ДНК-идентификация паразитических копепод Salmincola (Copepoda, Siphonostomatoida, Lernaeopodidae): изменчивость и скорость эволюции митохондриального гена цитохром с-оксидазы I

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Штрихкодовый фрагмент гена COI секвенирован у 91 образца пяти видов паразитических копепод Salmincola, снятых с лососевых рыб в основном c Дальнего Востока России (ДВР): S. californiensis (микижа и сима) и S. edwardsii (различные виды гольцов, нерка из оз. Кроноцкое), S. carpionis (различные виды гольцов), S. markewitschi (кунджа), S. stellata (сахалинский таймень). Всего был найден 41 вариант гаплотипов с максимальным уровнем различий 0.183 нуклеотидных замен на позицию. Расстояние между видами варьировало от 0.139 ± 0.014 (в паре S. markewitschi–S. carpionis) до 0.179 ± 0.015 (в паре S. stellata–S. californiensis). Внутривидовое нуклеотидное разнообразие фрагмента гена COI намного ниже и составило для S. californiensis и S. edwardsii, населяющих жаберную полость и плавники хозяина – 0.013 ± 0.003 и 0.015 ± 0.003, а для S. stellata, S. markewitschi и S. carpionis, локализующихся в ротоглоточной полости хозяев – 0.002 ± 0.001, 0.004 ± 0.001 и 0.005 ± 0.001 соответственно. Сравнение выборок трех видов копепод Salmincola из разных районов ДВР выявило существенную (Fst = 0.28–0.42, P \( \ll \) 0.001) генетическую подразделенность. Три субклады edwardsii-подобных копепод – S. edwardsii с ДВР, S. edwardsii с американской ручьевой палии востока Северной Америки и S. siscowet с озерной палии штата Мичиган (COI-последовательности копепод из последних двух групп взяты из генетических баз данных) – различались между собой в среднем по 9.3–10.9% нуклеотидным позициям, что указывает на необходимость таксономической ревизии S. edwardsii. Согласно проведенному молекулярному датированию дивергенция линий Salmincola началась в миоцене и завершилась в раннем плиоцене. Филогенетическая скорость составила 0.023 (95%-ный интервал: 0.013–0.033) нуклеотидных замен на позицию на млн лет на линию. Скорость нуклеотидных замещений на популяционном уровне оказалась в 3.7 раза выше – 0.085 (0.021–0.170). Высокий уровень изменчивости фрагмента гена COI делает этот маркер удобным инструментом как для разработки систематики и филогении копепод Salmincola и Lernaeopodidae на видовом и родовом уровнях, так и для анализа дифференциации их популяций.

Об авторах

С. В. Шедько

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

М. Б. Шедько

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

И. Л. Мирошниченко

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

Г. А. Немкова

Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: shedko@biosoil.ru
Россия, 690022, Владивосток

Список литературы

  1. Bernot J.P., Boxshall G.A., Crandall K.A. A synthesis tree of the Copepoda: Integrating phylogenetic and taxonomic data reveals multiple origins of parasitism // Peer J. 2021. V. 9. e12034. https://doi.org/10.7717/PEERJ.12034/SUPP-2
  2. Walter T.C., Boxshall G. World of Copepods Database. Lernaeopodidae Milne Edwards, 1840. 2023. World Register of Marine Species. Пpocмoтpeнo 12.04.2023. https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=135525
  3. Kabata Z. Parasitic Copepoda of British Fishes. London: The Ray Society, 1979. V. 152. 468 p.
  4. Kabata Z. Revision of the genus Salmincola Wilson, 1915 (Copepoda: Lernaeopodidae) // J. Fish. Res. Board Can. 1969. V. 26. P. 2987–3041. https://doi.org/10.1139/z86-276
  5. Kabata Z. Copepoda and Branchiura // Guide to the Parasites of Fishes of Canada. Part II. Crustacea / Eds Margolis L., Kabata Z. Ottava: Dept. Fisheries and Oceans, 1988. P. 3–128.
  6. Hare G.M., Frantsi C. Abundance and potential pathology of parasites infecting salmonids in Canadian Maritime hatcheries // J. Fish. Res. Board Can. 1974. V. 31. P. 1031–1036. https://doi.org/10.1139/f74-11
  7. Bell G.R., Margolis L. The fish health program and the occurrence of fish diseases in the Pacific region of Canada // Fish Pathology. 1976. V. 10. № 2. P. 115–122. https://doi.org/10.3147/jsfp.10.115
  8. Kabata Z., Cousens B. Host-parasite relationships sockeye salmon, Oncorhynchus nerka, and Salmincola californiensis (Copepoda: Lernaeopodidae) // J. Fish. Res. Board Can. 1977. V. 34. P. 191–202. https://doi.org/10.1139/f77-02
  9. Johnson K.A., Heindel J.A. Efficacy of manual removal and ivermectin gavage for control of Salmincola californiensis (Wilson) infestation of chinook salmon, Oncorhynchus tschawytscha (Walbaum), captive broodstocks // J. Fish Diseases. 2001. V. 24. P. 197–203. https://doi.org/10.1046/j.1365-2761.2001.00279.x
  10. Roberts R.J., Johnson K.A., Casten M.T. Control of Salmincola californiensis (Copepoda: Lernaeopodidae) in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum): A clinical and histopathological study // J. Fish Diseases. 2004. V. 27. P. 73–79.
  11. Piasecki W., Goodwin A.E., Eiras J.C., Nowak B.F. Importance of Copepoda in freshwater aquaculture // Zool. Studies. 2004. V. 43. № 2. P. 193–205.
  12. Mitro M. Brook trout, brown trout, and ectoparasitic copepods Salmincola edwardsii: Species interactions as a proximate cause of brook trout loss under changing environmental conditions // Transactions of the Am. Fisheries Society. 2016. V. 145. № 6. P. 1223–1233. https://doi.org/10.1080/00028487.2016.1219676
  13. Ratnasingham S., Hebert P.D.N. BOLD: The barcode of life data system (http://www.barcodinglife.org) // Mol. Ecol. Notes. 2007. V. 7. № 3. P. 355–364. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01678.x
  14. Маркевич А.П. Паразитические веслоногие рыб СССР. Киев: Изд-во АН УССР, 1956. 260 с.
  15. Гусев А.В. Тип Членистоногие – Arthropoda // Определитель паразитов пресноводных рыб фауны СССР. Т. 3. Паразитические многоклеточные (Вторая часть). Л.: Наука, 1987. С. 378–524.
  16. Шедько М.Б., Шедько С.В. О паразитических копеподах рода Salmincola (Lernaeopodidae) от дальневосточных гольцов Salvelinus (Salmonidae) с описанием нового вида Salmincola markewitschi sp. n. // Зоол. журн. 2002. Т. 81. № 2. С. 141–153.
  17. Шедько М.Б., Шедько С.В. Распространение и морфология Salmincola stellatus (Copepoda: Lernaeopodidae) от сахалинского тайменя Parahucho perryi (Salmonidae) из Приморья // Паразитология. 2003. Т. 37. Вып. 1. С. 60–68.
  18. Шедько М.Б. Фауна паразитических копепод рода Salmincola (Lernaeopodidae) рыб Камчатки // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей: Доклады V научной конф. Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс, 2005. С. 128–139.
  19. Шедько М.Б., Поспехов В.В., Атрашкевич Г.И. Новые данные по фауне пресноводных паразитических копепод рода Salmincola (Copepoda: Lernaeopodidae) рыб северо-западной части побережья Охотского моря // Чтения памяти В.Я. Леванидова. Вып. 3. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 421–434.
  20. Шедько М.Б., Шедько С.В., Виноградов С.А. Фауна пресноводных паразитических копепод семейства Lernaeopodidae (Crustacea: Copepoda) рыб острова Сахалин // Растительный и животный мир острова Сахалин (Материалы Международного сахалинского проекта). Часть 2. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 52–63.
  21. Соколов С.Г., Шедько М.Б., Протасова Е.Н., Фролов Е.В. Паразиты рыб внутренних водоемов острова Сахалин // Растительный и животный мир островов северо-западной части Тихого океана (Матер. Междунар. Курильского и Междунар. сахалинского проектов). Владивосток: Дальнаука, 2012. С. 179–216.
  22. Kabata Z. Redescriptions of and comments on four little-known Lernaeopodidae (Crustacea: Copepoda) // Can. J. Zool. 1986. V. 64. P. 1852–1859. https://doi.org/10.1139/z86-276
  23. Nagasawa K., Urawa S. New records of the parasitic copepod Salmincola stellatus from Sakhalin taimen (Hucho perryi) in Hokkaido, with a note on its attachment site // Sci. Rep. Hokkaido Salmon Hatchery. 1991. V. 45. P. 57–59.
  24. Nagasawa K. Salmincola markewitsehi (Copepoda: Lernaeopodidae) parasitic on whitespotted char, Salvelinus leucomaenis, in a mountain stream of Honshu Island, Central Japan // Species Divers. 2020. V. 25. № 2. P. 369–375. https://doi.org/10.12782/ specdiv.25.369
  25. Nagasawa K. Two Copepods Salmincola edwardsii and Salmincola markewitschi (Lernaeopodidae) parasitic on chars (Salvelinus spp.) reared in a salmon museum, Northern Japan // Species Divers. 2021. V. 26. № 2. P. 137–143. https://doi.org/10.12782/specdiv.26.137
  26. Nagasawa K., Urawa S. Occurrence of Salmincola edwardsii (Olsson, 1869) and Salmincola markewitschi Shedko & Shedko, 2002 (Copepoda: Lernaeopodidae) on stream-dwelling salmonids in eastern Hokkaido, Japan, with observations on the morphology of the copepods // Crustac. Res. 2022. V. 51. P. 91–101. https://doi.org/10.18353/crustacea.51.0_91
  27. Aljanabi S.M., Martinez I. Universal and rapid salt-extraction of high quality genomic DNA for PCR-based techniques // Nucl. Ac. Res. 1997. V. 25. № 22. P. 4692–4693. https://doi.org/10.1093/nar/25.22.4692
  28. Folmer O., Black M., Hoeh W. et al. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates // Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 1994. V. 3. № 5. P. 294–299.
  29. Staden R., Beal K.F., Bonfield J.K. The Staden Package, 1998 // Bioinform. Methods Protoc. 2000. V. 132. P. 115–130. https://doi.org/10.1385/1-59259-192-2:115
  30. Gouy M., Guindon S., Gascuel O. SeaView version 4: A multiplatform graphical user interface for sequence alignment and phylogenetic tree building // Mol. Biol. Evol. 2010. V. 27. № 2. P. 221–224. https://doi.org/10.1093/molbev/msp259
  31. Nguyen L.-T., Schmidt H.A., von Haeseler A., Minh B.Q. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies // Mol. Biol. Evol. 2015. V. 32. № 1. P. 268–274. https://doi.org/10.1093/molbev/msu300
  32. Chernomor O., von Haeseler A., Minh B.Q. Terrace aware data structure for phylogenomic inference from supermatrices // Syst. Biol. 2016. V. 65. № 6. P. 997–1008. https://doi.org/10.1093/sysbio/syw037
  33. Hoang D.T., Chernomor O., von Haeseler A. et al. UFBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. № 2. P. 518–522. https://doi.org/10.1093/molbev/msx281
  34. Drummond A.J., Suchard M.A., Xie D., Rambaut A. Bayesian phylogenetics with BEAUti and the BEAST 1.7 // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. № 8. P. 1969–1973. https://doi.org/10.1093/molbev/mss075
  35. Swofford D.L. PAUP*: Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and other methods). Version 4.0. Sunderland, Mass.: Sinauer Assoc., 2002.
  36. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. N.Y.: Columbia Univ. Press, 1987. 512 p.
  37. Nei M., Jin L. Variances of the average numbers of nucleotide substitutions within and between populations // Mol. Biol. Evol. 1989. V. 6. № 3. P. 240–300. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040547
  38. Excoffier L., Lischer H.E.L. Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Resources. 2010. V. 10. P. 564–567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x
  39. Шедько С.В., Мирошниченко И.Л., Немкова Г.А. Филогения лососевых рыб (Salmoniformes: Salmonidae) и ее молекулярная датировка: анализ мтДНК-данных // Генетика. 2013. Т. 49. № 6. С. 718–734. https://doi.org/10.7868/S0016675813060118
  40. Lecaudey L.A., Schliewen U.K., Osinov A.G. et al. Molecular phylogenetics and evolution inferring phylogenetic structure, hybridization and divergence times within Salmoninae (Teleostei: Salmonidae) using RAD-sequencing // Mol. Phylogenet. Evol. 2018. V. 124. P. 82–99. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.02.022
  41. Cavender T.M., Miller R.R. Smilodonichthys rastrosus, a new Pliocene salmonid fish from western United States // Bull. of the Oregon Museum of Natural History. 1972. V. 18. P. 1–44.
  42. Eiting T.P., Smith G.R. Miocene salmon (Oncorhynchus) from Western North America: Gill Raker evolution correlated with plankton productivity in the Eastern Pacific // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2007. V. 249. № 3–4. P. 412–424. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2007.02.011
  43. Loeza-Quintana T., Carr C.M., Khan T. et al. Recalibrating the molecular clock for Arctic marine invertebrates based on DNA barcodes // Genome. 2019. V. 62. № 3. P. 200–216. https://doi.org/10.1139/gen-2018-0107
  44. Ho S.Y.W., Phillips M.J., Cooper A., Drummond A.J. Time dependency of molecular rate estimates and systematic overestimation of recent divergence times // Mol. Biol. Evol. 2005. V. 22. № 7. P. 1561–1568. https://doi.org/10.1093/molbev/msi145
  45. Шедько С.В. Скорость эволюции митохондриального гена цитохрома b согласно анализу недавней (около 12000 лет) изоляции гольцов Salvelinus озера Кроноцкое // Генетика. 2019. Т. 55. № 12. С. 1466–1470. https://doi.org/10.1134/S0016675819090157
  46. Forster P., Harding R., Torroni A., Bandelt H.-J. Origin and evolution of native american mtDNA variation: A reappraisal // Am. J. Hum. Genet. 1996. V. 59. № 4. P. 935–945.
  47. Canty A., Ripley B. boot: Bootstrap R (S-Plus) Functions. R package version 1.3-20. 2017. 117 p.
  48. Мелекесцев И.В., Брайцева О.А., Эрлих Э.Н., Кожемяка Н.Н. Вулканические горы и равнины // История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. С. 162–233.
  49. Гущенко И.И. Вулкан Кроноцкий // Действующие вулканы Камчатки. М.: Наука, 1991. Т. 2. С. 52–61.
  50. Harigai W., Saito A., Suzuki H., Yamamoto M. Genetic diversity of Ligidium isopods in Hokkaido and Niigata, Northern Japan, based on mitochondrial DNA analysis // Zoolog. Sci. 2020. V. 37. № 5. P. 417–428. https://doi.org/10.2108/zs200017
  51. Crandall E.D., Sbrocco E.J., De Boer T.S. et al. Expansion dating: Calibrating molecular clocks in marine species from expansions onto the Sunda Shelf following the last glacial maximum // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. № 2. P. 707–719. https://doi.org/10.1093/MOLBEV/MSR227

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (237KB)
Метаданные
4.

Скачать (78KB)
Метаданные

© С.В. Шедько, М.Б. Шедько, И.Л. Мирошниченко, Г.А. Немкова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».