DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 22.06.2012

Материалы

загрузка...

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ (НА ПРИМЕРЕ НАЗЕМНЫХ МОЛЛЮСКОВ И НАСЕКОМЫХ ЮГА СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ)

Снегин Эдуард Анатольевич, 22.06.2012

 

Вид Праймер Количество локусов

Br. fruticum OPF 8 14

It 1 14

UBC 827 16

Ch. tridens OPC 8 13

UBC 827 18

SAS 1 18

C. vindobonensis OPA 10 17

SAS 3 18

H. striata OPA 1 17

UBC 827 17

H. pomatia OPF 7 24

SAS 1 18

L. cervus OPF 5 16

OPF 12 16

UBC 809 16

Примененная нами методика получения хромосомных препаратов описана в работе Г. Макгрегор и Дж. Варли (1986). Для определения степени мутагенной нагрузки на биоценозы юга Среднерусской возвышенности нами был использован метод щелочного гель электофореза изолированных клеток (ДНК-комет) (Ostling, Johanson, 1984; Olive, Banath, 2006; Сорочинская, Михайленко, 2008; Dhawan, Anderson, 2009). Химический анализ раковин проводился с помощью метода рентгенофлуоресценции на кристалл-дифракционном сканирующем спектрометре «Спектроскан». Определялось только валовое содержание элементов.

Объем материала. Морфо-генетический анализ: Br. fruticum – исследовано 814 раковин по морфометрии и 2223 раковины по цветовым вариантам; Ch. tridens - 1516 раковин; H. striata - 1477 раковин; C. vindobonensis - 632 раковины; H. pomatia - 253 раковины; L. cervus – 463 особи. Общий объем – 6564 экземпляра.

Изоферментный анализ: Br. fruticum – 2028 особей; Ch. tridens – 2450 особей; H. striata – 1025 особей; C. vindobonensis – 999 особей; H. pomatia – 169 особей; L. cervus – 455 особей. Общий объем – 7126 особей.

Анализ с использованием ДНК-маркеров: Br. fruticum – 1153 особи; Ch. tridens – 1145 особей; H. striata – 694 особи; C. vindobonensis – 488 особей; H. pomatia – 187 особей, L. cervus – 408 особей. Общий объем – 4075 особей.

Количество исследованных популяций: Br. fruticum – 40, Ch. tridens – 25, H. striata – 19, C. vindobonensis -11, H. pomatia – 3, L. cervus – 4. Общее количество 102 популяции.

Статистическая обработка данных. Используемый нами статистический аппарат включал более 30 специальных формул и уравнений, применяемых в популяционной генетике. В частности, для оценки уровня генетического и фенетического разнообразия были использованы следующие показатели: среднее число фенотипов (µ), доля редких форм (h), доля полиморфных локусов (Р), среднее число аллелей на локус (А), эффективное число аллелей (Ae), наблюдаемая гетерозиготность (Но), ожидаемая гетерозиготность (Не), индекс Шеннона (Ish), коэффициент инбридинга (F). Достоверность дефицита гетерозигот оценивался по критерию ?2 (Ли, 1978). Для описания генетической дифференциации подразделенной популяции использовали формулы, предложенные С. Райтом (Wright, 1943, 1951), включающие коэффициенты инбридинга на разных уровнях популяционной иерархии (Fst, Fis, Fit) и показатель интенсивности потока генов (Nm), а также индекс Gst, определяющий долю межпопуляционного генного разнообразия в общем разнообразии (Nei, 1975).

Кроме F статистики С. Райта для описания подразделенной популяции нами проводился анализ молекулярной дисперсии (AMOVA) (Excoffier L. et al., 1992; Excoffier L., 2001; Hartl, Clark, 1997), который позволяет сопоставлять не только частоту молекулярных маркеров, но и учитывать количество мутационных различий между разными генами. Генетическое расстояние (D) и индекс генетического сходства (I) определяли по формулам, предложенным Неем (Nei, 1972). Кластерный анализ проводили невзвешенным парногрупповым методом (UPGMA). В определении эффективной численности популяций (Ne) было задействовано 6 математических моделей.

Для статистической обработки данных использовались пакеты программ Statistica 6 (TL 835), GenAlEx (Peakall, Smouse, 2001), TFPGA (Miller, 1997), PорGene 1.32 (Yeh еt al., 1999), MEGA5 (Tamura еt al., 2011).

Глава 4 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМИЧЕСКОГО И ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДОВ

4.1 Содержание химических элементов в раковинах наземных моллюсков в условиях влияния горно-обогатительных комбинатов

На первом этапе исследований был проведен химический анализ раковин исследуемых видов моллюсков (Br. fruticum, Ch. tridens, E. strigella) в зоне влияния Лебединского и Стойленского горно-обогатительных комбинатов (ГОК). Всего анализу было подвергнуто более 500 раковин из 14 пунктов на содержание 18 элементов. Из них ни в одной пробе не были обнаружены ртуть (Hg) и таллий (Tl). Схема, отражающая концентрацию элементов в раковинах в порядке убывания, выглядит следующим образом:

Fe>Zn>Al>Cu>Mn>Pb>Co>Ni>Cr>Se>Sb>Cd>V>Mo>As>Be

Межвидовое сопоставление концентраций элементов выявило, что E. strigella по содержанию большинства элементов хоть и превосходил два остальных вида, но только по марганцу в отношении Ch. tridens было получено достоверное отличие (t= 2,6, при p? 0,05). Это показывает отсутствие связи между уровнем накопления элементов и особенностью биологии изучаемых видов, в частности их питанием (Br. fruticum - фитофаг, а Ch. tridens и Euomphalia strigella питаются гниющими частями растений и почвенными грибами).

Почвенные же образцы из этих же пунктов по содержанию пятнадцати элементов превзошли образцы раковин, из них по десяти – достоверно (при p? 0,05). Только по цинку был получен противоположный результат. Причем повышенное содержание цинка в раковинах отражает общую тенденцию увеличения фактора обогащения этого элемента для животных. Таким образом, подтверждается аксиома, согласно которой химизм живой материи отличается от химизма окружающего пространства и живые объекты по уровню накопления элементов в инертных биоконтейнерах (раковинах) отражают фактическую загрязненность экосистемы, а не потенциальную, являются лучшими индикаторами загрязнения, чем почвенные образцы.

Сопоставление пунктов по степени концентрации элементов в раковинах, проводимое с помощь суммарного химического показателя, позволило выявить точки с повышенным накоплением различных элементов как вблизи комбинатов, так и на удалении от них (из-за рассеивания поллютантов, выходящих из труб комбинатов). Кроме того, отмечено, что в зонах влияния ГОКов, по сравнению с контрольными точками, более чем в восьмидесяти процентах раковин, отмечено превышение по селену, марганцу и меди.

4.2 Использование наземных моллюсков в качестве индикаторов

для оценки токсичности среды в отношении ДНК живых организмов

(на основе метода ДНК-комет)

Исследования проводились на трех видах Br. fruticum, Ch. tridens, C. vindobonenesis. Для анализа использовали ткань гепатопанкриеса. Исследовали по 10 особей из 14 популяций. Согласно полученным данным, несмотря на сильную урбанизацию района исследования, уровень повреждения ДНК в исследуемых группах моллюсков можно считать незначительным, т.к. полученные средние показатели индекса ДНК-комет (ИДК) не достигают даже первой стадии разрушения. Это с одной стороны говорит об отсутствии в пунктах сбора сильных повреждающих факторов, обладающих генотоксичным эффектом, а с другой стороны демонстрирует активные репарационные и гомеостатические процессы, протекающие в организме животных, нейтрализующих отрицательные воздействия средовых компонентов. По нашим данным прослеживается только тенденция увеличения степени повреждения ДНК в условиях влияния горно-обогатительных комбинатов, вблизи автомобильных дорог, в условиях города, а также в естественных сообществах, включая ООПТ, расположенных недалеко от сельскохозяйственных угодий. Например, в микропонижениях рельефа заповедного участка «Стенки Изгорья» отмечено самое большое для района исследования значение ИДК (0,35±0,21), вызванное смывом сюда пестицидов и удобрений с примыкающих пшеничных полей.

Кроме того, нами зафиксированы достоверные отличия долей поврежденной ДНК у молодых и взрослых особей моллюсков одной популяции. Поэтому мы считаем, что при использовании этого метода сопоставление нужно проводить только по одновозрастным группам.

Глава 5 МОРФО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ ИЗУЧАЕМЫХ ВИДОВ

Фенетический подход к анализу внутрипопуляционной изменчивости изучаемых видов моллюсков явился отправной точкой наших популяционных исследований. Морфометрические данные, а также видимые дискретные цветовые варианты фенотипа позволили судить о генетической конституции выделенных популяций и определить векторы естественного отбора в различных биотопах. Усредненные данные абсолютных параметров приведены в таблице 2.

Таблица 2

Средние значения промеров раковин моллюсков на территории юга Среднерусской возвышенности (мм, ЧО – число оборотов)