Введение к работе
Актуальность темы. Разведение тихоокеанских лососей имеет более чем вековую историю. Первые отечественные лососевые рыбоводные заводы (ЛРЗ) появились в 1909 г. В странах Азиатско-тихоокеанского региона в настоящее время функционируют около 400 лососевых рыборазводных заводов. Искусственное воспроизводство тихоокеанских лососей наиболее развито в Японии, США, Канаде и России.
Основным регионом искусственного воспроизводства лососевых в Российской Федерации на сегодняшний день является Сахалинская область. В общем промысловом изъятии кеты Сахалинской области, кета искусственного воспроизводства составляет 95% (Затулякин, 2004). В последние годы выпуск молоди кеты на ЛРЗ Российского Дальнего Востока, в том числе Сахалина, превышает 50% от выпуска всех лососей на Дальнем Востоке России (Смирнов и др. 2006; Марковцев, 2006), что свидетельствует о возрастании интереса к кете как к промысловому виду.
Коэффициенты промыслового возврата кеты колеблются в широких пределах, так для ЛРЗ Сахалинской области коэффициент может изменяться в пределах от 0,02% для Соколовского ЛРЗ в 1997 г. и до 7,75% для Рейдового ЛРЗ в 1999 г. (Смирнов и др., 2006). На Калининском ЛРЗ из года в год коэффициент возврата варьирует от 0,1% до 1,6%. В годы низких промысловых возвратов ряд ЛРЗ Сахалинской области испытывают нехватку собственных производителей, в таком случае довольно часто практикуются перевозки оплодотворенной икры с других ЛРЗ.
В связи с этим возникла задача мониторинга и оценки состояния искусственно воспроизводимых популяций. Начиная с начала 70-х гг. идет изучение популяционно-генетическои структуры кеты по различным типам маркеров, что весьма важно для организации промысла и искусственного воспроизводства тихоокеанских лососей. Тем более, что в последнее время все более активно пропагандируется экологическая сертификация морского рыболовства. в среде рыбопромышленников (Спиридонов, Згуровский, 2007).
Знание генетических характеристик стад позволяет: (1) оценивать коэффициенты возврата рыбы в реку-«реципиент» после транспортировки икры; (2) определять относительную численность рыб из разных регионов воспроизводства в стаях, облавливаемых в море с целью оценки их плотности и численности; (3) выявлять пути миграции молоди в первое лето жизни; (4) решать проблемы идентификации и сертификации при искусственном воспроизводстве стад кеты.
Популяционно-генетическая структура кеты достаточно полно изучена по полиморфным белковым маркерам практически по всему ее ареалу. Показана дифференциация популяций кеты из различных частей ареала (Алтухов и др., 1980; 1997; Ефремов, Иванкова, 2002; Бачевская, 1988; 2003; Бачевская, Пустовойт, 1996; Бачев'ская и др., 2001; Бачевская, Велижанин, 2003; Салменкова и др., 1986; 1988; 1992; 1994; 2008; Омельченко и др., 1994; Макоедов, 1999; Варнавская, 2006; Okazaki, 1982; Beachem et al., 1985; Winans et al., 1990; 1994; Secb et al., 1999b; Wilmotetal., 1998; и др.).
Однако белковые маркеры не всегда позволяют выявить различия между заводскими популяциями кеты на сравнительно небольшой части ареала. Более перспективны в этом плане маркеры ДНК. В частности, известны исследования полиморфизма митохондриальной (мт)ДНК (Брыков и др., 2000; 2003; Полякова и др., 2006; Abe et al., 2002; Sato et al., 2001; 2004a; 2004b, Yoon et al., 2004; 2005), но большей разрешающей способностью обладают микросателлиты. Ряд характеристик делает их весьма удобными для изучения генетической дифференциации популяций и межпопуляционных взаимосвязей (Животовский, 2006а; Животовский и др., 2008; Хрусталева, 2007).
Поэтому представляется интересным оценить дифференциацию заводских популяций кеты Сахалинской области по микросателлитным локусам, определить возможности этого метода для решения задач, возникающих при сертификации популяций и индивидуализации особей, а также сравнить генетическое разнообразие популяций естественного воспроизводства с разнообразием популяций искусственного воспроизводства.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - на основании анализа полиморфизма микросателлитных локусов оценить генетическое разнообразие и дифференциацию заводских популяций кеты Сахалинской области с учетом перевозок икры, практикующихся на Сахалинских ЛРЗ, а также получить характеристики популяций для последующего генетического мониторинга в целях решения генетических проблем идентификации и сертификации при искусственном воспроизводстве стад кеты.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
Изучить микросателлитную изменчивость заводских популяций кеты Сахалинской области.
Исследовать особенности дифференциации популяций кеты с учетом данных по межзаводским перевозкам икры.
Заложить основу для создания базы данных частот аллелей микросателлитных локусов для заводских популяций кеты и проверить информативность полученных базовых данных.
Научная новизна: Впервые по микросателлитным маркерам описана популяциониая структура заводских стад кеты Сахалинской области и исследована дифференциация заводских популяций этого вида в указанной части ареала. В частности, выделены пять географически различных популяционных комплексов, достоверно различающихся по частотам аллелей исследованных локусов. Показано низкое генетическое разнообразие заводских популяций юго-западного Сахалина по сравнению с популяциями других выделенных комплексов Сахалинской области. Не обнаружено снижения генетического разнообразия (уровень гетерозиготности и показатель ц) в популяциях искусственного воспроизводства по сравнению с популяциями естественного воспроизводства. Проведена проверка информативности полученных базовых данных и определена разрешающая способность накопленных данных на различных уровнях популяционной иерархии.
Практическое значение: Результаты, представленные в работе, могут быть использованы для создания базы данных частот аллелей исследованных микросателлитных локусов для целей индивидуальной идентификации при искусственном воспроизводстве рыб, экологической сертификации лососевого рыболовства, а также в разработке программ сохранения и хозяйственного использования кеты. Помимо этого полученные результаты могут использоваться на практике для различных целей, связанных с рыбоводной деятельностью заводов (оценка коэффициента возврата рыбы в реку-«реципиент» после транспортировки икры, выбор района-«донора» для осуществления перевозки и т.д.).
Личный вклад автора: Диссертация написана лично автором с использованием собственных результатов, а также данных, полученных в совместных экспериментах. Процент личного участия в экспериментальном исследовании составил не менее 90%.
Апробация результатов работы: Материалы, вошедшие в диссертационую работу, были представлены на Четвертой школе молодых ученых ВОГиС по Экологической генетике «Экологическая генетика и теория эволюции» (Санкт-Петербург, 2007), Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 120-летию Академика Н.И. Вавилова (Москва, 2007), Международной школе - конференции, посвященной 100-летию со дня рождения М.Е. Лобашева «Системный контроль генетических и цитогенетических процессов» (Санкт-Петербург, 2007), Международной научно-практической конференции «Рациональное использование пресноводных экосистем -перспективное направление реализации национального проекта «Развитие АПК» (Москва, 2007), I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 2008), Конференции молодых ученых «Биосфера земли: прошлое, настоящее, будущее» (Екатеринбург, 2008), Второй международной научно-практической конференции «Проблемы биологии,
экологии, географии, образования: история и современность» (Санкт-Петербург, 2008), Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения B.C. Кирпичникова «Генетика, селекция, гибридизация, племенное дело и воспроизводство рыб» (Санкт-Петербург, 2008), и на научном семинаре «Популяционная и эволюционная генетика» ИОГен РАН.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 15 работ (тезисов - 4, статей - 11), из них 3 статьи в рецензируемых журналах.
Объем и структура диссертации: Диссертация изложена на /^страницах машинописного текста и включает ^"таблиц, 9 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, включающего 3 раздела, материалов и методов, результатов и обсуждения, заключения, выводов, списка литературы, включающего -/^/ цитированных источников, из которых 58 - на иностранных языках, и приложения, включающего ^таблицы.
