Study of microsatellite cross-species specificity in freshwater sponge families Lubomirskiidae and Spongillidae

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The endemic Baikal sponges of the Lubomirskiidae family are a unique bouquet of closely related species formed from a common ancestor with the present-day cosmopolitans, Ephydatia muelleri, facing today are big ecological problems that require careful study. It is necessary to analyze the genetic structure of endemic freshwater sponge populations for a better understanding of the influence of such adaptive features on permanent habitat conditions as the loss of the ability to form gemmules. Microsatellite markers are best suited for analyzing population structure. The closest species to them, for which microsatellite markers have been developed to date, is Ephydatia fluviatilis. In this article, we check the suitability of these markers for population genetic analysis of Lubomirskia baikalensis and E.muelleri species using bioinformatic and molecular genetic methods of analysis, since the cross-species specificity of microsatellite markers has been shown for many closely related species. Despite the revealed 45.5% cross-species specificity for both L.baikalensis and E.muelleri at the level of genomic data, qualitative population genetic analysis requires the development of specific microsatellite markers de novo based on the genomic data of L.baikalensis and E.muelleri.

About the authors

A. S. Yakhnenko

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; International Intergovernmental Organization Joint Institute for Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: yakhnenkoas@gmail.com
Russian Federation, 3, Ulan-Batorskaya, Irkutsk, 664033; 6 Joliot-Curie St, Dubna, Moscow Region, 141980

V. B. Itskovich

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: yakhnenkoas@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0552-0465
Russian Federation, 3, Ulan-Batorskaya, Irkutsk, 664033

References

  1. Anderson C., Gallego M., Aparicio J. et al. 2010. Permanent genetic resources added to molecular ecology resources database 1 December 2009 – 31 January 2010. Molecular Ecology Resources 10: 576-579. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02851.x
  2. Barbará T., Palma-Silva C., Paggi G.M. et al. 2007. Cross-species transfer of nuclear microsatellite markers: potential and limitations. Molecular Ecology 16(18): 3759-3767. doi: 10.1111/j.1365-294X.2007.03439.x
  3. Belikov S., Belkova N., Butina T. et al. 2019. Diversity and shifts of the bacterial community associated with Baikal sponge mass mortalities. PLoS ONE 14(3). doi: 10.1371/journal.pone.0213926
  4. Blanquer A., Uriz M.J. 2010. Population genetics at three spatial scales of a rare sponge living in fragmented habitats. BMC Evolutionary Biology 10. doi: 10.1186/1471-2148-10-13
  5. Bukshuk N.A, Maikova O.O. 2020. A new species of Baikal endemic sponges (Porifera, Demospongiae, Spongillida, Lubomirskiidae). ZooKeys 906: 113-130. doi: 10.3897/zookeys.906.39534
  6. Camacho C., Coulouris G., Avagyan V. et al. 2009. BLAST+: architecture and applications. BMC Bioinformatics 10. doi: 10.1186/1471-2105-10-421
  7. Dailianis T., Tsigenopoulos C.S., Dounas C. et al. 2011. Genetic diversity of the imperilled bath sponge Spongia officinalis Linnaeus, 1759 across the Mediterranean Sea: patterns of population differentiation and implications for taxonomy and conservation. Molecular Ecology 20(18): 3757-3772. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05222.x
  8. Denikina N.N., Dzyuba E.V., Belkova N.L. et al. 2016. The first case of disease of the sponge Lubomirskia baicalensis: investigation of its microbiome. Biology Bulletin 43(3): 263-270. doi: 10.1134/S106235901603002X
  9. Efremova S.M. 2004. New genus and new species of sponges from family Lubomirskiidae Rezvoj, 1936. In: Timoshkin O.A. (Ed.), Index of animal species inhabiting Lake Baikal and its catchment area. Novosibirsk: Nauka, pp. 1261-1278. (in Russian)
  10. Gustincich S., Manfioletti G., Del Sal G. et al. 1991. A fast method for high-quality genomic DNA extraction from whole human blood. BioTechniques 11(3): 298-300, 302. PMID: 1931026
  11. Hall T.A. 1999. BIOEDIT: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/ NT. Nucleic Acids Symposium Series 41: 95-98.
  12. Hulce D., Li X., Snyder-Leiby T. et al. 2011. GeneMarker® genotyping software: tools to increase the statistical power of DNA fragment analysis. Journal of Biomolecular Techniques : JBT 22: S35-S36. PMCID: PMC3186482
  13. Itskovich V.B., Belikov S.I., Efremova S.M. et al. 2006. Monophyletic origin of freshwater sponges in ancient lakes based on partial structures of COXI gene. Hydrobiologia 568: 155-159. doi: 10.1007/s10750-006-0320-z
  14. Itskovich V.B., Shigarova A.M, Glyzina O.Y. et al. 2018. Heat shock protein 70 (Hsp70) response to elevated temperatures in the endemic Baikal sponge Lubomirskia baicalensis. Ecological Indicators 88: 1-7. doi: 10.1016/j.ecolind.2017.12.055
  15. Itskovich V.B., Kaluzhnaya O.V, Veynberg E. et al. 2015. Endemic Lake Baikal sponges from deep water. 1: Potential cryptic speciation and discovery of living species known only from fossils. Zootaxa 3990(1): 123-137. doi: 10.11646/zootaxa.3990.1.7
  16. Itskovich V.B., Gontcharov A., Masuda Y. et al. 2008. Ribosomal ITS sequences allow resolution of freshwater sponge phylogeny with alignments guided by secondary structure prediction. Journal of Molecular Evolution 67. doi: 10.1007/s00239-008-9158-5
  17. Jaguś A., Rzętała M.A., Rzętała M. 2015. Water storage possibilities in Lake Baikal and in reservoirs impounded by the dams of the Angara River cascade. Environmental Earth Sciences 73(2): 621-628. doi: 10.1007/s12665-014-3166-0
  18. Kaluzhnaya O.V., Itskovich V.B. 2015. Bleaching of Baikalian sponge affects the taxonomic composition of symbiotic microorganisms. Genetika 51: 1153-1157. doi: 10.7868/s0016675815110077
  19. Katoh K., Rozewicki J., Yamada K.D. 2018. MAFFT online service: multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization. Briefings in Bioinformatics 20(4): 1160-1166. doi: 10.1093/bib/bbx108
  20. Kenny N., Plese J.B., Riesgo A. et al. 2019. Symbiosis, selection, and novelty: freshwater adaptation in the unique sponges of Lake Baikal. Molecular Biology and Evolution 36(11): 2462-2480. doi: 10.1093/molbev/msz151
  21. Kenny N., Francis J., Rivera-Vicéns R.E. et al. 2020. Tracing animal genomic evolution with the chromosomal-level assembly of the freshwater sponge Ephydatia muelleri. Nature Communications 11(1). doi: 10.1038/s41467-020-17397-w
  22. Kenny N., Itskovich V.B. 2021. Phylogenomic inference of the interrelationships of Lake Baikal sponges. Systematics and Biodiversity 19(2): 209-217. doi: 10.1080/14772000.2020.1827077
  23. Khanaev I.V., Kravtsova L.S., Maikova O.O. et al. 2018. Current state of the sponge fauna (Porifera: Lubomirskiidae) of Lake Baikal: sponge disease and the problem of conservation of diversity. Journal of Great Lakes Research 44. doi: 10.1016/j.jglr.2017.10.004
  24. Kozhov M.M. 1962. Biologiya ozera Baikal [Biology of Lake Baikal]. Moscow: Akad. Nauk SSSR press.
  25. Kulakova N.V., Sakirko M.V., Adelshin R.V. et al. 2018. Brown rot syndrome and changes in the bacterial сommunity of the Baikal sponge Lubomirskia baicalensis. Microbial Ecology 75(4): 1024-1034. doi: 10.1007/s00248-017-1097-5
  26. Li R., Nitsche F., Arndt H. 2018. Mesoscale investigations based on microsatellite analysis of the freshwater sponge Ephydatia fluviatilis in the River-Sieg system (Germany) reveal a genetic divergence. Conservation Genetics 19: 959-968. doi: 10.1007/s10592-018-1069-4
  27. Lucentini L., Gigliarelli L., Puletti M.E. et al. 2013. Spatially explicit genetic structure in the freshwater sponge Ephydatia fluviatilis (Linnaeus, 1759) within the framework of the monopolisation hypothesis. Journal of Limnology 72(1)-. doi: 10.4081/jlimnol.2013.e14
  28. Maikova O.O., Khanaev I.V., Belikov S.I. et al. 2015. Two hypotheses of the evolution of endemic sponges in Lake Baikal (Lubomirskiidae). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research 53(2): 175-179. doi: 10.1111/jzs.12086
  29. Manconi R., Pronzato R. 2019. Phylum Porifera. In: Damborenea C. (Ed.), Thorp and Covich’s freshwater invertebrates. Academic Press, pp. 43-92. doi: 10.1016/b978-0-12-385024-9.00003-4

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Yakhnenko A.S., Itskovich V.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

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».