Митохондриальная ДНК пчелы медоносной (A. melifera L. ) как удобный генетический маркер для идентификации пород

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Митохондриальная ДНК пчелы медоносной (A. Melífera L.) как удобный генетический маркер для идентификации пород Курак Е. М.1, Волошин А. Н.2

'Курак Екатерина Михайловна / Kurak Ekaterina Mihailovna - старший преподаватель, кафедра зоологии, физиологии и генетики;

2Волошин Александр Николаевич / Voloshin Alexander Nikolaevich - студент, биологический факультет, Гомельский государственный университет им. Франциска Скорины, г. Гомель, Республика Беларусь

Аннотация: с целью выявления удобных генетических маркеров дана характеристика митохондриального генома медоносной пчелы (Apies melífera L.). Анализ последовательности митохондриальной ДНК пчел показал, что в ее составе между генами цитохромоксидазы I и цитохромоксидазы IIприсутствует АТ-богатыйучасток, представленный P и Q повторами, обладающий высоким полиморфизмом. Этот участок у особей среднерусской породы A. mellifera имеет размер около 600 п. н., а у представителей южных пород (карпатской и кавказской) - 350 п. н. Ключевые слова: митохондриальный геном, медоносная пчела.

Для сохранения генофонда пород пчелы медоносной важное значение имеет тестирование и отбор исходного материала. Традиционно для определения принадлежности пчел к конкретной породе применяют экстерьерные признаки отдельных особей. При этом анализируемые признаки зачастую подвержены влиянию условий внешней среды. Поэтому более перспективным представляется использование с этой целью молекулярно-генетических методов на основе анализа полиморфных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК. Изучение митохондриального генома — основной инструмент при проведении идентификации. Возможность идентификации связана с материнским типом наследования и существующими в митохондриальном геноме животных групповыми и даже индивидуальными различиями. Скорость мутаций в мтДНК примерно в 10-20 раз больше, чем в ядерной ДНК [1]. Это связано с отсутствием эффективных систем репарации и активными окислительно-восстановительными процессами, проходящими в митохондриях. При этом накапливаются преимущественно селективно-нейтральные изменения, вносящие свой вклад в полиморфизм мтДНК [2]. Целью нашей работы являлась характеристика митохондриального генома медоносной пчелы с целью выявления удобных генетических маркеров.

В настоящее время митохондриальный геном A. mellifera полностью просеквенирован. Он представлен кольцевой молекулой размером 16,3 кб и состоит из 13 протеин-кодирующих генов, 22 генов тРНК, 2 генов рРНК и одного некодирующего региона [3]. Некодирующие регионы очень редки в мтДНК животных. Анализ последовательности нуклеотидов показал, что мтДНК пчел насыщена AT парами. Большое количество АТ-пар было выявлено в спейсерном участке мтДНК, локализованном между генами COI и СОИ. Известно, что участок, расположенный между ними, образован последовательностью гена тРНКЬеи и сложными повторами [4]. Повторы представлены Р и Q элементов. Элемент Р этих повторов длиной 54 п. н. состоит только из АТ-пар, а содержание этих нуклеотидов в элементе Q составляет 93%. [5]. Изучение структуры межгенного участка COI-COII показало его специфичность и возможность использования в качестве маркера для различения среднерусской породы и пород южного происхождения (кавказской и карпатской) благодаря вариабельности длины, обусловленной различным

соотношением Р и Q элементов. У представителей среднерусской породы межгенный участок имеет комбинацию PQQ и содержит около 600 п. н, тогда как у представителей южных пород имеется единственный элемент Q, и локус COI-COII содержит 350 п. н., что легко разделяется при электрофорезе. Таким образом, этот маркер может быть использован для различения особей среднерусской породы от карпатской и кавказской пород.

Литература

1. Brown W. M., Prager E. M., Wang A., Wilson A. C. Mitochondrial DNA sequences of primates: tempo and mode of evolution // J. Mol. Evol, 1982. V. 18. P. 225-239.

2. Минченко А. Г., Дударева Н. А. Митохондриальный геном / Новосибирск. Наука, 1990, 194 с.

3. Cornuet J.-M. L., Garnery L. Mitochondrial DNA variability in honeybees and its phylogeographic implications // Apidologie, 1991. V. 22. P. 627-642.

4. Crozier R. H., Crozier Y. C. The cytochrome b and ATPase genes of honeybee mitochondrial DNA // Mol. Biol. Evol, 1992. V. 9. P. 474-482.

5. Николенко А. Г., Поскряков А. В. Полиморфизм локуса COI-COII митохондриальной ДНК Apis mellifera L. на Южном Урале // Генетика, 2002. № 4. С. 458-462.