Происхождение, филогения и таксономия ленков рода Brachymystax (Salmonidae): имеющиеся данные, их интерпретация, нерешённые проблемы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основании анализа 30 аллозимных локусов и двух фрагментов (411 и 987 пар нуклеотидов) контрольного района митохондриальной ДНК рассмотрены репродуктивные и филогенетические взаимоотношения ленков рода Brachymystax. Подтверждено наличие трёх филогенетических групп ленка: тупорылого и острорылого с территории России и сопредельных стран, а также циньлинского из Китая и Южной Кореи. Предполагается, что центром происхождения рода Brachymystax было Приморье и тупорылый ленок этого региона наиболее близок к предковой форме. Современные предположения по таксономическому статусу разных форм ленка противоречивы как по числу видов (от одного до пяти), так и по их составу. Наиболее обосновано выделение двух-трёх видов в роде Brachymystax. Указаны основные проблемы, которые необходимо решить для уточнения филогении и таксономии представителей этого рода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Осинов

Московский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a-osinov@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Алексеев С.С., Осинов А.Г. 2006. Тупорылые ленки (род Brachymystax: Salmoniformes, Salmonidae) бассейна Оби: новые данные по морфологии и аллозимной изменчивости // Вопр. ихтиологии. Т. 46. № 4. С. 478–494.
  2. Алексеев С.С., Мина М.В., Кондрашов А.С. 1986. Параллельные клины как результат встречного расселения особей и смещения признаков. Анализ ситуации в роде Brachymystax (Salmoniformes, Salmonidae) // Зоол. журн. Т. 65. № 2. С. 227–234.
  3. Алексеев С.С., Кириллов А.Ф., Самусенок В.П. 2003. Распространение и морфология острорылых и тупорылых ленков рода Brachymystax (Salmonidae) Восточной Сибири // Вопр. ихтиологии. Т. 43. № 3. С. 311–333.
  4. Артеменко Т.В., Сорокин А.П. 2009. Условия формирования и эволюция бассейна Амура // География и природ. ресурсы. № 4. С. 106–111.
  5. Берг Л.С. 1948. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран. Ч. 1. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 467 с.
  6. Беседнов Л.Н., Кучеров А.Н. 1972. К систематическому положению ленков рода род Brachymystax р. Иман. Зоологические проблемы Сибири // Матер. IV совещ. зоологов Сибири. Новосибирск: Наука. С. 220–221.
  7. Богуцкая Н.Г., Насека А.М. 2004. Каталог бесчелюстных и рыб пресных и солоноватых вод России с номенклатурными и таксономическими комментариями. М.: Т-во науч. изд. КМК, 389 с.
  8. Гросвальд М.Г. 2009. Оледенение Русского Севера и Северо-Востока в эпоху последнего великого похолодания // Материалы гляциологических исследований. Вып. 106. 152 с.
  9. Кифа М.И. 1976. Морфология двух форм ленка (род Brachymystax, сем. Salmonidae) и их систематическое положение // Зоогеография и систематика рыб. Л.: Изд-во ЗИН АН СССР. С. 142–156.
  10. Линдберг Г.У. 1972. Крупные колебания уровня океана в четвертичный период. Биогеографические обоснования гипотезы. Л.: Наука, 548 с.
  11. Мина М.В. 1986. Микроэволюция рыб: эволюционные аспекты фенетического разнообразия. М.: Наука, 207 с.
  12. Мина М.В. 1992. Вероятное толкование в роде Brachymystax (Salmonidae, Pisces): множественное гибридное видообразование? // Зоол. журн. Т. 71. № 4. С. 29–33.
  13. Митрофанов В.П. 1959. К систематике ленка из озера Марка-Куль // Сб. работ по ихтиологии и гидробиологии. Вып. 2. Алма-Ата: Изд-во ин-та зоологии АН КазССР. С. 267–275.
  14. Осинов А.Г. 1991. Генетическая дивергенция и филогенетические взаимоотношения ленков рода Brachymystax и тайменей родов Hucho и Parahucho // Генетика. Т. 27. № 12. С. 2127–2136.
  15. Осинов А.Г. 1993. Встречное расселение, вторичный контакт и видообразование у ленков рода Brachymystax (Salmonidae, Salmoniformes) // Там же. Т. 29. № 4. С. 654–669.
  16. Осинов А.Г., Лебедев В.С. 2004. Лососевые рыбы (Salmonidae, Salmoniformes): положение в надотряде Protacanthopterygii, основные этапы эволюционной истории, молекулярные датировки // Вопр. ихтиологии. Т. 44. № 6. С. 738–765.
  17. Осинов А.Г., Ильин И.И., Алексеев С.С. 1990. Формы ленка рода Brachymystax в свете данных популяционно-генетического анализа // Зоол. журн. Т. 69. № 8. С. 76–90.
  18. Сорокин А.П., Махинов А.Н., Воронов Б.А. и др. 2010. Эволюция бассейна Амура в мезозое-кайнозое и ее отражение в современной динамике рельефа // Вестн. ДВО РАН. № 3. С. 72–80.
  19. Сычевская Е.К. 1986. Пресноводная палеогеновая ихтиофауна СССР и Монголии. М.: Наука, 157 с.
  20. Шедько С.В. 2001. Список круглоротых и рыб пресных вод побережья Приморья // Чтения памяти В.Я. Леванидова. Вып. 1. С. 229–249.
  21. Шедько С.В. 2012. Филогенетические связи ленков рода Brachymystax (Salmonidae, Salmoniformes) и особенности их видообразования. Saarbrucken: LAMBERT Acad. Publ., 206 c.
  22. Шедько С.В., Шедько М.Б. 2003. Новые данные по пресноводной ихтиофауне юга Дальнего Востока России // Чтения памяти В.Я. Леванидова. Вып. 2. С. 319–336.
  23. Шедько С.В., Мирошниченко И.Л., Немкова Г.А. 2013. Филогения лососевых рыб (Salmoniformes: Salmonidae) и ее молекулярная датировка: анализ мтДНК-данных // Генетика. Т. 49. № 6. С. 718–734. https://doi.org/10.7868/S0016675813060118
  24. Alexandrou M.A., Swartz B.A., Matzke N.J., Oakley T.H. 2013. Genome duplication and multiple evolutionary origins of complex migratory behavior in Salmonidae // Mol. Phylogenet. Evol. V. 69. № 3. P. 514–523. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2013.07.026
  25. Balakirev E.S., Romanov N.S., Ayala F.J. 2016. Complete mitochondrial genome of blunt-snouted lenok Brachymystax tumensis (Salmoniformes, Salmonidae) // Mitochondrial DNA. V. 27. № 2. P. 882–883. https://doi.org/10.3109/19401736.2014.919487
  26. Bandelt H.-J., Forster P., Röhl A. 1999. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. V. 16. № 1. P. 37–48. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036
  27. Bogutskaya N.G., Naseka A.M., Shedko S.V. et al. 2008. The fishes of Amur River: updated check-list and zoogeography // Ichthyol. Explor. Freshw V. 19. № 4. P. 301–366.
  28. Burbrink F.T., Crother B.I., Murray C.M. et al. 2022. Empirical and philosophical problems with the subspecies rank // Ecol. Evol. V. 12. № 7. Article e9069. https://doi.org/10.1002/ece3.9069
  29. Felsenstein J. 1993. PHYLIP (Phylogeny inference package) version 3.698. Washington, Seattle: Dept. Genetics, Univ. (https://phylipweb.github.io/phylip/. Version 11/2023).
  30. Fricke R., Eschmeyer W.N., van der Laan R. (eds.). 2023. Eschmeyer’s catalog of fishes: genera, species, references (http://researcharchive.calacademy.org/research/ichthyology/catalog/fishcatmain.asp. Version 11/2023).
  31. Froufe E., Alekseyev S., Alexandrino P., Weiss S. 2008. The evolutionary history of sharp- and blunt-snouted lenok (Brachymystax lenok (Pallas, 1773)) and its implications for the paleo-hydrological history of Siberia // BMC Evol. Biol. V. 8. Article 40. https://doi.org/10.1186/1471-2148-8-40
  32. Guindon S., Dufayard J.-F., Lefort V. et al. 2010. New algorithms and methods to estimate maximum-likelihood phylogenies: assessing the performance of PhyML 3.0 // Syst. Biol. V. 59. № 3. P. 307–321. https://doi.org/10.1093/sysbio/syq010
  33. Hall T. 2011. BioEdit: an important software for molecular biology // GERF Bull. Biosci. V. 2. № 1. P. 60–61.
  34. Hoang D.T, Chernomor O., von Haeseler A. et al. 2018. UFBoot2: improving the ultrafast bootstrap approximation // Mol. Biol. Evol. V. 35. № 2. P. 518–522. https://doi.org/10.1093/molbev/msx281
  35. Jang J.E., Kim J.H., Kang J.H. et al. 2017. Genetic diversity and genetic structure of the endangered Manchurian trout, Brachymystax lenok tsinlingensis, at its southern range margin: conservation implications for future restoration // Conserv. Genet. V. 18. № 5. P. 1023–1036. https://doi.org/10.1007/s10592-017-0953-7
  36. Kalyaanamoorthy S., Minh B.Q., Wong T.K.F. et al. 2017. ModelFinder: fast model selection for accurate phylogenetic estimates // Nat. Methods. V. 14. № 6. P. 587–589. https://doi.org/10.1038/nmeth.4285
  37. Kaus A., Michalski S., Hänfling B. et al. 2019. Fish conservation in the land of steppe and sky: evolutionary significant units of threatened salmonid species in Mongolia mirror major river basins // Ecol. Evol. V. 9. № 6. P. 3416–3433. https://doi.org/10.1002/ece3.4974
  38. Kaus A., Schäffer M., Michalski S. et al. 2023. Morphological and genetic assessment of sympatric lenok species (Brachymystax spp.) in the Onon River, Mongolia // Mongol. J. Biol. Sci. V. 21. № 1. P. 3–14. https://doi.org/10.22353/mjbs.2023.21.01
  39. Ko M.-H., Choi K.-S., Han M.-S. 2021. Distribution status, habitat characteristics and extinction threat evaluation of the endangered species, Brachymystax lenok tsinlingensis (Pisces: Salmonidae) // Korean J. Ichthyol. V. 33. P. 74–83. https://doi.org/10.35399/ISK.33.2.4
  40. Kottelat M. 2006. Fishes of Mongolia. A check list of the fishes known to occur in Mongolia with comments on systematics and nomenclature. Washington: The World Bank, 103 p.
  41. Lecaudey L.A., Schliewen U.K., Osinov A.G. et al. 2018. Inferring phylogenetic structure, hybridization and divergence times within Salmoninae (Teleostei: Salmonidae) using RAD-sequencing // Mol. Phylogenet. Evol. V. 124. P. 82–99. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.02.022
  42. Leigh J.W., Bryant D. 2015. PopART: full-feature software for haplotype network construction // Methods Ecol. Evol. V. 6. № 9. P. 1110–1116. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12410
  43. Li P., Wang F., Wen S. et al. 2017. Genetic diversity and population structure of Brachymystax lenok tsinlingensis using mitochondrial DNA sequences // Mitochondrial DNA. B. V. 2. № 2. P. 408–410. https://doi.org/10.1080/23802359.2017.1347897
  44. Li S.Z. 1966. On a new subspecies of fresh-water trout, Brachymystax lenok tsinlingensis, from Taipaishan, Shensi, China // Acta Zootax. Sin. V. 3. P. 92–94.
  45. Li S.Z. 1984. Studies on the distribution of the Salmonid fishes in China // Chin. J. Zool. V. 3. P. 34–37.
  46. Liu H., Li Y., Liu X. et al. 2015. Phylogeographic structure of Brachymystax lenok tsinlingensis (Salmonidae) populations in the Qinling Mountains, Shaanxi, based on mtDNA control region // Mitochondrial DNA. V. 26. № 4. P. 532–537. https://doi.org/10.3109/19401736.2013.865168
  47. Ma B., Yin J.S., Li J.P. 2005. Comparative studies on morphology and taxonomic position of two species of lenok // Acta Zootax. Sin. V. 30. P. 257–260.
  48. Meng Y., Wang G., Xiong D. et al. 2018. Geometric morphometric analysis of the morphological variation among three lenoks of genus Brachymystax in China // Pakistan J. Zool. V. 50. № 3. P. 885–895. https://doi.org/10.17582/journal.pjz/2018.50.3.885.895
  49. Mori T. 1930. On the freshwater fishes from the Tumen River, Korea, with descriptions of new species // J. Chosen Nat. Hist. Soc. V. 11. P. 39–49.
  50. Nei M. 1987. Molecular evolutionary genetics. N.Y.: Columbia Univ. Press, 512 p. https://doi.org/10.7312/nei-92038
  51. Nguyen L.-T., Schmidt H.A., Haeseler A., Minh B.Q. 2015. IQ-TREE: a fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum likelihood phylogenies // Mol. Biol. Evol. V. 32. № 1. P. 268–274. https://doi.org/10.1093/molbev/msu300
  52. Phillips R.B., Oakley T.H. 1997. Phylogenetic relationships among the Salmoninae based on nuclear and mitochondrial DNA sequences // Molecular systematics of fishes. London: Acad. Press. P. 145–162. https://doi.org/10.1016/B978-012417540-2/50011-7
  53. Phillips R.B., Oakley T.H., Davis E.L. 1995. Evidence supporting the paraphyly of Hucho (Salmonidae) based on ribosomal DNA restriction maps // J. Fish. Biol. V. 47. № 6. P. 956–961. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1995.tb06021.x
  54. Qin S.Z., Wang S.A. 1989. Studies on the subspecies of Brachymystax lenok (Pallas), China // Salmon Fish. V. 2. P. 52–61.
  55. Rozas J, Ferrer-Mata A., Sanchez-DelBarrio J.C. et al. 2017. DnaSP 6: DNA sequence polymorphism analysis of large data sets // Mol. Biol. Evol. V. 34. № 12. P. 3299–3302. https://doi.org/10.1093/molbev/msx248
  56. Shed’ko S.V., Ginatulina L.K., Parpura I.Z., Ermolenko A.V. 1996. Evolutionary and taxonomic relationships among Far-Eastern salmonid fishes inferred from mitochondrial DNA divergence // J. Fish Biol. V. 49. № 5. P. 815–829. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1996.tb00081.x
  57. Si S., Wang Y., Xu G. et al. 2012. Complete mitochondrial genomes of two lenoks, Brachymystax lenok and Brachymystax lenok tsinlingensis // Mitochondrial DNA. V. 23. P. 338–340. https://doi.org/10.3109/19401736.2012.690749
  58. Swofford D.L. 2002. PAUP*. Phylogenetic analysis using parsimony (*and other methods), Version 4. Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts (https://paup.phylosolutions.com/. Version 11/2023).
  59. Thompson J.D., Gibson T.J., Plewniak F. et al. 1997. The Clustal_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools // Nucleic Acids Res. V. 25. № 24. P. 4876–4882. https://doi.org/10.1093/nar/25.24.4876
  60. Xia Y.Z., Chen Y.-Y., Sheng Y. 2006. Phylogeographic structure of lenok (Brachymystax lenok Pallas) (Salmoninae, Salmonidae) populations in water systems of eastern China, inferred from mitochondrial DNA sequences // Zool. Stud. V. 45. № 2. P. 190–200.
  61. Xing Y.-C., Lv B.-B., Ye E.-Q. et al. 2015. Revalidation and redescription of Brachymystax tsinlingensis Li, 1966 (Salmoniformes: Salmonidae) from China // Zootaxa. V. 3962. № 1. P. 191–205. https://doi.org/10.11646/zootaxa.3962.1.12
  62. Yu J.N., Kwak M. 2015. The complete mitochondrial genome of Brachymystax lenok tsinlingensis (Salmoninae, Salmonidae) and its intraspecific variation // Gene. V. 573. № 2. P. 246–253. https://doi.org/10.1016/j.gene.2015.07.049
  63. Zhao Y., Zhang C. 2009. Threatened fishes of the world: Brachymystax lenok tsinlingensis Li, 1966 (Salmonidae) // Environ. Biol. Fish. V. 86. № 1. P. 11–12. https://doi.org/10.1007/s10641-008-933

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта распространения трёх форм ленка рода Brachymystax: ( ) – тупорылая, ( ) – острорылая, ( )– циньлинская. Ленок из рек Тумень и Ялу (Северная Корея, Китай) отнесён к острорылой форме (пояснения см. в тексте). Места взятия выборок () острорылого и тупорылого ленков, использованных для аллозимного анализа: 1 – р. Кальджир, 2 – оз. Маркаколь, 3 – р. Пыжа, 4 – р. Мрассу, 5 – р. Большой Кемчуг, 6 – р. Селенга, 7 – оз. Фролиха, 8 – р. Куанда, 9 – р. Моркока, 10 – р. Вилюй, 11 – р. Ундюлюнг, 12 – р. Хор, 13 – реки бассейна Японского моря (Самарга, Единка, Венюковка) объединены в выборку Северное Приморье, 14 – р. Таёжная (Центральное Приморье).

Скачать (213KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дендрограмма, построенная методом присоединения соседей (NJ) по стандартным генетическим дистанциям Нея (рассчитаны по 30 аллозимным локусам) между популяциями острорылого и тупорылого ленков рода Brachymystax с территории России и Монголии. Значения бутстрепов приведены на ветвях. Справа от названия популяции (водоёма) указан выявленный в ней гаплотип митохондриальной ДНК. Местоположение водоёмов см. на рис. 1. Шкала: генетические дистанции.

Скачать (151KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Взаимоотношения между гаплотипами 411 пар нуклеотидов фрагмента контрольного района митохондриальной ДНК, выявленных в популяциях циньлинского, острорылого и тупорылого ленков на ареале рода Brachymystax: а – МP-дерево, построенное методом максимальной экономии, значения бутстрепов приведены на ветвях, шкала: число мутационных шагов; б – медианная сеть (MJ), число вертикальных штрихов на рёбрах соответствует числу замен между гаплотипами, n – число образцов. Номера последовательностей GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank), которые соответствуют выявленным гаплотипам, приведены в Приложении 2.

Скачать (182KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дерево гаплотипов (для 987 пар нуклеотидов фрагмента контрольного района митохондриальной ДНК), построенное методом максимального правдоподобия (ML) с использованием оптимальной модели замен (HKY + F + G4). Использованы данные по популяциям циньлинского, острорылого и тупорылого (две последние формы из притоков Амура) ленков рода Brachymystax с территории Китая и Южной Кореи. Две (A, B2) из четырёх (A, B1–B3) субклад циньлинского ленка объединяют гаплотипы из популяций Южной Кореи (пояснения см. в тексте). Значения индексов поддержки (UFBoot/SH–aLRT) приведены на ветвях (UFBoot – ультрабыстрые бутстрепы, SH–aLRT – Шимодаиры–Хасегавы-подобный тест приблизительного правдоподобия). Номера последовательностей GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank) и соответствующие им гаплотипы приведены в Приложении 3. Шкала: число замен на сайт.

Скачать (318KB)
Метаданные
6. Приложение 1
Скачать (23KB)
Метаданные
7. Приложение 2
Скачать (17KB)
Метаданные
8. Приложение 3
Скачать (21KB)
Метаданные
9. Приложение 4
Скачать (54KB)
Метаданные
10. Приложение 5
Скачать (17KB)
Метаданные
11. Приложение 6
Скачать (4MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024