Университет «Сириус»

Геном Соболя (Martes zibellina)

О проекте

Представляется целесообразным осуществление, de novo сборку и аннотацию генов соболя. Полученные данные могут позволить с новой стороны изучить явление эмбриональной диапаузы и выявить его молекулярно-генетические основы. Использование геномных данных соболя позволит в значительной мере расширить и усовершенствовать имеющийся комплекс маркеров ядерной и митохондриальной ДНК, использующихся в настоящее время для изучения популяционной структуры соболя. На основе расширенного набора молекулярно-генетических маркеров возможно более детальное изучение популяций соболя России, а также создание системы мониторинга миграционных потоков внутри и между популяциями соболя, а также оценки состояние популяций соболя на территории России. Подобная система позволит определить уровень межпопуляционной генетической дифференциации и получить представление об интенсивности генных потоков между географическими регионами позволяют решить ряд практических задач по сохранению этого промыслового вида, в частности связанных с идентификацией популяционной и региональной принадлежности особей. Более того разработка подобной системы экономически обусловлена значительной исторической зависимостью традиционных народов Сибири и Дальнего Востока от промысла соболя, которая имеет место и в настоящее время. Многие лесные угодья этих регионов переходили и продолжают переходить сегодня по наследству от отца к сыну. Промысел соболя проводится по лицензиям, которые выдаются на основе ресурсов каждого региона. Разработка системы генетической экспертизы промысловой пушнины, позволит упорядочить промысел, определять региональную принадлежность пушнины, что содействует сохранению популяций конкретных регионов и вида соболь в целом.

В рамках предлагаемой программы для достижения поставленной цели планируется:

  • проведение полногеномного секвенирвания трех подвидов соболя (Алтай, о. Итуруп, Тура);
  • завершение de novo реконструкция генома и аннотации генов соболя;
  • проведение сравнения геномов трех подвидов соболя на территории России (Алтай, о. Итуруп, Тура);
  • проведение секвенирования и анализа геномов (с низким покрытием) соболей из разных популяций России, в том числе и из зон гибридизации соболя с куницей;
  • проведение эволюционного анализа с целью выявления генов, потенциально вовлеченных в развитие феномена отложенной имплантации у Куньих;
  • валидация полученных результатов на независимых выборках.

Руководитель

Евгений Иванович Рогаев

Евгений Иванович Рогаев

Доктор биологических наук, профессор, академик РАН, директор Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», заведующий кафедрой генетики биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

Актуальность проекта

Соболь (Martes zibellina) является наиболее ценным видом пушных зверей. Его пушнина уже на протяжении нескольких веков пользуется устойчивым спросом как на российском, так и на мировом рынке и ценится значительно выше, чем пушнина других видов пушных зверей.

История России долгое время была тесно связана с промыслом и экспортом пушнины соболя, которая являлась важным источником пополнения государственного бюджета. В середине XVII века экспорт пушнины обеспечивал около 20% общего дохода государства. Активный экспорт пушнины продолжался в нашей стране в плоть до XX века, причем со все нарастающей интенсивностью, так, например, по итогам Всемирной охотничьей выставки в Вене (1910 г.) российская пушнина составляла 44% от мировой добычи меха, что сделало соболя одним из символов России и его изображение можно найти на гербах Новосибирской, Свердловской, Тюменской областей.

Более чем трех вековое активное, промышленное освоение соболиных ресурсов негативно сказалось численности и структуре природных популяций этого вида и к началу XX века возникла реальная опасность полного истребления соболя. С целью восстановления и сохранения вида был введен запрет на промысел соболя, а также были организован целый ряд соболиных заповедников Баргузинский (1916), Печоро-Илычский (1930 г.), Кондо-Сосьвинский (1929 г.), Алтайский (1932 г.), Саянский (1939 г.), Сихотэ-Алинский (1935 г.) и Кроноцкий (1934 г.). Для более быстрого восстановления природных популяций были проведены масштабные мероприятия по реинтродукции: соболя из природных популяций Прибайкалья, юга Дальнего Востока и п-ова Камчатка расселяли в регионы Западной Сибири, Крайнего Северо-Востока и другие.

Научная и практическая значимость проекта

На сегодняшний день соболь распространен в основном на территории России, где населяет таежную зону от северного Предуралья до Дальнего Востока, встречается на полуострове Камчатка, островах Сахалин, Итуруп, Кунашир и ряде других. Географические популяции соболя, обитающие в разных климатических зонах, различаются по ряду фенотипических признаков, прежде всего по размеру животных и окраске волосяного покрова. Например, среднее значение массы тела соболя в популяции Камчатки в два раза больше, чем в популяции Сихотэ-Алиня; соболь Центральной Сибири характеризуется темным окрасом меха, а в Западной Сибири и Приморье – в основном, желто-песочным.

Ранее проведённый сравнительный анализ географических популяций соболя с использованием микросателлитных маркеров ядерной ДНК, а также по митохондриальной ДНК выявил значительную дифференциацию между ними. Была продемонстрирована возможность, определения принадлежности отдельных особей к тем или иным популяциям, что позволяет прослеживать миграционные потоки между популяций. Кроме того, использование генетических маркеров позволяет проводить оценку состояния генетических ресурсов вида. Оценка генетического разнообразия необходима для определения перспектив сохранения и рационального использования вида и является основой для мониторинга генофондов популяций.

Одной из отличительных особенностей представителей семейства куньи, в частности соболя и куницы является наличие «эмбриональной диапаузы», также часто называемой «отложенной имплантацией» (ОИ) в эмбриональном развитии. Явление ОИ состоит в том, что зародыши имплантируются в стенку матки не сразу после их перехода из яйцевода в полость матки, а лишь после стадии покоя, которая может длится от нескольких дней до 10 месяцев в зависимости от вида животного.

Общепринято предположение, что стадия отложенной имплантации в пренатальном развитии – это репродуктивная стратегия вида, направленная на разнесение во времени спаривания и рождения детенышей, причём для некоторых видов это разнесение очень значительное. Эволюционной выгода от подобного разделения очевидна – у животных с ОИ детёныши появляются на свет в самом начале наиболее благоприятного для развития сезона, таким образом, они имеют больше времени для развития перед первой в их жизни зимой и больше шансов на выживание.

Среди представителей семейства куньи данный признак представлен наиболее широко – к этому семейству принадлежит большее половины всех млекопитающих, для которых описано явление ОИ. Для 34% куньих характерна ОИ, в то время как она описана всего лишь у 2% млекопитающих. Кроме того, для куньих характерна значительная вариабельность продолжительности стадии ОИ в развитии – от 20-30 дней у американской норки, до 245 дней у лесной куницы и соболя.

Известно, что регуляция состояния эмбриональной диапаузы связана с изменением фотопериодизма, а также с зависящим от него уровнем секреции таких гормонов, как пролактин, прогестерон и эстардиол, однако генетические механизмы этих изменений до сих пор не исследованы.

Явление ОИ в эмбриональном развитии – наследуемое видовое свойство, изучение которого перспективно не только с точки зрения эволюционной биологии, оно может найти отражение в репродуктивной медицине, а также в пушной промышленности. Однако, хотя некоторые физиологические механизмы ОИ уже известны, до сегодняшнего дня серьёзных молекулярно-генетических исследований явления ОИ не проводилось. Не ясны причины возникновения этого явления, хотя имеются гипотезы о роли хромосомных мутаций в появлении этого признака у представителей семейства куньи.

Разрабатываемая в ходе реализации данного проекта система мониторинга внутри- и межпопуляционных миграцией соболя позволит упорядочить промысел, определять региональную принадлежность пушнины, что содействует сохранению популяций конкретных регионов и вида соболь в целом. Ожидается, что в разработке подобной системы могут быть заинтересованы администрация (отделы охоты и охотничьего хозяйства выдающие лицензии на промысел соболя) регионов Сибири и Дальнего Востока, на территории которых ведется промысел соболя, от эффективности которого зависит благосостояние жителей удаленных таежных поселков. В значительном большинстве случаев стабильная численность соболя и его промысел является основой благосостояния и единственной возможность заработка жителей удаленных таежных поселков

Проведение молекулярно-генетических исследований явления ОИ на уровне полных геномов позволит выявить генетические факторы, лежащие в основе данного феномена, их изучение представляет интерес с фундаментальной и эволюционной точки зрения, а также может найти применение в медицине и диагностике.

Ожидаемые результаты

Определена и de novo реконструирована полная последовательность генома соболя для выявления молекулярных основ его биологических особенностей.

Проведено секвенирование и сравнение геномов трех подвидов соболя на территории России (Алтай, о. Итуруп, Тура).

Отобраны гены, потенциально вовлеченные в развитие феномена отложенной имплантации у представителей семейства Куньи.

Партнеры

Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова

Другие проекты