КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-24-00273
НазваниеИнтегративный подход в исследовании морских свободноживущих нематод на примере семейства Thoracostomopsidae Filipjev 1927
РуководительЗограф Юлия Константиновна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского" Дальневосточного отделения Российской академии наук, Приморский край
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-101 - Зоология
Ключевые слованематоды; систематика; филогения; интергативный подход; эволюция; торакостомопсиды, морфология, таксономия, новые виды, сканирующая электронная и конфокальная микроскопия; молекулярная генетика
Код ГРНТИ34.33.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Свободноживущие нематоды – одна из самых разнообразных и самая обильная группа многоклеточных организмов донных осадков Мирового океана. Нематоды составляют порой более 90% численности бентосных метазой. Высокие обилие и разнообразие, широкое распространение, малое время генерации и высокая скорость метаболизма делают нематод важным звеном в потоках вещества и энергии, трофических взаимоотношениях между всеми размерными блоками в морских экосистемах. Исследования морских свободноживущих нематод могут дать важную информацию о том, как организмы адаптируются к условиям среды, в том числе, возникающим по вине человека, способствовать разработке систем мониторинга и оценки состояния морских экосистем. Кроме того, такие работы могут позволить выявить эволюционные пути, описать филогенетические отношения, понять механизмы формирования и функционирования донных сообществ. Крайне перспективным представляется использование нематод как модельных объектов в биогеографических исследованиях, особенно в экспериментальной биогеографии. Однако несмотря на прогресс, достигнутый в нематологии, знания о морских свободноживущих нематодах имеют значительные пробелы. Небольшие размеры тела, трудности выделения морфологических различий, часто невозможность использования хорошо зарекомендовавших себя на других группах методик затрудняют исследования, требуют высокой квалификации специалистов, значительных временных и материальных затрат. Невозможность проведения быстрой и корректной идентификации видов препятствует проведению полноценных исследований особенностей распространения, экологии, биогеографии на уровне видов. Решение имеющихся проблем возможно при использовании системного подхода, с привлечением широкого арсенала современных инструментальных и аналитических методов. Представители семейства Thoracostomopsidae широко встречаются в донных сообществах от литорали до хадали, характеризуются высоким разнообразием, могут иметь высокую численность, что делает их удобным объектом исследований. Настоящий проект предусматривает интеграцию различных методов морфологических и молекулярно-генетических исследований (таких как сканирующая и трансмиссионная электронная микроскопия, лазерная конфокальная микроскопия, молекулярная генетика) на основании оригинальных материалов представителей семейства (Enoploides, Fenestrolaimus, Mesacanthion, Oxyonchus, Paramesacanthion, Parasaveljevia, Parenoplus, Trileptium) из разнообразных местообитаний Японского, Охотского, Берингова морей, Курило-Камчатского желоба и прилегающих абиссальных равнин Тихого океана. Мы планируем провести филогенетический анализ на основе 4 генных маркеров (цитохром оксидаза субъединица 1, 18S рДНК, 28S рДНК, ITS). Будет произведена оценка диагностической надежности признаков, используемых в систематике этой группы, обновлены или составлены вновь диагнозы и ключи родов и видов. Планируется изучить особенности распространения и пространственного распределения отдельных видов семейства. Впервые при помощи сканирующей и трансмиссионной электронной и конфокальной микроскопии будут получены подробные данные о строении головы и кутикулярных структур нематод семейства Thoracostomopsidae Filipjev, 1927.
Ожидаемые результаты
С использованием современных методов оптической, электронной и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии будут получены новые данные о морфологии различных представителей торакостомопсид, изучено строение головы (кутикулярных и сенсорных структур) представителей различных родов, проведен сравнительно-морфологический анализ органов, описаны новые для науки таксоны, составлены диагностические таблицы и ключи, получены сведения о сперматогенезе.
С использованием молекулярно-генетических методов (на основании данных о четырех генных маркерах) будет изучено влияние географических барьеров на расселение морских нематод, выявлено наличие космополитизма и эндемизма, осуществлен филогенетический анализ семейства, уточнена систематика ряда таксонов, значительно расширен банк ДНК штрихкодов. Наличие такого банка данных и дальнейшее совершенствование генетических методов позволит быстро и корректно идентифицировать животных по одиночным, неполовозрелым, поврежденным особям, а также станет основой для интерпретации результатов ДНК-метабаркодинга.
Таким образом, в рамках интегративных исследований при реализации проекта будет собран значительный объем информации необходимой для филогенетических построений, уточнения систематики, создания базы данных для идентификации торакостомопсид, выявления особенностей их экологии и пространственного распределения.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Свободноживущие нематоды – одна из самых разнообразных и самая обильная группа многоклеточных организмов донных осадков Мирового океана. Нематоды составляют порой более 90% численности бентосных многоклеточных. Высокие обилие и разнообразие, широкое распространение, малое время генерации и высокая скорость метаболизма делают нематод важным звеном в потоках вещества и энергии, трофических взаимоотношениях между всеми размерными блоками в морских экосистемах.
С использованием современных методов оптической, электронной и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии были получены новые данные о морфологии 7 новых для науки видов торакостомописид.
Представители рода Paramesacanthion Wieser, 1953 широко распространены повсеместно. Род насчитывает 13 валидных видов. С помощью световой, электронной сканирующей и конфокальной микроскопии было обнаружено 5 новых для науки вида из глубоководных вод Дальневостчных морей. Paramesacanthion armatum sp. nov. близок к P. forceps Bussau, 1995, но отличается меньшими размерами, внутренним губными папиллами вместо щетинок, и отсутствием цервикальных щетинок. Paramesacanthion pseudoabyssorum sp.nov. похож на P. abyssorum Bussau, 1995, но отличается более длинными щетинками, более мелкими амфидами, строением спикул и более длинным хвостом. Paramesacanthion nudum sp.nov. сходен с P. abyssorum и P. forceps Bussau, 1995, но отличается размерами тела, длиной щетинок и спикулами без зубцов. Paramesacanthion okhotoensis sp.nov и Paramesacanthion chernishevi sp.nov. сходны друг с другом по большинству признаков, но последний мельче и образует отдельную кладу на филогенетическом дереве. Получены данные о нуклеотидных последовательностях 18S рРНК и ITS, 28S рРНК и COI1. Показано, что Paramesacanthion образует монофилетическую кладу среди Thoracostomopsidae и сестринскую группу с Mesacanthion и Enoploides.
Подсемейство Trileptiinae представлено единственным родом Trileptium, включающим 12 валидных видов. В ходе недавних исследований донных осадков с сублиторали восточного побережья полуострова Камчатка было обнаружено 2 новых вида рода: Trileptium sp.1 nov. и T. sp. 2 nov. Новые виды отличаются от остальных видов рода очень большой длиной тела (более 20000 мкм для Trileptium sp.1 nov. и более 10000 мкм для T. sp. 2 nov.), значениями индекса с, строением вооружения стомы, наличием выраженного пояса коротких цервикальных щетинок, строением рулька, длиной спикул. Получены данные о нуклеотидных последовательностях 18S рРНК и D2-D3 сегмента 28S рРНК. Показано, что род Trileptium образует монофилетическую кладу и сестринскую группу с Enoploides. Проведен филогенетический анализ семейства Thoracostomopsidae с использованием данных о нуклеотидных последовательностях ядерной ДНК представителей всех подсемейств (Thoracostominae, Enoplolaiminae и Trileptiinae). Показано, что подсемейство Enoplolaiminae неодродно и полифилитично, а разделение всего семейства Thoracostomopsidae на три подсемейства не получило значимой поддержки.
С помощью трансмиссионного электронного микроскопа изучена ультраструктура сперматоцитов, сперматид и сперматозоидов глубоководной нематоды Paramesacanthion sp. Установлено, что сперматозоиды Paramesacanthion sp. характеризуются основными признаками сперматозоидов эноплид: наличием ядерной оболочки и мембранных органелл. При этом волокнистые тела, характерные для большинства сперматозоидов нематод, не появляются ни на каком этапе сперматогенеза. Показано, что сперматозоиды глубоководных нематод сходны с таковыми нематод, обитающих на мелководье, что может свидетелсьвовать о выском уровне специализции половых клеток нематод, обеспечивающей успешную репродуктивную стратегию даже в условиях экстремальных глубин.
Полученные данные по биологии, экологии, биогеографии и морфологии нематод позволяют на основании междисциплинарного подхода исследовать нематофауну Дальневосточных морей, выявлять закономерности распределения разнообразия в зависимости от факторов среды, что способствует значительному повышению качественного уровня фаунистических исследований морских нематод, исследований закономерностей распределения и формирования сообществ.
Публикации
1. Зограф Ю.К., Мордухович В.В. Spermatogenesis of deep-sea nematode Paramesacanthion sp. (Enoplida: Thoracostomopsidae) Russian Journal of Nematology, - (год публикации - 2023)
2. ЗОГРАФ Ю.К., СЕМЕНЧЕНКО А.А., МОРДУХОВИЧ В.В. New species of Paramesacanthion form the Far Eastern seas Russian Journal of Nematology ТЕЗИСЫ XV МЕЖДУНАРОДНОГО НЕМАТОЛОГИЧЕСКОГО СИМПОЗИУМА «Нематоды и другие Ecdysozoa: важнейшие открытия и перспективы исследований», Т. 31. В. 2 (год публикации - 2023)
3. МОРДУХОВИЧ В.В., ЕФИМОВА К.В., ЗОГРАФ Ю.К. Два новых вида рода Trileptium Cobb, 1933 (Enoplida: Thoracostomopsidae) с восточного побережья полуострова Камчатка. Russian Journal of Nematology ТЕЗИСЫ XV МЕЖДУНАРОДНОГО НЕМАТОЛОГИЧЕСКОГО СИМПОЗИУМА «Нематоды и другие Ecdysozoa: важнейшие открытия и перспективы исследований», T. 31. В. 2. (год публикации - 2023)