Оценка полиморфизма рисунка надкрылий и переднеспинки колорадского жука Leptinotarsa decemlineata say, обитающего в Тюменской области

Н. Г. Паутова, И. В. Пак

ОЦЕНКА ПОЛИМОРФИЗМА РИСУНКА НАДКРЫЛИЙ И ПЕРЕДНЕСПИНКИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY, ОБИТАЮЩЕГО В ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Изучено распределение фенов надкрылий и переднеспинки у колорадского жука, обитающего в Тюменской области. Выявлены различия по частоте фенов у колорадского жука, собранного на территориях разных районов области. Изучение пространственной структуры совокупностей колорадского жука на основе собственных и литературных данных выявило клинальную изменчивость по отдельным фенам переднеспинки.

Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata Say) занимает особое положение среди других насекомых-вредителей сельского хозяйства в силу исключительной устойчивости к неблагоприятным условиям, основанной на эколого-физиологи-ческих особенностях развития вида, его высокой вариабельности.

Успех вида в борьбе за существование чаще всего выражается в увеличении численности особей в популяциях, увеличении числа популяций и расширении ареала. Изучение истории ареала колорадского жука и анализ путей его расселения позволяют полагать, что современный ареал этого вида не является окончательным. Продвижение на север и юг возможно в силу мик-роэволюционных адаптивных преобразований популяций, в основе которых лежат пластичность основных адаптационных механизмов (холодо- и жароустойчивость, пороги развития, зоны оптимума, глубина и продолжительность диапаузы и многообразие ее модификаций и др.). Изучение изменчивости фенетической структуры популяций колорадского жука дает возможность определить границы между популяциями и другими внутривидовыми группировками, а также направление и темп отбора, что является важным в изучении микроэволюции данного вида.

Цель настоящей работы — изучение распределения фенов надкрылий и переднеспинки у колорадского жука, обитающего на территории Тюменской области.

Материалы и методика

Сборы колорадского жука проводились в окрестностях г. Тюмени, Го-лышмановском, Абатском и Сладковском районах Тюменской области и Омской области в 2001-2003 гг.

Собранных жуков фиксировали в 70°-ном спирте, доставляли в лабораторию и в ноябре — декабре разобрали по фенам надкрылий и фенам пе-реднеспинки по общепринятым методикам [Кохманюк, 1982; Овчинникова и др., 1984]. Всего было собрано и изучено 524 жука. Статистическая обработка данных проводилась по стандартной методике [Лакин, 1980].

Результаты и обсуждение

Для анализа фенетической изменчивости колорадского жука обычно разными исследователями используются фены переднеспинки и надкрылий, имеющие разное адаптивное значение.

Из 12 известных морф рисунка надкрылий наиболее часто встречаются 2 основные морфы: V и W, а также их сочетания (различные фены на левом и правом надкрыльях) (табл. 1). При анализе распределения фенов в разных районах Тюменской области выявлено преобладание фена V, частоты его при этом колебались довольно значительно — от 65,49 до 90,57 %. Сопоставление суммарных частот фенов надкрылий у жука из Тюменской области и жука из Омской области показало достоверное уменьшение частоты фена V и возрастание частоты асимметричного рисунка на надкрыльях (VW). Возможно, здесь нашло отражение то обстоятельство, что в анализ была вовлечена лишь одна выборка из Омской области, в то время как по Тюменской области было проанализировано 4 выборки.

Расчет частот генов, определяющих фены надкрылий популяций жуков в Тюменской и Омской областях, и сопоставление с данными других исследователей (табл. 2) позволили выявить различия по частоте генов.

Таблица 1

Распределение фенов надкрылий в популяциях колорадского жука

Общее число жуков, Частота фенов

Район сбора V W VW

шт. % ± т % % ± т % % ± т %

г. Тюмень (д. Казарово) 142 65,49 ± 3,99 18,31 ± 3,24 7,75 ± 2,24

Голышмановский район (с. Малышенка) 53 90,57 ± 4,01 3,77 ± 2,61 5,66 ± 3,17

Абатский район (с. Старая Маслянка) 125 76,80 ± 3,77 12,80 ± 2,98 10,40 ± 2,73

Сладковский район (с. Никулино) 159 73,59 ± 3,49 10,69 ± 2,45 10,69 ± 2,45

Всего по Тюменской области 479 73,90 ± 2,01 12,73 ± 1,52 9,19 ± 0,43

Омская область (окр. г. Называевск) 45 51,11 ± 7,45* 15,56 ± 5,40 24,40 ± 6,40

* Различия с Тюменской областью статистически достоверны при р > 0,01.

Таблица 2

Частоты генов, определяющих фены надкрылий в разных популяциях

колорадского жука

Район сбора Общее число жуков, шт. Частота генов

А а

Тюменская область 479 0,785 ± 0,013 0,215 ± 0,013

Омская область 45 0,517 ± 0,091* 0,483 ± 0,091

Липецкая область 200 0,452 ± 0,035* 0,548 ± 0,035

(1 популяция) (по: [Овчин-

никова и др., 1984])

* Различия с Тюменской областью достоверны при р > 0,01.

Абатский район 1

Голышмановский район

i

Сладковский район

Омская область

Рис. Распределение фенов переднеспинки в популяциях колорадского жука (частоты в %): 1-3 — фены группы А (H, U, V); 4-6 — фены группы D (Di; D1; D1/D1);

7-9 — фены группы Е

Жуки, собранные на территории Тюменской области, характеризуются максимальной частотой доминантного гена А, в то время как у жуков из Липецкой и Омской областей регистрируются примерно одинаковые частоты.

Сложная картина рисунка фенов переднеспинки обусловлена плейотропным наследованием, что усложняет анализ полученных результатов (рис.). Известно, что ряд фенов переднеспинки имеет адаптивное значение и обладает клиналь-ной изменчивостью с севера на юг. В нашем исследовании не выявлено существенных различий в распределении основных фенов у жуков, собранных в Го-лышмановском, Абатском районах Тюменской области и Омской области. Свое-

З

і

З

З

З

образие полигона фенов переднеспинки у жуков, собранных в окрестностях г. Тюмени, вероятно, связано с близостью большого города и обитанием на урбанизированных территориях. Увеличение частот фенов группы А (фен Н) и й, имеющих адаптивное значение, свидетельствует о большей выживаемости носителей этих морф в условиях техногенного загрязнения.

Таблица З

Суммарные частоты фенов окраски колорадского жука

Группа Число Фены переднеспинки

популяций выборок АВ D Ез Е(3) Е(2)+1 V

Европа 2З 54,8 З8,5 86,2 87,5 15,4 23,1

(по: [Кохманюк, 1978]) Белоруссия 17 47,4 15,З 46,9 44,5 6,0 15,8

(по: [Ушатинская, Иорковский, 1976]) Брест 4 18,7 9,2 79,7 67,5 7,5 13,2

(по: [Кохманюк и др., 1978]) Тюменская обл. 4 21,2 2,7 5,6 53,0 27,6 5,6

Омская обл. 1 26,7 2,2 2,2 22,2 37,8 2,2

Таким образом, изучение пространственной структуры совокупностей колорадского жука (табл. 3) позволило установить наличие клинальной изменчивости лишь по отдельным фенам: D; E3; E(3); V. По этим фенам отмечено уменьшение частоты в направлении с запада на восток.

ЛИТЕРАТУРА

Кохманюк Ф. С. Внутривидовая дифференцировка у колорадского жука // Докл. 14-го Междунар. генет. конгр. М.: Наука, 1978. С. 648-649.

Кохманюк Ф. С. Изменчивость фенетической структуры популяций колорадского жука в пределах ареала // Фенетика популяций. М.: Наука, 1982. С. 233-243.

Кохманюк Ф. С., Климец Е. П., Бибиикая Л. А. Об изменчивости рисунка на переднес-пинке у колорадского жука // Физиол. и популяц. экология животных. Саратов: Изд-во СГУ, 1978. Вып. 5(7). С. 141-148.

Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 291 с.

Овчинникова Н. А., Климец Е. Н., Маркелов Г. В. Динамика генетической структуры популяции колорадского жука на территории Липецкой области // Генетика. 1984. Т. 20. № 1. С. 140-142.

Ушатинская Р. С., Иорковский Г. Г. Экология и физиология колорадского жука. М.: Наука, 1976. 130 с.

Тюменский государственный университет

N. G. Pautova, I. V. Pak

ESTIMATION OF POLYMORPHISM REGARDING A PATTERN OF ANTERIOR BACK AND ELYTRONS WITH COLORADO POTATO BEETLE (LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY) HABITATING IN TYUMEN OBLAST

Subject to investigation being phenes’ distribution regarding elytrons and anterior back with Colorado potato beetle habitating in Tyumen Oblast. Identified, differences in phenes’ frequency with Colorado potato beetle collected in different regions across Tyumen Oblast. Study of spatial structure with populations of Colorado potato beetle, basing on personal and reference literature data, revealed clinal mutability with certain phenes of anterior back.