Intrapopulation differentiation of sockeye salmon Oncorhynchus nerka of the lake-river systems on eastern coast of Kamchatka
https://doi.org/10.26428/1606-9919-2015-183-27-40
Abstract
Intrapopulation differentiation of the two large population systems of sockeye salmon from the Kamchatka and Apuka Rivers in East Kamchatka is considered by analysis of 45 SNP loci. Four samples were analyzed: 2 from the lower Kamchatka River (20 specimens for early run and 100 specimens for late run), 1 from the basin of Lake Azabachye belonged to the same system ( n = 81), and 1 from the Apuka River (53 specimens for mass run). No genetic differences were found between the samples for early run and late run in the Kamchatka River, though the late run sockeye could be subdivided into two genetically and morphologically different groupings, probably spawning in different biotopes: the first represented by small, fast-growing and early maturing individuals and the second represented by bigger, late maturing ones. For the Apuka River, the hypothesis was corroborated on simultaneous run of two genetically and ecologically different groupings of sockeye salmon: they differed statistically by allele and genotype frequencies of SNP loci. The intrapopulation differentiation is comparable or even exceeds the interpopulation differences for sockeye salmon of neighbor populations, though it is unobvious for geographically remote populations. This differentiation is supposedly caused by differences of natural selection in some SNP loci for different habitats.
About the Authors
Anastasia M. Khrustaleva
Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии
Russian Federation
Russian Federation
Natalia V. Klovach
Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях : моногр. - М. : Наука, 1983. - 279 с.
2. Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А., Омельченко В.Т. Популяционная генетика лососевых рыб : моногр. - М. : Наука, 1997. - 288 с.
3. Берг Л.С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран : моногр. - М. : АН СССР, 1948. - Ч. 1. - 466 с.
4. Брыков Вл.А., Полякова Н.Е., Подлесных А.В. Дивергенция митохондриальной ДНК в популяциях нерки (Oncorhynchus nerka Walbaum) озера Азабачьего (Камчатка) // Генетика. - 2003. - Т. 39, № 12. - С. 1687-1692.
5. Брыков Вл.А., Полякова Н.Е., Подлесных А.В. и др. Влияние биотопов размножения на генетическую дифференциацию популяций нерки (Oncorhynchus nerka) // Генетика. - 2005. - Т. 41, № 5. - С. 635-645.
6. Бугаев В.Ф. Азиатская нерка (пресноводный период жизни, структура локальных стад, динамика численности) : моногр. - М. : Колос, 1995. - 464 с.
7. Бугаев В.Ф. Азиатская нерка-2 (биологическая структура и динамика численности локальных стад в конце ХХ - начале ХХI вв.) : моногр. - Петропавловск-Камчатский : Камчатпресс, 2011. - 380 с.
8. Бугаев В.Ф. Методика идентификации в уловах прибрежного и речного промысла особей основных локальных стад и группировок нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum) бассейна р. Камчатка // Вопр. ихтиол. - 1986. - Т. 26, вып. 4. - С. 600-609.
9. Бугаев В.Ф. Нерка реки Камчатки (биология, численность, промысел) : моногр. - Петропавловск-Камчатский : Камчатпресс, 2010. - 232 с.
10. Варнавская Н.В. Генетическая дифференциация популяций тихоокеанских лососей : моногр. - Петропавловск-Камчатский : КамчатНИРО, 2006. - 488 с.
11. Глубоковский М.К. Эволюционная биология лососевых рыб : моногр. - М. : Наука, 1995. - 343 с.
12. Гордеева Н.В. Высокие оценки дифференциации популяций горбуши Oncorhynchus gorbuscha по локусу главного комплекса гистосовместимости MHC-I A1 поддерживают гипотезу «локальных стад» // Вопр. ихтиол. - 2012. - Т. 52, № 1. - С. 72-81.
13. Иванков В.Н. Экотипы лососевых рыб // Морфология и систематика лососевых рыб. - Л. : ЗИН АН СССР, 1985. - С. 47-54.
14. Ильина Л.В. Динамика численности и генетического состава популяций нерки озера Азабачьего / ИБМ ДВО РАН. - Владивосток, 1987. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 8060-В87.
15. Кловач Н.В., Ельников А.Н. Структура нерестового стада нерки (Oncorhynchus nerka) р. Апука (Северо-Восточная Камчатка) // Исслед. вод. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана : сб. науч. тр. - Петропавловск-Камчатский : КамчатНИРО, 2013. - Вып. 30. - С. 39-43.
16. Кловач Н.В., Рой В.И. Структура стада нерки Oncorhynchus nerka реки Апука (Северо-Восточная Камчатка) // Вопр. ихтиол. - 2010. - Т. 50, № 4. - С. 510-514.
17. Коновалов С.М. Популяционная биология тихоокеанских лососей : моногр. - М. : Наука, 1980. - 237 с.
18. Крогиус Ф.В. Сезонные расы красной Oncorhynchus nerka (Walb.) и ее нерестилища в водоемах Камчатки // Биологические основы развития лососевого хозяйства в водоемах СССР. - М. : Наука, 1983. - С. 18-31.
19. Крохин Е.М. Нерестилища красной Oncorhynchus nerka Walb. (очерк геоморфологии, температурного режима и гидрохимии) // Вопр. ихтиол. - 1960. - Т. 16. - С. 89-110.
20. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Д. Молекулярное клонирование : моногр. - М. : Мир, 1984. - 480 c.
21. Никольский Г.В. Экология рыб : моногр. - М. : Высш. шк., 1974. - 367 с.
22. Новосельская А.Ю., Новосельский Ю.И., Алтухов Ю.П. Физико-химические характеристики нерестилищ и наследственная гетерогенность стада нерки, Oncorhynchus nerka (Walbaum), оз. Азабачьего // Генетика. - 1982. - Т. 43, №. 6. - С. 1004-1011.
23. Пильганчук О.А. Генетическая структура нерки, Oncorhynchus nerka (Walbaum), полуострова Камчатка : дис. … канд. биол. наук. - Петропавловск-Камчатский : КамчатНИРО, 2014. - 135 с.
24. Пильганчук О.А., Шпигальская Н.Ю. Популяционно-генетическая дифференциация нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum, 1792) восточного побережья Камчатки // Биол. моря. - 2013. - Т. 39, № 5. - С. 371-379.
25. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. - М. : Пищ. пром-сть, 1966. - 373 с.
26. Пустовойт С.П. Внутрипопуляционная генетическая изменчивость и межпопуляционная дифференциация азиатской нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum) // Генетика. - 1994. - Т. 30, № 1. - С. 101-106.
27. Пустовойт С.П. Генетическая гетерогенность нерестового стада нерки, Oncorhynchus nerka (Walb.), р. Камчатка // Генетика. - 1993. - Т. 29, № 5. - С. 808-819.
28. Пустовойт С.П. Генетическая изменчивость малочисленной популяции нерки Oncorhynchus nerka (Walbaum) р. Ола (северное побережье Охотского моря) // Генетика. - 2001. - Т. 37, № 12. - С. 1657-1662.
29. Пустовойт С.П., Макоедов А.Н. Генетическая и фенетическая изменчивость нерки, Oncorhynchus nerka (Walbaum), р. Камчатка // Генетика. - 1992. - Т. 28, № 6. - С. 141-149.
30. Хрусталева А.М., Волков А.А., Стоклицкая Д.С. и др. Сравнительный анализ изменчивости STR- и SNP-локусов в популяциях нерки (Oncorhynchus nerka) восточной и западной Камчатки // Генетика. - 2010. - Т. 46, № 11. - С. 1544-1555.
31. Хрусталева А.М., Гриценко О.Ф., Кловач Н.В. Полиморфизм по однонуклеотидным заменам (SNP) в популяциях нерки Oncorhynchus nerka п-ова Камчатка // Генетика. - 2013. - Т. 49, № 11. - С. 1322-1336.
32. Хрусталева А.М., Кловач Н.В., Гриценко О.Ф., Сиб Д.Е. Внутри- и межпопуляционная изменчивость нерки Оncorhynchus nerka юго-западного побережья Камчатки по данным однонуклеотидного полиморфизма // Генетика. - 2014. - Т. 50, № 7. - С. 840-852.
33. Шпигальская Н.Ю., Шапорев Р.А., Збоева Е.Н., Варнавская Н.В. Генетическая дифференциация по аллозимным локусам локальных популяций нерки Оncorhynchus nerka (Walbaum) в бассейне р. Камчатка (п-ов Камчатка) // Популяционная биология, генетика и систематика гидробионтов : сб. науч. тр. - Петропавловск-Камчатский : КамчатНИРО, 2005. - Т. 1. - С. 104-119.
34. Ackerman M.W., Habicht C., Seeb L.W. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) under diversifying selection provide increased accuracy and precision in mixed-stock analyses of sockeye salmon from the Copper River, Alaska // Trans. Amer. Fish. Soc. - 2011. - Vol. 140(3). - P. 865-881.
35. Beacham T.D., McIntosh B., MacConnachie C. et al. Pacific Rim population structure of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) as determined from microsatellite analysis // Trans. Amer. Fish. Soc. - 2006a. - Vol. 135. - P. 174-187.
36. Beacham T.D., Varnavskaya N.V., McIntosh B., MacConnachie C. Population structure of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) from Russia determined with microsatellite DNA variation // Trans. Amer. Fish. Soc. - 2006b. - Vol. 135. - P. 97-109.
37. Burgner R.L. Factors influencing age and growth of juvenile sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) in lakes // Sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) population biology and future management. - Can. Spec. Publ. Fish. Aquat. Sci. - 1987. - Vol. 96. - P. 129-142.
38. Creelman E.K., Hauser L., Simmons R.K. et al. Temporal and geographic genetic divergence: characterizing sockeye salmon populations in the Chignik Watershed, Alaska, using single-nucleotide polymorphisms // Trans. Amer. Fish. Soc. - 2011. - Vol. 140(3). - P. 749-762.
39. Elfstrom C.M., Smith C.T., Seeb J.E. Thirty-two single nucleotide polymorphism markers for high-throughput genotyping of sockeye salmon // Mol. Ecol. Notes. - 2006. - Vol. 6(4). - P. 1255-1259.
40. Excoffier L., Laval G., Schneider S. Arlequin ver. 3.0: An integrated software package for population genetics data analysis // Evolutionary Bioinformatics Online. - 2005. - Vol. 1. - P. 47-50.
41. Gomez-Uchida D., Seeb J.E., Smith M.J. et al. Single nucleotide polymorphisms unravel hierarchical divergence and signatures of selection among Alaskan sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) populations : BMC Evolutionary Biology. - 2011. - Vol. 11. - 48 p. http://www.biomedcentral.com/1471-2148/11/48.
42. Goudet J. FSTAT (vers. 1.2): a computer program to calculate F-statistics. // J. Heredity. - 1995. - Vol. 86. - Р. 485-486.
43. Habicht C., Seeb L.W., Myers K.W. et al. Summer-Fall Distribution of Stocks of Immature Sockeye Salmon in the Bering Sea as Revealed by Single-Nucleotide Polymorphisms // Trans. Amer. Fish. Soc. - 2010. - Vol. 139(4). - P. 1171-1191.
44. Morin P.A., Luikart G., Wayne R.K. et al. SNPs in ecology, evolution and conversation // TRENDS in Ecology and Evolution. - 2004. - Vol. 19, № 4. - P. 208-216.
45. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. - 2000. - Vol. 155, № 2. - Р. 945-959.
46. Raymond M., Rousset F. GENEPOP (version 1.2): population genetics software for exact tests and ecumenicism // J. Heredity. - 1995. - Vol. 86. - P. 248-249.
47. Seeb J.E., Pascal C.E., Ramakrishnan R., Seeb L.W. SNP genotyping by the 5’-nuclease reaction: advances in high-throughput genotyping with nonmodel organisms // Methods Mol. Biol. - 2009. - № 578. - P. 277-292.
48. Smith C.T., Elfstrom C.M., Seeb J.E., Seeb L.W. Use of sequence data from rainbow trout and Atlantic salmon for SNP detection in Pacific salmon // Molecular Ecology. - 2005. - Vol. 14. - P. 4193-4203.
49. Varnavskaya N.V., Wood C.C., Everett R.J. Genetic variation in sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) populations of Asia and North America // Can. J. Fish Aquat. Sci. - 1994a. - Vol. 51 (Suppl.). - P. 132-146.
50. Varnavskaya N.V., Wood C.C., Everett R.J. et al. Genetic differentiation of subpopulations of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) within lakes of Alaska. British Columbia and Kamchatka // Can. J. Fish Aquat. Sci. - 1994b. - Vol. 51 (Suppl.). - P. 147-157.
51. Wood С.С. Life history variation and population structure in sockeye salmon // Evolution and the aquatic ecosystem: defining unique units in population conservation : Am. Fish. Soc. Symp. - Bethesda, Maryland, 1995. - Vol. 17. - P. 195-216.
Review
For citations:
Khrustaleva A.M., Klovach N.V. Intrapopulation differentiation of sockeye salmon Oncorhynchus nerka of the lake-river systems on eastern coast of Kamchatka. Izvestiya TINRO. 2015;183(4):27-40. (In Russ.) https://doi.org/10.26428/1606-9919-2015-183-27-40
Views:
430
Email this article 