Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛОГО И ПЕСТРОГО ТОЛСТОЛОБИКОВ ГПСРП «ЛИМАНСКОЕ» ХАРЬКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Борисенко Н.А. 1 Нагорнюк Т.А. 1
1 Институт рыбного хозяйства Национальной академии аграрных наук Украины
Проанализированы особенности генетической структуры белого и пестрого толстолобиков при использовании 6-ти генетико-биохимических маркеров – TF, Рralb, EST, MDH, МЕ, СА. У обоих видов толстолобиков локус TF имеет 2–5 электрофоретических компонентов – Tf А, В, С, D, Е. Выявлены сезонные отличия по частоте аллельных вариантов у групп белого толстолобика по локусам Рralb и EST, у пестрого – по локусу Рralb. Обнаружена специфичность распределения аллельных вариантов локуса МЕ, поскольку у исследуемых видов толстолобика летом и осенью значительно преобладала частота аллеля с низкой молекулярной массой. Наблюдалось преобладание фактического уровня гетерозиготности над ожидаемым по локусам СА (летом и осенью), EST (осенью) у белого толстолобика и локусами Pralb (летом), EST (летом и осенью) у пестрого толстолобика. Выявленный уровень средней гетерозиготности на локус составил 57,8 % (летом) и 65,3 % (осенью) у белого, а также 64,5 % (летом) и 60,5 % (осенью) у пестрого толстолобика.
белый толстолобик
пестрый толстолобик
генетико-биохимические маркеры
генетическая структура
аллели
генотип
гетерозиготность
1. Генетика изоферментов. – М.: Наука, 1977. – 275 с.
2. Глазко В.И., Созинов И.А. Генетика изоферментов животных и растений. – К.: Урожай, 1993. – 528 с.
3. Демкина Н.В., Новикова Е.В., Демкин В.А. Результаты использования биохимических маркеров в селекции карповых рыб – опыт ВНИИПРХ // Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб: тезисы докл. междунар. конф. (10–12 сент. 2008 г.). – СПб., 2008. – С. 58–59.
4. Карнаухов Г.И., Василиади В.Д. Трансферрины белого и пестрого толстолобиков // Проблемы воспроизводства растительноядных рыб, их роль в аквакультуре: материалы междунар. научно-практ. конф. (Адлер, 27-30 сент. 2000 г.). – Краснодар, 2000. – С. 22–23.
5. Карнаухов Г.И., Василиади В.Д. Альбумины белого и пестрого толстолобиков // Проблемы воспроизводства растительноядных рыб, их роль в аквакультуре: материалы междунар. научно-практ. конф. (Адлер, 27-30 сент. 2000 г.). – Краснодар, 2000. – С. 23–24.
6. Кирпичников В.С. Генетика и селекция рыб. – Л.: Наука, 1987. – 520 с.
7. Организация селекционно-племенной работы в рыбоводстве. – К.: «Рыбка моя», 2006. – 352 с.
8. Фермерское рыбоводство. – К.: Герб, 2008. – 560 с.
9. Davis B.J. Disc electrophoresis. II. Method and application to human serum proteins // Ann. N. Y. Acad. Sci. – 1964. – Vol. 121. – P. 404–408.
10. Swofford D.L., Selander R.B. Biosys-1: A Fortran program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics // J. Heredity. – 1981. – Vol. 72. – P. 281–283.

В прудовых рыбоводных хозяйствах Украины практика формирования племенного материала белого и пестрого толстолобиков, когда их маточные стада происходят от ограниченного количества самок, во многих случаях приводила к получению гибридного потомства, повышению уровня инбридинга и сужению изменчивости популяционной генетической структуры. В связи с этим важным является необходимость увеличения гетерогенности племенных стад и повышение уровня жизнестойкости рыб [8].

Поэтому при формировании племенных стад генетически чистого материала белого и пестрого толстолобиков важным является постоянный их генетический контроль [7].

В генетических и селекционных исследованиях перспективным является использование биохимической изменчивости. Анализ полиморфизма белков может дать важную информацию о гетерогенности исходного материала, что позволит спланировать селекционно-племенную работу. Изучение биохимических маркеров позволяет оценивать генетическую структуру популяций, следить за ее изменениями при формировании маточных стад рыб, позволяет определять их генетическую разнокачественность [6].

Целью нашего исследования было проанализировать особенности изменчивости генетической структуры и уровня гетерогенности при использовании генетико-биохимических маркеров у двух видов толстолобиков, выловленных в разные сезоны (лето, осень) в условиях ГПСРП «Лиманское» Харьковской обл.

Материал и методы исследования

Отбор образцов крови проводили осенью и летом у групп толстолобиков, которые выращиваются в ГПСРП «Лиманское» Харьковской обл. Кровь отбирали у живых особей из хвостовой вены в пластиковые пробирки с гепарином. Кровь центрифугировали при 3 тыс. оборотов 10 мин и отбирали плазму в отдельные пробирки. Образцы плазмы и эритроцитов хранили при –20 °С.

Выполнен анализ генетической структуры белого (Hypophthalmichthys molitrix) и пестрого (Aristichthys nobilis) толстолобиков по шести генетико-биохимическим маркерам – локусам трансферрина (TF), преальбумина (Рralb), эстеразы (EST, КФ 3.1.1.1), малатдегидрогеназы (MDH, КФ 1.1.1.37), малик энзима (МЕ, КФ 1.1.1.40) и карбоангидразы (СA, КФ 4.2.1.1).

Исследования проводились с использованием методов вертикального полиакриламидного и горизонтального крахмального электрофорезов [2, 9] с собственными модификациями с последующим гистохимическим окрашиванием [1] и генотипированием согласно рекомендациям авторов [3–5]. Статистическую обработку полученных результатов выполняли с использованием компьютерной программы «Biosys-1» [10].

Результаты исследований и их обсуждение

Проведенный анализ генетической структуры групп белого и пестрого толстолобиков, выловленных осенью и летом, дал возможность выявить отличия по частоте аллелей полиморфных белковых и ферментных локусов, особенности распределения которых представлены в табл. 1.

Таблица 1

Частота аллелей по генетико-биохимическим маркерам у толстолобиков

Локус

Аллель

Частота аллелей

белый толстолобик

пестрый толстолобик

лето

осень

лето

осень

Рralb

A

0,317

0,456

0,533

0,650

B

0,683

0,544

0,467

0,350

EST

F

0,569

0,618

0,534

0,517

S

0,431

0,382

0,466

0,483

MDH

F

0,583

0,571

0,567

0,533

S

0,417

0,429

0,433

0,467

ME

F

0,667

0,614

0,633

0,600

S

0,333

0,386

0,367

0,400

СA

F

0,483

0,471

0,483

0,517

S

0,517

0,529

0,517

0,483

Анализ данных, приведенных в табл. 1, показал что сезонные отличия по частоте аллельных вариантов наблюдали у групп белого толстолобика по локусам Рralb и EST. У белого толстолобика, выловленного летом, преобладает частота аллельного варианта Рralb В (0,683), сравнительно с частотой Рralb А (0,317).

У выловленной осенью группы белого толстолобика таких отличий по частоте аллелей Рralb А и В не выявлено. По локусу EST у белого толстолобика осенью преобладает частота аллеля с низкой молекулярной массой Est F (0,618), в отличие от аллеля Est S (0,382) и по сравнению с группой летнего периода, у которой частота обоих аллельных вариантов локуса EST заметно не отличалась.

У пестрого толстолобика сезонные отличия выявлены по локусу Рralb. Так, у выловленной осенью группы частота Рralb А (0,650) значительно преобладает над частотой Рralb В (0,350). У пестрого толстолобика, выловленного летом, отличий между частотой аллельных вариантов локуса Рralb не выявлено (см. табл. 1).

Из приведенных данных также видно, что наблюдалась специфика распределения аллелей локуса ME. Так, у групп белого и пестрого толстолобиков, как в летний, так и в осенний периоды, значительно чаще встречался аллель Mе F, по сравнению с аллелем Mе S.

Проведенный анализ показал, что у толстолобиков, выловленных в разные сезоны, выявлены отличия по распределению фактических и ожидаемых генотипов исследуемых локусов (табл. 2, 3).

Приведенные в таблице данные показывают, что у белого толстолобика, выловленного осенью, избыток гетерозиготных особей FS наблюдался по локусам СА (χ2 = 6,140; Р < 0,05), EST (χ2 = 12,456; Р < 0,001) и ME (χ2 = 4,867; Р < 0,05).

У выловленных летом белых толстолобиков неуравновешенное состояние генетической структуры из-за избытка гетерозигот наблюдалось только по локусу СA (χ2 = 4,439; Р < 0,05).

У пестрого толстолобика, выловленного летом, достоверный избыток гетерозигот обнаружен по локусам Рralb (χ2 = 6,249; Р < 0,05) и EST (χ2 = 9,636; Р < 0,01), а в группе толстолобика, выловленного осенью, такой избыток присутствует только по локусу EST (χ2 = 7,297; Р < 0,01).

Таблица 2

Распределение генотипов по локусам у толстолобиков в летний период

Локусы

Генотипы

Белый

Пестрый

Gobs

Gexp

χ2

Р

Gobs

Gexp

χ2

Р

Рralb

AA

3

2,9

0,007

> 0,05

5

8,4

6,249

< 0,05

AB

13

13,2

22

15,2

BB

14

13,9

3

6,4

EST

FF

7

9,3

2,942

> 0,05

4

8,2

9,636

< 0,01

FS

19

14,5

23

14,7

SS

3

5,3

2

6,2

MDH

FF

10

10,1

0,004

> 0,05

9

9,5

0,143

> 0,05

FS

15

14,8

16

14,9

SS

5

5,1

5

5,5

ME

FF

11

13,2

3,358

> 0,05

10

11,9

2,280

> 0,05

FS

18

13,6

18

14,2

SS

1

3,2

2

3,9

СA

FF

4

6,9

4,439

< 0,05

6

6,9

0,415

> 0,05

FS

21

15,2

17

15,2

SS

5

7,9

7

7,9

Примечание. Gobs – фактические генотипы; Gexp – ожидаемые генотипы.

Таблица 3

Распределение генотипов по локусам у толстолобиков в осенний период

Локусы

Генотипы

Белый

Пестрый

Gobs

Gexp

χ2

Р

Gobs

Gexp

χ2

Р

Рralb

AA

7

6,9

0,002

> 0,05

11

12,6

1,577

> 0,05

AB

17

17,1

17

13,9

BB

10

9,9

2

3,6

EST

FF

8

12,9

12,456

< 0,001

4

7,6

7,297

< 0,01

FS

26

16,3

22

14,7

SS

0

4,9

3

6,6

MDH

FF

9

11,3

2,533

> 0,05

8

8,4

0,089

> 0,05

FS

22

17,4

16

15,2

SS

4

6,3

6

6,4

ME

FF

10

13,1

4,867

< 0,05

9

10,7

1,635

> 0,05

FS

23

16,8

18

14,6

SS

2

5,1

3

4,7

СA

FF

4

7,6

6,140

< 0,05

7

7,9

0,415

> 0,05

FS

25

17,7

17

15,2

SS

6

9,7

6

6,9

Примечание. Gobs – фактические генотипы; Gexp – ожидаемые генотипы.

По литературным данным у пестрого толстолобика локус трансферрина кодируется пятью кодоминантными аллелями (А, В, С, D и Е) [4]. У исследуемых групп толстолобиков локус TF распределялся на 2–5 электрофоретических компонентов – Tf А, В, С, D, Е. У белого толстолобика летом выявлено четыре типа фракционного состава трансферрина – один четырехкомпонентный (Tf AВСD – 10 %), два трехкомпонентных (Tf AВС – 10 %, Tf ВСD – 30 %) и один двухкомпонентный (Tf ВС – 50 %.). У белого толстолобика осенью обнаружено восемь компонентов локуса TF – три двухкомпонентных (Tf АВ – 2,9 %, Tf AD – 2,9 %, Tf СD – 28,5 %), три трехкомпонентных (Tf AВС – 5,7 %, Tf ВСD – 40 %, Tf СDЕ – 8,6 %) и два четырехкомпонентных (Tf AВСD – 8,6 %, Tf ВСDЕ – 2,9 %).

У пестрого толстолобика летом локус TF представлен 8 типами электрофоретических фракций – один четырехкомпонентный (Tf AВСD – 3,3 %), три трехкомпонентных (Tf AВС – 10 %, Tf AВD – 13,3 %, Tf ВСD – 33,3 %) и четыре двухкомпонентных (Tf AВ – 6,7 %, Tf AС – 3,3 %, Tf ВС – 26,7 %, Tf ВD – 3,3 %). У пестрого толстолобика осенью локус TF представлен 6-ю типами электрофоретических фракций – один пятикомпонентный (Tf AВСDЕ – 3,3 %), один четырехкомпонентный (Tf ВСDЕ – 6,7 %), два трехкомпонентных (Tf ВСD – 3,3 %, Tf СDЕ – 26,7 %) и два двухкомпонентных (Tf СD – 3,3 %, Tf DЕ – 56,7 %).

По исследованным генетико-биохимическим маркерам достаточно высокий уровень гетерозиготности выявлен у белого толстолобика по локусам СА (70 и 71,4 % летом и осенью, соответственно) и EST (76,5 % осенью). У пестрого толстолобика этот показатель был высоким по локусам EST (79,3 и 75,9 %, летом и осенью соответственно) и Рralb (73,3 % летом). У исследуемых групп толстолобиков фактический уровень гетерозиготности по указанным выше локусам достоверно преобладал над ожидаемым (табл. 4).

Несмотря на достаточно высокий фактический уровень гетерозиготности по отдельным локусам, выявленный уровень средней гетерозиготности на локус заметно не отличался от теоретически рассчитанного у исследуемых видов толстолобиков.

Таблица 4

Уровень средней гетерозиготности по генетико-биохимическим маркерам у толстолобиков

Сезон

Локус Н

EST

Рralb

MDH

ME

CA

Нсредняя

Белый толстолобик

Лето

Нobs

0,655

0,433

0,500

0,600

0,700

0,578 ± 0,049

Нexp

0,499

0,440

0,494

0,452

0,508

0,479 ± 0,014

Осень

Нobs

0,765

0,500

0,629

0,657

0,714

0,653 ± 0,045

Нexp

0,479

0,504

0,497

0,481

0,506

0,493 ± 0,006

Пестрый толстолобик

Лето

Нobs

0,793

0,733

0,533

0,600

0,567

0,645 ± 0,05

Нexp

0,506

0,506

0,499

0,472

0,508

0,498 ± 0,007

Осень

Нobs

0,759

0,567

0,533

0,600

0,567

0,605 ± 0,04

Нexp

0,508

0,463

0,506

0,488

0,508

0,495 ± 0,009

Примечание. Нobs – фактический уровень гетерозиготности; Нexp – ожидаемый уровень гетерозиготности.

Заключение

Выполнен анализ генетической структуры групп белого и пестрого толстолобиков, выловленных в разные сезоны, по полиморфным генетико-биохимическим маркерам: TF, Рralb, EST, MDH, МЕ и СА. У толстолобиков локус TF на электрофореграммах представлен 2–5 вариантами – Tf А, В, С, D, Е. Наблюдалась специфика распределения аллелей локуса ME: у двух видов толстолобиков летом и осенью преобладала частота аллеля с низкой молекулярной массой Mе F, сравнительно с Mе S. По частоте аллельных вариантов наблюдали сезонные отличия у групп белого толстолобика по локусам Рralb и EST, а у пестрого – только по локусу Рralb.

Несмотря на выявленный достаточно высокий уровень гетерозиготности по отдельным локусам, фактический уровень средней гетерозиготности на локус у видов заметно не отличался от ожидаемого и составил 57,8 % (летом) и 65,3 % (осенью) у белого, а также 64,5 % (летом) и 60,5 % (осенью) у пестрого толстолобиков, что свидетельствует об уравновешенном состоянии генетической структуры исследуемых популяций.

Рецензенты:

Третяк А.М., д.с.-х.н., старший научный сотрудник, заместитель директора по научной работе, Институт рыбного хозяйства Национальной академии аграрных наук Украины, г. Киев;

Бех В.В., д.с.-х.н., старший научный сотрудник, зав. отдела селекции рыб, Институт рыбного хозяйства Национальной академии аграрных наук Украины, г. Киев.

Работа поступила в редакцию 01.04.2014.

Библиографическая ссылка

Борисенко Н.А., Нагорнюк Т.А. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛОГО И ПЕСТРОГО ТОЛСТОЛОБИКОВ ГПСРП «ЛИМАНСКОЕ» ХАРЬКОВСКОЙ ОБЛАСТИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 5-6. – С. 1253-1257;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34077 (дата обращения: 12.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074