Генетическое разнообразие пашенной полевки Microtus agrestis (Arvicolinae, Rodentia) центральной части Северной Евразии по данным анализа гена цитохрома b

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведен анализ генетического разнообразия пашенной полевки с включением новых данных по полным последовательностям гена цитохрома b из наименее изученной области видового ареала – центральной части Северной Евразии (20 локалитетов Восточно-Европейской равнины, Урала, Западной и Восточной Сибири). Полученные результаты в целом согласуются с современными представлениями о филогеографической структуре вида, но указывают на ранее неучтенную генетическую неоднородность Восточной клады, занимающей всю азиатскую часть ареала вида и его европейскую часть до Северной и Восточной Европы. Проведенное на примере Урала сопоставление результатов анализа генетического разнообразия с возрастом палеонтологических находок позволяет предполагать, что климатические изменения позднего плейстоцена и голоцена могли приводить не к полному вымиранию вида на территориях региона, а к пространственному перераспределению его популяций с последующим полным или частичным замещением одних генетических групп другими.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Э. Ялковская

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

П. А. Сибиряков

Институт зоологии Республики Казахстан

Email: lida@ipae.uran.ru
Казахстан, Алматы

М. А. Крохалева

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Е. А. Маркова

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. В. Бородин

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

С. А. Борисов

Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Иркутск

М. В. Чибиряк

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. В. Бобрецов

Печоро-Илычский государственный природный биосферный заповедник

Email: lida@ipae.uran.ru
Россия, пос. Якша

Список литературы

  1. Млекопитающие России: систематико-географический справочник. М.: Т-во научн. изданий КМК, 2012. 604 с.
  2. Shenbrot G.I., Krasnov B.R. An Atlas of the Geographic Distribution of the Arvicoline Rodents of the World (Rodentia, Muridae: Arvicolinae). Sofia & Moscow: Pensoft Publ., 2005. 336 p.
  3. Kryštufek B., Vohralik V., Zima J., Zagorodnyuk I. Microtus agrestis (errata version published in 2017) // The IUCN Red List of Threatened Species. 2016. https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2016-3.RLTS.T13426A22349665.en
  4. Borodin A., Markova E., Zinovyev E. et al. Quaternary rodent and insect faunas of the Urals and Western Siberia: connection between Europe and Asia // Quat. Inter. 2013. V. 284. P. 132-150. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2011.07.050
  5. Jaarola M., Searle J.B. A highly divergent mitochondrial DNA lineage of Microtus agrestis in southern Europe // Heredity. 2004. V. 92. P. 228–234.
  6. Paupério J., Herman J.S., Melo-Ferreira J. et al. Cryptic speciation in the field vole: A multilocus approach confirms three highly divergent lineages in Eurasia // Mol. Ecol. 2012. V. 21. P. 6015–6032. https://doi.org/10.1111/mec.12024
  7. Herman J.S., Stojak J., Paupério J. et al. Genetic variation in field voles (Microtus agrestis) from the British Isles: selective sweeps or population bottlenecks? // Biol. J. Linn. Soc. 2019. V. 126. № 4. P. 852–865. https://doi.org/10.1093/biolinnean/bly213
  8. Kryštufek B., Shenbrot G.I. Voles and Lemmings (Arvicolinae) of the Palaearctic Region. Univ. Maribor: Univ. Press, 2022. 437 p.
  9. Herman J.S., Searle J.B. Post-glacial partitioning of mitochondrial genetic variation in the field vole // Proc. R. Soc. B. 2011. V. 278. P. 3601–3607. https://doi.org/10.1098/rspb.2011.0321
  10. Herman J.S., McDevitt A.D., Kawałko A. et al. Land-bridge calibration of molecular clocks and the Post-Glacial colonization of Scandinavia by the eurasian field vole Microtus agrestis // PLoS One. 2014. V. 9. № 8. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0103949
  11. Searle J.B., Kotlík P., Rambau R.V. et al. The Celtic fringe of Britain: Insights from small mammal phylogeography // Proc. R. Soc. B. 2009. V. 276. P. 4287–4294. https://doi.org/10.1098/rspb.2009.1422
  12. Beysard M., Perrin N., Jaarola M. et al. Asymmetric and differential gene introgression at a contact zone between two highly divergent lineages of field voles (Microtus agrestis) // J. Evol. Biol. 2012. V. 25. P. 400–408. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2011.02432.x
  13. Stojak J., Borowik T., Górny M. et al. Climatic influences on the genetic structure and distribution of the common vole and field vole in Europe // Mammal. Res. 2018. V. 64. P. 19–29. https://doi.org/10.1007/s13364-018-0395-8
  14. Stojak J., Tarnowska E. Polish suture zone as the goblet of truth in post-glacial history of mammals in Europe // Mammal. Res. 2019. V. 64. P. 463–475. https://doi.org/10.1007/s13364-019-00433-6
  15. Равкин Ю.С., Богомолова И.Н., Шубилин С.М. и др. Пространственно-типологическая неоднородность населения мелких млекопитающих Западной Сибири (равнинная и горная территория) // Сиб. экол. журн. 2009. № 3. С. 475–487.
  16. Zinovyev E.V., Gilev A.V., Khantemirov R.M. Changes in the entomofauna of the southern Yamal Peninsula in connection with shifts of the northern timberline in the Holocene // Entomological Revi. 2001. V. 81. № 9. P. 1146–1152.
  17. Haynes S., Jaarola M., Searle J.B. Phylogeography of the common vole (Microtus arvalis) with particular emphasis on the colonization of the Orkney archipelago // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 951–956. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.2003.01795.x
  18. Brunhoff C., Galbreath K.E., Fedorov V.B. et al. Holarctic phylogeography of the root vole (Microtus oeconomus): Implications for late Quaternary biogeography of high latitudes // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 957–968. https://doi org/10.1046/j.1365-294x.2003.01796.x
  19. Сибиряков П.А., Товпинец Н.Н., Дупал Т.А. и др. Филогеография обыкновенной полевки Microtus arvalis (Rodentia, Arvicolinae) формы obscurus: новые данные по изменчивости митохондриальной ДНК // Генетика. 2018. Т. 54. № 10. С. 1162–1176. https://doi.org/10.1134/S0016675818100132
  20. Markova A.K., Puzachenko A.Yu., Glushankova N.I. The Likhvin (=Holsteinian, =Hoxnian) small mammal faunas of Europe (MIS 11) with reference to the easternmost Likhvin small mammal locality Rybnaya Sloboda (Volga basin, Russia) // Quat. Int. 2022. V. 674-675. P.18–30. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2022.12.002
  21. Смирнов Н.Г., Большаков В.Н., Бородин А.В. Плейстоценовые грызуны севера Западной Сибири. М.: Наука, 1986. 146 с.
  22. Бородин А.В. Полевки (Arvicolinae, Rodentia) Урала и Западной Сибири (эоплейстоцен–голоцен): Дис. ... док. биол. наук. Екатеринбург: ИЭРиЖ УрО РАН, 2012. 585 с.
  23. Смирнов Н.Г. Разнообразие мелких млекопитающих Северного Урала в позднем плейстоцене и голоцене // Материалы и исследования по истории современной фауны Урала. Екатеринбург: Екатеринбург, 1996. С. 39–83.
  24. Kuzmina E.A., Smirnov N.G., Ulitko A.I. New data on Late Pleistocene–Holocene small mammal communities from the Ural–Sakmara interfluve, Southern Urals // Quat. Int. 2016. V. 420. P. 56–64. https://doi.org//10.1016/j.quaint.2016.02.007
  25. Смирнов Н.Г., Большаков В.Н., Косинцев П.А. и др. Историческая экология животных гор Южного Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. 224 с.
  26. Смирнов Н.Г., Кузьмина Е.А., Коурова Т.П. Новые данные о грызунах Северного Урала в позднеледниковье // Биота Приуральской Субарктики в позднем плейстоцене и голоцене. Екатеринбург: 1999, С. 68–77.
  27. Смирнов Н.Г. Мелкие млекопитающие Среднего Урала в позднем плейстоцене и голоцене. Екатеринбург: Наука, Уральское отд., 1993. 62 с.
  28. Изварин Е.П. Формирование фауны мелких растительноядных млекопитающих западного склона Среднего Урала в позднем плейстоцене и голоцене: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург: ИЭРиЖ УрО РАН, 2017. 20 с.
  29. Фадеева Т.В., Смирнов Н.Г. Мелкие млекопитающие Пермского Предуралья в позднем плейстоцене и голоцене. Екатеринбург: Гощицкий, 2008. 172 с.
  30. Jaarola M., Searle J.B. Phylogeography of field voles (Microtus agrestis) in Eurasia inferred from mitochondrial DNA sequences // Mol. Ecol. 2002. V. 11. P. 2613–2621. https://doiorg/10.1046/j.1365-294x.2002.01639.x
  31. Liu Sh., Jin W., Liu Y. et al. Taxonomic position of Chinese voles of the tribe Arvicolini and the description of 2 new species from Xizang, China // J. Mammal. 2017. V. 98. № 1. P. 166–182. https://doi.org/10.1093/jmammal/gyw170
  32. Lissovsky A.A., Petrova T.V., Yatsentyuk S.P. et al. Multilocus phylogeny and taxonomy of East Asian voles Alexandromys (Rodentia, Arvicolinae) // Zool. Scr. 2018. V. 47. № 1. P. 9–20. https://doi.org/10.1111/zsc.12261
  33. Aljanabi S.M., Martinez I. Universal and rapid salt-extraction of high-quality genomic DNA for PCR-based techniques // Nucl. Acids Res. 1997. V. 25. P. 4692–4693. https://doi.org/10.1093/nar/25.22.4692
  34. Tougard C., Brunet–Lecomte P., Fabre M., Montuire S. Evolutionary history of two allopatric Terricola species (Arvicolinae, Rodentia) from molecular, morphological, and palaeontological data // Biol. J. Linn. Soc. 2008. V. 93. P. 309–323. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2007.00926.x
  35. Hall T.A. Bio-Edit: A user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT // Nucl, Acids Symp. Series. 1999. V. 41. P. 95–98.
  36. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 // Mol. Biol. Evol. 2013.V. 30. P. 2725–2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197
  37. Ronquist F., Teslenko M., Van Der Mark P. et al. MrBayes 3.2: Efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space // Systematic Biol. 2012. V. 61. P. 539–542. https://doi.org/10.1093/sysbio/sys029
  38. Nylander J.A.A. MrModeltest v2. Program distributed by the author. 2004. Evolutionary Biology Centre, Uppsala Univ.
  39. Bandelt H.-J., Forster P., Röhl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. P. 37–48.
  40. Leigh J.W., Bryant D. POPART: Full-feature software for haplotype networkconstruction // Methods Ecol. Evol. 2015. V. 6. P. 1110–1116. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12410
  41. Excoffier L., Laval G., Schneider S. Arlequin (version 3.0): An integrated software package for population genetics data analysis // Evol. Bioinformatics Online. 2005. V. 1. P. 47–50. https://doi.org/10.1177/117693430500100003
  42. 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
  43. Бердюгин К.И., Большаков В.Н., Балахонов В.С. и др. Млекопитающие Полярного Урала. Екатеринбург: изд-во Уральского ун-та, 2007. 384 с.
  44. Бобрецов А.В. Популяционная экология мелких млекопитающих равнинных и горных ландшафтов северо-востока Европейской части России. М.: Т-во науч. изданий КМК, 2016. 381 с.
  45. Кривцов В.А., Водорезов А.В. Физическая география и ландшафты России. Электронное учебное пособие. Рязань: Изд-во РГУ им. С.А. Есенина, 2016. 408 с.
  46. Абрамсон Н.И., Родченкова Е.Н., Костыгов А.Ю. Генетическая изменчивость и филогеография рыжей полевки (Clethrionomys glareolus, Arvicolinae, Rodentia) на территории России с анализом зоны интрогреcсии мтДНК близкородственного вида красной полевки (Сl. rutilus) // Генетика. 2009. Т. 45. № 5. С. 610–623. https://doi.org/10.1134/S1022795409050044
  47. Melnikova (Rodchenkova) E.N., Kshnyasev I.A., Bodrov S.Yu. et al. Sympatric area of Myodes glareolus and M. rutilus (Rodentia, Cricetidae): historic and recent hybridization// Proc. Zool. Institute RAS. 2012. V. 316. № 4. P. 307–323.
  48. Kobashi T., Severinghausa J.P., Brook E.J. et al. Precise timing and characterization of abrupt climate change 8200 years ago from air trapped in polar ice // Quat. Sci. Rev. 2007. V. 26. № 9–10. P. 1212–1222. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2007.01.009
  49. Li C., Li Y.-X., Zheng Y. et al. A high-resolution pollen record from East China reveals large climate variability near the Northgrippian-Meghalayan boundary (around 4200 years ago) exerted societal influence // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2018. V. 512. С. 156–165. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2018.07.031
  50. Markova E.A., Strukova T.V., Borodin A.V. Can we infer humidity gradients across the Ural Mountains during the Late Quaternary using Arvicoline rodents as an Environmental Proxy? // Rus. J. Ecol. 2022. V. 53. № 6. P. 485–499. https://doi.org/10.1134/s1067413622060108

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ареал M. agrestis [3], точки сбора нового материала и географическая локализация данных базы GenBank, анализируемых в работе

Скачать (704KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево M. agrestis, реконструированное методом Байесова анализа для 348 гаплотипов cytb (1140 пн). I–VI – клады: I – Восточная, II – Центрально-Европейская, III – Скандинавская, IV – Западно-Европейская, V – Французская, VI – Северо–Британская. Ia–Ic – группы гаплотипов Восточной клады. Черные круги – оригинальные гаплотипы (Magr1–Magr37). Цифры над ветвями – постериорные вероятности (BI > 0.70). Окружности с цифрами на ветвях гаплогруппы Ic – постериорные вероятности (BI > 0.65) для подгрупп, включающих гаплотипы с территории Урала

Скачать (402KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Медианная сеть 348 гаплотипов cytb (1140 пн) M. agrestis. I–VI клады: I – Восточная, II – Центрально-Европейская, III – Скандинавская, IV – Западно-Европейская, V – Французская, VI – Северо–Британская. Ia–Ic – гаплогруппы Восточной клады. Черные круги – оригинальные гаплотипы (Magr1–Magr37)

Скачать (665KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Географическое положение гаплогрупп Восточной клады M. agrestis

Скачать (712KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Группы гаплотипов, обнаруженные у M. agrestis в трех локалитетах Северного, пяти локалитетах Среднего и пяти локалитетах Южного Урала (а) и разнообразие ландшафтов (б), в которых рассматриваемый вид встречается (+) или не встречается (−) на Северном, Среднем и Южном Урале (на примере западного склона)

Скачать (202KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024