Изучение генетического разнообразия медоносных пчел: некоторые проблемы и пути их решения

Авторы:
Кучер А.Н. , Островерхова Н.В. , Конусова О.Л. , Киреева Т.Н. , Курбатский Д.В.
Название:
Изучение генетического разнообразия медоносных пчел: некоторые проблемы и пути их решения
Страницы:
128-141
скачано
24 раз(а)


Данные о генетическом разнообразии по маркерам ядерного и митохондриального геномов активно используются при проведении как фундаментальных, так и прикладных исследований медоносной пчелы Apis mellifera L. В статье приводятся результаты комплексного изучения медоносной пчелы ряда территорий Сибири (Томская область, Красноярский край): охарактеризована вариабельность локуса COI-COII мтДНК на уровне пчелиных семей и популяций; оценено соответствие отнесения к породе на основании данных анализа локуса COI-COII и морфометрических параметров (кубитальный и гантельный индексы, дискоидальное смещение), описана вариабельность ряда микросателлитных локусов (А007, А008, АР049, АС117, АС113, А024). Показано, что в пчелиных семьях, обитающих на пасеках Томской области, в ряде случаев выявлялись два и даже три варианта локуса COI-COII мтДНК (различные сочетания вариантов PQQ, PQQQ (характерны для среднерусской породы) и Q (характерен для южных пород)); зарегистрировано несоответствие между породной принадлежностью, определяемой по морфометрическим данным, и вариантом локуса COI-COII; в гибридных пчелиных семьях, происходящих по линии матки от пород южного происхождения (вариант Q), наблюдается быстрое вытеснение «южных» генов генами среднерусской породы. Установлен специфичный характер распределения частот аллелей по ряду микросателлитных локусов в пчелиных семьях сибирского региона (Томская область, Красноярский край), различающихся по происхождению: наибольшая дифференциация показана по локусам А008, А043, Аp049, несколько меньше - по локусам АС113 и А024. Сопоставление собственных результатов с данными по другим популяциям (башкирские популяции, различные популяции Западной Европы) позволили предположить, что локусы А024, Ap049 и А043 могут быть объектом более пристального исследования с точки зрения их информативности для разработки диагностикумов породной принадлежности; локус А008, возможно, маркирует различные экотипы среднерусской породы. Основываясь на результатах собственного исследования, а также данных работ других исследователей, обсуждаются некоторые проблемы, с которыми могут столкнуться исследователи при изучении генетического разнообразия медоносных пчел, а также возможные пути их решения.
ВВЕДЕНИЕ Медоносная пчела является одним из основных видов насекомых-опылителей, которые опыляют около 85 % всей цветковой флоры, поэтому, как ресурсный вид, представляет огромный научный и практический интерес. В последние годы отмечается ряд негативных тенденций в развитии популяций медоносной пчелы. Так, во многих регионах наблюдается бессистемное, научно необоснованное и бесконтрольное воспроизведение пчелиных семей различных пород, что привело к массовой гибридизации пчел, нарушение адаптации пчелиных семей и потере чистопородности. Как следствие, снижается уровень приспособленности пчелиных семей к факторам окружающей среды, в частности, отмечена массовая их гибель во всем мире, что, по мнению многих исследователей, может привести к катастрофическим последствиям, вплоть до исчезновения пчеловодства в ближайшее время [Кривцов, 2008, 2011; Кичигин, 2009; Кривцов и др., 2011; Причард, 2008; Mussen, 2007; Schefer et al., 2009; Van Engelsdorp, 2009; Genersch, 2010; Neumann, Carreck, 2010; Ratnieks, Carreck, 2010; Dietemann et al., 2013; Van Der Zee et al., 2014]. На территории России вследствие разнообразия природно-климатических условий к разведению рекомендованы три породы пчел: среднерусская, или темная лесная пчела (Apis mellifera mellifera L.) и породы южного происхождения - карпатская (Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica, производная Apis mellifera carnica Pollm.) и серая горная кавказская (Apis mellifera caucasica Gorb.) [Кривцов и др., 2011]. Однако система районирования разных пород на территории России в настоящее время не работает. На пасеки Урала, Сибири, Алтая и других регионов России, где традиционно разводилась среднерусская пчела, активно завозятся породы южного происхождения, преимущественно карпатская порода, как наиболее миролюбивая. В результате наблюдается массовая межпородная гибридизация медоносных пчел, что ведет к сокращению ареала аборигенных подвидов и «ухудшению» их генетического состава. Гибридные популяции менее адаптированы к резко изменяющимся в течение года условиям окружающей среды, характеризуются повышенным уровнем заболеваемости и снижением иммунитета. Для преодоления этих негативных проблем (коллапс пчел и пчелиных семей, массовая межпородная гибридизация пчел, потеря чистопородности пчел и др.) и научно-обоснованного управления сохранением этого важного биоресурса необходимо комплексное изучение медоносной пчелы, направленное на понимание биологии адаптации (в широком смысле), размножения и развития. Секвенирование в 2006 году генома медоносной пчелы [Honey Bee Genome Sequencing Consortium, 2006] дало новый импульс для исследований в данном направлении: с использованием молекулярно-генетических технологий проводится поиск маркеров хозяйственно-ценных признаков [Baitala et al., 2010; Parpinelli et al., 2014], устойчивости к болезням [Tsuruda et al., 2012], адаптации к природно-климатическим условиям [Fuller et al., 2015], определяющих породную принадлежность [Зиновьева и др., 2011; Кривцов и др., 2011; Han et al., 2012; Meixner et al., 2013] и т.д. Базисным для проведения исследований по любому из данных фундаментальных направлений (как и для работ, имеющих прикладной характер) является характеристика генетического разнообразия пчелиных семей, пород и популяций медоносной пчелы. В то же время, исследование генетического разнообразия различных пород медоносной пчелы и геногеографические исследования для данного вида пока еще не получили широкого распространения. Даже для наиболее изучаемых микросателлитных локусов в настоящее время все еще мало информации по их вариабельности у пчел разных популяций не только России, но и мира в целом [Garnery et al., 1998; Franck et al., 1998; Ильясов и др., 2015]. Ограниченный объем выполненных работ по изучению вариабельности микросателлитных локусов и является причиной того, что до сих пор не разработаны референс-материалы по микросателлитным локусам [Meixner et al., 2013] и не определены оптимальные ДНК-маркеры для идентификации пород пчел. Для характеристики генетического разнообразия любых видов, в том числе и медоносной пчелы, принципиально важным является учет как универсальных требований изучения генетической изменчивости (например, требования к объему выборки в зависимости от уровня полиморфизма изучаемых локусов), так и особенностей биологии размножения (полиандрия) и жизнедеятельности пчел как вида (в форме организованного сообщества - пчелиной семьи, смена поколений и др.), а также уровень изучения генетического разнообразия (пчелиная семья, популяция), который был выбран для исследования. Цель настоящей публикации: на основании обобщения результатов комплексного исследования медоносной пчелы сибирских популяций рассмотреть некоторые проблемы, с которыми могут столкнуться исследователи при изучении генетического разнообразия медоносных пчел, и определить пути их преодоления. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Материалы для данного исследования получены в ходе комплексного изучения популяций медоносной пчелы Сибирского региона (обитающих на территории Томской области (рис. 1), Алтайского и Красноярского краев), проводимого на кафедре зоологии беспозвоночных Национального исследовательского Томского государственного университета. Рисунок 1. Локализация обследованных пасек Томской области. Определение породной принадлежности проводилось с учетом изменчивости морфометрических показателей (анализировались показатели жилкования правого переднего крыла - кубитальный и гантельный индексы, дискоидальное смещение) и данных изменчивости локуса COI-COII митохондриальной ДНК. Показатели жилкования крыла, определенные согласно принятым методикам [Бородачев и др., 2002; Конусова и др., 2010], сравнивали со стандартами значений, принятых для рабочих особей разных пород пчел [Кривцов, 2011; Полищук и др., 1990; Cauia, et al., 2008]. Выделение ДНК проводили стандартным методом. Для амплификации локуса COI-COII мтДНК использованы следующие праймеры: 3’ САСАТТТАGАААТТССАТТА, 5’ АТАААТАТGААТСАТGТGGА [Никоноров и др., 1998]; продукты амплификации фракционировали в 1.5 % агарозном геле, результаты документировали с использованием системы Gel-Doc XR+. При изучении микросателлитных локусов ПЦР проводили согласно описанной методике с использованием специфических праймеров [Solignac et al., 2003]; генотипирование выполняли на базе Центра коллективного пользования ФГБНУ «НИИ медицинской генетики» (г. Томск) на генетическом анализаторе ABI Prism 3730 с применением стандартов длины молекул ДНК GeneScan500-ROX в условиях, рекомендуемых производителем. Анализ размера фрагментов осуществляли с помощью программного обеспечения GeneMapper Software. Различия по комплексу экстерьерных признаков между группами особей с разными вариантами локуса мтДНК (как и пчелиными семьями) оценивались с помощью непараметрического дискриминантного анализа (DFA). Наличие различий между пчелиными семьями по отдельным признакам устанавливалось с использованием post hoc теста множественных сравнений Тьюки (Tukey’s HSD test). Для оценки различий между семьями по экстерьерным признакам использовалась дистанция Махаланобиса (MD²). Генетические дистанции между популяциями рассчитывали по методу Nei (1972). Подготовительная обработка данных проводилась в приложении Microsoft Office Excel 2003, статистические расчеты выполнены в приложении STATISTICA 8.0. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Идентификация породной принадлежности медоносных пчел Первоочередной задачей при изучении генетического разнообразия медоносных пчел является определение их породного состава - это важно учитывать, как при выполнении геногеографических исследований, оценки селективной и адаптивной значимости генетических маркеров, так и при планировании и проведении работ, имеющих прикладной характер. На смену используемых на протяжении длительного времени для идентификации породной принадлежности медоносных пчел экстерьерных признаков пришли молекулярно-генетические методы, и, в частности, анализ межгенного региона COI-COII (последовательность между генами цитохромоксидазы I и цитохромоксидазы II) мтДНК. Локус COI-COII состоит из двух нуклеотидных последовательностей - Р (может быть представлен несколькими вариантами - P0, P1 и P2) и Q [Cornuet et al., 1991]. Эволюционные линии медоносной пчелы различаются по числу копий последовательностей P (1 или 0) и Q (от 1 до 5) [Cornuet et al., 1991; Rortais et al., 2011]. Например, восточно-европейская линия С обладает самой короткой последовательностью этого межгенного региона (имеет 1 копию Q элемента, Р последовательность отсутствует); подвиды пчел линий M, A, Z и Y характеризуются более длинной последовательностью, так как наряду с Р элементом содержат от 1 до 5 элементов Q (т. е. имеют варианты PQ, PQQ, PQQQ, PQQQQ и PQQQQQ). На основании анализа структуры локуса COI-COII мтДНК были внесены некоторые корректировки в эволюционную классификацию многочисленных подвидов и экотипов медоносной пчелы [Franck et al., 2000; Garnery et al., 1992; Meixner et al., 2013]. Однако не следует забывать, что специфичность пород медоносной пчелы по структуре локуса COI-COII мтДНК позволяет установить происхождение медоносной пчелы по линии матки, а в условиях массовой гибридизации, наблюдаемой во многих регионах мира (в том числе и России), использование для определения породной принадлежности только данных по структуре локуса COI-COII мтДНК не всегда может дать корректную оценку породного состава медоносных пчел. Для пород медоносной пчелы южного происхождения (серая горная кавказская, карпатская), культивируемых в России, установлена структура локуса, представленная только последовательностью Q, а у среднерусской породы регистрируются несколько вариантов локуса - PQQ, PQQQ, PQQQQ. В то же время, при исследовании медоносных пчел одной из гибридных пасек Томского района [Островерхова и др., 2013] было зарегистрировано несоответствие между породной принадлежностью, определяемой по морфометрическим данным, и вариантом локуса COI-COII мтДНК (табл. 1): только у 5.6 % особей, имеющих PQQ-аллель, одновременно зарегистрированы все три морфометрических признака, характерные для среднерусской породы медоносной пчелы, и не обнаружено ни одной особи, имеющей полное соответствие южной породе, как по генетическому маркеру, так и по морфометрическим показателям. В условиях массовой гибридизации медоносных пчел можно ожидать широкого распространения подобного рода несоответствий отнесения к породе на основании экстерьерных признаков и данных изменчивости локуса COI-COII мтДНК. Подтверждением данного положения являются результаты оценки различий между пчелиными семьями с разными вариантами локуса мтДНК по кубитальному и гантельному индексам, полученные на основании непараметрического дискриминантного анализа 11 пчелиных семей, отобранных с пасек Томской области (2 пчелиной семьи с вариантом PQQ локуса COI-СOII мтДНК с пасеки северного района области; 2 пчелиной семьи с вариантом PQQQ, 1 пчелиная семья с вариантом PQQ и 3 - с вариантом Q с пасек южных районов области), Красноярского (1 пчелиная семья с вариантом PQQ) и Алтайского краев (1 пчелиная семья с вариантом PQQ и 1 пчелиная семья с вариантом PQQQ) (рис. 2). В результате проведенного анализа выделено семь классов, из которых четыре условно отнесены к среднерусской породе и три - к породам южного происхождения (рис. 2). В первой группе были выделены следующие классы: «среднерусская енисейская» (1 семья), «среднерусская» (5 семей); «среднерусская гибрид 1» (1 семья); «среднерусская гибрид 2» (1 семья). Классы второй группы (по одной семье в каждой): «карпатская чистая»; «карпатская гибрид» и «южная гибрид». Положение указанных групп пчелиных семей в пространстве дискриминантных канонических функций подтверждает наличие двух обособленных групп, соответствующих карпатской и среднерусской породам; гибридные формы разного происхождения объединяются в близкие друг к другу группы (рис. 2, табл. 2). Рисунок 2. Положение групп пчелиных семей, различающихся по вариантам локуса COI-СOII мтДНК в пространстве двух дискриминантных канонических функций, оцененных на основании морфометрических показателей (кубитального и гантельного индексов): 95-%-е доверительные эллипсоиды. Обозначение групп пчелиных семей: А - «карпатская чистая», Б - «карпатская гибрид», В - «среднерусская гибрид 1», Г - «среднерусская гибрид 2», Д - «южная гибрид», Е - «среднерусская», Ж - «среднерусская енисейская». В целом, около трети исследованных пчелиных семей демонстрируют дисбаланс между генетическими и морфометрическими параметрами, причем в одном случае - полное их несоответствие (табл. 2). Семья 4 (вариант PQQQ мтДНК) по морфометрическим признакам близка к семье 5 (вариант Q мтДНК), то есть к гибриду, сформировавшемуся на основе карпатской породы. Семья 3 (вариант Q мтДНК) по всем статистическим критериям и тестам относится к «среднерусской». Выявлено, что группа пчелиных семей «среднерусские» статистически значимо отделяется от пчелиной семьи «карпатская чистая», MD² более 10.0 (рис. 2, табл. 2). Значение квадрата дистанции Махаланобиса максимально между пчелиными семьями «чистая карпатская» и «енисейская среднерусская». Последняя по совокупности признаков близка к «среднерусской» группе; отдаленность этой семьи от «гибридных» подтверждает ее принадлежность к одной из наиболее чистых линий Apis m. mellifera. Очень невелико расстояние между «среднерусской гибрид 1» и «карпатской гибридной» группами (т.е. семьями 4 и 5), и особенно, между «южной гибридной» (семья 3) и «среднерусской». Присутствие на территории, где изучается генетическое разнообразие гибридных форм создает, с одной стороны, неблагоприятный фон для сохранения генофондов среднерусской и карпатской пород, с другой - затрудняет поиск адаптивно-значимых и хозяйственно-ценных признаков (возможно искажение результатов и их интерпретации). Следовательно, это следует учитывать при проведении подобного рода исследований. Приведенные выше данные также указывают на то, что для определения породной принадлежности только экстерьерных или только генетических признаков может быть недостаточно, и лишь при одновременном рассмотрении морфометрических параметров и данных по изменчивости локуса COI-COII мтДНК возможно объективно оценить породную принадлежность и случаи гибридизации. Генетическое разнообразие пчелиных семей по микросателлитным локусам. В условиях повсеместной гибридизации пчел необходимо также совершенствовать генетические методы контроля чистоты пчелиных семей. Исследования в этом направлении проводятся и зарубежными, и отечественными исследователями [Ильясов и др., 2015; Островерхова и др., 2015(а, б); Muñoz et al., 2015]. Так, на основании широкомасштабных исследований, выполненных на территории Восточной Европы (поиск информативных маркеров был проведен из числа более 1000 SNP с применением 5 различных аналитических методов), было разработано 5 панелей, состоящих из 48, 96, 144, 192 и 284 маркеров, информативных для определения предкового происхождения особей, которые авторы предлагают использовать для идентификации и оценки примеси С-линий (в частности, Аpis m. ligustica и Аpis m. carnica) в М-линию Аpis m. mellifera [Muñoz et al., 2015]. Отечественными исследователями такие работы только начаты, но уже полученные на данном этапе результаты свидетельствуют о том, что популяции медоносной пчелы, обитающие на территории России, характеризуются широкой генетической изменчивостью, и вряд ли представляется возможным разработать единую для всей территории России панель маркеров, дифференцирующих различные породы пчел. Анализ изменчивости ряда микросателлитных локусов на уровне пчелиных семей, обитающих в Сибирском регионе, показал, что по некоторым локусам наблюдается специфичный характер распределения генотипов и аллелей в пчелиных семьях, различающихся по происхождению (табл. 3). Так, согласно полученным результатам, можно заключить, что среди проанализированных микросателлитных локусов для оценки дифференциации различных пород представляют интерес локусы А008, А043, Аp049, А113 и А024. Обращает на себя внимание то, что по локусам, для которых установлены различия по частотам аллелей между пчелиными семьями среднерусской и южной пород, гибриды на основе обеих этих пород по спектру зарегистрированных аллелей и их частотам более близки к среднерусской породе (табл. 3). Ранее при сравнении генетической структуры по микросателлитным локусам выборок пчел, различающихся по происхождению (среднерусская, «южная» породы и гибриды на основе этих пород), была отмечена выраженная дифференциация пчел карпатской породы от среднерусской (генетические дистанции - 0.7208), тогда как гибриды на основе как среднерусской, так и карпатской пород были более близки к среднерусской породе (дистанции 0.0209 и 0.0584, соответственно), чем к карпатской породе (0.8200 и 0.5712, соответственно; между гибридами - 0.0282) [Киреева и др., 2015]. Также было установлено, что на гибридных пасеках процесс «вытеснения генов» у пчел среднерусской породы менее масштабный, поскольку среди особей, обладающих характерным для данной породы локусом COI-COII, зарегистрирован меньший процент пчел с морфометрическими признаками, характерными для пород южного происхождения, по сравнению с аналогичными данными, показанными для пчел с локусом Q [Островерхова и др., 2013], что свидетельствует о том, что при гибридизации пчел в Сибирском регионе происходит быстрое «вытеснение» аллелей карпатской породы аллелями среднерусской породы. В качестве причин такой ситуации могут выступать различная представленность в ареале обитания пчел трутней разных пород, ассортативность скрещивания, эффекты отбора на любом из этапов жизнедеятельности пчелиной семьи - и каждая из них требует дальнейшего изучения. Но уже сейчас можно заключить, что на территориях, где обитают пчелы разных пород, определение их принадлежности к той или иной породе только по данным ядерного генома может быть бесперспективным. Это наблюдение также необходимо принимать во внимание при разработке диагностикумов породной принадлежности. Сопоставление данных по изменчивости ряда микросателлитных локусов, охарактеризованных для пчелиных семей среднерусской породы, обитающих в разных регионах Сибири и Урала, а также двух «южных» пород, различающихся как по происхождению, так и по географии локализации (табл. 4), позволит сделать некоторые корректировки в отношении информативности локусов для включения их в диагностикумы определения пород. По локусу А008 регистрируются отличия по спектру наиболее распространенных аллелей как между пчелиными семьями среднерусской породы, обитающих в различных географических регионах (Республика Башкортостан - Сибирский регион (Томская область, Красноярский край)), так и между двумя породами южного происхождения (табл. 4). Причем, в пчелиных семьях среднерусской породы и Томской области, и Красноярского края с высокой частотой регистрируется более длинный аллель (162 п.н.), тогда как в башкирской популяции преобладает аллель размером 154 п.н. Интересно, что в восточно-европейских популяциях A. m. mellifera также преобладают более короткие аллели [Garnery et al., 1998; Franck et al., 1998], что позволяет предположить возможное участие этого локуса в определении различных экотипов темной лесной пчелы. По локусу А113 нет четких различий по длине наиболее часто регистрируемых аллелей, как между пчелиными семьями среднерусской породы, так и между пчелиными семьями, относящимися к разным породам, т.е. по-видимому, данный локус не может рассматриваться как информативный для определения породной принадлежности. Что касается локусов А024, Ap049 и А043, то они в дальнейшем заслуживают более пристального изучения как кандидаты на включение в диагностические панели, дифференцирующие породы. Так, в целом по данным локусам большинство обследованных пчелиных семей среднерусской породы, вне зависимости от их ареала обитания, характеризуется более короткой длиной аллелей. В то же время, отмечена регистрация единичных семей в Республике Башкортостан с вариантами, характерными для пород южного происхождения по локусам А043 и А024, а также одной семьи с аллелем 102 п.н. локуса А024, что может указывать как на следы гибридизации в данных семьях, так и на то, что географическая вариабельность данного локуса в пределах одной и той же породы более выражена. И первое, и второе предположения требуют дальнейшего изучения. Требования к формированию выборок при изучении генетического разнообразия медоносных пчел по полиморфным вариантам митохондриального и ядерного геномов В отличие от предыдущих этапов изучения генетического разнообразия различных видов, современный прогресс в области молекулярно-генетических технологий, доступных для привлечения к изучению генетического разнообразия популяций, ставит перед исследователями выбор, связанный с ограниченностью трудовых ресурсов, временных затрат и финансирования: исследовать большие массивы выборок (пчелиных семей, популяций, пород) по небольшому числу маркеров или провести изучение большого числа генетических маркеров (вплоть до полногеномного анализа) на небольшом числе объектов. Любой из этих подходов имеет свои преимущества и недостатки, и результаты каждого из них в дальнейшем потребуют последующей верификации либо на других популяциях, либо с привлечением других маркеров. В то же время, при изучении генетического разнообразия, в том числе и пород, и различных популяций медоносной пчелы, важно учитывать некоторые моменты. Прежде всего, это касается размеров выборок, необходимых для корректного описания генетического разнообразия, используемого в дальнейшем как для научных целей, так и, особенно, для разработки прикладных технологий (протоколов, диагностикумов) и т.д. Изучение полиморфизма мтДНК. С учетом особенностей организации пчелиных семей и наследования митохондриальной ДНК по материнской линии считается, что для изучения полиморфизма мтДНК можно исследовать одну особь от семьи [Evans et al., 2013], при условии однозначного исключения возможной миграции между колониями (например, исследовать личинки, нелетных пчел). В реальных ситуациях, как правило, при изучении генетического разнообразия используют рабочих пчел, в результате может быть допущена ошибка в определении генетического варианта пчелиной семьи. Так, при изучении вариантов локуса COI-COII мтДНК в пчелиных семьях, обитающих на пасеках Томской области (анализировалось от 2 до 5 особей на семью), была установлена значительная доля семей с двумя и более вариантами данного локуса [Островерхова и др., 2015(а)]: в общем по области такая ситуация регистрировалась в каждой 10-ой пчелосемье, а в южных районах, где отрасль пчеловодства более развита, в каждой 5-ой семье регистрировалось несколько вариантов линий мтДНК, причем в более 50 % таких семей были выявлены варианты, характерные как для среднерусской, так и для южной пород (табл. 5). При анализе изменчивости аутосомных микросателлитных локусов в пчелиных семьях Томской области также было показано наличие особей, не соответствующих изучаемой пчелосемье согласно выявленным частотам генотипов: при анализе только трех локусов в некоторых семьях доля таких особей достигала 8 % [Островерхова и др., 2015(б), 2016]. В данном случае не так важна причина такой ситуации (объединение пчелиных семей, блуждание и «впрашивание» рабочих пчел) - эти наблюдения свидетельствуют о важности учета возможности таких ситуаций при изучении генетического разнообразия пчелиных семей, пород и популяций медоносной пчелы. Регистрация в пчелиных семьях «чужих» особей, а также характерное для пчел явление полиандрии ставят и некоторые другие вопросы относительно формирования выборок для изучения генетического разнообразия. В данном случае следует также принимать во внимание изменчивость анализируемых генетических маркеров (спектр и частоты регистрации аллельных вариантов), что особенно актуально при изучении генетического разнообразия медоносных пчел в силу их слабой изученности. Необходимый объем выборки также будет зависеть от уровня полиморфизма изучаемого локуса (например, при частоте аллеля 0.5 число обследованных особей для выявления всех аллелей с 95 %-ной вероятностью должно быть не менее 6, а при минимальной частоте аллеля 0.1 потребуется уже не менее 51 особи) [Айала, Кайгер, 2012; Животовский, 1991]. Мы «смоделировали» ситуацию, когда для анализа генетического разнообразия были «сформированы» выборки по 5 особей от семьи (5 первых записей из имеющихся в базе данных по каждой семье), провели расчет частот аллелей и сопоставили полученные результаты с реальными данными (табл. 3). Оказалось, что для 48 % случаев происходила «потеря» аллельных вариантов (снижение их числа от 1 до 3; при расчете не учитывались локусы и семьи, где в реальных экспериментальных исследованиях был выявлен только 1 аллельный вариант). Например, по локусу А043 для 5 из 7 «информативных» семей было зарегистрировано на 1 аллель меньше. Что касается частоты регистрации, то для почти 25 % анализируемых локусов в семьях менялась частота аллелей в 1.5 и более раза, а для аллелей, регистрируемых с низкой частотой, в ряде случаев - на порядок. Иногда частоты аллелей менялись на диаметрально противоположные, как это, например, наблюдалось для семьи II с. Могочино по локусу А024 (табл. 3). Приведенные выше данные позволяют заключить, что при описании генетической структуры, как пчелиных семей, так и популяций, и пород (а также при определении чистопородности и в дальнейшем для целей мониторинга) по вариантам мтДНК необходимо исследовать несколько особей (3-5), а при изучении аутосомных локусов (с учетом уровня их полиморфизма) - не менее нескольких десятков. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изучение генетического разнообразия медоносной пчелы (Apis mellifera L.), как экологически и экономически значимого вида - одно из важнейших направлений исследований в мире [Причард, 2008; Кривцов, 2008, 2011], имеющее как фундаментальное, так и прикладное значение. Накопленные к настоящему времени немногочисленные данные по изучению генетического разнообразия медоносной пчелы позволяют обозначить не только приоритетные задачи таких исследований, но и некоторые сложности, возникающие при изучении структуры генофондов данного вида. При определении породного состава пчел (особенно в регионах с разведением различных пород, где потенциально возможно распространение гибридизации) необходимо учитывать, как данные по вариабельности экстерьерных признаков (гантельный и кубитальный индексы, дискоидальное смещение), так и сведения о структуре локуса COI-COII мтДНК. С осторожностью на данном этапе следует относиться к привлечению к определению породной принадлежность аутосомных локусов, так как гибриды с неместными породами в ряде случаев по генетическим особенностям приближаются к аборигенным популяциям (по крайней мере, не целесообразно использовать только аутосомные локусы для данной цели, даже если они рассматриваются как породо-определяющие). Основываясь на положениях классической популяционной генетики, и принимая во внимание особенности биологии размножения пчел, а также результаты изучения пчелиных семей (пород, популяций), следует заключить, что для корректного описания генетического разнообразия медоносных пчел на разных уровнях их структурной организации необходимо при привлечении к анализу аутосомных локусов формировать выборки не менее нескольких десятков особей (в дальнейшем - с учетом уровня полиморфизма по данным ранее выполненных исследований). При определении генетических вариантов митохондриального генома, в том числе и локуса COI-COII, обследование одной особи в семье может привести к некорректному заключению (желательно исследовать 3-5 особей). Анализ вариабельности микросателлитных локусов в пчелиных семьях различного происхождения, обитающих в Сибирском регионе, позволил отнести к категории информативных для разработки диагностикумов локусы А008, А043, Аp049, А113 и А024. Однако, привлечение для сравнения данных по пчелиная семьям среднерусской породы иной географической локализации, а также других пород южного происхождения (серая горная кавказская) [Ильясов и др., 2015], позволило заключить, что лишь локусы А024, Ар049 и А043 могут быть объектом более пристального исследования с точки зрения их информативности для разработки диагностикумов. Следует, однако, отметить, что приведенные в цитируемой работе данные основываются на изучении небольшого числа особей (4 особи). По локусу А008 выявлены различия по наиболее распространенным аллелям между пчелиными семьями, обитающими в Сибирском регионе и в Республике Башкортостан. Не исключено, что данный локус маркирует определенные экотипы пчелиных семей. Только накопление данных о вариабельности микросателлитных локусов у представителей разных пород медоносных пчел, обитающих в различных географических (экологических) регионах, позволит в дальнейшем выделить общепородные генетические черты и генетические маркеры, ответственные за формирование определенных экотипов породы.
Заказ
Оформите заказ, наш сотрудник свяжется с вами для уточнения деталей.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз