Морфо-генетической изменчивости молоди кумжи из рек ирана

На правах рукописи

Вахид Тагизадэ Особенности морфо-генетической изменчивости молоди кумжи из рек Ирана 03.00.10 – Ихтиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2007 1

Работа выполнена на кафедре ихтиологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор Г.Г.Новиков научный консультант:

кандидат биологических наук, доцент А.Н.Строганов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Ж.А.Черняев кандидат биологических наук К.И.Афанасьев

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится « 26 » октября 2007г. в 15ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.53 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова, по адресу:

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, биологический факультет, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан « » сентября 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Т.И.Куга

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Кумжа распространена на обширном Salmo trutta L.

пространстве, охватывающем значительную часть Европы, западную часть Азии, север Африки (Берг,1948;

Решетников и др., 2002). Кумжа обладает широкой популяционной дифференциацией, осваивая различные водоемы и образуя целый спектр экологических и географических рас.

Кумжа бассейна Каспийского моря относится к одной из ценнейших промысловых рыб региона, хозяйственное значение которой возрастает по мере уменьшения запасов лососевых рыб. На территории Ирана жизнеспособные естественные стада кумжи сохранились во многих реках, однако они подвергаются опасности в связи с постоянно возрастающим антропогенным воздействием, в том числе с развитием горной промышленности (особенно добычи каменного угля) на севере Ирана, где расположены основные нерестовые реки этого вида. Вопросы охраны и рационального использования запасов кумжи не могут быть решены без учета популяционной структуры вида. Одновременно все более важной общебиологической задачей становится мониторинг генетических последствий хозяйственной деятельности человека. Работы по кумже Ирана немногочисленны и, в основном, относятся к началу-середине прошлого века и по большей части характеризуют нерестовые популяции (Державин, 1934;

Кожин, 1957). Проводимые в настоящее время работы в Иране, главным образом, имеют хозяйственную направленность в связи с развитием аквакультуры кумжи (Аbdoli, 1994;

Аbdollahi,1995;

Sharifi,1997). Данные по морфометричесим и генетическим характеристикам кумжи из рек Ирана, практически, отсутствуют. В связи с вышеизложенным и были спланированы комплексные исследования кумжи из рек Ирана по спектру параметров для возможно более полной характеристики иранских популяций.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было сравнительное исследование биологических, морфологических характеристик, а также изучение особенностей генетической дифференциации популяций кумжи из рек Ирана. Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Биологический и морфометрический анализ кумжи из рек Ирана.

2.Исследование частот аллелей маркерных ферментных локусов.

3.Сравнительный анализ биологических, морфометрических и генетических параметров кумжи как внутри Каспийского бассейна, так и между бассейнами Каспийского и Белого морей.

Научная новизна. Впервые проведен анализ аллозимной изменчивости у кумжи из рек Ирана. Проведен сравнительный анализ пластических признаков у молоди кумжи каспийского и беломорского бассейнов. Дана характеристика размерно-возрастных особенностей изменений морфометрических индексов у молоди кумжи из рек Ирана.

Практическое значение. Полученные результаты будут служить основой для разработки методов сохранения численности локальных стад и восстановления малочисленных популяций кумжи в реках Ирана, а также, в дальнейшем, для совершенствования и разработки технологий культивирования данного объекта и создания высокопродуктивных пород с целью увеличения поголовья кумжи.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения профессора А.И.Зотина «Адаптации и биоэнергетика:

онтогенетические, эволюционные и экологические аспекты» (Москва, ИБР РАН, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликована одна печатная работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав (обзор литературы, материал и методы, три главы результаты и обсуждение), выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы, 32 рисунка и 20 приложений. В списке литературы 336 источников, в том числе 277 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Дано обоснование темы диссертации, её научная новизна, сформулированы цели и задачи исследования.

Глава 1. Обзор литературы В обзоре литературы рассмотрены общие представления о биологических, морфологических и генетических характеристиках представителей политипического вида Salmo trutta complex. В отличие от северных популяций кумжи (бассейны Балтийского, Северного, Баренцева, Белого морей) кумжа каспийского побережья Ирана изучена довольно слабо, хотя именно горные реки районов юга Европы и запада Азии демонстрируют наибольшее разнообразие представителей как подвидов кумжи, так и видов р.Salmo, и, по мнению ряда исследователей, эти районы были заселены в более ранние периоды (Яковлев, 1961, Дорофеева, 1989;

Алтухов и др., 1997), чем, например, северные регионы Европы.

В связи со спецификой настоящей работы обсуждаются вопросы изменчивости в популяциях кумжи, отмечается высокая степень приспособления к различным условиям среды, рассматриваются вопросы образования целого спектра экологических и географических рас, реализации комплекса жизненных стратегий, направленных на обеспечение успешного освоения холодных олиготрофных водоемов с бедными ихтиоценами.

Глава 2. Материал и методы Материал собирали в 2005-ом и 2006-ом году в реках Чалус, Карганруд («дикие» популяции), Хараз («заводская» популяция) на территории Ирана и в ручье Воробьевом (Кандалакшский залив Белого моря) на территории России. Выборка кумжи беломорского бассейна была взята для сравнения в качестве реперной точки для стандартизации используемых методов и полученных результатов в связи с тем, что по этим популяциям кумжи (особенно кумжа руч.Воробьев) в литературе имеются наиболее подробные данные как по экологическим, биологическим, морфометрическим, так и по генетическим характеристикам (Осинов, 1984а,б;

Осинов, 1988;

Кузищин, Новиков, 1994;

Осинов, Берначе, 1996;

Кузищин, 1997;

Махров, Кузищин, Новиков, 1998;

Махров, 1999;

Осинов, 2004), в том числе и в сравнительном аспекте при анализе взаимоотношений внутри политипического вида Также при Salmo trutta complex.

анализе полученных результатов использовали взятые из литературных источников материалы по кумжи из рек бассейнов Каспийского и Черного морей.

Рис. 1. Местоположение точек взятия проб в Иране.

Реки Карганруд, Хараз и Чалус (рис.1.) находятся на севере Ирана в горах Алборза и впадают в Каспийское море.

Гидрологические и гидрохимические характеристики этих рек имеют значения, характерные для рек горного типа. Максимальное расстояние между реками Ирана, где производили выборку было километров, т.о. при сборе проб кумжи, практически, полностью было охвачено каспийское побережье Ирана.

Рыб отлавливали с помощью электролова (кроме рыбзавода на реке Хараз) и в замороженном виде (целиком) доставляли на кафедру ихтиологи МГУ для дальнейшей обработки. Были проведены биологический, морфометрический, генетический анализы.

При обработке материалы использовали следующие методы.

1. Биологический анализ, в процессе которого определяли : пол, возраст (по чешуе), массу тела, рассчитывали упитанность по Фультону.

2. Морфометрический анализ - проведены измерения пластических признаков с использованием общепринятой схемы И.Ф.Правдина (1966). Выполняля следующие промеры : L- длина тела;

Ls – длина по Смитту;

l- длина до конца чешуйного покрова;

o диаметр глаза;

с - длина головы;

hс - высота головы;

io - ширина лба;

lmx - длина верхней челюсти;

H - наибольшая высота тела;

h наименьшая высота тела;

aD – антедорсальное расстояние;

pD постдорсальное;

aA - антеанальное;

pl - длина хвостового стебля;

hD - высота спинного плавника;

hA - высота анального плавника;

lP - длина грудного плавника;

sP - ширина грудного плавника;

lV длина брюшного плавника.

Все морфометрические признаки были выражены в индексах (отношение к длине по Смитту, отношение к длине головы). При анализе аллометрического роста традиционно использовали морфометрические признаки, выраженные в индексах по отношение к длине тела до конца чешуйного покрова и к длине головы (Алеев, 1963).

3. Генетический анализ проводили по маркерным локусам, традиционно используемым для кумжи как отечественными, так и зарубежными исследователями (Осинов, 1984;

Allendorf et al, 1977).

Для анализа были взяты пробы следующих тканей: белые мышцы, печень и глаз. Электрофорез проводили по двум, описанным в литературе, методикам (Davis,1964;

Peacock et al.1965;

Осинов, 1984) в полиакриламидном геле.

Исследовали генные локусы, кодирующие ферменты: глицеро 3-фосфатдегидрогеназу (G3PDH);

аспартатаминотрансферазу (ААТ);

малатдегидрогеназу (MDH);

лактатдегидрогеназу (LDH);

креатинкиназу (CK);

малик энзим [НАДФ-зависимая МДГ] (MEP);

супероксиддисмутазу ( SOD);

эстеразы (EST);

эстеразу D (EST-D).

При установлении аллельного состава исследованных аллозимных локусов, руководствовались известными из литературных источников номенклатурой правилами, разработками (Осинов, 1984б;

Осинов, Берначе, 1996;

Allendorf et al., 1977;

Allendorf, Utter, 1979;

Shaklee et al., 1990). Для повышения надежности идентификации аллелей по их относительной электрофоретической подвижности проводили совместные разгонки проб из бассейна Каспия и Белого моря в одном блоке, что выполняется при межпопуляционных сравнениях.

Генетическая интерпретация наблюдаемой изменчивости в исследованных локусах осуществлялась в соответствии с описанными в литературных источниках схемами:

- простое кодоминантное наследование EST-D*, LDH-5*, EST-2*, mSOD-1*, sSOD-2*, sSOD-3* (Осинов, 1984б;

Осинов, 1988;

Осинов, Павлов, 1998);

- модель наследования предполагает одинаковый уровень изменчивости (равенство частот) основных аллелей обоих локусов (изолокусов) sAAT-1,2*, EST-5,6* (Осинов, 1984б;

Осинов, 1988;

Осинов, Берначе, 1996);

- модель наследования предполагает полиморфизм одного локуса mMEP-1,2*, sMDH-1,2*, sMDH-3,4*, LDH-1,2*, LDH-3,4*, G3PDH 2,3*, CK-1,2*, (Осинов, 1984б;

Осинов, 1988;

Махров, 1999;

Осинов, Берначе, 1996).

Проверка соответствия наблюдаемого и теоретического (согласно, модели Харди-Вайнберга-Кастла) распределений генотипов проводили с использованием X2 теста.

4. Статистический анализ проводили по стандартным методикам. Для оценки соответствия распределения морфометрических признаков нормальному распределению рассчитывали эксцесс (Ex) и асимметрию (As).

Достоверность различия морфометрических индексов для выборок кумжи как внутри Каспийского бассейна, так и между бассейнами Каспийского и Белого морей оценивали в программном пакете Statistiсa. с помощью непараметрических и параметрических критериев. Достоверность различия частот аллелей оценивали с помощью F- критерия Фишера (Урбах,1963).

Среднюю гетерозиготность (H) и доли полиморфных локусов (Р) определяли по стандартным формулам (Nei 1975);

генетическая идентичность и генетические дистанции между популяциями кумжи рассчитывались по методу М.Нея (1972, 1975, 1981) при использовании программы TFPGA с построением дендрограммы в программном пакете Statistiсa.

Сведения об объеме собранного, обработанного и проанализированного материала представлены в таблице 1.

Таблица. 1. Информация о собранном и обработанном материале Место Произведенные Данные из литературных Бассейны сбора Год промеры источников Морфомет- Генети- Морфомет Генети-ческие рические ческие рические (по: Осинов, 1984;

Осинов, (по:Кузищин, 1988;

Осинов, 1977) Берначе, 1996) Воробьев по 14 по Белое море Июнь р.Нильма р.Нильма руч. признакам локусу руч.

(n=41) 2005 (574) (861) Воробьев руч. Воробьев оз.Святое оз.Святое Черная реч. р.Лувеньга Черный руч.

Каспий- по 14 по ское море р.Хараз Июнь признакам локусам - р.Терек (n=93) 2005 (1302) (1762) - р.Арпа по 20 по р.Чалус Февраль признакам локусам - р.Апшак (n=50) 2006 (1000) (950) - р.Кутерзы р.Карган- по 20 по руд Февраль признакам локусам (n=50) 2006 (1000) (800) - р.Кура Сравнительный анализ был сделан с привлечением морфометрических данных К.В.Кузищина (1997) для популяций кумжи из рек бассейна Белого моря. В сравнительном анализе генетического материала были использованы данные по кумже рек Западного побережья Каспия, а также бассейнов Черного и Белого морей, полученные из литературных источников (Осинов, 1984а,б;

Осинов, 1988;

Осинов, Берначе, 1996).

Глава 3. Характеристика биологических показателей в выборках кумжи Соотношение полов. В ходе стандартного биологического анализа определяли половой состав в исследуемых выборках. Выборка из р.Хараз на 100% была представлена ювенильными особями. В выборках из рек Чалус и Карганруд соотношение полов было сходным - 76% самцов и 24 % самок (стадия зрелости 1-2). В выборке из Воробьева ручья соотношение самцов и самок было 25% и 75% соответственно (ст.зрел. 2-3).

Возрастной состав. Выборка из реки Хараз была взята из прудов рыборазводного завода, где содержалась молодь в возрасте 0+.

Выборки из рек Чалус и Карганруд представлены исключительно годовиками (специфика сбора материала). В выборке из ручья Воробьев, двухлетки составляли 58,5 %, трехлетки 17,1%, четырехлетки 24,4%.

Размерно-весовые показатели. Сведения о весовых показателях и длине (по Смитту) кумжи представлены на рисунке 2.

А Б Рис. 2. Средние значения веса (г) (А) и длины по Смитту (см) (Б) у кумжи в исследовавшихся группировках.

Упитанность (по Фультону). Оценка показателя упитанности продемонстрировала сходные средние значения (от 1,58 до 2,08) во всех исследованных выборках. Коэффициент вариации имел средние для биологических данных значения (от 11,58% до 15,10%).

Проведенный корреляционный анализ показал, что во всех выборках происходят изменения упитанности с изменением линейных размеров у молоди кумжи. Для выборок из рек Хараз, Чалус и Карганруд упитанность снижалась с увеличением длины рыбы (значения коэф.коррел. в пределах от -0,35 до -0,61). Тенденция снижения упитанности с увеличением длины тела не связана с ухудшением состояния и кондиций более крупной молоди. Превалирование роста в длину характерно для подвижных рыб, скорости плавания которых в ходе онтогенеза значительно возрастают (как известно, максимальная скорость особи равна корню кубическому от длины тела рыбы (Алеев, 1957)). Очевидно, что в рыбоводной практике определяемый таким образом показатель упитанности при выращивании кумжи может применяться с определенными поправками на особенности аллометрического роста кумжи, по крайней мере, в младших возрастных группах.

Глава 4. Особенности изменчивости пластических признаков у молоди кумжи Анализировали особенности изменения значений морфометрических индексов у разноразмерной молоди в исследованных выборках. При увеличении длины тела одновозрастных (1*) рыб из рек Ирана Чалус и Карганруд сходным образом снижались значения морфометрических индексов.

При увеличении длины тела снижались значения морфометрических индексов наибольшей и наименьшей высоты тела, индекс длины головы, индекс длины верхней челюсти (табл. 2).

То есть происходили изменения конституции тела, сводящиеся к тому, что тело становится более «прогонистым». Таким образом происходят изменения, нацеленные на адаптацию к плаванию с высокими скоростями. Так, для беломорской кумжи показано, что во время подготовки к смолтификации молодь переходит от обитания среди разного рода укрытий (между камнями, корягами, стволами деревьев) (Кузищин, 1997;

Кузищин, Новиков, 1994), где скорости течения невысоки (0,05 - 0,07м/с) и позиционирование тела осуществляется за счет грудных плавников, в т.ч. обеспечивающих т.н. эффект «прилипания» к грунту (Павлов, 1979;

Шустов, 1995), молодь переходит к обитанию в толще воды, где скорости потоков более высокие (0,1-0,5 м/с) и плавательная функция уже осуществляется в основном за счет хвостового плавника.

Индексы длины грудного и хвостового плавников у разноразмерной молоди кумжи (р. Хараз, возраст 2 мес.) 0. 0. lp/l y = -0,0051x + 0, 0.20 R2 = 0, lp/l, lc/l 0. lc/l y = 0,0001x + 0, R = 3E- 0. 0. 0. lp/l 8 9 10 11 12 13 lc/l Ls, cm Рис. 3. Значение индексов длины грудного и хвостового плавников у разноразмерной молоди кумжи р. Хараз В соответствии с полученными в нашей работе данным, с увеличением длины тела активно снижаются значения индекса длины грудного плавника, а индекс длины хвостового плавника (рис. 3) практически не меняется (р.Хараз, р.Карганруд), т.е. длина хвостового плавника увеличивается пропорционально длине тела. Таким образом, в онтогенезе у кумжи происходит перераспределение ответственности за положение тела, что отражается, в данном случае, на относительных размерах плавников (Алеев, 1963;

Кузищин, Новиков, 1994).

По полученным для молоди кумжи в нашей работе данным оценивалась статистическая достоверность отличий значений морфометрических индексов. Принимая во внимание выраженный аллометрический рост у молоди кумжи, анализировали только одновозрастных рыб из рек Ирана (Карганруд, Чалус) и бассейна Белого моря (руч.Воробьев).

Таблица 2. Характер изменения значений морфометрических индексов у молоди кумжи Индексы Выборки кумжи Чалус Карганруд Хараз Воробьев (все возр.гр) г = -0,2798, г = -0,2675, г =-0,2117, г = -0,1337, Н/ р = 0,0491;

р = 0,0603;

р = 0,0416;

р = 0,4107;

у = 0,360380701 - у = 0,373190488 у = 0,299690115 у = 0, 0,006486195 92 *х -0,00738715791 *х -0,003295 68338 *х -0,000484134776*х г = -0,2108, г =-0,3585, г = -0,1019, г = -0,2563, h/l р = 0,1416;

р = 0,0106;

р = 0,3311;

р = 0,1104;

у = 0,139065761 - у = 0,156113858 у = 0,113048811 у = 0, 0,0026339673*х -0,004302 85752 *х -0,0012351241*х -0,000492519105 *х г = -0,2099, г = -0,0570, г = 0,0059, г = -0,2543, Caud./l р = 0,1435;

р = 0,6940;

р = 0,9556;

р = 0,1132;

у = 0,167482618- у = 0,12541535 у = 0,137496457 у = 0, 0,00475534025 *х -0,00124293292 *х +0,000119708693*х -0,00153772479 *х г = -0,2556, г =-0,4555, г = -0,3014, г = -0,6080, lр/l р = 0,0732;

р = 0,0009;

р = 0,0033;

р = 0,00003;

у = 0,169045657- у = 0,201400102 у = 0,199023738 у = 0, 0,005 38824076 *х -0,00851147709 *х -0,00505992735 *х -0,00417864851 *х г = -0,4890, г = -0,3663, г = -0,4356, г = -0,5207, С/l р = 0,0003;

р = 0,0089;

р = 0,00001;

р = 0,0006;

у = 0,327564901 - у = 0,301548631 у = 0,32599836 у = 0, 0,00836111451 *х -0,005 42015218 *х -0,00830847709 *х -0,002657445 36 *х г =-0,5162, г =-0,4841, г = -0,4077, г = -0,5437, lmx/l р = 0,0001;

р = 0,0004;

р = 0,00005;

р = 0,0003;

у = 0,212607572 - у = 0,171675035 у = 0,165050452 у = 0, 0,00970643228 *х -0,005 888939 86 *х -0,005135 699 89 *х -0,00185450541 *х Оценку проводили как по параметрическим (критерий Стьюдента), так и непараметрическим (критерий Колмогорова Смирнова) критериям (Урбах, 1963;

Боровиков, 2003). Получены сходные результаты: кумжа из рек Ирана от кумжи ручья Воробьев достоверно отличалась по: pD/Ls, pL/Ls, C/Ls, H/Ls, h/Ls, lp/Ls, sp/Ls, hc/C, причем также все отличия были достоверны и с учетом поправки Бонферони за исключением только h/Ls в паре Чалус – Воробьев. Также необходимо отметить сходство характеристик молоди из рек Чалус и Карганруд. Достоверные отличия в паре Чалус-Карганруд выявлены по t-тесту только по индексам hA/Ls и lV/Ls, а по критерию Колмогорова-Смирнова только по индексам C/Ls и lV/Ls.

Интересно отметить, что из признаков, общих для нашей работы и проведенного на взрослой кумже бассейна Каспия (сравнивали кумжу р.Терек и кумжу р.Кура, различающиеся как показано в ряде исследований (Дорофеева, 1975;

Осинов, 1988) на подвидовом уровне) исследования А.Е.Тамарина (1985), все вошли в список признаков, по которым для каспийской кумжи найдены достоверные отличия. Таким образом, при сравнении одновозрастной рыбы вышеозначенные морфометрические характеристики могут применяться при идентификации не только взрослой кумжи Каспийского бассейна, но и молоди.

Глава 5. Анализ аллозимной изменчивости в группировках кумжи Для проведения популяционного-генетического анализа нами всего было использовано 25 ферментных локусов, из которых были полиморфны (табл. 3).

Таблица 3. Частоты аллелей, гетерозиготность (H) в полиморфных локусах в исследованных выборках кумжи Частоты аллелей в выборках Локус Аллели Воробьев Хараз Чалус Карганруд sAAT-1,2* 100 0.780 - - 120 0.220 - - N 41 - - H 0.463 - - 2 16.25 - - p0, LDH-5* 100 0.351 0.984 0.96 0. 90 0.649 0.016 0.04 0. N 37 93 50 H 0.324 0.01 0.04 0. 2 3.07 40.65 11.48 21. p0,05 p0,05 p0,05 p0, sMDH-2* 100 0.611 - - (аналог 118) 0.389 - - N 36 - - H 0.389 - - 2 1.20 - - p0, sMDH-4* 100 1 0.728 0.670 0. (аналог 50) 0 0.272 0.330 0. N 41 92 48 H 0 0.261 0.3 0. 2 10.70 5.17 1. p0,05 p0,05 p0, G3PDH-2* 100 0.988 0.983 0.97 0. 116 0 0.017 0.03 0. 75 0.012 0 0 N 41 91 50 H 0.024 0.032 0.06 0. 2 0.01 0.03 0.05 0. p0,05 p0,05 p0,05 p0, sSOD-2* 100 1 0 0 80 0 0.296 0.194 0. 60 0 0.704 0.806 0. N 41 93 49 H 0 0.397 0.346 0. 2 0.19 0.59 0. p0,05 p0,05 p0, mMEP-3* 100 1 - - 0. 90 0 - - 0. N 41 - - H 0 - - 0. 2 - - 0. p0, EST-5,6* 100 1 0 0 90 0 0.623 0.744 0. 80 0 0.377 0.256 0. N 6 91 43 H 0 0.791 0.674 0. 2 5.97 1.37 4. p0,05 p0,05 p0, EST-D* 100 1 0 0 145 0 0.025 0 0. 124 0 0.975 1 0. N 41 79 50 H 0 0.051 0 0. 2 0.05 0. p0,05 p0, При проверке на равновесность (X2 тест) получено хорошее соответствие между наблюдаемыми и теоретическими распределениями генотипов во всех выборках за исключением LDH 5* (в 3 выборках) и sMDH-4* (в 2 выборках). LDH-5* представлен в исследованных выборках двухаллельной системой: альтернативный аллель *90 в выборке бассейна Белого моря имел высокую частоту, а в выборках бассейна Каспия (реки Ирана) этот аллель представлен на уровне редкого (табл. 3). Сходные результаты были получены для этих бассейнов и в работе А.Г.Осинова и Л.Берначе (1996).

Неравновесность по LDH-5*, показанная нами для выборок из рек Ирана, явилась следствием очень низкой частоты аллеля *90 (*100 во всех выборках был близок фиксации) и проявившегося на этом фоне недостатка гетерозигот (1-2 на выборку). Смещение равновесия за счет появления гомозиготы редкого аллеля иногда проявляется и в выборках других лососей (Осинов, 2002). Таким образом, выявленная неравновесность носила случайный характер (присутствие хотя бы одной гомозиготы *90, что наблюдалось во всех иранских выборках, приводит к смещению равновесия) и, скорее всего, не является результатом ошибки считывания, так как параллельно анализировались пробы из руч.Воробьев, где аллели находились в гомозиготном и гетерозиготном состояниях, имели высокую частоту и распределение было равновесным (табл. 3). Неравновесность по LDH 5* в выборках кумжи, в т.ч. из Каспийского бассейна, отмечалась и другими исследователями (Осинов, 1984а).

Неравновесность по sMDH-4* (в 2 выборках) также явилась следствием некоторого недостатка гетерозигот и, по нашему мнению, не носит закономерный характер.

Уровень достоверности различия частот доминирующих аллелей исследованных локусов оценивали (попарный анализ) с помощью F-критерия Фишера (Урбах, 1963). Достоверные различия частот аллелей между выборками из рек Ирана и выборкой из руч.

Воробьев бассейна Белого моря установлены по локусам: LDH-5*, sMDH-4*, sSOD-2*, mMEP-3*, EST-D*, EST-5,6* (табл. 4).

Таблица 4. Попарные сравнения (по Фишеру) достоверности отличий частот аллелей в исследованных выборках Значения U-критерия Воробьев- Воробьев- Воробьев- Хараз - Хараз - Чалус Реки Хараз Чалус Карганруд Чалус Карганруд Карганруд № Локусы LDH-5* 0.590 - 8.108 6.780 6. sMDH-4* 0.742 1. 5.830 5,750 4,320 2. G3PDH-2* 0.220 0.610 1.039 0.490 0.990 sSOD-2* 1.350 1.230 0. 10,600 10,500 10, mMEP-3* - - - - 9, EST-5,6* 1,300 1,420 0, 11,200 12,800 13, EST-D* 1,760 0.139 1, 13,300 14,800 12, Жирным шрифтом выделены достоверные значения U-критерия (U 1.96) Выборки из рек Ирана отличались между собой по частотам аллелей только локуса sMDH-4*, однако значение критерия U было близко к граничному.

Сравнение аллельного состава генных локусов, что применяют для выявления качественных отличий между популяциями, проводили как по полученным нами данным, так и с привлечением опубликованных результатов (Осинов, 1984б;

Осинов, 1988;

Казаков, Титов, 1992;

Осинов, Берначе, 1996). Различия аллельного состава между выборками бассейнов Белого и Каспийского морей обнаружены по следующим исследованным ферментным локусам:

G3PDH-2*, sSOD-2*, EST-D*, mMEP-3*, EST-5,6*. Таким образом, качественные отличия аллельного состава выявлены по 6 локусам.

Необходимо отметить, что в работе А.Г.Осинова и Л.Берначе (1996) качественные отличия между выборками из Беломорского и Каспийского бассейнов показаны по 17 локусам. Более низкий уровень отличий в нашей работе связан с тем, что нами проанализировано в общей сложности меньшее количество локусов.

С использованием опубликованных в литературных источниках данных сопоставляли также аллельный состав локусов выборок бассейна Каспийского моря, т.е. внутри группировки кумжи Каспия.

Различия аллельного состава между выборками внутри Каспийского бассейна: 1. из рек Ирана южного побережья Каспия (наши данные) и 2. из рек западного побережья Каспия (из литературных источников – Осинов, 1984б;

Осинов, 1988;

Осинов, Берначе, 1996) обнаружены по следующим ферментным локусам: EST-D*, G3PDH-2*, sSOD-2*, EST-5,6*, то есть на качественном уровне выявлены отличия между группировками кумжи Каспийского бассейна: кумжа рек Ирана (южное побережье Каспия) и кумжа рек западного побережья.

Данные из литературных источников также свидетельствуют о значительной генетической дифференциации популяций кумжи внутри Каспийского бассейна (выборки из рек северо-западного и западного побережья Каспия) (Осинов, Берначе, 1996).

Расчет стандартных генетических дистанций проводили по методике М.Нея (1972, 1975, 1981). Генетические дистанции и идентичность популяций кумжи в нашей работе рассчитывались по генным локусам. Получены высокие значения показателя идентичности выборок из рек Ирана (0,997 - 0,998). Значения стандартных генетических дистанций между выборками кумжи из рек Ирана находились в пределах от 0,002 до 0,003, что свидетельствуют в пользу их генетической общности (табл. 5).

Стандартные генетические дистанции кумжи из бассейнов Каспийского моря (Иран) и кумжи бассейна Белого моря сравнивали также с использованием данных из литературных источников. Так, по результам, представленным в исследовании А.Г.Осинова и Л.Берначе (1996) по аллозимным локусам значения генетических дистанций между выборками кумжи из рек бассейна Каспийского моря находились в пределах от 0,026 до 0,068, (выборка из реки Цна не рассматривалась) а в реках бассейна Белого моря - в пределах от 0,009 до 0,025. Между бассейнами генетические дистанции находились в пределах от 0,080 до 0, 161.

По полученным нами данным при сравнении между выборками кумжи Воробьева ручья и реками Ирана, значения стандартных генетических дистанций были выше, и составляли от 0,322 до 0,340, хотя в нашем случае значения могут быть несколько завышены в связи с меньшим общим количеством анализируемых локусов, что вполне согласуется с замечаниями М.Нея (1981) относительно того, что при использовании в расчетах менее 30 локусов значения среднего индекса искажения увеличиваются.

Таблица 5. Стандартные генетические дистанций (над диагональю) и генетическая идентичность (под диагональю) популяций кумжи Ирана Реки Воробьев Хараз Чалус Карганруд Воробьев 0,3217 0,3395 0, Хараз 0,7249 0,0023 0, Чалус 0,7122 0,9977 0, Карганруд 0,7235 0,9968 0, Построенная на основе генетических дистанций методом UPGMA дендрограмма (рис. 4) подтверждает выявленные отличия и демонстрирует наличие двух кластеров, в один из которых объединяются все выборки из рек Ирана, а другой представлен выборкой из ручья Воробьев бассейна Белого моря.

Рис. 4. Дендрограмма, построенная по стандартным генетическим дистанциям (UPGMA-метод) Таким образом, полученные в нашем исследовании данные демонстрируют сходство выборок кумжи из различных рек Ирана не только по морфометрическим, но и по генетическим характеристикам (аллозимные маркеры: частоты аллелей и аллельный состав локусов).

Учитывая тот факт, что р.Карганруд находится на западе, а река Хараз почти на самом востоке каспийского побережья Ирана, с достаточной степенью надежности можно констатировать, что иранские популяции кумжи представляют генетически слабо дифференцированную группировку. При этом, учитывая отличия по аллозимным маркерам не только частот аллелей, но и аллельного состава некоторых локусов, можно ожидать, что иранская кумжа значительно генетически дивергирована от других популяций кумжи Каспийского моря. Для окончательной оценки степени отличий и выработки решения об их таксономическом статусе подобные исследования следует продублировать и, возможно, расширить как число исследуемых аллозимных локусов, так и количество выборок кумжи из рек Ирана.

ВЫВОДЫ 1. Достоверные отличия между одновозрастной молодью кумжи из рек Ирана и кумжей бассейна Белого моря (руч.Воробьев) наблюдаются по морфометрическим индексам: pD/Ls, hc/C, lp/Ls, h/Ls, H/Ls, C/Ls, pl/Ls, sp/Ls.

2. При увеличении длины тела одновозрастных (1*) рыб из рек Ирана Чалус и Карганруд сходным образом снижались значения морфометрических индексов h/l, H/l, lp/l, C/l, lmx/l;

при этом значения индекса Caud./l, практически, не изменяются, что, видимо, связано с увеличении нагрузок на хвостовой плавник при увеличении скоростей плавания.

3. Кумжа из рек Ирана от кумжи из бассейна Белого моря достоверно отличалась по частотам доминирующего аллеля следующих локусов: LDH-5*, sMDH-4*, sSOD-2*, mMEP-3*, EST D*, EST-5,6*.

4. Качественные отличия аллельного состава между выборками бассейнов Белого и Каспийского морей наблюдались в аллозимных локусах: G3PDH-2*, sSOD-2*, EST-D*, mMEP-3*, EST-5,6*.

5. В локусах EST-D*, G3PDH-2*, sSOD-2*, EST-5,6* у кумжи из рек Ирана выявлены аллели, ранее не отмечавшиеся в выборках кумжи Каспийского бассейна (Западное побережье Каспия).

6. Высокая генетическая идентичность (0,997 - 0,998) и значения генетических дистанций свидетельствуют в пользу генетической общности исследованных популяций кумжи из рек Ирана.

По теме диссертации опубликовано:

Новиков Г.Г., Строганов А.Н., Семенова А.В., Тагизадэ В. 2006.

Эколого-генетические аспекты формирования внутривидовой структурированности и популяционной организации рыб //Адаптации и биоэнергетика: онтогенетические, эволюционные и экологические аспекты. Международная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения профессора А.И.Зотина. Москва: Т-во научных изданий КМК. С.89.

Новиков Г.Г., Семенова А.В., Строганов А.Н., Тагизадэ В.

Аллозимная изменчивость в популяциях кумжи из рек Ирана.

Вопросы ихтиологии (в печати)