S.Yu. Sin-yova SPb.; M., 2008. S. 314-318].
Dinca V, Montagud S., Talavera G., Hernandez-Roldan J., Munguira M.L., Garcia-Barros E., Hebert P.D.N., Vila R. DNA barcode reference library for Iberian but-
terflies enables a continental-scale preview of potential cryptic diversity // Scientific Reports 5. 2015. Article number 12395. P. 1-12.
Dubatolov V.V., Kosterin O.E. Nemoral species of Lepidop-tera (Insecta) in Siberia: a novel view on their history and the timing of their range disjunctions // Entomologica Fen-nica. Turku. 2000. Vol. 13. P. 141-166.
Hall T.A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows. 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series. Version 7.0.4.1. 1999.
Hausmann A., Haszprunar G., Segerer A. H., Speidel W., Behounek G., Hebert P. D.N. Now DNA-barcoded: the butterflies and larger moths of Germany, Spixiana. 2011. Vol. 34. N 1. P. 47-58.
Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets. Molecular Biology and Evolution (submitted). 2015.
Parmesan C., Nils R., Stefanescu C., Hill J. K., Chris T.D., Descimon H., Brian H., Kaila L., Kullberg J., Tammaru T.,
Tennent W.J., Jeremy T.A., Warren M. Poleward shifts in geographical ranges of butterfly species associated with regional warming. Nature. 1999. Vol. 399(6736). P. 579-583, 434.
Warren A.D, Nakahara S., Lukhtanov V.A., Daly K.M., Ferris C.D., Grishin N.V., CesanekM., Pelh J.P. A new species of Oeneis from Alaska, United States, with notes on the Oeneis chryxus complex (Lepidoptera: Nymphalidae: Satyrinae) // The Journal of Research on the Lepidoptera. 2016. Vol. 49. P. 1-20.
Yakovlev R.V., Kostyunin A.E. Range expansion of Apatura iris (Linnaeus, 1758) in Siberia (Lepidoptera: Nymphalidae) // SHILAP Revista de lepidopterologia. 2015. Т. 43. № 170. С. 305-308.
Zhang M., Cao T., Zhang R., Guo Y., Duan Y., Ma E. Phy-logeny of Apaturinae butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae) based on mitochondrial cytochrome oxidase I gene // China J. Genet. Genomics. 2007. Vol. 34. N 9. P. 812-823.
Поступила в редакцию / Received 20.12.2016 Принята к публикации / Accepted 06.02.2018
COMPARISON TRANSBAIKALIAN POPULATIONS OF APATURA IRIS (LEPIDOPTERA, NYMPHALIDAE) OF PART OF THE GENE COI
S.Yu. Gordeev1, T.V. Gordeeva2, L.A. Rudneva3
When compared of the Transbaikalian, Manchurian and West European populations of butterflies Apatura iris on the basis of the nucleotide sequence of the gene COI mitochondrial DNA had been shown that Transbaikalian and Chinese populations completely similar to each other and the Transbaikalian and West European populations are minimal differences. It is possible that this site COI uninformative for study of butterflies Apatura differences at the population level.
Key Words: Transbaikalia, Apatura iris, mitochondrial DNA, COI.
Acknowledgement. The research was supported financially by Russian Foundation for Basic Research (Project No. 08-04-98023-r_siberia_a) and at was part-financed by the SB RAS Foundation for Basic Research 2013-2016 (VI.51.1.2). It was executed within the framework of SB RAS project № VI.51.1.2. "The responses in animal world of Baikal region to global climate change" (Registration number: AAAA-A17-117011810035-6; FASO 0337-2016-0002).
1 Gordeev Sergey Yurevich, Institute of General and Experimental Biology of Syrian Branch of the Russian Academy of Science ([email protected]); 2 Gordeeva Tatyana Valerevna, Institute of
General and Experimental Biology of Syrian Branch of the Russian Academy of Science (tagor71@ mail.ru); 3 Rudneva Lyudmila Vladimirovna, Institute of General and Experimental Biology of
Syrian Branch of the Russian Academy of Science ([email protected]).
