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 проекта 23-24-00482
НазваниеФилогеография и генетическая структура популяций серых крыс (Rattus norvegicus) в России
Руководитель Мальцев Алексей Николаевич, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук , г Москва
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 слова Филогеография, Генетическая структура, инвазии, резистетность, серая крыса, Rattus norvegicus
Код ГРНТИ34.33.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на разработку и внедрение систем рационального применения средств химической защиты сельскохозяйственных растений и животных от синантропных грызунов (серых крыс) с помощью антикоагулянтов, а именно на выявление и анализ географического распространения мутаций гена VCORC1, определяющих резистентность этих видов к антикоагулянтам на территории РФ в связи с анализом эффективности применения антикоагулянтов для регуляции их численности. Также взаимосвязи инвазий серых крыс, их генетической структуры и распространения мутаций резистентности к антикоагулянтам.
Распространение серой крысы в России в XXI в. изучено недостаточно. Особенно не изучена ее филогеографическая структура как в Европейской части России, так и в Азиатской. Неизвестно происхождение популяций серых крыс городов, особенно портовых, нет данных о генетической структуре и географического распространения мутаций резистентности гена VCORC1. В веке развития молекулярной биологии и новых методов встает необходимость решить ряд давно нерешённых вопросов. Во первых: как Россия была заселена серыми крысами от Крыма до Камчатки, к каким филогенетическим линиям относятся населяющие популяции зверьков, особенно в портовых городах, где происходят интенсивная инвазия серых крыс в местные экосистемы. Во вторых: какова генетическая структура популяций «пасюков» в крупных городах, насколько велико идет инвазия из природных местообитаний в урбанизированные и наоборот. В третьих: каков уровень резистентности популяций грызунов к антикоагулянтам-родентицидам и какими антикоагулянтами необходимо проводить дератизацию службами Роспотребнадзора, чтобы эффективно регулировать численность. Каждая из мутаций резистентности VCORC1 происходит от адаптации грызуна к тому или иному веществу 1-го или 2-го поколения антикоагулянтов (Buckle et all., 2018). Основываясь на всём выше сказанном целью проекта является: Проанализировать молекулярно-генетическую изменчивость городских популяций серых основываясь на митохондриальных, микросателлитных маркерах и выявить однонулеотидные мутации резистентности в гене VCORC1. Для осуществления данной цели было поставлено ряд задач:
1) На основе филогеографического подхода, основанного на исследовании мтДНК передающейся по материнской линии выявить происхождение популяций серых крыс и их расселение как по территории России, так и за ее пределами. Для этого будет исследовано два генетических маркера: D-петля мтДНК и ген цитохрома b.
2) По данным анализа генетической структуры популяций Rattus norwegicus с помощью микросателлитных локусов будет установлена генетическая изменчивость как между , так и внутри городских популяций зверьков. Это позволит выявить генетическую дифференциацию городских популяций населяющих как более урбанизированные части города, так и природные экосистемы.
3) Благодаря исследованию однонуклетидного полимофизма (SNP) гена VCORC1 будет установлена степень генетической устойчивости грызунов к антикоагулянтам-родентицидам 1-го и 2-го поколения.
Комплексный подход, используемый в проекте позволит предотвратить распространение возможных заболеваний, передающихся от зверьков к человеку, так и ограничить их численность, располагая данными об происхождении популяций, их генетической структуре, изменчивости и устойчивости к антикоагулянтам. Для служб Роспотребнадзора и медицинских учреждений будет составлена карты городов России с нанесенными обозначениями по каждой из проанализированных популяций серых крыс города. В настоящее время мы располагаем собранным материалом тканей (в количестве 193 образцов) серых крыс для молекулярного анализа из следующих городов: Европейской части России – Москва, населенные пункты Московской области, г. Ростов-на-Дону, г.Ялта; Западной Сибири - г. Тюмень; Восточной Сибири - г. Чита и пригороды; Дальний восток- г.Владивосток. . Планируется сбор материала по серым крысам в г. Санкт-Петербург, г.Севастополь, г. Ростов-на-Дону, г.Владивосток.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Было собрано 876 образцов серых крыс Rattus norvegicus из более чем 50 субьектов РФ. Большая часть материала была собрано при сотрудничестве с Роспоребнадзором . Проведены молекулярно-генетические исследований с собранным материалом по серым крысам из населённых пунктов Европейской части России (Москва, Московская обл., Тульская область, Калужская область, Орловская область, Ростовская область, г. Санкт-Петербург, Калининградская область, Мурманская область), Сибири (Тюменская область, Забайкальский край), Зауралья (Оренбургская область) и Дальнего Востока (Приморский край, Хабаровский край, Еврейская автономная область, Амурская область, Камчатский край).
2. На основе проведённых исследований выявлена филогеографическая структура серых крыс России по отдельным генетическим линиям. Анализ генетической изменчивости был проведен с помощью митохондриального маркера (контрольный регион (D-loop) Несмотря на относительно недавнее заселение территории России серыми крысами, их внутривидовая структура неоднородна и характеризуется разделением на два подвида: R. n. norvegicus и R. n. caraco. Cинантропный подвид R. n. norvegicus заселяет большую часть территории России и представлен европейской и азиатской гаплогруппами. Экзоантропный подвид R. n. caraco обитает преимущественно на Дальнем Востоке и гибридизирует с номинативной синантропной формой. Приспособление отдельных форм серой крысы к разным природным условиям и переход к синантропному образу жизни могли способствовать дифференциации до подвидового уровня.
3. Получены данные по генетической структуре городских популяций серых крыс разных городов (Москва, Чита, г.Ростов-на-Дону) с помощью 13 микросателлитных локусов (D5Rat43, D18Rat116, D20Mit4, D4Rat59, D13Rat21, D11Rat11, D14Rat110, D3Rat159, D8Rat162, D19Rat62, D12Rat49, D10Rat105, D15Rat64).
г. Москва. Дискриминантный анализ главных компонент разделяет генотипы изученных особей на четыре основные группы: одну из них образуют крысы из Зеленограда, северо-запада, запада и юга Москвы, остальные – крысы из юго-западной, центральной (зоопарка) и восточной частей города .
Г. Чита. Апостериорный анализ результатов кластеризации показал оптимальное подразделение популяции на четыре генетических кластера, о чем свидетельствует максимальная статистика ΔK и максимальные апостериорная вероятность данных, полученные при K = 4. В соответствии с результатами кластеризации особей, две четких генетических группы образуют крысы из центра Читы и из остальной части города (Чита – город). Крысы из пригорода (Антипихи) генетически обособлены от конспецификов из городской черты, но не формируют единой генетической группы, разделяясь на два кластера (не понятно, чем обусловлено, может какая-то семейная структура?). Единственная особь из аэропорта имеет смешанный генетический состав, проявляя сходство с крысами как из Антипихи, так и из центра Читы.
г.Ростов-на-Дону. В соответствии с распределением генетических различий наиболее генетически обособлены крысы из пригорода (Арпачин) и из западной части Ростова. Крысы из северной (Тимерничка) и восточной (Кизетеринка) частей Ростова достоверно не отличаются друг от друга.
Апостериорный анализ результатов байесовской кластеризации показывает оптимальное подразделение популяции на три кластера (модальное значение ΔK получено при K = 3). При этом наибольшая апостериорная вероятность данных соответствует числу кластеров K = 6. Результаты кластеризации при K = 3 соответствуют результатам анализа FST, подтверждая генетические отличия крыс из Арпачина и из западной части Ростова и высокое сходство крыс из районов Кизетеринка и Темерничка.
4. Проанализирована генетическая структура серых крыс из регионов Дальнего Востока.
Всего исследовано 47 образов R. norvegicus из разных регионов Дальнего Востока России: Владивосток, Приморский край (две особи из Пограничного района в анализах генетической структуры популяции обозначены как “Приморье-1”, особь из Дальнереченского района – как “Приморье-2”), Еврейская автономная область (ЕАО), Хабаровский край (в том числе Комсомольск-на-Амуре), Амурская обл. Среди них 14 особей из Приморского края и ЕАО фенотипически определены как подвид R. norvegicus coraco. Наибольший уровень генетического разнообразия, как по гетерозиготности, так и по аллельному разнообразию, выявлен у крыс ЕАО. Невысокий, но статистически достоверный, коэффициент инбридинга зарегистрирован у крыс из Владивостока. Наиболее генетически обособлены крысы из Хабаровского края, различия между ними и остальными выборками примерно вдвое больше, чем между крысами из Владивостока и ЕАО.
5. Проведена оценка полимофизма гена VCORC1 (эпоксид-редуктазы Витамина К) по наличию или отсутствию однонуклеотидных (SNP) мутаций из регионов населенных пунктов России, ранее не исследованных. Выявлена новая мутация в гене VCORC1- Tyr139Phe в Ивановской области. Гомозиготная мутация связана с устойчивостью серых крыс к антикоагулянтам 1го и 2го поколения (бромадиалон). Найдены новые точки (10) с обнаружением мутации Tyr 139 Ser в г.Москве
6. Участие в конференции с международным участием, посвященной юбилею академика Б.Л. Астаурова «Генетика и индивидуальное развитие» 29–31 октября 2024 г. и Школы-конференции «Генетические модификации и анализ генома клеток» 31 октября – 1 ноября 2024 г. Москва, ИБР РАН.
7. Публикация статьи в журналах : Доклады Академии Наук и Живые и биокостные системы Генетика по филогеографической структуре серых крыс и резистентности серых крыс по гену эпоксидредуктазы VCORC1.
Подготовлены материалы для публикации в журналах : Генетика,Mamalian genom и Дезинфекционое дело.
Публикации
1. Мальцев А.Н., Кораблев M.П., Баженов Ю. А.,Комаров В. Ю. Генетическая структура популяций серых крыс (Rattus norvegicus) городов России Сборник тезисов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной юбилею академика Б.Л. Астаурова «Генетика и индивидуальное развитие» 29–31 октября 2024 г. и Школы-конференции «Генетические модификации и анализ генома клеток» 31 октября – 1 ноября 2024 г, Сборник тезисов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной юбилею академика Б.Л. Астаурова «Генетика и индивидуальное развитие» 29–31 октября 2024 г. и Школы-конференции «Генетические модификации и анализ генома клеток» 31 октября – 1 ноября 2024 г. Москва, ИБР РАН. – М.: Издательство «Перо», 2024. – Мб. [Электронное издание]. c.59. (год публикации - 2024)
2.
Мальцев A.Н., Картавцева И.B., Стахеев В.В., Комаров В.Ю., Баженов Ю. А, Хляп Л.A., Котенкова Е.В
Intraspecific Variation of Brown Rat Rattus norvegicus in Russia by D-Loop mtDNA Data
Doklady Biological Sciences , Doklady Biological Sciences, 2024, Vol. 518, pp. 244–247. (год публикации - 2024)
10.1134/S0012496624701199
3.
Мальцев А. Н.,Комаров В. Ю.,Котенкова Е. В.
Изменчивость гена VKORC1 у серой крысы (Rattus norvegicus) в Центральной России
Живые и биокосные системы, Научное электронное периодическое издание ЮФУ «Живые и биокосные системы», № 47, 2024 г. (год публикации - 2024)
10.18522/2308-9709-2024-47-2
Возможность практического использования результатов
Обнаружение одной из мутаций в гене VCORC1 к родентицидам антикоагулянтам 1 го и 2-го поколения, вызывающую устойчивость грызунов позволит разрабатывать более эффективные антикоагулянты острого действия. Антикоагулянты нового поколения смогут эффективнее бороться против резистентных популяций серых крыс. А знание особенностей генетической структуры Rattus norvegicus в городах позволит выявить наиболее уязвимые и устойчивые популяции ( с точки зрения их генетического разнообразия) с которыми необходимо вести родент-контроль.