Применение микросателлитного анализа в генетических исследованиях европейского зубра (Bison bonasus)
https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-1-5-17
- Р Р‡.МессенРТвЂВВВВВВВВжер
- РћРТвЂВВВВВВВВнокласснРСвЂВВВВВВВВРєРСвЂВВВВВВВВ
- LiveJournal
- Telegram
- ВКонтакте
- РЎРєРѕРїРСвЂВВВВВВВВровать ссылку
Полный текст:
Аннотация
Цель: обобщить накопленный материал по исследованию микросателлитных локусов у европейского зубра (Bison bonasus), описанный в научной литературе, и провести их сравнительную характеристику.
Материалы и методы. База данных PubMed®/The National Center for Biotechnology Information (NCBI) (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/) и научная электронная библиотека eLIBRARY.RU (https://elibrary.ru/).
Результаты. Вопросу изучения генетического разнообразия популяций зубра посвящено множество работ, основанных на оценке родословных, а также на использовании ядерных и митохондриальных маркеров. Оценка генетического разнообразия и популяционной структуры, а также контроля степени инбридинга разводимых в неволе групп является одной из основных задач при сохранении и воспроизводстве редких видов. Это связано с тем, что в таких группах наблюдается снижение генетической изменчивости, которая влияет на адаптацию и выживание реинтрадуцированных на волю особей. Первые работы, посвященные изучению популяций зубров, проводились в 60-х годах XX века и были основаны на анализе групп крови. С открытием структуры ДНК и развитием методов определения ее вариабельности, на смену изучения белкового полиморфизма пришёл анализ самих нуклеотидных последовательностей ДНК. Широкое распространение в исследованиях генетической структуры европейского зубра получили микросателлиты, однонуклеотидные полиморфизмы ядерной и митохондриальной ДНК. Одним из важных критериев, предъявляемых к ДНК-маркерам, наряду с простотой использования и высокой воспроизводимостью, является, по возможности, снижение стоимости анализа и доступность для рутинного использования. В этой связи в нашем исследовании большее внимание мы уделили более рентабельному методу – анализу микросателлитных локусов. Всего для популяции европейского зубра было успешно амплифицировано 48 микросателлитных локусов. В основном использовались мультиплексные панели микросателлитных маркеров, разработанные для крупного рогатого скота (Bos taurus). При этом спектр и количество локусов в работах разных авторов не был одинаков. Исключение составил только локус BM1824, который был использован почти всеми научными коллективами. Число аллелей на локус варьировало от 1 до 6. Большинство рассмотренных локусов характеризуется низким количеством аллелей, что затрудняет оценку действительного показателя уровня инбридинга в популяциях зубра. В связи с этим необходимым является поиск новых, ранее неисследованных высокополиморфных локусов для оценки генетического разнообразия зубра, которые позволят не только более детально описать актуальное состояние генетического разнообразия, уровень геномного инбридинга, но и дать оценку степени дифференциации линий, а также помогут выявить наличие гибридизации с североамериканским бизоном (Bison bison bison) и крупным рогатым скотом (Bos taurus).
Ключевые слова
Об авторах
Н. А. ЧурбаковаРоссия
аспирант
Московская область, Городской округ Подольск, п. Дубровицы 60
В. Р. Харзинова
Россия
кандидат биологических наук
Московская область, Городской округ Подольск, п. Дубровицы 60
О. А. Кошкина
Россия
кандидат биологических наук
Московская область, Городской округ Подольск, п. Дубровицы 60
В. В. Волкова
Россия
кандидат биологических наук
Московская область, Городской округ Подольск, п. Дубровицы 60
Список литературы
1. Scheffers B. The broad footprint of climate change from genes to biomes to people / B. Scheffers, L. De Meester, T. Bridge, A. Hoffmann, J. Pandolfi, R. Corlett, S. Butchart, P. Pearce-Kelly, K. Kovacs, D. Dudgeon, M. Pacifici, C. Rondinini, W. Foden, T. Martin, C. Mora, D. Bickford, J. Watson // Science. - 2016. - Vol. 354. - P. 719.
2. Hogg C. Translating genomic advances into biodiversity conservation / C. Hogg // Nature Reviews Genetics. - 2023. - Vol. 10.
3. Иолчиев Б.С. Биологическая полноценность эпидидимального семени зубра (bison bonasus L.) при криоконсервации и длительном хранении / Б.С. Иолчиев, А.И. Абилов, А.В. Таджиева, В.А. Багиров, Ш.Н. Насибов, И.Н. Шайдуллин, П.М. Кленовицкий, Н.А. Комбарова, М.А. Жилинский // Сельскохозяйственная биология. - 2013. - Т.52. - № 2. - С. 47-52.
4. IUCN Red List of Threatened Species. [Электронный ресурс]. Дата обращения: 01.02.2024. URL: https://www.iucnredlist.org
5. Флинт В.Е. Стратегия сохранения зубра в России / В.Е. Флинт, И.П. Белоусова, В.И. Перерва, В.Д. Казьмин, Е.Г. Киселева, И.В. Кудрявцев, Н.В. Пирожков, Т.Г. Сипко // Москва: Российская Академия наук, Всемирный фонд дикой природы (WWF). - 2002.
6. Olech W. The number of ancestors and their contribution to European bison (Bison bonasus L.) population / W. Olech // Annals of Warsaw Agricultural University. Animal Science. - 1999. - No. 35. - P. 111-117.
7. Raczyński J. European Bison Pedigree Book 2022 / Raczyński J., Bołbot M. // Białowieża, Poland: Białowieski National Park. - 2023.
8. Распоряжение Минприроды России от 31.05.2021 N 17-р «Об утверждении Стратегии сохранения зубра в Российской Федерации». [Электронный ресурс]. Дата обращения: 01.02.2024. URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/strategii_i_doktriny/strategiya_sokhraneniya_zubra_v_rossiyskoy_federatsii
9. Khan S. Overview on the Role of Advance Genomics in Conservation Biology of Endangered Species / S. Khan, G. Nabi, M. W. Ullah, M. Yousaf, S. Manan, R. Siddique, H. Hou // International Journal of Genomics. - 2016. - No. 5. - P. 1-8.
10. Olech W. Genetic Diversity of Wisent Bison bonasus Based on STR Loci Analyzed in a Large Set of Samples / W. Olech, M. Wojciechowska, M. Kloch, M. Perlińska-Teresiak, Z. Nowak-Życzyńska // Diversity. - 2023. - Vol. 15. - No. 3. - P. 399.
11. Чесноков Ю.В. Генетические маркеры: сравнительная классификация молекулярных маркеров / Ю.В. Чесноков // Овощи России. - 2018. - № 3(41). - С. 11-15.
12. Gasparski J.M. Investigations on the Blood Groups of Wisents (Bison Bonasus) and Hybrids in Comparison with the Blood Groups of Cattle / J.M. Gasparski // Blood Groups of Animals. - 1965. - P. 93-97.
13. Sipko T.P. Blood group polymorphism in bison (Bison bonasus) / T.P. Sipko, G.S. Rautian, I.G. Udina, S.V. Ukhanov, Z.I. Berendiaeva // Russian Journal of Genetics. - 1995. - Vol. 31. - No. 1. - P. 93-100.
14. Sipko T.P. Polymorphism of biochemical markers in European bison (Bison bonasus) / T.P. Sipko, G.S. Rautian, I.G. Udina, T.A. Takitskaia // Russian Journal of Genetics. - 1996. - Vol. 32. - No. 3. - P. 346-351.
15. Babik W. Low major histocompatibility complex class I (MHC I) variation in the European bison (Bison bonasus) / W. Babik, A. Kawalko, J. Wójcik, J. Radwan // The Journal of heredity. - 2012. - Vol. 103. - No. 3. - P. 349-359.
16. Radwan J. MHC-DRB3 variation in a free-living population of the European bison / J. Radwan, A. Kawalko, J. Wójcik, W. Babik // Molecular ecology. - 2007. - Vol. 16. - No. 3. - P. 531-540.
17. Омашева М.Е. Молекулярные маркеры. Причины и последствия ошибок генотипирования / М.Е. Омашева, К.П. Аубакирова, Н.А. Рябушкина // Биотехнология. Теория и практика. - 2013. - № 4. - С. 20-28.
18. Burzyńska B. Phylogeny and genetic variation of the European bison Bison bonasus based on mitochondrial DNA D-loop sequences / B. Burzyńska, W. Olech, J. Topczewski // Acta Theriologica. - 1999. - Vol. 44. - No. 3. - P. 253-262.
19. Ward T.J. Identification of domestic cattle hybrids in wild cattle and bison species: a general approach using mtDNA markers and the parametric bootstrap / T.J. Ward, J.P. Bielawski, S.K. Davis, J.W. Templeton, J.N. Derr // Animal Conservation. - 1999. - No. 2. - P. 51-57.
20. Wójcik J. Post-bottleneck mtDNA diversity in a free-living population of European bison: Implications for conservation / J.M. Wojcik, A. Kawalko, M. Tokarska, M. Jaarola, P. Vallenback, C. Pertoldi // Journal of Zoology. - 2008. - Vol. 277. - No. 1. - P. 81 - 87.
21. Yudin N.S. Detection of mitochondrial DNA from domestic cattle in European bison (Bison bonasus) from the Altai Republic in Russia / N.S. Yudin, I.V. Kulikov, K.V. Gunbin, R.B. Aitnazarov, A.V. Kushnir, T.P. Sipko, M.P. Moshkin // Animal Genetics. - 2012. - Vol. 43. - No. 3 - P. 362.
22. Zeyland J. Tracking of wisent-bison-yak mitochondrial evolution / J. Zeyland, L. Wolko, D. Lipiński, A. Woźniak, A. Nowak, M. Szalata, J. Bocianowski, R. Słomski // Journal of applied genetics. - 2012. - Vol. 53. - No. 3. - P. 317-322.
23. Kostyunina O. Comparative Genetic Characteristics of the Russian and Belarusian Populations of Wisent (Bison bonasus), North American Bison (Bison bison) and Cattle (Bos taurus) / O.V. Kostyunina, M.E. Mikhailova, A.V. Dotsev, I.I. Zemlyanko, V.V. Volkova, M.S. Fornara, N.A. Akopyan, A.S. Kramarenko, I.M. Okhlopkov, P.V. Aksenova, E.L. Tsibizova, R.A. Mnatsekanov, N.A. Zinovieva // Cytology and Genetics. - 2020. - Vol. 54. - No. 2. - P. 116-123.
24. Pertoldi C. Phylogenetic relationships among the European and American bison and seven cattle breeds reconstructed using the BovineSNP50 Illumina Genotyping BeadChip / C. Pertoldi, M. Tokarska, J. Wójcik, A. Kawałko, E. Randi, T. Kristensen, V. Loeschcke, D. Coltman, G. Wilson, V. Gregersen, C. Bendixen // Acta theriologica. - 2010. - Vol. 55. - No. 2. - P. 97-108.
25. Oleński K. Subset of SNPs for parental identification in European bison Lowland-Białowieża line (Bison bonasus bonasus) / K. Oleński, S. Kaminski, M. Tokarska, D. Hering // Conservation Genetics Resources. - 2017. - Vol. 10. - No. 2 - P. 73-78.
26. Tokarska M. Effectiveness of microsatellite and SNP markers for parentage and identity analysis in species with low genetic diversity: the case of European bison / M. Tokarska, T. Marshall, R. Kowalczyk, J. Wójcik, C. Pertoldi, T. Kristensen, V. Loeschcke, V. Gregersen, C. Bendixen // Heredity. - 2009. - Vol. 103. - No. 4. - P. 326-332.
27. Kaminski S. Single nucleotide polymorphisms between two lines of European bison (Bison bonasus) detected by the use of Illumina Bovine 50 K BeadChip / S. Kaminski, W. Olech, K. Oleński, Z. Nowak, A. Rusc // Conservation Genetics Resources. - 2012. - Vol. 4. - No. 2. - P. 311-314.
28. Wojciechowska M. Panel of informative SNP markers for two genetic lines of European bison: Lowland and Lowland-Caucasian / M. Wojciechowska, Z. Nowak, A. Gurgul, W. Olech, W. Drobik, T. Szmatoła, // Animal Biodiversity and Conservation. - 2017. - Vol. 40. - No. 1. - P. 17-25.
29. Wojciechowska M. From Wisent to the Lab and Back Again - A Complex SNP Set for Population Management as an Effective Tool in European Bison Conservation / M. Wojciechowska, K. Puchała, Z. Nowak-Życzyńska, M. Perlińska-Teresiak, M. Kloch, W. Drobik-Czwarno, W. Olech // Diversity. - 2023. - Vol. 15. - No. 1 - P. 116.
30. Roth T. Application of bovine microsatellite markers for genetic diversity analysis of European bison (Bison bonasus) / T. Roth, I. Pfeiffer, K. Weising, B. Brenig // Journal of Animal Breeding and Genetics. - 2006. - Vol. 123. - P. 406-409.
31. Михайлова М. Генетическое разнообразие белорусской популяции европейского зубра / М. Михайлова, Ю. Медведева, А. Буневич // Наука и инновации. - 2011. - №. 5 (95). - С. 60-62.
32. Доцев А. В. Исследование аллелофонда и генетической структуры российской популяции зубров (Bison bonasus) кавказско-беловежской линии / А. В. Доцев, П. В. Аксенова, В. В. Волкова, В. Р. Харзинова, О. В. Костюнина, Р. А. Мнацеканов, Н. А. Зиновьева // Экологическая генетика. - 2017. - Т. 15. - № 2. - С. 4-10.
33. Homel K. New data on the genetic diversity of European bison (Bison bonasus) in Belarus / K. Homel, K. Śliwińska, A. Valnisty, M. Nikiforovl // Theriologia Ukrainica. - 2020. - Vol. 19. - No. 19 - P. 45-53.
34. Михайлова М. Е. Сравнение аллельных частот микросателлитных локусов белорусской и польской популяции европейского зубра (Bison bonasus) / М. Е. Михайлова, Ю. В. Медведева // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. - 2023. - № 2. - С. 47-52.
35. Gralak B. Polymorphism of bovine microsatellite DNA sequences in the lowland European bison / B. Gralak, M. Krasińska, C. Niemczewski, Z. Krasiński, M. Żurkowski // Acta Theriologica. - 2004. - Vol. 49. - No. 4 - P. 449-456.
36. Luenser K. Low level of genetic variability in European bisons (Bison bonasus) from the Bialowieza National Park in Poland / K. Luenser, J. Fickel, A. Lehnen, S. Speck, A. Ludwig // European Journal of Wildlife Research. - 2005. - Vol. 51. - No. 1 - P. 84-87.
37. Tokarska M. Genetic variability in the European bison (Bison bonasus) population from Bialowieza forest over 50 years / M. Tokarska, A. Kawałko, J. Wójcik, C. Pertoldi // Biological Journal of the Linnean Society. - 2009. - Vol. 97. - No. 4. - P. 801 - 809.
38. Tokarska M. Genes of the extinct Caucasian bison still roam the Białowiez˙a Forest and are the source of genetic discrepances between Polish and Belarusian populations of the European bison, Bison bonasus / T. Małgorzata, A. Bunevich, D. Demontis, T. Sipko, K. Perzanowski, G. Baryshnikov, R. Kowalczyk, Y. Voitukhovskaya, J. Wójcik, B. Marczuk, I. Ruczynska, C. Pertoldi // Biological Journal of the Linnean Society. - 2015. - Vol. 114. - No. 4. - P. 752-763.
39. Lapickis R. Analysis of the Genetic Diversity of the European Bison (Bison bonasus) Population in Lithuania / R. Lapickis, L. Griciuvienė, A. Kibiša, I. Lipatova, A. Aleksandravičienė, I. Ražanskė, M. Wojciechowska, M. Kloch, W. Olech, A. Paulauskas // Diversity. - 2023. - Vol. 15. - No. 3. - P. 406.
Рецензия
Для цитирования:
Чурбакова Н.А., Харзинова В.Р., Кошкина О.А., Волкова В.В. Применение микросателлитного анализа в генетических исследованиях европейского зубра (Bison bonasus). Генетика и разведение животных. 2024;(1):5-17. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-1-5-17
For citation:
Churbakova N., Kharzinova V., Koshkina O., Volkova V. Application of microsatellite analysis in genetic studies of the European (Bison bonasus). Genetics and breeding of animals. 2024;(1):5-17. (In Russ.) https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-1-5-17