По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 639.371.5 /575.22 DOI:10.33920/sel-09-2508-03

Исследование внутрипородной генетической изменчивости алтайского зеркального карпа по фрагменту гена цитохромоксидазы I мтДНК

М.С. Михайлова Новосибирский государственный аграрный университет, Россия, Новосибирск
Е.А. Елисеева Новосибирский государственный аграрный университет, Россия, Новосибирск, E-mail: e.e-2@mail.ru
Н.Н. Разоков Новосибирский государственный аграрный университет, Россия, Новосибирск
И.В. Морузи Новосибирский государственный аграрный университет, Россия, Новосибирск

В работе проведено исследование генетического разнообразия и филогенетических связей стада алтайского зеркального карпа, разводимого в хозяйстве «ЭКО-ПАРК» Мошковского района Новосибирской области. Анализ митохондриальной ДНК по гену цитохромоксидазы I (COX1) показал ограниченное генетическое разнообразие и слабую дифференциацию внутри стада, что, вероятно, обусловлено использованием ограниченного числа родительских особей и длительным разведением в замкнутой популяции. Несмотря на низкую вариабельность, выявлено присутствие нескольких гаплотипов, что свидетельствует о внесении генетического материала из различных селекционных линий на этапе формирования стада. В ходе анализа обнаружено четыре гаплотипа (H1, H2, H4 и H5), при этом доминирующим оказался H1, встречающийся у 82% исследованных особей. Филогенетический анализ с привлечением 64 последовательностей из базы данных NCBI показал, что алтайский зеркальный карп образует отдельную, хорошо поддержанную кладу внутри вида Cyprinus carpio. Эта клада демонстрирует близкое родство с азиатскими породами карпов, а также с немецким зеркальным карпом, что указывает на общие генетические корни и возможное использование сходных селекционных источников. Построенная медианная сеть гаплотипов подтвердила центральное положение гаплотипа H1 для алтайской популяции, тогда как большинство других пород группируются вокруг H5. Данное распределение отражает различие эволюционных центров и отсутствие прямых скрещиваний между анализируемыми породами. Полученные результаты имеют значение для оценки генетического состояния алтайского зеркального карпа и разработки стратегий его селекционного совершенствования.

Литература:

1. Морузи, И.В. Создание пород рыб на основе массового направленного отбора (на примере алтайского зеркального карпа): учебное пособие / И.В. Морузи, Е.В. Пищенко. — Новосибирск: НГАУ, 2016. — 37 с.

2. Янышен, А.А. Анализ обеспеченности новыми кадрами предприятий аквакультуры в региональном разрезе / А.А. Янышен, Е.Е. Ивашко, А.В. Бекарев // Экономика, предпринимательство и право. — 2023. — Т. 13, № 12. — С. 5831–5848. — DOI 10.18334/ epp.13.12.120003.

3. Balon, E.K. Origin and domestication of the wild carp, Cyprinus carpio: from Roman gourmets to the swimming fl owers / E.K. Balon // Aquaculture. — 1995. — Vol. 129, № 1–4. — P. 3–48. — DOI 10.1016/0044-8486(94)00227-F.

4. Dong, Y. Phylogeny and Evolution of Multiple Common Carp (Cyprinus carpio L.) Populations Clarifi ed by Phylogenetic Analysis Based on Complete Mitochondrial Genomes / Y. Dong, J. Zhang, X. Sun // Marine Biotechnology. — 2015. — Vol. 17, № 5. — P. 579–

588. — DOI 10.1007/s10126-015-9639-7.

5. Guo, X. Comparative analysis of the mitochondrial DNA control region in cyprinids with diff erent ploidy level / X. Guo, S. Liu, Y. Liu // Aquaculture. — 2003. — Vol. 224, № 1–4. — P. 25–38. — DOI 10.1016/S0044-8486(03)00168-6.

6. Hall, T.A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT / T.A. Hall // Nucleic Acids Symposium Series. — 1999. — Vol. 41. — P. 95–98.

7. Jackson, M.C. Divergence in the trophic niche of sympatric freshwater invaders / M.C. Jackson, J.R. Britton // Biological Invasions. — 2014. — Vol. 16, № 5. — P. 1095–1103. — DOI 10.1007/s10530-013-0563-3.

8. Kohlmann, K. Deeper insight into the origin and spread of European common carp (Cyprinus carpio carpio) based on mitochondrial D-loop sequence polymorphisms / K. Kohlmann, R. Gross, P. Kersten // Aquaculture. — 2013. — Vol. 376–379. — P. 97–104. — DOI 10.1016/j.aquaculture.2012.11.015.

9. Li, D. Microsatellite DNA Marker Analysis of Genetic Diversity in Wild Common Carp (Cyprinus carpio L.) Populations / D. Li, D. Kang, Q. Yin, X. Sun, L. Liang // Journal of Genetics and Genomics. — 2007. — Vol. 34, № 11. — P. 984–993. — DOI 10.1016/S16738527(07)60111-8.

10. Librado, P. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data / P. Librado, J. Rozas // Bioinformatics. — 2009. — Vol. 25, № 11. — P. 1451–1452. — DOI 10.1093/bioinformatics/btp187.

11. Mabuchi, K. Gene rearrangements and phylogenetic relationships among mitochondrial genomes of cyprinid fi shes / K. Mabuchi, M. Miya, T.P. Satoh // Molecular Phylogenetics and Evolution. — 2006. — Vol. 39, № 2. — P. 204–214. — DOI 10.1016/j.ympev.2005.11.008.

12. Tamura, K. MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 / K. Tamura, G. Stecher, D. Peterson, A. Filipski, S. Kumar // Molecular Biology and Evolution. — 2013. — Vol. 30, № 12. — P. 2725–2729. — DOI 10.1093/molbev/mst197.

13. Torgunakova, O.A. Comparative analysis of variability of three mitochondrial genes of cytochrome oxidase complex (cox1, cox2, and cox3) in wild and domestic carp (Cyprinus carpio L.) / O.A. Torgunakova, T.A. Egorova, S.K. Semenova // Russian Journal of Genetics. — 2012. — Vol. 48, № 12. — P. 1218–1226. — DOI 10.1134/S1022795412120149.

14. Xu, J. Patterns of geographical and potential adaptive divergence in the genome of the common carp (Cyprinus carpio) / J. Xu, B. Ji, Y. Zhao et al. // Frontiers in Genetics. — 2019. — Vol. 10. — Art. 660. — DOI 10.3389/fgene.2019.00660.

15. Zhu, S. Mitochondrial diversity and genetic structure of common carp (Cyprinus carpio) in Pearl River and Nandujiang River / S. Zhu, L. Li, M. Zhang, Y. Yu // Journal of Fish Biology. — 2023. — Vol. 102, № 4. — P. 876–887. — DOI 10.1111/jfb.15340.

1. Moruzi, I.V., Pishchenko, E.V. Creation of fi sh breeds based on mass directional selection (using the example of the Altai mirror carp). NGAU, Novosibirsk, 2016. 37 p. (in Russian).

2. Yanyshen, A.А., Ivashko, E.E., Bekarev, A.V. Analysis of the availability of new personnel for aquaculture enterprises in the regional context. Economics, Entrepreneurship and Law, 2023, vol. 13, no. 12, pp. 5831–5848. DOI 10.18334/epp.13.12.120003 (in Russian).

3. Balon, E.K. Origin and domestication of the wild carp, Cyprinus carpio: from Roman gourmets to the swimming fl owers. Aquaculture, 1995, vol. 129, no. 1–4, pp. 3–48. DOI 10.1016/0044-8486(94)00227-F.

4. Dong, Y., Zhang, J., Sun, X. Phylogeny and evolution of multiple common carp (Cyprinus carpio L.) populations clarifi ed by phylogenetic analysis based on complete mitochondrial genomes. Marine Biotechnology, 2015, vol. 17, no. 5, pp. 579–588. DOI 10.1007/s10126015-9639-7.

5. Guo, X., Liu, S., Liu, Y. Comparative analysis of the mitochondrial DNA control region in cyprinids with diff erent ploidy level. Aquaculture, 2003, vol. 224, no. 1–4, pp. 25–38. DOI 10.1016/S0044-8486(03)00168-6.

6. Hall, T.A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series, 1999, vol. 41, pp. 95–98.

7. Jackson, M.C., Britton, J.R. Divergence in the trophic niche of sympatric freshwater invaders. Biological Invasions, 2014, vol. 16, no. 5, pp. 1095–1103. DOI 10.1007/s10530-0130563-3.

8. Kohlmann, K., Gross, R., Kersten, P. Deeper insight into the origin and spread of European common carp (Cyprinus carpio carpio) based on mitochondrial D-loop sequence polymorphisms. Aquaculture, 2013, vol. 376–379, pp. 97–104. DOI 10.1016/j.aquaculture.2012.11.015.

9. Li, D., Kang, D., Y in, Q., Sun, X., Liang, L. Microsatellite DNA marker analysis of genetic diversity in wild common carp (Cyprinus carpio L.) populations. Journal of Genetics and Genomics, 2007, vol. 34, no. 11, pp. 984–993. DOI 10.1016/S1673-8527(07)60111-8.

10. Librado, P., Rozas, J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics, 2009, vol. 25, no. 11, pp. 1451–1452. DOI 10.1093/bioinformatics/btp187.

11. Mabuchi, K., Miya, M., Satoh, T.P. Gene rearrangements and phylogenetic relationships among mitochondrial genomes of cyprinid fi shes. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2006, vol. 39, no. 2, pp. 204–214. DOI 10.1016/j.ympev.2005.11.008.

12. Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution, 2013, vol. 30, no. 12, pp. 2725–2729. DOI 10.1093/molbev/mst197.

13. Torgunakova, O.A., Egorova, T.A., Semenova, S.K. Comparative analysis of variability of three mitochondrial genes of cytochrome oxidase complex (cox1, cox2, and cox3) in wild and domestic carp (Cyprinus carpio L.). Russian Journal of Genetics, 2012, vol. 48, no. 12, pp. 1218–1226. DOI 10.1134/S1022795412120149.

14. Xu, J., Ji, B., Zhao, Y. et al. Patterns of geographical and potential adaptive divergence in the genome of the common carp (Cyprinus carpio). Frontiers in Genetics, 2019, vol. 10, art.

660. DOI 10.3389/fgene.2019.00660.

15. Zhu, S., Li, L., Zhang, M., Yu, Y. Mitochondrial diversity and genetic structure of common carp (Cyprinus carpio) in Pearl River and Nandujiang River. Journal of Fish Biology, 2023, vol. 102, no. 4, pp. 876–887. DOI 10.1111/jfb.15340.

Современное развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации во многом определяется внедрением инновационных технологий в аквакультуре, которая является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей сельского хозяйства [2]. Рыбоводство играет ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности страны, особенно в условиях дефицита высококачественного животного белка и возрастающего спроса на экологически безопасные продукты питания. В связи с этим особую значимость приобретает изучение хозяйственно ценных видов рыб, характеризующихся высокой продуктивностью, устойчивостью к неблагоприятным факторам среды и способностью адаптироваться к условиям содержания. Приоритетными задачами отрасли являются не только наращивание объемов производства, но и обеспечение стабильного качества продукции, экономической эффективности и экологической устойчивости. Для достижения этих целей необходимо совершенствование селекционных программ на основе достоверных данных о генетическом разнообразии и эволюционных взаимоотношениях культивируемых форм.

Алтайский зеркальный карп (Cyprinus carpio L.) представляет собой один из важнейших объектов прудового рыбоводства Западной Сибири. Изучение его происхождения, биологических характеристик и генетической структуры имеет существенное значение для оптимизации селекционного процесса и повышения эффективности разведения. В последние годы особое развитие получило применение ДНК-маркеров для исследования генетического разнообразия, популяционной структуры и филогенетических отношений [9; 15; 16].

Актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью комплексного молекулярно-генетического анализа племенной группы алтайского зеркального карпа с целью выявления гаплотипического состава, оценки внутрипопуляционного полиморфизма и установления филогенетических связей с другими подвидами и породами рода Cyprinus. Особое внимание уделяется анализу фрагмента гена цитохромоксидазы I (COX1) митохондриальной ДНК (мтДНК), который является одним из наиболее информативных и широко применяемых маркеров для изучения эволюционных и популяционных процессов у гидробионтов [13]. МтДНК обладает рядом уникальных свойств, включая материнский тип наследования, отсутствие рекомбинации и высокую скорость накопления мутаций, что делает ее ценным инструментом для реконструкции филогенетических отношений и выявления скрытого генетического разнообразия внутри пород и популяций [4; 5].

Для Цитирования:
М.С. Михайлова, Е.А. Елисеева, Н.Н. Разоков, И.В. Морузи, Исследование внутрипородной генетической изменчивости алтайского зеркального карпа по фрагменту гена цитохромоксидазы I мтДНК. Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2025;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: