Молекулярно-генетическая идентификация триплоидных гибридов Darevskia unisexualis ×D. valentini из симпатрических популяций Армении

Статья подготовлена по материалам доклада на IX Международной школе молодых ученых по молекулярной генетике (март 2021 г.).

Скальные ящерицы рода Darevskia широко распространены на Кавказе и в прилежащих регионах Турции и Ирана [1]. Этот род включает 29 двуполых и 7 однополых (партеногенетических), диплоидных видов гибридного происхождения [2]. Триплоидные гибриды Darevskia встречаются в природе вследствие обратного скрещивания партеногенетических самок с самцами двуполых видов в зоне частичного перекрытия их ареалов [3—5]. Полиплоидов идентифицируют по особенностям окраски и определенным характеристикам щитка, однако найденные в симпатрических зонах ящерицы обладают сложным промежуточным фенотипом, что затрудняет их морфологическую идентификацию. По этой причине необходима разработка более эффективных способов идентификации и дифференциации гибридов разной плоидности. Изучение полиплоидных гибридов, возникающих в результате естественной гибридизации партеногенетических и двуполых видов, важно для понимания механизмов сетчатой эволюции скальных ящериц, а их идентификация необходима при генетических исследованиях смешанных популяций. В настоящей работе представлены данные по идентификации триплоидных гибридов Darevskia с помощью микросателлитного генотипирования.

В работе использовали биообразцы (фрагменты хвоста) 7 ящериц − предполагаемых триплоидных гибридов Darevskia из популяции Кучак Армении. ДНК выделяли стандартным фенол-хлороформным методом [6]. ПЦР-анализ локуса Du215, а также выявление и секвенирование аллелей проводили, как это описано ранее [7]. Нуклеотидные последовательности аллелей локуса Du215 7 особей сравнивали с таковыми, полученными ранее [8] для однополых и двуполых видов Darevskia.

Все 7 особей предполагаемых триплоидов Darevskia были отобраны из популяции Кучак Армении, в которой одновременно обитают партеногенетические ящерицы D. unisexualis, D. armeniaca и двуполые ящерицы D. valentini (отцовский вид для этих партеновидов) [3]. По предварительной морфологической характеристике они являлись гибридами D. unisexualis x D. valentini. Согласно нашим данным ПЦР-анализа, все особи были гетерозиготными по локусу Du215 и представлены либо 3 (особи 1—5), либо 2 (особи 6, 7) аллелями (см. рисунок). На рисунке показано, как разделяются видоспецифичные аллели локуса Du215 у этих особей (дорожки 1—7) и контрольных особей партеновида D. unisexualis (дорожки 8—11) и двуполого вида D. valentini (дорожки 12-15). Секвенирование выявленных аллелей позволило определить их комбинацию в локусе Du215 у 7 исследуемых особей. В таблице представлены структурные вариации аллелей у этих особей. Аллели локуса Du215 представляют собой сочетание полиморфного микросателлитного кластера и однонуклеотидных замен (SNPs) в фиксированных положениях фланкирующих микросателлитных областей, которые позволяли дифференцировать аллели согласно их видовому происхождению. Эти аллель-специфические маркеры локуса Du215 7 особей были использованы для сравнения с таковыми, ранее полученными для D. unisexualis и D. valentini [8]. Оказалось, что особи 1-5 (триплоидные гибриды) содержат по 2 аллеля партеновида D. unisexualis и по 1 аллелю двуполого вида D. valentini, а особи 6 и 7 — только по 2 разных аллеля D. valentini, т.е. являются гетерозиготными особями D. valentini. Следует отметить, что сходство аллельных комбинаций, т.е. генотипов, у 5 триплоидных гибридов, а также между 2 особями D. valentini связано с невысоким полиморфизмом локуса Du215. Так, на выборке 17 образцов D. valentini из 4 популяций Армении он описан как гомозиготный, а на выборке 109 образцов D. unisexualis из 7 популяций Армении было определено только 3 аллеля [8]. В результате 2 из выявленных ранее аллелей Du215 D. unisexualis обнаружены у триплоидных гибридов, а у D. valentini из популяции Кучак найден еще 1 аллельный вариант Du215. Таким образом, использованный вариант микросателлитного генотипирования позволил однозначно идентифицировать триплоидных особей, определить аллельную комбинацию микросателлитного локуса и тем самым происхождение триплоидов как гибридов D. unisexualis и D. valentini.

Типичная картина электрофоретического фракционирования продуктов амплификации микросателлитного локуса Du215 в 8% ПААГ.

M — маркер молекулярной массы 100 п.о. (bp); 1—7 — образцы предполагаемых триплоидных гибридов (1—5 — триплоидные особи D. unisexualis x D. valentini; 6, 7 — особи, соответствующие родительскому (отцовскому) виду D. valentini); 8—15 — контрольные особи (8-11 — особи партеновида D. unisexualis; 12—15 − особи родительского (отцовского) вида D. valentini).

Структурные вариации аллелей локуса Du215 у исследованных особей

Примечание. * — в скобках даны расстояния в парах оснований: (-) — до микросателлитного кластера.

Благодарность. Авторы благодарны В.Е. Спангенбергу и Э.А. Галояну за предоставление биообразцов ящериц. Работы по определению качественных и количественных параметров ДНК были выполнены с использованием оборудования профильного комплекса ИБГ РАН.

Соответствие этическим стандартам. Для данного исследования использовали фрагменты хвоста ящериц. Работу с животными проводили с соблюдением стандартов, разработанных Министерством защиты природы Армении (код разрешения 5/22.1/51043). Исследование одобрено этическим комитетом МГУ (номер разрешения 24-01) и проведено в строгом соответствии с этическими принципами и научными стандартами.

Финансирование. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда №19-14-00083.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.