Применение микросателлитных маркеров для идентификации представителей рода Ovis

Установление видовой принадлежности представителей дикой фауны в пределах одного рода имеет важное значение как для популяционной генетики, выявления гибридов в зонах контакта, так и для криминалистической экспертизы и внесения вклада в создание программ по консервации генетических ресурсов. Наиболее информативным методом исследований диких видов является кросс-видовая амплификация панелей ДНК-маркеров, разработанных для домашних сородичей. В связи с этим, целью нашей работы стало изучение идентификации видов рода Ovis на основании данных микросателлитных маркеров домашней овцы. Исследование было проведено на трех группах архаров (n=7, n=6, n=16), муфлонах (n=22); снежных баранах, в том числе из якутского подвида, отобранных в нескольких хребтах (n=17, n=11, n=21, n=10), и чукотского подвида (n=3); домашних овцах (n=35). При анализе генетической сети NeighborNet было выявлено, что снежные бараны формируют собственный удаленный кластер (D_N= от 1,544 до 2,225; от 1,685 до 2,424; 1,674 до 2,454 между группами снежного и муфлонами; овцами и архарами, соответственно). При этом остальные изучаемые виды формируют два кластера: первый включает группы архаров, а второй - муфлонов и овец. PCoA-анализ показал, что первая координата четко отделяла снежных баранов от остальных групп (Fst = 0,304; 0,333; 0,378 между снежными баранами и овцой, архарами, муфлонами, соответственно). Вторая главная координата отсоединяла чукотских от якутских толсторогов и группы архаров от овцы и муфлона. Для установления индивидуальной принадлежности к группе был проведен кластерный анализ в программе STRUCTURE. При К=2 муфлоны образуют единый кластер с домашними овцами, а снежные бараны - с архарами. При К=3 снежные бараны и архары формируют собственные кластеры. При К=5 каждый изучаемый вид формирует собственный кластер, при этом средние значения критерия членства для домашних овец, муфлонов и снежных баранов были высокими и составили Q_3/5=0,976±0,004, Q_2/5=0,980±0,004 и Q_5/5=0,962±0,011, соответственно. Для группы архаров критерий членства был ниже (Q_1/5=0,747±0,072). При К=6 чукотские толстороги (Q_4/6=0,991±0,001) четко отделяются от своих якутских сородичей (Q_6/6=0,947±0,014). Таким образом, нами было продемонстрировано, что разрешающей способности десяти микросателлитных маркеров домашних овец достаточно для идентификации диких представителей рода Ovis.

род Ovis, домашняя овца, дикие сородичи, архары, снежные бараны, муфлоны, микросателлитные локусы, идентификация

1. Arif I. A. DNA marker technology for wildlife conservation / I. A. Arif, H. A. Khan, A. H. Bahkali, A. A. Al Homaidan, A. H. Al Farhan, M. Al Sadoon, M. Shobrak // Saudi Journal of Biological Sciences. - 2011. - № 18. - P. 219-225.

2. Ogden R. Wildlife DNA forensics-bridging the gap between conservation genetics and law enforcement / R. Ogden, N. Dawnay, R. McEwing // E. Species Res. - 2009. - № 9. -P. 179-195.

3. Rezaei H. R. Evolution and taxonomy of the wild species of the genus Ovis (Mammalia, Artiodactyla, Bovidae) / H. R. Rezaei, S. Naderia, I. C. Chintauan-Marquiera, S. Jordan, P. Taberlet, A. T. Virk, H. R. Naghash, D. Rioux, M. Kaboli, G. Luikart, F. Pompanon // Molecular Phylogenetics and Evolution. - 2010. - № 54. - P. 315-326.

4. Feng J. Genetic differentiation of argali sheep Ovis ammon in Mongolia revealed by mitochondrial control region and nuclear microsatellites analyses / J. Feng, M. R. Frisina, M. S. Webster, G. Ulziimaa // Journal of the Bombay Natural History Society. - 2009. - № 106(1). - P. 38-44.

5. Fahmi A. I. Genetic Variation in Captive Herd of Arabian Oryx Using RAPD and ISSR Markers / Fahmi A. I., Al-Otaibi S. A. // African Journal of Biotechnology. - 2011. - № 10(27). - P. 5251-5262.

6. Budowle B. Forensics and mitochondrial DNA: applications, debates, and foundations / B. Budowle, M. W. Allard, M. R. Wilson, R. Chakraborty // Annu Rev Genomics Hum Genet. - 2003. - № 4. -P. 119-141.

7. Kol N. V. Polymorphism of ISSR-PCR markers in Tuvinian population of Reindeer Rangifer tarandus / N. V. Kol, O. E. Lazebny // Russ. J. Genet. - 2006. - № 42. - P. 1466 -1469.

8. Столповский Ю. А. Сравнительный анализ полиморфизма ISSR-маркеров в популяциях яка (Bos mutus) и гибридов F1 между яком и крупным рогатым скотом в Саяно-Алтайском регионе / Ю. А. Столповский, Н. В. Кол, А. Н. Евсюков, Л. В. Нестерук, Ч. М. Доржу, Ц. Цендсурэн, Г. Е. Сулимова // Генетика. - 2014. - № 50 (10). - С. 1163

9. Gaponova I. I. Comparative analysis of polylocus spectra of ISSR-PCR markers in dogs, jackals and wolves / I. I. Gaponova, V. I. Glazko, T. V. Blokhina, E. A. Knyaseva, T. T. Glazko // Central European Journal of Zoology. - 2017. - Т. 1. № 3. - С. 4 -18.

10. Serra I. A. Comparison of ISSR and SSR markers for analysis of genetic diversity in the seagrass Posidonia oceanica / I. A. Serra, G. Procaccini, M. C. Intrieri, M. Migliaccio, S. Mazzuca, A. M. Innocenti1 // Marine Ecology Progress Series. - 2007. - №8. - P. 71 -79.

11. Miller J. M. A genome-wide set of SNPs detects population substructure and long-range linkage disequilibrium in wild sheep / J. M. Miller, J. Poissant, J. W. Kijas, D. W. Coltman, the International Sheep Genomics Consortium //Molecular Ecology Resources. -2011. - № 11(2). - P. 314 - 322.

12. Garvin M. R. Application of single nucleotide polymorphisms to non-model species: a technical review / M. R. Garvin, K. Saitoh, A. J. Gharrett //Molecular Ecology Resources. - 2010.- №10.- P. 915 -934.

13. Ogden R. The use of cross-species genome-wide arrays to discover SNP markers for conservation genetics: a case study from Arabian and scimitar-horned oryx / R. Ogden, J. Baird, H. Senn, R. McEwing // Conservation Genetics Resources. - 2012.- №4. - P. 471 - 473.

14. Kharzinova V. R.A study of applicability of SNP chips developed for bovine and ovine species to whole-genome analysis of reindeer Rangifer Tarandus / V. R. Kharzinova, A. A. Sermyagin, E. A. Gladyr, G. Brem, N. A. Zinovieva, I. M. Okhlopkov //Journal of Heredity. - 2015. - № 106(6). - P. 758 -761.

15. Kim K.-S. Cross-Species Amplification of Bovidae Microsatellites and Low Diversity of the Endangered Korean Goral / K. S. Kim, M.-S. Min, J.-H. An, H. Lee // Journal of Heredity. - 2004. - № 95 (6). - P. 521-525.

16. Marín J. C. Cross-amplification of nonspecific microsatellites markers: a useful tool to study endangered/vulnerable species of southern Andes deer / J. C. Marín, P. Orozco-ter Wengel, K. Romero, J. P. Vásquez, V. Varas, J. A. Vianna // Genet Mol. Res. - 2014. - №13 (2). - P. 3193-3200.

17. Nguyen T. T. Genomic conservation of cattle microsatellite loci in wild gaur (Bos gaurus) and current genetic status of this species in Vietnam / T. T. Nguyen, S. Genini, L. C. Bui, P. Voegeli, G. Stranzinger, J. P. Renard, J. C. Maillard, B. X. Nguyen // BMC Genet. - 2007. - №6. - P.77.

18. Gutierrez E. Genetic variation and population structure in desert bighorn sheep: implications for conservation / E. Gutierrez, S. Kalinowski, W. Boyce, P. Hedrick // Conservation Genetics. - 2000. -№1(1). - P. 3-15.

19. Poissant J. Genome-wide cross-amplification of domestic sheep microsatellites in bighorn sheep and mountain goats / J. Poissant, A. B. Shafer, C. S. Davis, J. Mainguy, J. T. Hogg, S. D. Côté, D. W. Coltman // Mol Ecol Resour. - 2009 - № 9(4). - P. 1121-6.

20. Abad-Zavaleta J. Genetic diversity analysis of two desert bighorn sheep (Ovis canadensis mexicana) population in Mexico / J. Abad-Zavaleta, A. M. Sifuente-Rincon, A. Lafon-Terrazas, J. Gutierrez-Alderete, E. Gonzalez-Rodriguez, J. A. Ortega-Gutierrez, S. Del Moral, C. A. Meza-Herrera // Tropical and Subtropical Agroecosystems. - 2011. - № 14. - P.171 - 178.

21. Worley K. Population genetic structure of North American thin horn sheep (Ovis dalli) / K. Worley, C. Strobeck, S. Arthur, J. Carey, H. Schwantje, A. Veitch, D. W. Coltman // Molecular Ecology. - 2004. - №13(9). - P. 2545 -2556.

22. Petit E. Genetic structure of populations of the Mediterranean mouflon (Ovis gmelinl) / E. Petit, S. Aulagnier, R. Bon, M. Dubois, B. Crouau-Roy //Journal of Mammalogy. - 1997. - № 78 (2). - P. 459-467.

23. Sadeghi B. Genetic Diversity of Tandureh Mouflon Population / B. Sadeghi // Acta Vet Eurasia. - 2018. - № 44. - P. 20-25.

24. Nei. M. Molecular Evolutionary Genetics, Columbia University Press, NewYork, 1987

25. Peakall R. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research -an update / R. Peakall, P. E. Smouse // Bioinformatics. - 2012. - № 28. - P. 2537-2539

26. Huson D. H. Application of Phylogenetic Networks in Evolutionary Studies / D. H. Huson, D. Bryant //Molecular Biology and Evolution. - 2006. - № 23 (2). - P. 254-267.

27. Prichard J. K. Inference of population structure using multilocus genotype data / J. K. Prichard, M. Stephens, P. Donnelly // Genetics. - 2000. - №55. - P. 945-959.

28. Hartl D. L., Clark A. G. Principles of population genetics, United Kingdom: Sunderland, 1997.

29. Денискова Т. Е. Сравнительное исследование информативности STR и SNP маркеров для внутривидовой и межвидовой дифференциации рода Ovis / T. Е. Денискова, Сермягин А.А., В. А. Багиров, И. М. Охлопков, Е. А. Гладырь, Р. В. Иванов, Г. Брем, Н. А. Зиновьева // Генетика. - 2016. - № 52(1). - С. 90-96.

30. Vigne J. D. The origins of animal domestication and husbandry: a major change in the history of humanity and the biosphere / J. D. Vigne // C R Biol. - 2011. - №334(3). - P. 171-181.