CC BY
27
Региональные проблемы. 2016. Т. 19, № 3. С. 108-112.
УДК 599.735.34:576.316.353.7
КАРИОТИП СИБИРСКОЙ КОСУЛИ (CAPREOLUS PYGARGUS Pall.)
АМУРСКО-ЗЕЙСКОЙ РАВНИНЫ
И.В. Картавцева Биолого-почвенный институт ДВО РАН, пр-т 100-летия Владивостока 159, г. Владивосток, 690022, e-mail: [email protected]
В настоящей работе проанализированы числа В-хромосом в кариотипах шести сибирских косуль Capreolus pygargus tianschanicus мигрирующей популяции Амурской области, долины р. Нора. Кариотипы были стабильны, числа В-хромосом варьировали от 3 до 8. Три из шести исследованных животных имели 3 В-хромосомы. Размах изменчивости чисел добавочных хромосом косули в Амурской области (B=3-8) шире, чем было выявлено ранее (B=6-8). Собственные и литературные данные позволили предположить, что у подвида C. p. tianschanicus (В=3-14) диапазон изменчивости чисел В-хромосом больше, чем у C. p. pygargus (В=0,1-4). Клинальная изменчивость числа В-хромосом подвида C. p. tianschanicus, по имеющимся данным, не обнаружена.
Ключевые слова: В-хромосомы, кариотип, сибирская косуля, Capreolus pygargus, подвиды, Дальний Восток.
Введение
Сибирская косуля Capreolus pygargus Pallas, 1771 широко распространена по территории Евразии: от Волги на западе до Сихотэ-Алиня на востоке. Подвидовая система вида все еще не определена. По морфологическим характеристикам вид включает три подвида (рис. 1): C. p. pygargus (от Волги до Байкала), C. p. tianschanicus Satunin,1906 (=C. c. bedfordi Thomas, 1908) от Тянь-Шаня до Забайкалья, Монголии, Дальнего Востока и Китая) и C. p. mela-notis Mill, 1911 (Тибет, Китай) [6]. В кариотипе сибирской косули помимо 70 хромосом основного набора (названного А-хромосомы) присутствуют добавочные или В-хромосомы, числа которых варьируют от 1 до 14 [6]. Исключение составила одна особь из Новосибирской области, в кариотипе которой В-хромосомы не обнаружены (B=0) [14]. Для сибирской косули Дальнего Востока России - C. p. tianschanicus известны кариотипы четырех особей: одной особи из Амурской области (В=8), одной из Еврейской АО (В=6), двух из Приморского края (В=6-8, 10) [7] и двух из Якутии (В=5-7) [1] и одной - из Забайкалья - (В=8, 10, 12) [7]. Для популяции C. p. tianschanicus Горного Алтая изучено шестнадцать особей, для которых отмечено максимальное для вида число В-хромосом (14) [4, 5, 14]. Имеющиеся данные позволили Данилкину с соавторами предположить клинальную изменчивость числа добавочных хромосом, т.е. увеличение числа В-хромосом C. pygargus с запада на восток [7].
Для близкого вида - европейской косули Capreolus capreolus Linnaeus, 1758 (2n=70), добавочные хромосомы не обнаружены [10]. Примечательно, что гибриды первого поколения (F1), полученные
при скрещивании Саргео1ш саргео1ш (самка, В=0) и Саргео1ш pygargus (самец, В=10), наследуют В-хромосомы сибирской косули (В=3) [6, 7].
Число В-хромосом в кариотипе сибирской косули может быть как стабильным, когда все клетки имеют одинаковое число В-хромосом, так и мозаичным, когда у одного животного имеются клетки с различным числом В-хромосом [6-8]. Характер мо-заицизма В-хромосом этого вида исследован слабо.
Молекулярно-генетические исследования генов суЛ и контрольного региона мтДНК показали высокую генетическую гетерогенность популяций сибирской косули, не позволяющую четко выделить описанные ранее подвиды [9, 15].
Межпопуляционная дифференциация по данным контрольного региона мтДНК С. р. ^атсЪап-!сш была прослежена между тремя популяциями юга Дальнего Востока - одной в Амурской области и двумя в Приморском крае [13]. Показано, что популяция из Амурской области отличается от популяций Приморского края (центральный и Южный Сихотэ-Алинь), которые в свою очередь также дифференцируются.
Цель работы на основе собственных и литературных данных исследовать изменчивость чисел добавочных хромосом С. р. (¡атскатсш из популяции косуль Амурской области (Амуро-Зейская равнина) и рассмотреть размах изменчивости чисел В-хромо-сом ранее исследованных кариотипов из различных географических регионов.
Материалы и методы
Исследованы кариотипы шести особей сибирской косули: четырех самцов С. р. ^а^скатст (№№ 078, 2082, 2099, 001) и двух самок (№№ 2079
Рис. 1. Карта ареала сибирской косули Capreolus pygargus Pallas Цифры указывают на число В-хромосом. Черный кружок - точка нашего исследования
Fig. 1. Map of the Siberian roe deer Capreolus pygargus Pallas habitat The figures indicate the number of B chromosomes. A black circle shows the point of our investigation
и 2080), отловленных в Амурской области, на западном берегу р. Нора 3 октября 2006 г., во время их осенней миграции (с востока на запад) из Норского заповедника (52° 29,02' с.ш. 130°01 в.д.). Ранее все эти кариотипированные животные были исследованы молекулярно-генетическими методами для описания генетического разнообразия сибирской косули Дальнего Востока России [13] и сравнительного анализа молекулярно-генетических характеристик древней и современной ДНК этого вида [15]. Хромосомные суспензии приготовлены в полевых условиях из клеток костного мозга ребер методом кратковременной культуры по методике, предложенной Графодатским и Раджабли [3] с модификацией, которая заключалась в том, что клетки до введения в культуру колхицина выдерживали не 1,5-2 суток, как было рекомендовано, а один час. Клетки костного мозга инкубировали в течение 50 минут при температуре 37° С в среде Игла МЕМ с солями Эрла (70 мл) с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки фирмы ПАНЭКО (10 мл). Среду добавляли непосредственно перед работой с клетками. Затем в культуру вводили каплю 0,04% колхицина еще на 50 минут. После осаждения клеток на ручной центрифуге (10 мин) надосадочную жидкость сливали и доливали 5 мл гипотонического раствора KHl (560 мг на 100 м дистиллированной воды), тщатель-
но перемешивая клетки. Гипотонию клеток проводили при комнатной температуре 20 минут. Осаждали клетки центрифугированием и фиксировали в этанол-уксусном растворе при соотношении 3: 1 (не перемешивая клетки). Через 10 минут клетки перемешивали и осаждали центрифугированием. Смену фиксатора проводили три раза. Хромосомные препараты делали воздушно-капельным методом и окрашивали 2%-м орсеином. Для анализа мета-фазных хромосом использовали микроскоп Imаger M1 (Zeiss, Германия) центра коллективного пользования «Биотехнология и генетическая инженерия» Биолого-почвенного института ДВО РАН.
Результаты В кариотипе шести исследованных животных число аутосом равно 68: все акроцентрической морфологии убывающие в размерах, Х-хромосома -крупный субметацентрик, Y-хромосома - акроцен-трик, размеры которого не определены (рис. 2). Помимо основного набора, в кариотипе присутствовали добавочные или В-хромосомы, очень мелкие, без видимой морфологии. Числа добавочных хромосом варьировали от 3 до 8: В=3 (№№ 2082, 2099 и 001); В=5 (№ 2078); 7 В (№ 2080) и В=8 (№ 2079). Для каждой особи исследовано от 10 до 20 метафазных пластинок. Число В-хромосом в исследованных ка-риотипах было стабильно.
Рис. 2. Метафазные пластинки сибирской косули Capreolus pygargus Pallas Амурской области, западный берег р. Нора:
А) № 2082, самец, 3 В-хромосомы; Б) № 2078, самец, 5 В-хромосом; В-хромосомы в кружках. Стрелка указывает на Х-хромосому
Fig. 2. Metaphase plates of Capreolus pygargus Pallas from the Amur région, the Nora River western bank:
A) № 2082, male; 3 В chromosomes. Б) № 2078, male, 5 B chromosomes; В chromosomes inside the circles
Нами впервые проведен анализ изменчивости числа В-хромосом у двух особей сибирской косули, исследованных ранее молекулярно-генетическим методом (№ 2078 и № 2079) [15]. Для этих особей в настоящей работе описаны числа В-хромосом - 5 и 8 соответственно. Особь с 5 добавочными хромосомами вошла в молекулярно-генетический кластер D, включающий особей Якутии, Северо-Восточного Китая и Денисовской пещеры (палеонтологический материал) на Алтае. Число В-хромосом в кариотипе косуль Якутии варьирует от 5 до 7, у исследованной нами косули (№ 2078) это число сходно с таковыми из якутской выборки. Данных о числе В-хромо-сом косуль Северо-Восточного Китая нет. Особь № 2079, с 8 добавочными хромосомами, вошла в кластер А, включающий косуль Северо-Восточного Китая. Этот кластер располагался в корне молеку-лярно-генетического дерева сибирской косули. В
кластер Е, вошла особь №° 2083, число В - хромосом которой мы не смогли определить, но интересно то, что она вошла в третий кластер Е, в который вошли косули Алтая, Тянь-Шаня и Денисовской пещеры.
Обсуждение
Для шести исследованных в настоящей работе косуль Норского заповедника, принадлежащих крупнейшей в мире мигрирующей селемжинской популяции косуль (численность до 5-7 тыс. голов) отмечено стабильное число добавочных хромосом, равное 3, 5, 7, 8. Ранее в кариотипе одной особи отловленной близ пос. Ново-Киевский Увал, расположенного в долине р. Селемжа, было отмечено восемь В-хромосом [8]. Небольшое расстояние между точками отлова, не более 100 км с севера на юг, можно предположить, что косули принадлежат единой популяции Амуро-Зейской равнины. Всего для этого региона исследовано 7 особей, что позволяет говорить о относительно большом размахе изменчивости чисел В-хромосом (3-8) в этом регионе.
Также, из региона юга ДВ России, исследовано по одной особи из популяций: Еврейской Автономной области (ЕАО), близ г. Биробиджан (В=6) и Приморского края, близ г. Дальнереченск (В=5-8) и пос. Пограничный (В=6-10) (табл.).
Косуля из ЕАО, так же как и косули из долины р. Селемжа имела стабильное число добавочных хромосом, в то время как обе косули из Приморского края имели мозаичный кариотип [8]. Так, самец, отловленный в долине реки Уссури, близ г. Дальне-реченск (юго-западный склон Сихотэ-Алиня) в ка-риотипе имел 6-10 добавочных хромосом. Самка, отловленная из пос. Пограничный (Приханкайская низменность) в кариотипе имела 6, 7, 8 и 10 добавочных хромосом. Обе исследованные косули были мозаичными. У самца обнаружено 5 клонов с В-хро-мосомами, преобладающим клоном были клетки с 6, 7 и 8 В-хромосомами (25% - каждый клон), 15% клонов с 5, 10% с 10 В-хромосомами. У самки число В-хромосом варьировало от 6 до 10. С четырьмя клонами. Преобладали клоны с 8 (40%) и 10 (30%) В-хромосомами. Клоны с 6 и 7 В-хромосомами были представлены по 15% каждый.
Между косулями Приморского края и Амурской области наблюдается сходство по размаху изменчивости числа В-хромосом (Таблица) и различие по наличию или отсутствию мозаицизма. Однако, небольшое число исследованных особей в Приморском крае и ЕАО, не позволяет делать окончательных выводов о сходстве или различии исследованных популяций.
Сходный размах изменчивости числа добавочных хромосом и у косули из северной Монголии (5-8) [8]. Наибольший размах изменчивости чисел В-хромосом, от 2 до 14, обнаружен у косуль Горного
Таблица
Распределение чисел В-хромосом сибирской косули Capreoluspygargus в исследованных географических районах
Table
The distribution of numbers of В chromosomes of the Siberian roe deer Capreolus pygargus in the studied geographical areas
Районы исследования 1 2 3 4 5 б 7 В 9 10 11 12
Источник [В] [4] [В] * [В]
n ? 2 ? 15 2 1 ? ? 1 1 б 1 1 Д 1 П
пол ? ? ? 1 m 7 m 7 f 2 f ? ? 1 m 2 f 1 f 4 m 2 f 1 m 1 m 1 f
B=1 есть
B=2 есть есть есть
B=3 есть есть
B=4 есть есть есть
B=5 есть есть есть есть есть
B=6 есть есть есть есть есть есть есть есть есть
B=7 есть есть есть есть есть есть
В=В есть есть есть есть есть есть есть есть
B=9
B=10 есть есть есть есть
B=11
B=12 есть
B=13 есть
B=14 есть
Примечание: 1 - Предуралье, 2 - Южный Урал, 3 -Зауралье, 4 - Алтай, 5 - Восточная Монголия (Халкин-Гол), 6 - Сев. Монголия, 7 - Казах стан и Киргизия, 8 - Забайкалье, 9 - Якутия, 10 - А.О., 11 - ЕАО, 12 - Приморский край, Д - Дальнегорск, П - Пограничный, * - наши данные, f - самка, т - самец, ? - неизвестно
Алтая (числа с 9 и 12 не обнаружены).
Для животных Горного Алтая отмечен мо-заицизм по числу добавочных хромосом, однако, подробно характер мозаицизма не исследован. Мозаичный кариотип описан для самки из Забайкалья [8] - три клона с 8, 10 и 12 В-хромосомами (процент клонов не указан) и самки из Якутии - три клона с 5 (12,5%) 6 (70,8%) и 7 (16,7%) В-хромосомами. Интересно, что в Якутии, еще одна самка с шестью В-хромосомами, была со стабильным кариотипом [1]. Возможно, мозаицизм по числу В хромосом С. р. ^атсЪатсш широко распространен по ареалу, однако небольшое число исследованных особей, не позволяет провести сравнительный анализ по этой характеристике кариотипа.
Для многих регионов, за исключением Алтайского края и Амурской области исследовано от одной до двух особей (Таблица), что также не позволяет говорить о размахе изменчивости чисел В-хро-мосом ни внутри популяций, ни между популяциями различных географических регионов. Однако, если нанести на карту ареала сибирской косули числа В-хромосом (рис. 2), то можно видеть, что подвид С. р. ^атскатсш, как правило, имеет большие числа В-хромосом (до 14) , чем С. р. pygargus (до 4). Обращает на себя внимание число В-хромосом (6-8) косуль С. р. pygargus из Якутии, которое сходно с числами В-хромосом С. р. ЫатсЪатсш, что
может свидетельствовать о кариотипическом сходстве косуль Якутии, Амурской области и Приморского края. О генетическом сходстве косуль Якутии с косулями из Амурской обрасти говорят и данные анализа гена контрольного региона мтДНК [15], в то время как по данным исследования микросател-литных локусов ядерного ДНК косули якутской популяции из Якутии ближе к косулям популяций Сибири и Алтая [1б]. Популяция косуль Якутии сформировалась в результате естественного расселения вида с Дальнего Востока и Южной Сибири под влиянием природно-климатических изменений [б]. Возможно, смешение популяций двух подвидов привело к формированию гетерогенной популяции имеющей собственные генетические характеристики, включающие числа В-хромосом, близкие таковым, описанные для косуль C. p. tianschanicus.
Интересно, что различия подвидов по числу и морфологии В-хромосом наблюдается у еще одного вида млекопитающих - восточноазиатской мыши Apodemus peninsulae Pall. При этом подвиды A. peninsulae имеют различия по числу микро и макро (хромосомы с видимой морфологией) В-хромосом: в Сибири и Забайкалье [12] - A. p. nigrita-lus Hollister, 1913 (B=0-10 макро + 0-20 микро); в Монголии - A. p. major Radde, 1Вб2 non Pallas, 1779 (B=1-5 макро + 0-11 микро); Дальнем Востоке России - A. p. praetor Miller, 1914 (В=0-7 макро); Ко-
рее - A. p. peninsulae Thomas, 1906 (В=1-6 макро); Японии - A. p. giliacus Thomas, 1907 (В=1-5 макро + 1-9 микро); Китае - A. p. sowerbyi Jones, 1956 (В=0-1макро + 0-13 микро).
Из выше сказанного можно сделать выводы:
1) по кариотипическим характеристикам подвид C. p. pygargus имеет меньший диапазон изменчивости чисел В-хромосом, чем C. p. tianschanicus;
2) кариотипы шести сибирских косуль из Амурской области, в отличии от кариотипов косуль Приморского края стабильны, числа В-хромосом соответствуют таковым C. p. tianschanicus и варьируют от 3 до 8; 3) размах изменчивости чисел В-хромосом Якутии ближе к таковому C. p. tianschanicus, а не C. p. pygargus; 4) кариотип сибирской косули нуждается в дальнейших исследованиях.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Боескоров Г.Г. Кариотип сибирской косули (Capreolus pygargus Pall.) с северной границы ареала // Доклады АН. 1998. Т. 359, № 5. С. 713-715.
2. Боескоров Г.Г., Данилкин А.А. О таксономическом статусе сибирской косули (Capreolus pygargus, Cervidae) Центральной Якутии // Зоологический журнал. 1998. Т. 77, № 9. С. 1-4.
3. Графодатский А.С., Раджабли С.И. Хромосомы сельскохозяйственных и лабораторных животных. Атлас. Новосибирск: Наука, 1988. 128 с.
4. Графодатский А.С., Шаршов А.А., Шутов В.В. Добавочные хромосомы косуль Алтая // Экология, морфология, использование и охрана диких копытных. М., 1989. Т. 1. С. 147.
5. Графодатский А.С., Шаршов А.А., Шутов В.В. Кариотипические взаимоотношения Cervidae // Зоологический журнал. 1990. Т. 69, № 4. С. 101-113.
6. Данилкин А.А. Косули (биологические основы управления ресурсами). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 316 с.
7. Данилкин А.А., Чистова Т.Ю., Яценко В.Н., Чу-диновская Г.А. О хромосомном полиморфизме косуль // Популяционная изменчивость вида и проблемы охраны генофонда млекопитающих. М., 1983. С. 37.
8. Данилкин А.А., Баскевич М.И. Кариотипы косуль (Capreolus pygargus) Дальнего Востока // Зоологический журнал. 1987. Т. 66, № 2. С.314-317.
9. Звычайная Е.Ю., Данилкин А.А., Холодова М.В., Сипко Т.П., Бербер А.П. Анализ изменчивости контрольного региона и гена цитохрома b мтД-НК сибирской косули Capreolus pygargus Pall. // Известия РАН. Серия биологическая. 2011. № 5. С. 511-517.
10. Картавцева И.В. Кариосистематика лесных и полевых мышей (Rodentia, Muridae). Владивосток: Дальнаука, 2002. 142 с.
11. Соколов В.Е., Орлов В.Н., Чудиновская Г. А., Данилкин А.А. Хромосомные различия двух подвидов косуль - Capreolus capreolus capreolus L. и C. c. pygargus Pall. // Зоологический журнал. 1978. Т. 57, № 7. С. 1109-1112.
12. Шереметьева И.Н., Шереметьев И.С., Картавцева И.В., Журавлев Ю.Н. Полиморфизм короткого фрагмента контрольного региона фПЕТЛИ) митохондриального генома сибирской косули Capreolus pygargus Pallas, 1771 (Artiodactyla, Cervidae) Дальнего Востока России // Генетика. 2010. Т. 46, № 5. С. 677-684.
13. Kartavtseva I.V., Roslik G.V. A complex B chromosome system in the Korean field mouse, Apodemus peninsulae // Cytogenetic and Genome Research. 2004. Vol. 106. P. 271-278.
14. Trifonov V.A., Dementyeva P.V., Larkin D.M., O' Brien P. CM, Perelman P.L., Yang F., Ferguson-Smith M.A., Graphodatsky A.S. Transcription of a protein-coding gene on B chromosomes of the Siberian roe deer (Capreolus pygargus) // BMC Biology. 2013. Vol. 11. P. 90-100.
15. Vorobieva N.V., Sherbakov D.Y., Druzhkova A.S., Stanyon R., Tsybankov A.A., Vasil'ev S.K., Shun-kov M.V., Trifonov V.A., Graphodatsky A.S. Ge-notyping of Capreolus pygargus fossil DNA from Denisova cave reveals phylogenetic relationships between ancient and modern populations // PLoS One. 2011. Vol. 6. N 8 :e24045. doi: 10.1371/jour-nal.pone.0024045. Epub 2011 Aug 29.
In this paper we analyze the number of B-chromosomes in karyotypes of six Siberian roe deer (Capreolus pygargus tianschanicus) from the migrating population in the Nora River valley of the Amur region. The karyotypes are stable; the number of chromosomes varies from 3 and 8. Three of the six tested animals had 3 B-chromosomes. Supernumerary chromosomes in the deer of the Amur region varied much more (B=3-8) than it had been observed before (B=6-8). On base of the collected and available data we can assume that the range of variation in number of chromosomes at subspecies C. p. tianschanicus (B=3-14) is more than at C. p. pygargus (B=0, 1 to 4). Judging by the available data, clinal variability in chromosomes number at subspecies C. p. tianschanicus has not been found out.
Keywords: B-chromosomes, karyotype, roe deer, Capreolus pygargus, subspecies, Far East.
