По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 597.423:577.21:639.371.2.03 (470.46) DOI:10.33920/sel-09-2307-02

Генетический мониторинг осетровых рыб в условиях искусственного воспроизводства Астраханской области

Екатерина Григорьевна Макарова канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и физиологии, Волжско-Каспийский филиал ФГБНУ «ВНИРО» (КаспНИРХ), 414056, Россия, г. Астрахань, ул. Савушкина, д. 1, E-mail: for.alissa2015@yandex.ru, ORCID: 0000-0002-9272-3550
Наталья Викторовна Козлова канд. биол. наук, заведующий лабораторией молекулярной генетики и физиологии, Волжско-Каспийский филиал ФГБНУ «ВНИРО» (КаспНИРХ), 414056, Россия, г. Астрахань, ул. Савушкина, д. 1, E-mail: natali19_12@mail.ru, ORCID: 0000-0002-2840-9647

При проведении мероприятий, которые направлены на поддержание численности осетровых посредством выпуска молоди в естественную среду обитания, необходим грамотный генетический подход. Это прежде всего позволит провести оценку генетического разнообразия маточного стада и степени родства производителей рыб, исключить генетическое вырождение популяции из-за инбридинга. Цель работы состояла в проведении генетического мониторинга русского осетра и белуги из маточных стад научно-экспериментального комплекса аквакультуры «БИОС» Волжско-Каспийского филиала ФГБНУ «ВНИРО» в период 2020–2022 годов. Генотипирование производителей проводили по пяти ядерным маркерам и фрагменту контрольного региона митохондриальной ДНК. Схемы скрещивания осетровых рыб из маточных стад были сформированы с учетом коэффициентов генетического родства. По результатам молекулярно-генетических исследований у самок русского осетра выявлено 12–22, у белуги — 3–5 митохондриальных гаплотипов. В микросателлитных локусах осетровых рыб были выявлены видоспецифичные доминантные аллели. Производители русского осетра характеризовались высоким уровнем генетического разнообразия по ядерному и митохондриальному маркерам. Наиболее сложная ситуация обстоит с генетическим разнообразием белуги по причине малочисленности зрелых производителей в маточном стаде. Генетический мониторинг искусственного воспроизводства русского осетра и белуги необходим для получения генетически разнообразного потомства в условиях сокращения осетровых рыб в Волжско-Каспийском рыбохозяйственном бассейне.

Литература:

1. Барминцева, А.Е. Использование микросателлитных локусов для установления видовой принадлежности осетровых (Acipenseridae) и выявления особей гибридного происхождения / А.Е. Барминцева, Н.С. Мюге // Генетика. — 2013. — Т. 4 (9) — С. 1093– 1105.3. — DOI: 10.7868/S0016675813090038.

2. Барминцева, А.Е. Природный генетический полиморфизм и филогеография сибирского осетра Acipenser baerii Brandt, 1869 / А.Е. Барминцева, Н.С. Мюге // Генетика. — 2017. — Т. 53 (3). — С. 345–355. — DOI: 10.7868/S001667581703002X.

3. Власенко, А.Д. История и состояние запасов осетровых (Аcipenseridaе) в Каспийском бассейне / А.Д. Власенко, Т.И. Булгакова, И.Н. Лепилина, И.В. Коноплева, И.А. Сафаралиев // Вестник МГТУ. — 2020. — Т. 23, № 2. — С. 105–114. — DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-2-105-114.

4. Досаева, В.Г. Результаты искусственного воспроизводства осетровых видов рыб на осетровых рыбоводных заводах Астраханской области / В.Г. Досаева, Д.Е. Кириллов, В.Л. Отпущенникова, В.С. Никитушкина // Состояние и пути развития аквакультуры в Российской Федерации: матер. нац. науч.-практ. конф. — Саратов: Амирит, 2020. — С. 22–23.

5. Козлова, Н.В. Вариабельность физиолого-биохимических показателей крови самок белуги (Huso huso) в условиях искусственного воспроизводства / Н.В. Козлова, Е.Г. Макарова, Ф.И. Никитин // Рыбоводство и рыбное хозяйство. — 2022. — № 12. — С. 818–827. — DOI: 10.33920/sel-09-2212-04.

6. Козлова, Н.В. Современные подходы к сохранению генетического разнообразия осетровых рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна / Е.Г. Макарова, М.А. Барегамян, А.В. Мирзоян // Генетика — фундаментальная основа инноваций в медицине и селекции: матер. VIII науч.-практ. конф. с междунар. уч. — Таганрог: ЮФУ, 2019. — С. 222–224.

7. Козлова, Н.В. Применение молекулярно-генетических исследований в аквакультуре осетровых рыб / Н.В. Козлова, Н.Н. Базелюк, Д.Р. Файзулина, Е.В. Стоногина // Вестник АГТУ. — 2013. — № 3 (2). — С. 114–118.

8. Макарова, Е.Г. Генетический контроль искусственного воспроизводства осетровых рыб в условиях Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна / Е.Г. Макарова, Н.В. Козлова // Актуальные проблемы освоения водных биологических ресурсов Российской Федерации: матер. Всерос. конф. ученых и спец. — Мурманск: ПИНРО им. Н.М. Книповича, 2022. — С. 345–350.

9. Методика генотипирования производителей и молоди осетровых видов рыб с целью проведения генетического мониторинга искусственного воспроизводства. — М.: ВНИРО, 2012. — 28 с.

10. Методики молекулярно-генетического анализа водных биоресурсов и объектов аквакультуры, а также продукции из них: методические рекомендации. — М.: ВНИРО, 2015. — № 4.2.001. — 23 с.

11. Мулляминова, М.А. Применение молекулярно-генетических методов исследования для повышения эффективности искусственного воспроизводства русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii) / М.А. Мулляминова, Е.Г. Макарова, Н.В. Козлова, А.А. Бахарева // Матер. 66-й Международной науч. конф. АГТУ. — Астрахань: АГТУ, 2021. — С. 534–536.

12. Мюге, Н.С. Полиморфизм контрольного региона митохондриальной ДНК восьми видов осетровых и разработка системы ДНК-идентификации видов / Н.С. Мюге, А.Е. Барминцева, С.М. Расторгуев, В.Н. Мюге, В.А. Барминцева // Генетика. — 2008. — Т. 44. — С. 931–917.

13. Мюге, Н.С. Геномные исследования для сохранения осетровых: анализ наследования полиплоидных локусов и разработка панели маркеров для идентификации гибридов осетровых и продукции из них / Н.С. Мюге, А.Е. Барминцева // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. — 2020. — № 2 (106). — С. 78–87. — DOI: 10.22204/2410-4639-2020-106-02-78-87.

14. Чебанов, М.С. Формирование генетической коллекции осетровых в южном филиале ФГУП ФСГЦР // Генетика, селекция и воспроизводство рыб: материалы первой всероссийской конференции. — СПб., 2002. — С. 73–80.

15. Ivanova, N.V. An inexpensive, automation friendly protocol for recovering high quality DNA / N.V. Ivanova, J. deWaard, P.D.N. Hebert // Mol. Ecology Notes. — 2006. — V. 6. — P. 998–1002.

16. Peakall, R. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research / R. Peakall, P.E. Smouse // Mol. Ecology Notes. — 2006. — V. 6. — P. 288–295.

17. Pritchard, J.K., Stephens, M., Donnelly, P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. — 2000. — V. 155. — P. 945–959.

18. Tamura, K. MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods / K. Tamura, D. Peterson, N. Peterson, G. Stecher, M. Nei, S. Kumar // Mol. Biology and Evolution. — 2011. — V. 28. — P. 2731–2739.

1. Barmintseva, A.E., Mugue, N.S. The Use of Microsatellite Loci for Identification of Sturgeon Species (Acipenseridae) and Hybrid Forms. Russian Journal of Genetics, 2013, vol. 49, no. 9, pp. 950–961 (in Russian). DOI: 10.7868/S0016675813090038.

2. Barmintseva, A.E., Mugue, N.S. Natural genetic polymorphism and phylogeography of Siberian sturgeon Acipenser Baerii Brandt, 1869. Russian Journal of Genetics, 2017, vol. 53, no. 3, pp. 358–368 (in Russian). DOI: 10.7868/S001667581703002X.

3. Vlasenko, A.D., Bulgakova, T.I., Lepilina, I.N., Konopleva, I.V., Safaraliev, I.A. History and status of sturgeon stock (Acipenseridae) in the Caspian pool. Vestnik of MSTU, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 105–114 (in Russian). DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-2-105-114.

4. Dosaeva, V.G., Kirillov, D.E., Otpushhennikova, V.L, Nikitushkina, V.S. Rezul’taty iskusstvennogo vosproizvodstva osetrovyh vidov ryb na osetrovyh rybovodnyh zavodah Astrahanskoj oblasti [Results of artificial reproduction of sturgeon species of fish at sturgeon hatcheries of the Astrakhan region]. In: Sostojanie i puti razvitija akvakul’tury v Rossijskoj Federacii: mater. national scientific.-practical conf. [The state and ways of development of aquaculture in the Russian Federation]. Amirit, Saratov, 2020, pp. 22–23 (in Russian).

5. Kozlova, N.V., Makarova, E.G., Nikitin, F.I. Variability of physiological and biochemical parameters of the blood of beluga females (Huso huso) in the conditions of artificial reproduction. Fish breeding and fisheries, 2022, no. 12, pp. 818–827 (in Russian). DOI: 10.33920/ sel-09-2212-04.

6. Kozlova, N.V., Makarova, E.G., Baregamjan, M.A., Mirzojan, A.V. Sovremennye podhody k sohraneniju geneticheskogo raznoobrazija osetrovyh ryb Volzhsko-Kaspijskogo rybohozjajstvennogo bassejna [Modern approaches to the conservation of the genetic diversity of sturgeon fish of the Volga-Caspian Fishery Basin]. In: Genetika — fundamental’naja osnova innovacij v medicine i selekcii: mater. VIII nauchn.-praktich. konf. with international studies [Genetics is the fundamental basis of innovations in medicine and breeding]. SFU, Taganrog, 2019, pp. 222–224 (in Russian).

7. Kozlova, N.V., Bazeljuk, N.N., Fajzulina, D.R., Stonogina, E.V. Primenenie molekuljarno-geneticheskih issledovanij v akvakul’ture osetrovyh ryb [Use of molecular and genetic researches of sturgeon aquaculture]. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Rybnoe khoziaistvo, 2013, no. 3 (2), pp. 11–18 (in Russian).

8. Makarova, E.G., Kozlova, N.V. Geneticheskij kontrol’ iskusstvennogo vosproizvodstva osetrovyh ryb v uslovijah Volzhsko-Kaspijskogo rybohozjajstvennogo bassejna [Genetic control of artificial reproduction of sturgeon fish in the conditions of the Volga-Caspian fishery basin]. In: Mater. Vseros. konf. uchenyh i spec. [All-Russian conf. of scientists and specialists]. PINRO, Murmansk, 2022, pp. 151–153 (in Russian).

9. Metodika genotipirovanija proizvoditelej i molodi osetrovyh vidov ryb s cel’ju provedenija geneticheskogo monitoringa iskusstvennogo vosproizvodstva [Methods of genotyping producers and juveniles of sturgeon fish species for the purpose of genetic monitoring of artificial reproduction]. VNIRO, Moscow, 2012. 28 p. (in Russian).

10. Metodiki molekuljarno-geneticheskogo analiza vodnyh bioresursov i ob#ektov akvakul’tury, a takzhe produkcii iz nih Metodicheskie rekomendacii [Methods of molecular genetic analysis of aquatic biological resources and aquaculture objects, as well as products from them: methodological recommendations]. VNIRO, Moscow, 2015. 23 p. (in Russian).

11. Mullyaminova, M.A., Makarova, E.G., Kozlova, N.V., Bakhareva, A.A. Primenenie molekuljarno-geneticheskih metodov issledovanija dlja povyshenija jeffektivnosti iskusstvennogo vosproizvodstva russkogo osetra (Acipenser gueldenstaedtii) [Application of molecular genetic research methods to increase the efficiency of artificial reproduction of Russian sturgeon (Acipenser gueldenstaedtii)]. In: Mater. 66-j Mezhdunar. nauch. konf. [International Scientific Conf. AGTU]. AGTU, Astrakhan, 2021, pp. 534–536 (in Russian).

12. Mugue, N.S., Barmintseva, A.E., Rastorguev, S.M., Mugue, V.N., Barmintsev, V.A. Polymorphism of the mitochondrial DNA control region in eight sturgeon species and development of a system for dna-based species identification. Russian Journal of Genetics, 2008, vol. 44, no. 7, pp. 793–798 (in Russian). DOI: 10.1134/S1022795408070065.

13. Mugue, N.S., Barmintseva, A.E. Genomic research for sturgeon conservation: analysis of the inheritance of polyploid loci and the development of a marker panel to identify sturgeon hybrids and their products. Vestnik Rossijskogo fonda fundamental’nyh issledovanij, 2020, no. 2 (106), pp. 78–87 (in Russian). DOI: 10.22204/2410-4639-2020-106-02-78-87.

14. Chebanov, M.S. Formirovanie geneticheskoj kollekcii osetrovyh v juzhnom filiale FGUP FSGCR [Formation of the genetic collection of sturgeon in the southern branch of FSUE FSGCR]. In: Mater. Pervoj Vseros. konf. Genetika, selekcija i vosproizvodstvo ryb [Genetics, breeding and reproduction of fish]. FSGCR. St. Petersburg, 2002, pp. 73–80 (in Russian).

15. Ivanova, N.V., deWaard, J., Hebert, P.D.N. An inexpensive, automation friendly protocol for recovering high quality DNA. Mol. Ecology Notes, 2006, vol. 6, pp. 998–1002.

16. Peakall, R., Smouse, P.E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol. Ecology Notes, 2006, vol. 6, pp. 288–295.

17. Pritchard, J.K., Stephens, M., Donnelly, P. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics, 2000, vol. 155, pp. 945–959.

18. Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher, G., Nei, M., Kumar, S. MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biology and Evolution, 2011, vol. 28, pp. 2731–2739.

Осетровые виды рыб Волжско-Каспийского рыбохозяйственного бассейна в современный период находятся в катастрофическом состоянии в результате потери нерестилищ и нарушения условий размножения, повышенной эксплуатации [3]. Искусственное воспроизводство осетровых рыб в современных условиях — основной источник пополнения численности их естественных популяций. При подборе пар производителей в условиях завода повышается риск близкородственного скрещивания, которое неизбежно приведет к увеличению гомозиготности в потомстве и инбредной депрессии, то есть снижению жизнестойкости, возрастанию вредных рецессивных мутаций у молоди [14]. Исходя из этого при проведении мероприятий, которые направлены на поддержание численности осетровых посредством выпуска молоди в естественную среду обитания, необходим грамотный генетический подход. Это прежде всего позволит провести оценку генетического разнообразия маточного стада и степени родства производителей рыб, исключить генетическое вырождение популяции из-за инбридинга.

В связи с вышесказанным генетический контроль производителей осетровых рыб в условиях искусственного воспроизводства Астраханской области является актуальной темой.

Цель работы: генетический мониторинг русского осетра и белуги в условиях искусственного воспроизводства Астраханской области.

Работы проводили в научно-экспериментальном комплексе аквакультуры (НЭКА) «БИОС» Волжско-Каспийского филиала ФГБНУ «ВНИРО» (КаспНИРХ). У производителей осетровых рыб перед нерестовой кампанией, как правило, в период осенней бонитировки, проходил прижизненный отбор генетических проб — фрагментов плавников, затем в лаборатории проводили генотипирование самок и самцов. Выделение и последующую очистку тотальной ДНК проводили на адсорбционных колонках PALL [15] из фрагментов плавников в соответствии с МР 4.2.001-2015 и зафиксированных в 95%-ном этаноле [10].

Образцы ядерной ДНК были проанализированы с использованием микросателлитных локусов An20, Afug41, Afug51, AoxD165, AoxD161 с флуоресцентными метками, условия проведения ПЦР оптимизированы для осетровых видов рыб [1]. Мультиплекс из пяти микросателлитов был разработан в отделе молекулярной генетики ФГБНУ «ВНИРО» [1]. Эта панель активно используется в Волжско-Каспийском филиале ФГБНУ «ВНИРО» (КаспНИРХ). Амплифицированные продукты подвергали электрофоретическому разделению с помощью системы капиллярного электрофореза ABI-3500 Genetic Аnalyzer, идентифицируя длины фрагментов ДНК в компьютерной программе GeneMapper 4.1.

Для Цитирования:
Екатерина Григорьевна Макарова, Наталья Викторовна Козлова, Генетический мониторинг осетровых рыб в условиях искусственного воспроизводства Астраханской области. Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2023;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: