Внутрииндивидуальная изменчивость гена малой рибосомной субъединицы у осетровых рыб амура Acipenser Schrenckii Brandt, 1869 и Huso Dauricus (Georgii, 1775)

курсовая работа

Введение

Отряд Acipenseriformes (осетры и веслоносы) является древней группой рыб, ведущей свое происхождение из Юрского Периода (Grande, Bemis, 1991). Важными особенностями этой группы рыб являются долгая продолжительность жизни, возможность достижения больших размеров и медленное созревание. Широкое использование осетровых в комерческих целях привело к их масштабному вылову, что резко уменьшило численность этих рыб. В настоящее время весь род включен в списки Международной конвенции по редким видам (CITES). Основными факторами уменьшения численности осетровых рыб являются некоторые биологические особенности этих рыб (прежде всего медленное созревание, размножение с промежутками в несколько лет, миграции), загрязнение и уничтожение естественных мест обитания и нерестилищ, строительство дамб на нерестовых путях и чрезмерный вылов (Krieger et al., 2008; Ludwig, 2008).

Все осетровые являются полиплоидами (4n-8n-16n) и обладают большим (120-500) числом хромосом (Birstein et al., 1993; Fontana et al., 1999). Так же генетические исследования осетровых рыб выявили некоторые особенности, такие как, консервативный характер кариологической (Lanfredi et al., 2001), биохимической (Khabarov et al., 2002) и молекулярной (de la Herran et al., 2001; Krieger, Fuerst, 2000) эволюции, а также множественность аллелей гена ядерной 18S рРНК (Krieger, Fuerst, 2002; 2004), что делает эту группу особенно привлекательной для всестороннего изучения. Эти факторы, возожно, явились причиной относительно простой межвидовой и межродовой гибридизации, усугубляемой перекрытием зон нереста. Гибридизация делает систематику Acipenseridae весьма запутанной (Birstein, 2002).

Предмет нашего исследования - рибосомная ДНК (рДНК) - классический пример генной дупликации, который может быть использован в качестве модели для тестирования теории согласованной эволюции (Hillis, Davis, 1988; Hillis, Dixon, 1991). Эволюционная динамика тандемно-повторяющихся последовательностей мультигенного семейства рДНК вызывает неизменный интерес многих исследователей с момента своего открытия; генные дупликации принято рассматривать как основной эволюционный путь приобретения новых функций (Dame et al., 1984).

Кодирующие регионы рДНК широко используются в качестве молекулярных маркеров для филогенетических исследований эукариот, поскольку большинство их мутаций в результате согласованной эволюции (через механизмы рекомбинации) быстро фиксируются внутри популяции или вида в процессе дифференциации (Hillis, Davis, 1988; Carranza et al., 1996). Интенсивные исследования этих маркеров обнаружили, что у небольшого числа организмов регистрируется несколько (2-3) вариантов ядерного гена 18S рРНК (Kelly, 1997; Muir et al., 2001). Поэтому открытие множественных аллелей этого гена у северо-американских осетровых рыб (род Acipenser) (Krieger, Fuerst, 2002, 2004) оказалось еще более неожиданным; для всех других животных значительная внутри-индивидуальная изменчивость последовательности 18S рДНК не характерна. В настоящее время не существует четкого объяснения данного феномена, а также его отсутствия у ближайших филогенетических родственников осетров, таких как веслоносы (род Polyodon). Среди возможных причин чаще всего приводят полиплоидию (Kelly, 1997; Krieger, Fuests, 2004); бесспорным остается лишь тот факт, что механизмы согласованной эволюции в геномах осетровых рыб не смогли реализоваться в полной мере.

Цель нашей работы состояла в исследовании разнообразия 18S рДНК у двух видов осетровых рыб Амура (Acipenser schrenckii и Huso dauricus), что необходимо для прояснения механизмов генерирующих это разнообразие, а также оценки широты распространения феномена множественности аллелей гена 18S рРНК и его эволюционных последствий у разных представителей животного мира и прежде всего - полиплоидных видов рыб.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Провести амплификацию, клонирование и секвенирование гена 18S рРНК у двух видов осетровых рыб Амура (Acipenser schrenckii и Huso dauricus).

2. По данным секвенирования провести детальный анализ полиморфизма последовательностей 18S рДНК (нуклеотидные замены, вставки/делеции).

3. По данным филогенетического анализа дать функциональную характеристику вариантам гена 18S рРНК.

4. Провести анализ скоростей эволюции последовательностей с разной функциональной значимостью.

Делись добром ;)