Особенности филогеографической структуры и популяционно-генетического полиморфизма D. cristata Sars и D. longiremis Sars (Anomopoda: Daphniidae) в Северной Евразии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые представлены данные о популяционно-генетической структуре видов Daphnia cristata Sars, 1862 и D. longiremis Sars, 1862 (Anomopoda: Daphniidae) из водоемов Северной Евразии. На основе фрагмента митохондриального гена 12S рРНК реконструированы филогенетические отношения, связи между гаплотипами и их распространение. Полученные данные свидетельствуют о недавней быстрой пространственной экспансии D. cristata. Согласно результатам исследования, зоны распространения видов D. cristata и D. longiremis разделяются в широтном направлении с зарегистрированной зоной их контакта в Центральной Якутии. Результаты исследования позволяют сделать заключение о сильном влиянии климатических условий ледниковых периодов и межледниковий в позднем плейстоцене – раннем и среднем голоцене – на формирование современного генетического разнообразия и филогеографической структуры D. cristata и D. longiremis.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. И. Зуйкова

Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук; Санкт-Петербургский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии им. Л.С. Берга

Автор, ответственный за переписку.
Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Новосибирск, 630091; Санкт-Петербург, 199053

Л. П. Слепцова

Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук

Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Новосибирск, 630091

Л. В. Андреева

Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук; Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук

Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Якутск, 677007; Новосибирск, 630091

Я. А. Кучко

Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук

Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Петрозаводск, 185035

Н. А. Бочкарев

Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук; Санкт-Петербургский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии им. Л.С. Берга

Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Новосибирск, 630091; Санкт-Петербург, 199053

Е. С. Захаров

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: zuykova1064@yandex.ru
Россия, Якутск, 677000

Список литературы

  1. Котов А.А. Фаунистические комплексы Cladocera (Crustacea, Branchiopoda) Восточной Сибири и Дальнего Востока России // Зоол. журн. 2016. Т. 95. № 7. С. 748–768.
  2. Bekker E.I., Karabanov D.P., Galimov Ya.R., Kotov A.A. Barcoding reveals high cryptic diversity in the North Eurasian Moina species (Crustacea: Cladocera) // PLoS One. 2016. V. 11. doi: 10.1371/journal.pone.0161737
  3. Kotov A.A., Taylor D.J. Contrasting endemism in pond-dwelling cyclic parthenogens: The Daphnia curvirostris species group (Crustacea: Cladocera) // Scientific Reports. 2019. V. 9 (6812). https://doi.org/10.1038/s41598-019-43281-9.
  4. Коровчинский Н.М., Котов А.А., Бойкова О.С., Смирнов Н.Н. Ветвистоусые ракообразные (Crustacea: Cladocera) Северной Евразии. М.: Тов-во науч. изданий КМК, 2021. 481 с.
  5. Zuykova E.I., Bochkarev N.A., Katokhin A.V. Identification of the Daphnia species (Crustacea: Cladocera) in the lakes of the Ob and Yenisei River basins: Morphological and molecular phylogenetic approaches // Hydrobiologia. 2013. V. 715. V. 135–150. doi: 10.1007/s10750-012-1423-3
  6. Zuykova E.I., Simonov E.P., Bochkarev N.A. et al. Contrasting phylogeographic patterns in closely related species of Daphnia longispina group (Crustacea: Cladocera) with focus on north-eastern Eurasia // PLoS One. 2018. V. 13(11). e0207347
  7. Zuykova E.I., Sleptzova L.P., Bochkarev N.A. et al. Mitochondrial lineage diversity and phylogeography of Daphnia (Daphnia) (Crustacea: Cladocera) in North-East Russia // Water. 2022. V. 14. https://doi.org/10.3390/w14121946
  8. Kotov A.A., Garibian P.G., Bekker E.I. et al. A new species group from the Daphnia curvirostris species complex (Cladocera: Anomopoda) from the eastern Palearctic: taxonomy, phylogeny and phylogeography // Zool. J. Linn. Soc. 2021. V. 191. P. 772–822. https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zlaa046
  9. Гордеева Н.В., Дриц А.В., Флинт М.В. Генетическое разнообразие копеподы Limnocalanus macrurus арктических морей России // Океанология. 2019. Т. 59. № 6. С. 998–1007. doi: 10.31857/S0030-1574596998-1007
  10. Hebert P.D.N., Hann B.J. Patterns in the composition of arctic tundra pond microcrustacean communities // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1986. V. 43. № 7. P. 1416–1425. doi: 10.1139/f86-175
  11. Samchyshyna L., Hansson L.A., Christoffersen K.S. Patterns in the distribution of Arctic freshwater zooplankton related to glaciation history // Polar Biol. 2008. V. 31. P. 1427–1435. doi: 10.1007/s00300-008-0482-4
  12. Зуйкова Е.И., Слепцова Л.П., Бочкарев Н.А. и др. Сравнительная филогеография викариантных видов группы Daphnia longispina s.l. (Crustacea: Cladocera) в Северной Евразии // Биология внутренних вод. 2024.
  13. Hall T.A. BioEdit: A user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT // Nucl. Acids Symp. Ser. 1999. V. 41. P. 95−98. doi: 10.14601/Phytopathol_Mediterr-14998u1.29
  14. Katoh K., Rozewicki J., Yamada K.D. MAFFT online service: Multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization // Brief. Bioinform. 2019. V. 20. № 4. P. 1160–1166. https://doi.org/10.1093/bib/bbx108
  15. Guindon S., Gascuel O. A simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by maximum likelihood // Syst. Biol. 2003. V. 52. P. 696–704. doi: 10.1080/10635150390235520
  16. Darriba D., Taboada G.L., Doallo R. et al. jModelTest 2: More models, new heuristics and parallel computing // Nature Meth. 2012. V. 9. № 772.
  17. Tamura K. Estimation of the number of nucleotide substitutions when there are strong transition-transversion and G + C-content biases // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. P. 678–687. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040752
  18. Tavaré S. Some probabilistic and statistical problems in the analysis of DNA sequences. Some mathematical questions in biology // DNA Sequence Analysis. Providence. Amer. Math. Soc. 1986. V. 17. P. 57–86.
  19. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees // Mol. Biol. Evol. 1987. V. 4. P. 6–25. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454
  20. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets // Mol. Biol. Evol. 2016. V. 33. P. 1870–1874. doi: 10.1093/molbev/msw054
  21. Ronquist F., Huelsenbeck J.P. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models // Bioinformatics. 2003. V. 19. P. 1572–1574. doi: 10.1093/bioinformatics/btg180
  22. Rambaut A., Drummond A.J., Xie D. et al. Posterior summarisation in Bayesian phylogenetics using Tracer 1.7 // Syst. Biol. 2018. V. 67. P. 901–904. https://doi.org/10.1093/sysbio/syy032
  23. Librado P., Rozas J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data // Bioinformatics. 2009. V. 25. P. 1451–1452. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp187
  24. Bandelt H., Forster P., Röhl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. P. 37–48.
  25. Leigh J.W., Bryant D. PopART: Full-feature software for haplotype network construction // Methods Ecol. Evol. 2015. V. 6. P. 1110–1116. doi: 10.1111/2041-210X.12410
  26. Grant W.A.S., Bowen B.W. Shallow population histories in deep evolutionary lineages of marine fishes: Insights from sardines and anchovies and lessons for conservation // J. Heredity. 1998. V. 89. P. 415–426. https://doi.org/10.1093/jhered/89.5.415
  27. Avise J.C. Phylogeography. The History and Formation of Species. Harvard Univ. Press, Cambridge, Massachusetts, 2000. 447 p.
  28. Fu Y.X. Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection // Genetics. 1997. V. 147. P. 915–925. doi: 10.1093/genetics/147.2.915
  29. Tajima F. Statistical methods for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism // Genetics. 1989. V. 123. P. 585–595. doi: 10.1093/genetics/123.3.585
  30. Стрелецкая Э.А. Список коловраток, ветвистоусых и веслоногих ракообразных водоемов бассейна рек Колыма и Анадырь // Гидробиологические исслед. внутр. водоемов Северо-Востока СССР. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1975. С. 32–59.
  31. Кузьмина Л.И. Видовой состав зоопланктона рек арктической части Якутии // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность. Севастополь, 2018. С. 680–683.
  32. Фролова Л.А., Нигаматзянова Г.Р. Структурно-функциональная характеристика зоопланктонных сообществ термокарстовых озер о. Самойловский (дельта реки Лены, Республика Саха (Якутия)) // Уч. зап. Казанского ун-та. Сер.: Естественные науки. 2019. Т. 161. № 1. С. 158–171.
  33. Шевелева Н.Г., Мирабдуллаев И.М., Копырина Л.И. и др. Первые сведения о ракообразных (Crustacea: Cladocera, Copepoda) озер “Полюса холода” (Якутия): биология и экология // Акт. пробл. изучения ракообразных. Борок, 2022. 70 с.
  34. Зуйкова Е.И., Бочкарев Н.А., Котов А.А. Видовая и генетическая структура группы Daphnia longispina s.l. (Cladocera, Daphniidae) в водоемах Южной Сибири // Зоол. журн. 2020. Т. 99. № 10. С. 1110‒1123. doi: 10.31857/S0044513420100153
  35. Ishida S., Taylor D.J. Mature habitats associated with genetic divergence despite strong dispersal ability in an arthropod // BMC Evol. Biol. 2007. V. 7. doi: 10.1186/1471-2148-7-52
  36. Ishida S., Taylor D.J. Quaternary diversification in a sexual Holarctic zooplankter, Daphnia galeata // Mol. Ecol. 2007. V. 16. P. 569–582. doi: 10.1111/j.1365-294X.2006.03160.x
  37. Costanzo K.S., Taylor D.J. Research article rapid ecological isolation and intermediate genetic divergence in lacustrine cyclic parthenogens // BMC Evol. Biol. 2010. V. 10. P. 166. http://www.biomedcentral.com/1471-2148/10/166
  38. De Gelas K., De Meester L. Phylogeography of Daphnia magna in Europe // Mol. Ecol. 2005. V. 14. P. 753−764. doi: 10.1111/j.1365-294x.2004.02434.x
  39. Thielsch A., Brede N., Petrusek A. et al. Contribution of cyclic parthenogenesis and colonization history to population structure in Daphnia // Mol. Ecol. 2009. V. 18. V. 1616–1628. doi: 10.1111/j.1365-294X.2009.04130.x
  40. Hamrová E., Mergeay J., Petrusek A. Strong differences in the clonal variation of two Daphnia species from mountain lakes affected by overwintering strategy // BMC Evol. Biol. 2011. V. 11. № 231. https://doi.org/10.1186/1471-2148-11-231
  41. Zuykova E.I., Bochkarev N.A., Talor D.J., Kotov A.A. Unexpected endemism in the Daphnia longispina complex (Crustacea: Cladocera) in Southern Siberia // PLoS One. 2019. V. 14. e0221527.
  42. Garrigan D., Lewontin R., Wakeley J. Measuring the sensitivity of single-locus “neutrality tests” using a direct perturbation approach // Mol. Biol. Evol. 2010. V. 27. P. 73–89. https://doi.org/10.1093/molbev/msp209
  43. Holsinger K.E. Lecture notes in population genetics. Department of Ecology and Evolutionary Biology. U-3043. Univ. Connecticut Storrs, 2015. doi: 10.6084/M9.FIGSHARE.100687
  44. Figuerola J., Green A.J., Michot T.C. Invertebrate eggs can fly: Evidence of Waterfowl-mediated gene flow in aquatic invertebrates // Am. Nat. 2005. V. 165. P. 274−280. https://doi.org/10.1086/427092
  45. Louette G., de Meester L. High dispersal capacity of cladoceran zooplankton in newly founded communities // Ecology. 2005. V. 86. P. 353–359.
  46. Van de Meutter F., Stoks R.,de Meester L. Size-selective dispersal of Daphnia resting eggs by backswimmers (Notonecta maculata) // Biology Letters. 2008. V. 4. P. 494–496. http://doi.org/10.1098/rsbl.2008.0323
  47. Гросвальд М.Г., Котляков В.М. Великая приледниковая система стока Северной Азии и ее значение для межрегиональных корреляций // Четвертичный период. Палеография и литология. Кишинев: Штииница, 1989. С. 5–13.
  48. Биоразнообразие водных экосистем Забайкалья. Видовая структура гидробиоценозов озер и рек горных территорий / З.П. Оглы, О.К. Клишко, Н.А. Добрынина и др. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. 190 с.
  49. Еникеев Ф.И. Палеогеография Сартанского оледенения горного обрамления Муйской впадины (Северное Забайкалье) // Геосферные исследования. 2018. № 3. С. 58–70.
  50. April J., Hanner R.H., Dion-Coté A.-M., Bernatchez L. Glacial cycles as an allopatric speciation pump in north-eastern American freshwater fishes // Mol. Ecol. 2013. V. 22. P. 409–422. doi: 10.1111/mec.12116
  51. Hewitt G.M. Genetic consequences of climatic oscillations in the Quaternary // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2004. B. V. 359. P. 183–195. doi: 10.1098/rstb.2003.1388
  52. Chin T.A., Cristescu M.E. Speciation in Daphnia // Mol. Ecol. 2021. V. 30. № 6. P. 1398–1418. doi: 10.1111/mec.15824
  53. Hughes A.L.C., Gyllencreutz R., Lohne Ø.S. et al. The last Eurasian ice sheets − a chronological database and time-slice reconstruction, DATED-1 // Boreas. 2016. V. 45. P. 1–45. doi: 10.1111/bor.12142
  54. Mangerud J., Jakobsson M., Alexanderson H. et al. Ice-dammed lakes and rerouting of the drainage of northern Eurasia during the Last Glaciation // Quaternary Sci. Reviews. 2004. V. 23. P. 1313–1332. doi: 10.1016/j.quascirev.2003.12.009
  55. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I. et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quaternary Sci. Reviews. 2004. V. 23. P. 1229–1271. doi: 10.1016/j.quascirev.2003.12.008
  56. Ильяшук Б.П., Ильяшук Е.А., Хаммарлунд Д. Изменения климата в предгорьях Хибин, Кольский полуостров, на протяжении голоцена // Бюл. Комиссии по изучению четвертичного периода. № 67. М.: ГЕОС, 2007. С. 85‒96.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта распределения видов D. cristata (синие квадраты) и D. longiremis (красные квадраты) на территории Северной Евразии. Сиреневым цветом выделены места совместного или близкого обитания видов. Номера соответствуют местам отбора проб в приложении табл. 1. GB1–GB4 – точки отбора проб для образцов из базы данных GenBank (NCBI).

Скачать (1014KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Байесовское филогенетическое дерево для видов D. cristata и D. longiremis на основе фрагмента гена 12S мтДНК (согласно выявленным гаплотипам). Показана апостериорная вероятность и бутстрэп-значения поддержки ветвей ветвления выше 70% (BI/ML). Масштаб – число ожидаемых замен на сайт.

Скачать (338KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Медианные сети (MJ) 12S гаплотипов D. cristata (а) и D. longiremis (б). Размер кружков соответствует относительной частоте гаплотипов (масштаб указан в нижнем правом углу); черные маленькие кружки – медианные векторы; вертикальные черточки – число мутаций, если оно не равно 1.

Скачать (545KB)
Метаданные
5. Приложение 1. Таблица 1
Скачать (17KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024