Skip to Content

Реконструкция родственных связей в семействе Chironomidae (Nematocera, Diptera) по ядерному гену 18S

ID: 2017-06-4353-A-14257
Оригинальная статья (свободная структура)
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России

Резюме

В данной статье представлены результаты сравнения дендрограмм родственных связей Chironomidae (Nematocera, Diptera), построенных на основе частичной нуклеотидной последовательности ядерного гена 18S с аналогично построенными дендрограммами по генам мтДНК - COI, COII.

Ключевые слова

Филогенетическая дендрограмма, ген 18S, Chironomidae

Статья

Реконструированная ранее схема эволюции с использованием данных о нуклеотидных последовательностях мтДНК первой и второй субъединиц цитохром С оксидаз (COI и COII) и аминокислотных последовательностях, кодируемых этими генами, в подсемействе Chironominae (Демин, 2011; Демин и др., 2011; Дёмин, Полуконова, 2011, 2014; Полуконова и др., 2013, 2016; Дурнова и др., 2014, 2016; Полуконова, 2016) показала наличие четырех эволюционных линий: три соответствуют трибам Tanytarsini (=Tanytarsini), Pseudochironomini (=Pseudochironomini – Riethia+ Endochironomus+Synendotendipes+Polypedilum+Sergentia) и Chironomini (=Chironomini– StenochironomusEndochironomusSynendotendipesSergentiaPolypedilum+Riethia); а четвертая линия - Stenochironomus значительно обособлена от трех остальных и возможно представляет собой линию отдельного подсемейства.

Цель работы: сравнить дендрограммы родственных связей Chironomidae (Nematocera, Diptera), построенные на основе частичной нуклеотидной последовательности ядерного гена 18S с аналогично построенными дендрограммами по генам мтДНК - COI, COII.

Материалы и методы. Использованы нуклеотидные последовательности гена 18S представителей семейства Chironomidae из базы GenBank. В качестве внешней группы по гену 18S (рисунок) использованы три таксона: Simuliidae sp. (HQ440698.1), Culicoides leechi (GU356730.1) и Brachypogon (Isohelea) sp. (GU356727.1). Выравнивание нуклеотидных последовательностей проводили с помощью ClustalW. Филогенетическое дерево было построено, используя метод ближайшего соседа (Neighbor-Joining method). Для расчета филогенетических дистанций использовался метод максимального правдоподобия (Maximum Composite Likelihood method). Эволюционные анализы выполнялись в пакете программ MEGA6.

Сравнение дендрограммы родственных связей проводили с использованием дендрограмм на основе частичных нуклеотидных и аминокислотных последовательностей COI и COII в подсемействе Chironominae, представленных в работах ряда авторов (Демин, Полуконова, 2008; Полуконова и др., 2009; Демин, 2011; Демин и др., 2011; Дёмин, Полуконова, 2011, 2014; Полуконова и др., 2013, 2016; Дурнова и др., 2014, 2016; Полуконова, 2016).

Результаты

Филогенетическая дендрограмма, построенная с использованием ядерного гена – 18S (рисунок), показала результаты достаточно согласованные систематическому положению большинства таксонов по их морфологическим признакам (Панкратова, 1983; Макарченко, Макарченко, 2006).

Такие рода, как Polypedilum(Pentapedilumи Uresipedilum),Riethia, Pseudochironomus, Microtendipes, Dicrotendipes, Glyptotendipes, Chironomus, Lipiniella, Baeotendipes, Einfeldia, Kiefferulus, Benthalia, Xenochironomus, Axarus, Cryptochironomus, Dicrotendipes, Parachironomus, Goeldichironomus, Stictochironomus, Stenochironomus, Endochironomus, Endotribelos образуют единый кластер и с достаточно высокой поддержкой (64) относятся к трибе Chironomini (рисунок). Второй кластер с поддержкой 71 образуют Micropsectra, Paratanytarsus, Rheotanytarsus, Tanytarsus, Cladotanytarsus, Stempellina, относящиеся к трибе Tanytarsini. Обе трибы составляют подсемейство Chironominae. В одном кластере с представителями подсемейства Chironominae оказываются подсемейства Orthocladiinae (Cricotopus, Orthocladius, Psectrocladius) и Prodiamesinae (Prodiamesa), из чего следует, что все три подсемейства близки по гену 18S.

Другой отдельный кластер представлен тремя подсемействами: Podonominae Diamesinae и Tanypodinae (Alotanypus, Psectrotanypus, Procladius, Apsectrotanypus). При этом Diamesinae наиболее близок к Podonominae (рисунок).

Главным несоответствием, выявленным при сравнение дендрограмм, построенных по ядерному гену 18S и гена мтДНК COI и COII, является то, что Stenochironomus по 18S образует единый кластер вместе с другими видами трибы Chironomini подсемейства Chironomidae, в то время, как по COI и COII выходит из кластера подсемейства Chironomidae Chironomidae (Демин, 2011; Демин и др., 2011; Дёмин, Полуконова, 2011, 2014). По морфологическим и кариотипическим признакам Sgibbus значительно отличается от всех других представителей и Chironomini, и Chironominae в целом (Панкратова, 1983). Так, одной из особенностей организации политенных хромосом S. gibbus является слабая степень политении (Дурнова, 2010), обычно характерная для примитивных подсемейств. Таким образом, деление на кластеры Chironomidae на дендрограммах, построенных с использованием ядерного и митохондриальных генов, не соответствует между собой. Необходимо привлечение данных и по другим генам для построения филогенетической схемы семейства.

Литература

Демин А.Г. Анализ эволюционной изменчивости гена COI и его использование для филогении и систематики таксонов с высоким видовым разнообразием на примере комаров-звонцов подсемейства Chironominae (Chironomidae, Diptera) // Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук. Москва, 2011. 150 с.

Дёмин А.Г., Полуконова Н.В. Оценка времени дивергенции комаров-звонцов рода Chironomus (Diptera) на основе гипотезы «молекулярных часов» // Энтомологические и паразитологические исследования в Поволжье. 2008. № 7. С. 8-14.

Демин А.Г., Полуконова Н.В., Мюге Н.С. Молекулярная филогения и время дивергенции комаров-звонцов (Chironomidae, Nematocera, Diptera) на основе частичной последовательности гена первой субъединицы цитохром с оксидазы (COI) // Генетика. 2011. Т. 47, №10. С. 1315-1327. Demin A.G., Polukonova N.V., Mugue N.S. Molecular phylogeny and the time of divergence of minges (Chironomidae, Nematocera, Diptera) inferred from a partial nucleotide sequence of the cytochrome oxidase I gene (COI) Russian Journal of Genetics. 2011. Т. 47. № 10. С. 1168-1180. 

Дёмин А.Г., Полуконова Н.В. Современное представление о систематике комаров-звонцов подсемейства Chironominae (Chironomidae, Diptera) // Энтомологические и паразитологические исследования в Поволжье. 2011. № 9. С. 8-11.

Демин А.Г., Полуконова Н.В. Молекулярно-генетические маркеры эволюционных линий Chironominae и Orthocladiinae (Chironomidae: Diptera) в несинонимичных сайтах гена мтДНК COI // Труды Русского энтомологического общества. С.-Петербург, 2014. Т. 85(2): 8-18.

Дурнова Н.А. Цитогенетические особенности Stenochironomus gibbus (Fabricius, 1794) (Diptera, Chironomidae) облигатного минера разлагающейся древесины // Цитология. 2010. Т. 52. № 10. С. 883-886.

Дурнова Н.А., Демин А.Г., Полуконова Н.В., Мюге Н.С. Оценка времени возникновения способности к обрастанию и минированию погруженных субстратов у хирономид подсемейств Chironominae Macquart, 1838 и Orthocladiinae Lenz, 1921 (Diptera, Chironomidae) на основании анализа митохондриальных генов COI и COII // Энтомологическое обозрение. 2014. Т. 93. № 2. С. 367-380. Durnova N.A., Demin A.G., Polukonova N.V., Mugue N.S. The time of origin of the capacity to accrete and mine submerged substrates in the midge subfamilies Chironominae Macquart, 1838 AND Orthocladiinae Lenz, 1921 (Diptera, Chironomidae): analysis of mitochondrial genes COI and COII // Entomological Review. 2014. Т. 94. № 7. С. 949-958.

Дурнова Н.А., Полуконова Н.В., Дёмин А.Г., Мюге Н.С. Время возникновения способности к обрастанию и минированию погруженных субстратов у хирономид (Diptera): анализ генов мтднк - COI, COII // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2016. Т. 6. № 9. С. 1489.

Макарченко Е.А., Макарченко М.А. Хирономиды // Определитель насекомых Дальнего Востока России. – Т. 6. Двукрылые и блохи. Ч. 4 / Под общ. ред. П. А. Лера. – Владивосток: Дальнаука, 2006. – 936 с.

Панкратова В.Я. Личинки и куколки подсемейства Chironominae фауны СССР (Diptera, Chironomidae). – Л.: Наука, 1983. – 296 с.

Полуконова Н.В., Демин А.Г., Шайкевич Е.В., Мюге Н.С. Сравнение Chironomus usenicus и Сh. curabilis с видами группы plumosus (Diptera) по гену митохондриальной днк COI и рисунку дисков политенных хромосом // Генетика. 2009. Т. 45, №8. С. 1-7. Polukonova N.V., Djomin A.G., Mugue N.S., Shaikevich E.V. Comparison of Chironomus usenicus and Chironomus curabilis with Species of the Group plumosus (Diptera) Inferred from the Mitochondrial DNA Gene COI and Polytene Chromosomes Banding Pattern // Russian Iournal of Genetics. 2009. Vol. 45, № 8.P. 899-905.

Полуконова Н.В., Демин А.Г., Мюге Н.С. Молекулярные критерии в систематике насекомых: диапазон изменчивости штрихкодового гена COI как таксономический критерий рода, трибы и подсемейства, на примере комаров-звонцов Chironominae и Orthocladiinae (Chironomidae, Diptera) // Журнал общей биологии. 2013. Т. 74. № 1. С. 66-76. Polukonova N.V., Djomin A.G., Mugue N.S. Molecular criteria in insects systematics: bar-coding gene COI range of variability as a taxonomic criterion for genus, tribe, and subfamily, with Chironominae and Orthocladiinae midges (Chironomidae, Diptera) as a case study // Societes. 2013. Т. 74. № 1. С. 66-76.

Полуконова Н.В. Цитогенетические и молекулярно-генетические методы в реализации комплексного подхода к решению проблем систематики и эволюции комаров-звонцов подсемейства Chironominae // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2016. Т. 6. № 9. С. 1515-1524.

Полуконова Н.В., Дёмин А.Г., Мюге Н.С. Диапазон изменчивости гена мтДНК COI у Chironominae и Orthocladiinae (Chironomidae, Diptera) как таксономический критерий рода, трибы и подсемейства // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2016. Т. 6. № 9. С. 1502.

Рисунки

Дендрограмма родственных связей Chironomidae, построенная на основе частичной нуклеотидной последовательности ядерного гена 18S

0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика