Хайсарова А.Н., Симаков М.Д., Кузьмин А.А., Титов С.В.

RJEE Vol. 4 (4). 2019 | DOI: 10.21685/2500-0578-2019-4-2
Аннотация | PDF (Rus) | Дополнительные файлы

Дата поступления 15.10.2019 | Дата опубликования 26.12.2019

 

УДК 599.323, 575.22, 574.34

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА ТРЕХ ВИДОВ МЫШЕЙ  (APODEMUS URALENSIS PALLAS, 1811;  APODEMUS AGRARIUS PALLAS, 1771;  APODEMUS FLAVICOLLIS MELCHIOR, 1834)  В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ  (НА ПРИМЕРЕ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

 

А. Н. Хайсарова1, М. Д. Симаков2, А. А. Кузьмин3, С. В. Титов2

1   Центр гигиены и эпидемиологии в Ульяновской области, Россия, 432005, г. Ульяновск, ул. Пушкарева, 5; Пензенский государственный университет, Россия, 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
Email: an_stolyarova@mail.ru

2   Пензенский государственный университет, Россия, 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
Email: maksimakov@bk.ru, svtitov@yandex.ru

3   Пензенский государственный технологический университет,  Россия, 440039, г. Пенза, проезд Байдукова, 1а /ул. Гагарина, 11
Email: kuzminpuh@yandex.com

 

Аннотация. Актуальность и цели. Изучение морфологических, генетических и экологических факторов, объясняющих подразделенную (метапопуляционную) структуру ареалов, является новым и методически слабо разработанным научным направлением. Важной частью таких исследований является изучение генетической структуры популяций животных. Это направление нацелено на решение фундаментальных биологических проблем: целостности биологического вида, микроэволюции и внутривидовой дифференциации, динамики популяций. Цель работы – изучение экологических особенностей генетического полиморфизма лесной (Apodemus uralensis Pallas, 1811), полевой (Apodemus agrarius Pallas, 1771) и желтогорлой (Apodemus flavicollis Melchior, 1834) мышей в Среднем Поволжье на примере Ульяновской области. Материалы и методы. Генетический материал для работы был собран в Ульяновской области в ходе проведения полевых работ в период 2014–2018 гг. Всего было проанализировано 33 последовательности (699 пн) лесных мышей, 14 последовательностей (623 пн) полевых мышей и 9 последовательностей (700 пн) желтогорлых мышей. Для этого были использованы пакеты программ MEGA 7.0.21 и DnaSP 5.10 (Librado, Rozas, 2009; Tamura et al., 2012). Для выявления экологических закономерностей распределения на территории Ульяновской области популяций изученных видов мышевидных грызунов кроме группировок популяций, полученных по данным об их географической близости, были использованы два варианта районирования исследуемого региона – флористическое и эколого-ландшафтное. Результаты. Самый высокий уровень изменчивости митохондриальных фрагментов D-loop был выявлен у A. flavicollis (2.4±0.3 %), тогда как этот показатель для A. uralensis и A. agrarius имеет средние значения (0.8±0.2 % и 0.7±0.2 % соответственно). Анализ выборки секвенсов по географически выделенным группировкам популяций не выявил соответствующую генетическую дифференциацию. Распределение выделенных митотипов по группировкам популяций не имеет какой-либо закономерности. В выборках присутствуют митотипы, обнаруженные только в одной из группировок, и по этой причине они являются специфическими. Такие же результаты были получены и при анализе распределения выявленных митотипов по флористическому районированию Ульяновской области. Распределение выявленных митотипов по ландшафтно-экологическим районам отражает экологические требования изученных видов мышевидных грызунов. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о хорошей разрешающей способности разработанных праймерных систем для амплификации D-loop и изучения популяционного полиморфизма природных популяций, а также для группировки географически разобщенных популяций мышевидных грызунов. Изучение распределения выявленных митотипов всех трех видов мышевидных грызунов по флористическим районам Ульяновской области не выявило какой-либо связи флористической специфичности территорий и распространения этих грызунов в регионе. Вероятно, это связано с тем, что критерии флористического районирования не коррелируют с биотопическими предпочтениями изученных видов. Распределение выявленных митотипов по ландшафтно-экологическим районам, напротив, хорошо соотносится с экологическими требованиями трех видов мышевидных грызунов. Проведенный D Tajima-тест для трех видов мышей Ульяновской области указывает на возможный рост числа их популяций и населения после прохождения «бутылочного горлышка» в период депрессии численности. Эта синхронность демографических процессов в популяциях данных видов мышевидных грызунов, возможно, связана с сильной фрагментацией среды обитания, наблюдающейся в Ульяновской области, и высокой степенью подразделенности локальных популяций грызунов.

 

Ключевые слова: мышевидные грызуны, мтДНК, популяционный полиморфизм, группы популяций, флористическое и ландшафтно-экологическое районирование, Ульяновская область.

 

Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках базовой части государственного задания ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» в сфере научной деятельности на 2017–2019 гг. Проект 6.7197.2017/БЧ.

 

Для цитирования: Хайсарова, А. Н. Экологические особенности генетического полиморфизма трех видов мышей (Apodemus uralensis Pallas, 1811; Apodemus agrarius Pallas, 1771; Apodemus flavicollis Melchior, 1834) в Среднем Поволжье (на примере Ульяновской области) / А. Н. Хайсарова, М. Д. Симаков, А. А. Кузьмин, С. В. Титов // Russian Journal of Ecosystem Ecology. – 2019. – Vol. 4 (4). – https://doi.org/10.21685/2500-0578-2019-4-2

 

EECOLOGICAL FEATURES OF GENETIC POLYMORPHISM OF THREE SPECIES OF MICE (SYLVAEMUS URALENSIS PALLAS, 1811; APODEMUS AGRARIUS PALLAS, 1771; SYLVAEMUS FLAVICOLLIS MELCHIOR, 1834) IN THE MIDDLE VOLGA REGION (BY EXAMPLE OF THE ULYANOVSK REGION)

 

А.N. Khajsarova1, M.D. Simakov2, A.A. Kuzmin3, S.V. Titov2

1   Center of Hygiene and Epidemiology in the Ulyanovsk region, 5 Pushkareva street, Ulyanovsk, 432005, Russia; Penza State University, 40 Krasnaya street, Penza, 440026, Russia
E-mail: an_stolyarova@mail.ru

2   Penza State University, 40 Krasnaya street, Penza, 440026, Russia
E-mail: maksimakov@bk.ru, svtitov@yandex.ru

3   Penza State Technological University, 1A Baidukova passage / 11 Gagarina street, Penza, 440039, Russia
E-mail: kuzmin-puh@yandex.com

 

Abstract. Background. The study of morphological, genetic and environmental factors explaining the subdivided (metapopulational) structure of habitats is a new and methodologically poorly developed scientific field. An important part of such research is the study of the genetic structure of animal populations. This scientific field is aimed at solving fundamental biological problems: the integrity of the biological species, microevolution and intraspecific differentiation, and population dynamics. The purpose of the work is to study the ecological characteristics of genetic polymorphism of Herb Field Mouse (Apodemus uralensis Pallas, 1811), Striped Field Mouse (Apodemus agrarius Pallas, 1771) and Yellow-necked Field Mouse (Apodemus flavicollis Melchior, 1834) mice in the Middle Volga region on the example of the Ulyanovsk region. Materials and methods. The genetic material for the work was collected in the Ulyanovsk region during field work over the period from 2014 to 2018. A total of 33 sequences (699 bp) of wood mice, 14 sequences (623 bp) of field mice and 9 sequences (700 bp) of yellow-necked mice were analyzed. For this, the MEGA 7.0.21 and DnaSP 5.10 software packages were used (Librado and Rozas, 2009; Tamura et al., 2012). In order to identify the environmental patterns of the distribution in the Ulyanovsk region of populations of the studied species of mouse-like rodents, except population groups obtained from data on their geographical proximity, we used two variants of zoning of the region under study- floristic and ecological-landscape. Results. The highest level of variability of mitochondrial D-loop fragments was detected in  A. flavicollis (2.4 ± 0.3%), while this indicator for A. uralensis and A. agrarius had average values (0.8 ± 0.2%  and 0.7 ± 0.2%, respectively). Analysis of sequence samples by geographically selected population groupings did not reveal the corresponding genetic differentiation. Distribution of the identified mitotypes by population groupings does not have any pattern. Mitotypes found only in one of the groupings are present in the samples, and for this reason they are specific. The same results were obtained when analyzing the distribution of the identified mitotypes by floristic zoning of the Ulyanovsk region. The distribution of the identified mitotypes by landscape-ecological regions reflects the ecological requirements of the studied species of mouse-like rodents. Conclusion. The results obtained indicate a good resolving power of the developed primer systems for amplifying D-loop and studying populational polymorphism of natural populations, as well as for grouping geographically separated populations of mouse-like rodents. The study of the distribution of the identified mitotypes of all three species of mouse-like rodents according to the floristic regions of the Ulyanovsk region did not reveal any connection between the floristic specificity of the territories and the distribution of these rodents in the region. This is probably due to the fact that the criteria for floristic zoning do not correlate with the biotopic preferences of the studied species. The distribution of the identified mitotypes by landscape-ecological regions, on the contrary, is in good agreement with the environmental requirements of the three species of mouse-like rodents. The D Tajima test for three species of mice in the Ulyanovsk Region indicates a possible increase in the number of their populations after going through the “bottleneck” during the period of population decline. This synchronization of demographic processes in populations of these species of mouse-like rodents is probably associated with a strong fragmentation of the habitat observed in the Ulyanovsk region, and high degree of subdivision of local populations of rodents.

 

Keywords: mouse-like rodents, mtDNA, population polymorphism, population groupings, floristic and landscape-ecological zoning, the Ulyanovsk region.

 

Acknowledgments. The study was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the basic part of the state assignment of FSBEI HE “Penza State University” in the field of research activity for 2017–2019. Project 6.7197.2017/БЧ.

 

For citation: Khajsarova А.N., Simakov M.D., Kuzmin A.A., Titov S.V. Ecological features of genetic polymorphism of three species of mice (Apodemus uralensis Pallas, 1811; Apodemus agrarius Pallas, 1771; Apodemus flavicollis Melchior, 1834) in the Middle Volga region (by example of the Ulyanovsk region). Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2019;4(4). (In Russ.). Available from: https://doi.org/10.21685/2500-0578-2019-4-2