В статье приведены результаты исследования последовательностей гена цитохромоксидазы I алтайского марала. Построено филогенетическое дерево с использованием, полученных авторами последовательностей цитохромоксидазы I, а также последовательностей, размещенных в генбанке NCBI. В результате исследования выявлены наиболее сильные генетические связи между алтайским маралом и канадским подвидом оленя.

Ключевые слова: Cervus elaphus, цитохромоксидаза I, алтайский марал, ДНК.

Введение.

Благородный олень или Cervus elaphus обитает на обширной территории. Вид делится на две группы подвидов: восточную, которая включает в себя азиатские (кроме Центральной Азии) и североамериканские подвиды, и западную, в которую входят европейские и центральноазиатские подвиды. Некоторые исследователи рассматривают их в качестве двух разных видов — благородного оленя Cervus elaphus и вапити — Cervus canadensis, потому что их представители имеют явные морфологические и генетические различия.

В азиатской части, наравне с сибирским маралом C. e. sibiricus и дальневосточным изюбрем C. e. xanthopygus проживают китайские и монгольские подвиды C. e. manitobensis, C. e. wallichi, C. e. alashanicus, C. e. songaricus и C. e. kansuensis. Североамериканских вапити классифицируют как единый подвид C. e. canadensis или как группу подвидов: C. e. roosevelti, C. e. nannodes, C. e. nelson, C.e. manitobensis. При этом внутривидовая систематика благородного оленя трактуется неоднозначно и у различных авторов можно встретить разные подвидовые названия для особей для одного района исследований (Охлопков и др., 2022).

Важно отметить, что в работах разных авторов встречаются различные подвидовые названия для особей одного исследуемого района, следовательно внутривидовая тематика Cervus elaphus не так однозначна.

Цель исследования — выявить на основе последовательности гена цитохромоксидазы, к какой группе Cervus elaphus наиболее близок алтайский марал.

Задачи исследования:

1. Выделить ДНК.
2. Провести амплификацию гена цитохромоксидазы.
3. Провести электрофорез ДНК, очистить продукт ПЦР.
4. Провести секвенирование ДНК.
5. Провести анализ ДНК, построить филогенетическое дерево.

Материалы и методы

Выделение ДНК производили из мышечной ткани, крошки рога и хрящей ушных раковин алтайского марала с использованием. Выделение ДНК проводили с помощью наборов реагентов DiamondDNA (Алтайбиотех, Россия). Для определения полных последовательностей гена субъединицы I цитохром оксидазы (COX1) митохондриальной ДНК использовали праймеры COI-F3 (CAA CAC TTG TTC TGA TTC TTC GG) и COI-R2 (GGG TGG CCA AAG AAT CAG AAC AAG TG). Программа амплификации включала первичную денатурацию при 95°C — 3 мин; 35 циклов: 95°C — 15 сек., 57°C — 30 сек., 72°C — 30 сек. Амплификацию проводили с использованием готовых ПЦР-смесей производства Биолабмикс (Россия). Очистку продукта ПЦР проводили на магнитных частицах MagnetDNA (МВМ-Диагностик, Россия). Секвенирование образцов для повышения точности прочтения последовательностей проведено в 4-х повторностях на базе ЗАО «Синтол» (Москва). Полученные последовательности были автоматически выравнены с помощью программы MEGA11 (Tamura et al., 2021). Также в анализе были использованы последовательности цитохромоксидазы I из генбанка NCBI:

Cervus elaphus barbarous, Северная Африка — OL679922 (Mackiewicz et al., 2022).

Cervus elaphus, Аоста, Италия — MZ402619.1

Cervus canadensis nannodes — MT430939.1 (Kim et al., 2020)

Rusa unicolor, Азия — MF176999 (Jayasundara et al., 2023) — Внешняя группа

Филогенетический анализ был проведен в программе MEGA11 с применением алгоритма ближайших соседей (NJ), для анализа поддержки ветвей произведен бутстрэп-тест (количество итераций — 500 000).

Результаты и обсуждения

В результате исследования построено филогенетическое дерево (Рис. 1).

Рис. 1. Филогенетическое дерево на основе последовательности цитохромокидазы (COX1)

На основе анализа филогенетического дерева выявлены наиболее сильные генетические связи между алтайским маралом и канадским подвидом оленя — Cervus canadensis nannodes. Менее связаны группы алтайского марала и евреопеского благородного оленя (Cervus elaphus). Мы связываем данный факт с существовавшим в недавнее время Беренгийского перешейка между Азией и Северной Америкой и свободной миграцией предков современного алтайского марала между континентами.

Благодарности

Исследования проведены на базе Алтайского государственного университета в ходе школьного научного лагеря BioCamp.

Литература:

1. Охлопков И. М., Аргунов А. В., Сипко Т. П. Генетическое разнообразие восточных подвидов благородного оленя (Cervus elaphus) России по данным полиморфизма мтДНК и микросателлитных локусов //Журнал общей биологии. — 2022. — Т. 83. — №. 6. — С. 419–433.
2. Jayasundara, S. L., Algewatta, H. R., Jayawardana, S., Perera, M., & Peiris, L. D. C. (2023). Molecular Identification and Evolutionary Divergence of the Sri Lankan Sambar Deer, Rusa unicolor (Kerr 1792). Animals, 13(18), 2877.
3. Kim, H. J., Hwang, J. Y., Park, K. J., Park, H. C., Kang, H. E., Park, J., & Sohn, H. J. (2020). The first complete mitogenome of Cervus canadensis nannodes (Merriam, 1905). Mitochondrial DNA Part B, 5(3), 2294–2296.
4. Mackiewicz, P., Matosiuk, M., Świsłocka, M., Zachos, F. E., Hajji, G. M., Saveljev, A. P., Ratkiewicz, M. (2022). Phylogeny and evolution of the genus Cervus (Cervidae, Mammalia) as revealed by complete mitochondrial genomes. Scientific Reports, 12(1), 16381.
5. Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11 //Molecular biology and evolution. — 2021. — Т. 38. — №. 7. — С. 3022–3027.