CC BY
31
УДК 597.442-115 (282,247.41+262,81)
Ключевые слова: коллекция, генетические ресурсы, осетровые, исследование проб, электронный реестр, структурированная информация
Key words: collection, genetic resources, sturgeon, the study sample, the electronic registry, structuring information
Базелюк Н. Н., Мухамедова Р. М., Козлова Н. В., Файзулина Д. Р.
коллекция эталонных генетических материалов осетровых
(ACIPENSERIDAE) ВОЛЖСКО-КАСПИйСКОГО БАССЕйНА
REFERENCE COLLECTION OF GENETIC MATERIAL OF STURGEON (ACIPENSERIDAE) OF THE VOLGA-CASPIAN BASIN
'ФГУП «Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства» («КаспНИРХ»),
лаборатория физиологии и генетики рыб Адрес: 414056, Россия, г. Астрахань, ул. Савушкина, 1
'Caspian Research Institute of Fisheries (CaspNIRKh), Laboratory of Fish Physiology and Genetics Address: 414056, Russia, Astrakhan, Savushkin str., 1 2ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» Адрес: 414056, Россия, г.Астрахань, ул. Татищева, 16 2Astrakhan State Technical University. Address: 414056, Russia, Astrakhan, Tatischev str., 16
Базелюк Надежда Николаевна, к. философ. н., зав. лабораторией1. E-mail: bazeluknn@kaspnirh.ru
Bazeljuk Nadezhda N., Ph.D. in Philosophical Science, Chief of the Laboratory'. E-mail: bazeluknn@kaspnirh.ru Мухамедова Руфия Мутыгулаевна, мл. научн. сотрудник1 /Mukhamedova Rufiya M., Junior Research Scientist' Козлова Наталья Викторовна, к. б. н., научн. сотрудник1. E-mail: natali19_12@mail.ru Kozlova Natalya V. Ph.D. in Biology Science, Research Scientist'. E-mail: natali19 12@mail.ru. Файзулина Дина Рубиновна, аспирант каф. аквакультуры и водных биоресурсов2,
научн. сотрудник1. E-mail: d_faizulina@mail.ru. Faizulina Dina R., Postgraduate of the Dept. of Aquaculture and Aquatic Resources2, Research Scientist'. E-mail: d_faizulina@mail.ru
Аннотация. Одним из национальных достояний РФ являются российские биологические коллекции. Цель работы: формирование и сохранение исследовательской коллекции эталонных генетических материалов осетровых. В период 2000-2012 гг. сотрудники лаборатории физиологии и генетики рыб ФГУП «КаспНИРХ» провели мероприятия, направленные на поиск и сбор генетических материалов осетровых рыб Волжско-Каспийского бассейна в местах их естественного и искусственного обитания, обеспечили условия создания, хранения и развития коллекции эталонных генетических материалов осетровых рыб Волжско-Каспийского бассейна. Компонентами исследовательской коллекции ФГУП «КаспНИРХ» являются фрагменты плавников, гонад, печени, мышц и половые продукты осетровых. Образцы ткани, содержащие функциональные единицы наследственности, хранятся в научно-экспериментальном комплексе по молекулярно-генетическим исследованиям в соответствии с международными стандартами содержания этих ресурсов. Образцы коллекции 2 категории используются для проведения генетических анализов, составления молекулярно-генетических паспортов, мониторинга состояния генетического разнообразия осетровых.
Summary. One of the national treasures of the Russian Federation is the Russian biological collections. Work objective: formation and maintenance of research reference collections of sturgeon genetic materials. In the period of2000-2012years employees of the Laboratory of Physiology and Genetics offish "CaspNIRKh" conducted activities directed for searching and collection of genetic material of sturgeon of the Volga-Caspian basin in their natural and artificial habitats, provided the conditions for the creation, storage and collection of genetic reference materials of sturgeon of the Volga-Caspian basin. The components of the research collection "CaspNIRKh" are fragments of fins, gonads, liver, muscles and gonads of sturgeon. The tissue samples containing functional units of heredity are stored in the scientific and experimental complex for molecular genetic studies in accordance with international standards, the content of these resources. Samples collection 2 categories are used for genetic analyzes, molecular genetic passports, monitoring the genetic diversity of sturgeon.
Введение
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, Россия занимает четвертое место среди государств-коллекционеров, обладающих крупнейшими
генетическими банками растений и микроорганизмов. Биологические коллекции выполняют высокую гуманитарную задачу сохранения биологического разнообразия на планете.
Российские биологические коллекции представлены уникальными собраниями растений (более 100 ботанических садов, 50 гербарных коллекций), клеточных материалов (9 коллекций клеток), микроорганизмов (100 коллекций культур микроорганизмов) и т. д., которые являются национальным достоянием и имеют огромное значение для фундаментальных научных исследований и научно-практической деятельности. Крупнейшими биоколлекциями России считаются Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ, хранится в ИБФМ РАН, Пущино), Вавиловская коллекция генетических ресурсов растений, имеющая мировое значение (ВНИИР РАСХН, хранится в Санкт-Петербурге и Краснодаре). Во ВНИИ животноводства Россельхозакадемии (ВИЖ) сформирована и поддерживается коллекция семени редких уникальных и исчезающих видов животных, во ВНИРО создана и хранится российская национальная коллекция эталонных генетических материалов рыб и т. д.
В 2011 г. председатель комитета Государственной Думы по науке и наукоемким технологиям, академик Валерий Черешнев провел круглый стол «О совершенствовании законодательного обеспечения сохранения биологических коллекций для развития биотехнологической отрасли Российской Федерации». В итоговом документе круглого стола за подписью В. Черешнева указано, что национальные биоресурсные центры (БРЦ) представляют собой важнейший элемент инфраструктуры, обеспечивающий развитие биологии и биотехнологии. БРЦ - это организации, предоставляющие услуги по хранению живых клеток, геномов и биоинформации, имеющей отношение к наследственности, функционированию биологических систем и различным аспектам практического использования биоматериалов [2].
В 2012 г. председателем Правительства РФ В. В. Путиным утверждена «Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.», в которой предусмотрено создание специальной инфраструктуры, включающей исследовательские коллекции для обеспечения цен-
трализации, стандартизации и доступности генетических ресурсов биотехнологического назначения. Поддержка и реализация Программы будет осуществляться по следующим направлениям: проведение инвентаризации действующих биологических коллекций; разработка комплекса мер по созданию сети биологических коллекций РФ; разработка и реализация мер государственной поддержки существующих биологических коллекций; гармонизации российского и международного правового регулирования деятельности по обороту генетических ресурсов и биологических коллекций [1].
Основная часть
Существуют коллекции трех типов: эталонные, специализированные и исследовательские. Коллекция ФГУП «КаспНИРХ» является исследовательской, деятельность которой направлена на изучение природных генетических ресурсов, индивидуальных особенностей и полиморфизма осетровых.
В ФГУП «КаспНИРХ» создана и хранится коллекция эталонных генетических материалов осетровых рыб Волжско-Каспийско-го бассейна. В 2000-2012 гг. сотрудниками лаборатории физиологии и генетики рыб проведены мероприятия, направленные на поиск и сбор генетических материалов осетровых Волжско-Каспийского бассейна в местах их естественного и искусственного обитания, обеспечены условия развития коллекции генетических ресурсов и безопасного гарантированного долгосрочного хранения образцов.
Основными принципами формирования, регистрации, сохранения, изучения и рационального использования материалов коллекции генетических материалов являются: обеспечение сохранения, изучения и комплексной оценки образцов коллекции генетических ресурсов осетровых; обеспечение заинтересованным лицам доступа к образцам коллекции.
Компонентами коллекции эталонных генетических материалов осетровых (единицами хранения, изучения и обмена) являются фрагменты плавников, гонад, печени осетровых и половые продукты. Образцы тка-
ни, содержащие функциональные единицы наследственности, хранятся в научно-экспериментальном комплексе по молекулярно-генетическим исследованиям в морозильной камере, поддерживающей температуру -50 °С и предназначенной для хранения образцов в соответствии с международными стандартами содержания этих ресурсов.
Коллекция эталонных генетических материалов осетровых, в соответствии с их целевым назначением, охватом таксономического и генетического разнообразия, на основании паспортных, описательных и оценочных данных образцов подразделяется на две категории. Первая категория - коллекция оригинальных образцов генетических ресурсов осетровых, находящихся на долгосрочном безопасном хранении, являющаяся стратегической основой для устойчивого развития аквакультуры, селекции, биотехнологии и предназначенная для решения задач, обеспечивающих экономическую, продовольственную и экологическую безопасность Российской Федерации.
Вторая категория - коллекция дубликатов оригинальных образцов, предназначенная для изучения и использования в научных, селекционных и образовательных программах.
В коллекции первой категории сосредоточено 3299 проб, сбор которых начат в 2000 г. (табл. 1).
В 2011 г. коллекция пополнилась 87 образцами плавников русского и персидского
осетров, севрюги, выловленных в Северном и Среднем Каспии.
В 2012 г. коллекцию эталонных генетических материалов осетровых рыб Волжско-Каспийского бассейна пополнили 265 проб. Из них 173 фрагмента плавников русского и персидского осетров, севрюги, белуги, стерляди, выловленных в Северном и Среднем Каспии и в р. Волге, 80 проб фрагментов плавников и 12 проб икры от производителей русского осетра и белуги, которые содержатся в искусственных условиях.
Проблемно-ориентированные и прикладные исследования направлены на идентификацию и исследование селекционно-значимых полиморфизмов, ассоциированных с количественными и качественными показателями продуктивности, использование методов геномной паспортизации, позволяющих определять на геномном уровне племенную ценность животных, на разработку новых биотехнологических подходов к селекции и выращиванию осетровых, основанных на методах ДНК-технологии и ПЦР-анализа.
Перспективные поисковые исследования проб направлены на идентификацию генов, обуславливающих хозяйственно-ценные признаки осетровых и устойчивость к стрессовым факторам.
Для использования проб коллекционного материала все данные должны быть занесены в электронный реестр, разработан-
Таблица 1.
Количество образцов ткани осетровых рыб в коллекции 2000-2012 гг.
Год Итого Образцы (пробы)
Фрагменты плавников Икра Гонады Печень
2000 70 32 8 30
2001 1574 797 74 514 189
2002 741 323 27 270 121
2004 28 28
2005 401 401
2006 59 29 15 15
2009 74 74
2011 87 87
2012 265 253 12
Итого 3299 1996 136 829 338
ный сотрудниками лаборатории физиологии и генетики рыб ФГУП «КаспНИРХ». Таблица, сформированная в программе Microsoft Excel, содержит структурированные сведения об индивидуальных особенностях осетровых Волжско-Каспийского бассейна. Количество разделов и подразделов реестра зависит от количества видов семейств осетровых, пробы которых поступили в коллекцию. Каждый лист реестра формируется в зависимости от поступления проб, информации, полученной в ходе экспедиций, и результатов биологического, ихтиологического, биохимического, гистологического, генетического и трофо-логического анализов. В 2011 г. было сформировано 2 раздела, содержащих данные об осетре и севрюге. В 2012 г. реестр дополнен разделами, в которых содержатся сведения о белуге и стерляди.
Вначале формируются первоначальные данные реестра относительно морфологии осетровых рыб и экологических факторах среды обитания. Затем, в процессе проведения анализов, реестр дополняется новыми сведениями. Структурированный электронный реестр имеет неограниченный объем и может дополняться новой информацией. Сутью реестра являются структурированные данные об особи, выловленной в море, реке или выращенной в искусственных условиях на рыбоводном заводе.
Данные разделов включают порядковый номер, видовое название и митотип, данные о месте сбора (квадрат, район моря, глубину, прозрачность, соленость, количество кислорода в воде и температуру воды в момент вылова особи), дату сбора и фиксации, вид ткани, пол, возраст, массу, длину особи, местонахождение пробы, метод генетического анализа, данные генетического паспорта, результаты биологического, ихтиологического, биохимического, генетического, гистологического, трофологического анализов, фамилию сборщика проб и название судна или рыбоводного завода.
Структурированная информация предоставляется для прогноза запасов исследуемых видов рыб, анализа соотношения и состояния популяций осетровых. Полные
данные об исследуемой особи имеются только в реестре. С помощью данных реестра можно установить взаимосвязь между процессами, протекающими в организме рыбы, увидеть взаимозависимость между организмом и компонентами экологических факторов местообитания. Запись и считывание информации в реестр (из реестра) происходит постоянно. Структурированную информацию можно использовать для мониторинга генетического разнообразия естественных популяций каспийских осетровых и предотвращения снижения генетического разнообразия при искусственном воспроизводстве. Структурированное хранение информации имеет свои преимущества.
Заключение
«Коллекция эталонных генетических материалов осетровых рыб Волжско-Каспийского бассейна», состоящая из систематизированных и документированных образцов тканей осетровых рыб, постоянно пополняется, сохраняется и находит практическое применение. Образцы коллекции второй категории используют для проведения генетического анализа, секвенирования геномов осетровых рыб, мониторинга состояния и оценки генетического разнообразия осетровых, составления молекулярно-генетических паспортов. По структурированной информации, занесенной в реестр коллекции, можно проследить распределение осетров в летний и осенний периоды в российском секторе Северного Каспия, влияние экологических факторов среды на осетровых, составить индивидуальную характеристику каждой особи и популяции в целом.
Список литературы
1. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г. [Электронный ресурс] : утв. Правительством РФ от 24.04.2012 г. № 1853П-П8. -http://www.garant.ru.
2. О совершенствовании законодательного обеспечения сохранения биологических коллекций для развития биотехнологической отрасли Российской Федерации. Круглый стол [Электронный ресурс] : Государственная Дума РФ, 2011. -http://www.biorosinfo.ru.
