ISSN 0564-3783  



Головна
Контакти
Архів  
Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Сравнительная генетическая характеристика российских и бeлорусской популяций зубра (Bison bonasus), североамериканского бизона (Bison bison) и крупного рогатого скота (Bos taurus)

Костюнина О.В., Михайлова М.Е., Доцев А.В., Землянко И.И., Волкова В.В., Форнара М.С., Акопян Н.А., Крамаренко А.С., Охлопков И.М., Аксенова П.В., Цибизова Е.Л., Мнацеканов Р.А., Зиновьева Н.А.

Оригінальна работа 




Выполнено сравнительное исследование аллелофонда и генетической структуры двух российских и одной белорусской популяций зубра Bison bonasus с представителями видов Bison bison и Bos taurus. Исследуемые популяции были представлены образцами Окского государственного природного биосферного заповедника (n = 42) и Приокско-Террасного государственного природного биосферного заповедника (n = 69), заповедника «Беловежская пуща» (n = 42), а в качестве групп сравнения были привлечены бизоны (n = 8) и крупный рогатый скот (n = 55). Анализ полиморфизма фрагмента D-петли мтДНК показал наличие единого для всех зубров гаплотипа, отличного от последовательностей бизона и крупного рогатого скота. Исследование 11 микросателлитных маркеров показало сниженное разнообразие зубра по сравнению с бизоном и крупным рогатым скотом. Анализ значений попарных генетических дистанций DJost позволил установить четкую генетическую дифференциацию зубра от групп сравнения. Полученные данные могут быть использованы при оценке популяционно-генетических параметров зубров, для выявления гибридных особей с целью исключения их из размножения, а также для разработки стратегии и мероприятий по сохранению и совершенствованию генетических ресурсов зубра.

РЕЗЮМЕ. Виконано порівняльне дослідження алелофонду і генетичної структури двох російських і однієї білоруської популяцій зубра Bison bonasus з представниками видів Bison bison і Bos taurus. Досліджувані популяції були представлені зразками Окського державного природного біосферного заповідника (n = 42) і Приоксько-терасного заповідника (n = 69), заповідника «Біловезька пуща» (n = 42), а в якості груп порівняння були залучені бізони (n = 8) і велика рогата худоба (n = 55). Аналіз поліморфізму фрагмента D-петлі мтДНК показав наявність єдиного для всіх зубрів гаплотипу, відмінного від послідовностей бізона і великої рогатої худоби. Дослідження 11 мікросателітних маркерів показало знижену різноманітність зубра в порівнянні з бізоном і великою рогатою худобою. Аналіз значень попарних генетичних дистанцій DJost дозволив встановити чітку генетичну диференціацію зубра від груп порівняння. Отримані дані можуть бути використані при оцінці популяційно-генетичних параметрів зубрів, для виявлення та елімінації гібридних особин, а також для розробки стратегії і заходів щодо збереження та вдосконалення генетичних ресурсів зубра.

Ключові слова: зубр, Bison bonasus, північноамериканський бізон, велика рогата худоба (ВРХ), мтДНК, мікросателіти, алелофонд
зубр, Bison bonasus, североамериканский бизон, крупный рогатый скот (КРС), мтДНК, микросателлиты, аллелофонд

Цитологія і генетика 2020, том 54, № 2, C. 35-44

  1. ФГБНУ «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста», 142132, пос. Дубровицы, Российская Федерация
  2. Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, 220072, Минск, Республика Беларусь
  3. ФГБУ «Приокско­Террасный государственный заповедник», 142200, Данки, Российская Федерация
  4. Николаевский национальный аграрный университет, 54020, Николаев, Украина
  5. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Якутск, Российская Федерация
  6. Донской государственный технический университет (ДГТУ), 344000, Ростов­на­Дону, Российская Федерация
  7. ФГБУ «Окский государственный природный биосферный заповедник», 391072, Брыкин Бор, Российская Федерация
  8. Всемирный фонд дикой природы (WWF России), 109240, Москва, Российская Федерация

E-mail: kostolan yandex.ru, m.mikhailova igc.by, arsendotsev vij.ru, zemlyankoirina yandex.ru, moonlit_elf mail.ru, margaretfornara gmail.com, kssnail1990 gmail.com, imokhlopkov yandex.ru, polinax­1 mail.ru, etzibizova mail.ru, RMnatsekanov wwf.ru, n_zinovieva ma

Костюнина О.В., Михайлова М.Е., Доцев А.В., Землянко И.И., Волкова В.В., Форнара М.С., Акопян Н.А., Крамаренко А.С., Охлопков И.М., Аксенова П.В., Цибизова Е.Л., Мнацеканов Р.А., Зиновьева Н.А. Сравнительная генетическая характеристика российских и бeлорусской популяций зубра (Bison bonasus), североамериканского бизона (Bison bison) и крупного рогатого скота (Bos taurus), Цитологія і генетика., 2020, том 54, № 2, C. 35-44.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
Kostyunina, M. E. Mikhailova, A. V. Dotsev, I. I. Zemlyanko, V. V. Volkova, M. S. Fornara, N. A. Akopyan, A. S. Kramarenko, I. M. Okhlopkov, P. V. Aksenova, E. L. Tsibizova, R. A. Mnatsekanov & N. A. Zinovieva Comparative Genetic Characteristics of the Russian and Belarusian Populations of Wisent (Bison bonasus), North American Bison (Bison bison) and Cattle (Bos taurus), Cytol Genet., 2020, vol. 54, no. 2, pp. 116–123
DOI: 10.3103/S0095452720020085


Посилання

1. Flint, V.E., Belousova, I.P., Pererva, V.I., Kazmin, E.G., Kiseleva, V.D., Kudryavtsev, I.V., Pirozhkov, N.V., and Sipko, T.G., Bison Conservation Strategy in Russia, World Wide Fund for Nature (WWF), Moscow, Russia, 2002. https://wwf.ru/upload/iblock/1d0/zubr.pdf .

2. European Bison Pedigree Book, Raczynski, J., Ed., Białowieża, 2017.

3. Slatis, M.A., An analysis of inbreeding in the European bison, Genetics, 1960, vol. 45, pp. 275–287. www.ncbi.nlm. nih.gov/pmc/articles/PMC1210050/pdf/275.pdf.

4. Pucek, Z., Bielousova, I.P., Krasinska, M., Krasinski, Z.A., and Olech, W., European Bison. Status Survey and Conservation Action Plan, IUCN/SSC Bison Specialist Group, IUCN, Gland, Switzerland and Cambridge, UK, 2004, p. 54. https://portals.iucn.org/library/ efiles/documents/1contants.pdf .

5. Kozlo, P. and Nikiforov, M., Road map for the Białowieża bison, Sci. Innovation., 2013, vol. 4, no. 122, pp. 12–16.

6. Krasinska, M. and Krasinski, Z.A., European Bison: The Nature Monograph, 2013. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36555-3

7. Tokarska, M., Bunevich, A.N., Demontis, D., Sipko, T., Perzanowski, K., Baryshnikov, G., Kowalczyk, R., Voitukhovskaya, Y., Wojcik, J.M., Marczuk, B., Ruczynska, I., and Pertoldi, C., Genes of the extinct Caucasian bison still roam the Białowieża Forest and are the source of genetic discrepancies between Polish and Belarusian populations of the European bison, Bison bonasus,Biol. J. Linn. Soc., 2015, vol. 114, no. 4, pp. 752–763. https://doi.org/10.1111/bij.12470

8. Olech, W., Influence of individual inbred and mother’s inbred on calves survival in European bison (Bison bonasus), Rozpr. Nauk. Mon. Wyd SGGW, Warszawa, 2003.

9. Tokarska, M., Pertoldi, C., Kowalczyk, R., and Perzanowski, K., Genetic status of the European bison Bison bonasus after extinction in the wild and subsequent recovery, Mamm. Rev., 2011, vol. 41, no. 2, pp. 151–162. https://doi.org/10.1111/j.1365-2907.2010.00178.x

10. Gasparski, J.M., Investigations on the blood groups of Wisents (Bison bonasus) and hybrids in comparison with the blood groups of cattle, in Blood Groups of Animals, Matousek, J., Ed., Dordrecht: Springer, 1965, pp. 93–97. https://doi.org/10.1007/978-94-017-4453-9_12

11. Sipko, T.P., Rautian, G.S., Udina, I.G., and Takitskaia, T.A., Polymorphism of biochemical markers in European bison (Bison bonasus), Genetika, 1996, vol. 32, no. 3, pp. 400–405.

12. Babik, W., Kawalko, A., Wojcik, J.M., and Radwan, J., Low major histocompatibility complex class I(MHC I) variation in the European bison (Bison bonasus), J. Hered., 2012, vol. 103, no. 3, pp. 349–359. https://doi.org/10.1093/jhered/ess005

13. Udina, I.G. and Shaikhaev, G.O., Restriction fragment length polymorphism (RFLP) of exon 2 of the MhcBibo-DRB3 gene in European bison Bison bonasus,Acta Theriol., 1998, vol. 5, pp. 75–82.

14. Radwan, J., Kawalko, A., Wojcik, J.M., and Babik, W., MHC-DRB3 variation in a free-living population of the European bison, Bison bonasus,Mol. Ecol., 2007, vol. 16, no. 3, pp. 531–540. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2006.03179.x

15. Burzynska, B. and Topczewski, J., Genotyping of Bison bonasus kappa-casein gene following DNA sequence amplification, Anim. Genet., 1995, vol. 26, no. 5, pp. 335–336. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.1995.tb02669.x

16. Udina, I.G., Badagueva, I.N., Sulimova, G.E., and Zakharov-Gezekhus, I.A., Distribution of the kappa casein gene alleles in the bison (Bison bonasus) population, Genetika, 1996, vol. 31, no. 12, pp. 1704–1706.

17. Burzyńska, B., Olech, W., and Topczewski, J., Phylogeny and genetic variation of the European bison Bison bonasus based on mitochondrial DNA D-loop sequences, Acta Theriol., 1999, vol. 44, no. 3, pp. 253–262. https://pdfs.semanticscholar.org/698d/ 92ff8f4c43d0985b87218cf4f265fc9dd940.pdf.

18. Ward, T.J., Bielawski, J.P., Davis, S.K., Templeton, J.W., and Derr, J.N., Identification of domestic cattle hybrids in wild cattle and bison species: a general approach using mtDNA markers and the parametric bootstrap, Anim. Conserv., 1999, vol. 2, pp. 51–57. https://doi.org/10.1111/j.1469-1795.1999.tb00048.x

19. Wójcik, J.M., Kawalko, A., Tokarska, M., Jaarola, M., Vallenback, P., and Pertoldi, C., Post-bottleneck mtDNA diversity in a free-living population of European bison Bison bonasus. Implications for conservation, J. Zool., 2008, vol. 277, pp. 81–87.https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.2008.00515.x

20. Yudin, N.S., Kulikov, I.V., Gunbin, K.V., Aitnazarov, R.B., Kushnir, A.V., Sipko, T.P., and Moshkin, M.P., Detection of mitochondrial DNA from domestic cattle in European bison (Bison bonasus) from the Altai Republic in Russia, Anim. Genet., 2012, vol. 43, no. 3, p. 362. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2011.02261.x

21. Tiedemann, R., Nadlinger, K., and Pucek, Z., Mitochondrial DNA-RFLP analysis reveals low levels of genetic variation in European bison Bison bonasus,Acta Theriol., 1998, vol. 5, pp. 83–87. http://rcin.org.pl/ Content/12827/BI002_2613_Cz-40-2_Acta-T42-Supp5-83-87_o.pdf.

22. Wilson, G.A. and Strobeck, C., The isolation and characterization of microsatellite loci in bison, and their usefulness in other artiodactyls, Anim. Genet., 1999, vol. 30, pp. 225–244. https://doi.org/10.1046/j.1365-2052.1999.00404-1.x

23. Tokarska, M., Kawalko, A., Wojcik, J.M., and Pertoldi, C., Genetic variability in the European bison (Bison bonasus) population from Białowieża forest over 50 years, Biol. J. Linn. Soc., 2009, vol. 97, no. 4, pp. 801–809. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2009.01203.x

24. Luenser, K., Fickel, J., Lehnen, A., and Speck, S., Low level of genetic variability in European bison (Bison bonasus) from the Białowieża National Parkin Poland, Eur. J. Wild Life Res., 2005, vol. 51, pp. 84–87. https://doi.org/10.1007/s10344-005-0081-4

25. Gralak, B., Krasinska, M., Niemczewski, C., Krasinski, Z.A., and Zurkowski, M., Polymorphism of bovine microsatellite DNA sequences in the lowland European bison, Acta Theriol., 2004, vol. 49, pp. 449–456. https://doi.org/10.1007/BF03192589

26. Dotsev, A.V., Volkova, V.V., Kharzinova, V.R., Kostyunina, O.V., Zinovieva, N.A., Aksenova, P.V., and Mnatsekanov, R.A., Study of allele pool and genetic structure of Russian population of lowland-Caucasian line of European bison (Bison bonasus), Russ. J. Genet.: Appl. Res., 2018, vol. 8, no. 1, pp. 31–36. https://doi.org/10.1134/S2079059718010057

27. Węcek, K., Hartmann, S., Paijmans, J.L.A., Taron, U., Xenikoudakis, G., Cahill, J.A., Heintzman, P.D., Shapiro, B., Baryshnikov, G., Bunevich, A.N., Crees, J.J., Dobosz, R., Manaserian, N., Okarma, H., Tokarska, M., Turvey, S.T., Wójcik, J.M., Żyła, W., Szymura, J.M., Hofreiter, M., and Barlow, A., Complex admixture preceded and followed the extinction of wisent in the wild, Mol. Biol. Evol., 2017, vol. 34, no. 3, pp. 598–612. https://doi.org/10.1093/molbev/msw254

28. Wang, K., Wang, L., Lenstra, J.A., Jian, J., Yang, Y., Hu, Q., Lai, D., Qiu, Q., Ma, T., Du, Z., Abbott, R., and Liu, J., The genome sequence of the wisent (Bison bonasus), Gigascience, 2017, vol. 6, no. 4, pp. 1–5. https://doi.org/10.1093/gigascience/gix016

29. Camilla, M.U., Investigating genetic variability within specific indigenous Indonesian cattle breeds, Other Thesis, SLU, 2008. https://stud.epsilon.slu.se/11092/ 1/mannich_c_170929.pdf

30. Okonechnikov, K., Golosova, O., and Fursov, M., Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit, Bioinformatics, 2012, vol. 28, pp. 1166–1167. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts091

31. Leigh, J.W. and Bryant, D., PopART: Full-feature software for haplotype network construction, Methods Ecol. Evol., 2015, vol. 6, no. 9, pp. 1110–1116. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12410

32. Peakall, R. and Smouse, P.E., GenAIEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update, Bioinformatics, 2012, vol. 28, pp. 2537–2539. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x

33. Keenan, K., McGinnity, P., Cross, T.F., Crozier, W.W., and Prodohl, P.A., diveRsity: An R packagefor the estimation and exploration of population genetics parameters and their associated errors, Methods Ecol. Evol., 2013, vol. 4, pp. 782–788. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12067

34. Weir, B.S. and Cockerham, C.C., Estimating F-statistics for the analysis of population structure, Evolution, 1984, vol. 38, pp. 1358–1370. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1984.tb05657.x

35. Jost, L., GST and its relatives do not measure differentiation, Mol. Ecol., 2008, vol. 17, pp. 4015–4026. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2008.03887.x

36. Huson, D.H. and Bryant, D., Application of phylogenetic networks in evolutionary studies, Mol. Biol. Evol., 2006, vol. 23, pp. 254–267. https://doi.org/10.1093/molbev/msj030

37. Jombart, T., adegenet: a R package for the multivariate analysis of genetic markers, Bioinformatics, 2008, vol. 24, pp. 1403–1405. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btn129

38. Wickham, H., ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis, New York, NY: Springer-Verlag, 2009. https://doi.org/10.1007/978-0-387-98141-3

39. Pritchard, J.K., Stephens, M., and Donnelly, P., Inference of population structure using multilocus genotype data, Genetics, 2000, vol. 155, no. 2, pp. 945–959. www.genetics.org/content/155/2/945

40. Francis, R.M., pophelper: an R package and web app to analyse and visualize population structure, Mol. Ecol. Res., 2017, vol. 17, pp. 27–32. https://doi.org/10.1111/1755-0998.12509

41. Halbert, N.D., Ward, T.J., Schnabel, R.D., Taylor, J.F., and Derr, J.N., Conservation genomics: disequilibrium mapping of domestic cattle chromosomal segments in North American bison populations, Mol. Ecol., 2005, vol. 14, pp. 2343–2362. https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2005.02591.x

42. Cronin, M.A., MacNeil M.D., Vu N., Leesburg V., Blackburn H.D., and Derr J.N., Genetic variation and differentiation of bison (Bison bison) subspecies and cattle (Bos taurus) breeds and subspecies, J. Hered., 2013, vol. 104, no. 4, pp. 500–509. https://doi.org/10.1093/jhered/est030

43. Glazko, V.I., Zhelonkina, G.M., Sipko, T.P., Kushnir, A.V., and Glazko, T.T., Genetic relationships of bovine species using the example of Bos taurus, Bison bonasus and Bison bison, Izv.Timiryazevskoi S.-Kh. Akad., 2009, vol. 3, pp. 174–180. https://elibrary.ru/download/elibrary_12886565_70233590.pdf.

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 24.09.21