Филогеографическая структура евразийской свиязи (Mareca penelope) в Голарктике

Евразийская свиязь (Mareca penelope) – один из самых многочисленных перелетных видов уток в Палеарктике. Ежегодно значительная часть всего вида совершает сезонные перелеты на расстояния от десятков до тысяч и более километров. По данным кольцевания выделено пять географических популяций, однако четких границ между популяциями не обнаружено. В то же время филогеографическая структура евразийской свиязи на всем протяжении ее ареала до сих пор не изучена. Помимо фундаментального значения подобного исследования, знание генетической структуры популяций необходимо для разработки мер по сохранению и увеличению численности этого ценного охотничье-промыслового вида. В связи с этим целью нашей работы был филогеографический анализ свиязи на обширной территории ее ареала в Палеарктике с привлечением образцов тканей птиц, зимующих в Северной Америке. С помощью секвенирования 5’-фрагмента контрольного региона митохондриальной ДНК была изучена генетическая дифференциация популяций свиязи, выделенных по данным кольцевания, реконструированы филогенетические отношения гаплотипов мтДНК и демографическая история популяций и вида в целом. Всего было проанализировано 195 последовательностей длиной 661 п.н. Генетическое разнообразие было высоким во всех изученных популяциях. Филогенетические реконструкции показали отсутствие кластеризации по географическому признаку. Анализ молекулярной изменчивости (AMOVA) выявил две группы популяций: европейско-сибирскую и восточноазиатскую. В первую группу, помимо европейской и сибирской, также вошла выборка из Атлантического побережья Северной Америки, вторая включила особей из Дальнего Востока, Камчатки, Чукотки, Алеутских островов, Аляски и Тихоокеанского побережья Северной Америки.

1. Дементьев Г.П., Гладков Н.А. (Ред.) Птицы Советского Союза. М.: Сов. наука, 1952;Т. 4. [Dement’ev G.P., Gladkov N.A. (Eds.) Birds of the USSR. Moscow: Sovetskaya Nauka Publ., 1952;V. 4. (in Russian)]

2. Кречмар А.В., Кондратьев А.В. Пластинчатоклювые птицы Северо-Востока Азии. Магадан, 2006. [Krechmar A.V., Kondratyev A.V. Waterfowl Birds of northeastern Asia. Magadan, 2006. (in Russian)]

3. Куликова И.В., Журавлев Ю.Н. Генетическая структура дальневосточной популяции свиязи Anas penelope по данным секвенирования контрольного региона мтДНК. Генетика. 2010;46(8): 1095-1101. [Kulikova I.V., Zhuravlev Y.N. Genetic structure of the Far Eastern population of Eurasian wigeon Anas penelope inferred from sequencing of mitochondrial DNA control region. Rus. J. Genetics. 2010;46(8):976-981. DOI 10.1134/S1022795410080090.]

4. Павлов Д.С., Бианки В.В., Добрынина И.Н. Миграции птиц Восточной Европы и Северной Азии: Пластинчатоклювые. Речные утки. М.: Наука, 1997. [Pavlov D.C., Bianki V.V., Dobrynina I.N. Migrations of Birds of Eastern Europe and Northern Asia: Anseriformes. Dabbling Ducks. Moscow: Nauka Publ., 1997. (in Russian)]

5. Bandelt H.J., Forster P., Rӧhl A. Median joining net works for inferring intraspecific phylogenies. Mol. Biol. Evol. 1999;16:37-48. DOI 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036.

6. Bogiatto R.J., Ashe J.B., Cockrell L.E., Foster S.R., Mattson M.L., Ruckle J.T. Temporal pattern of wetland use by Eurasian and American wigeon in the Northern Sacramento Valley, California. Northwestern Naturalist. 2015;96(3):234-239. DOI 10.1898/1051-173396.3.234.

7. Cronin M.A., Grand J.B., Esler D., Derksen D.V., Scribner K.T. Breeding populations of northern pintails have similar mitochondrial DNA. Can. J. Zool. 1996;74:992-999. DOI 10.1139/z96-112.

8. Edgell M.C.R. Trans-hemispheric movements of Holarctic Anatidae: the Eurasian wigeon (Anas penelope L.) in North America. J. Biogeogr. 1984;11:27-39. DOI 10.2307/2844773.

9. Excoffier L., Lischer H.E.L. Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol. Ecol. Res. 2010;10:564-567. DOI 10.1111/j.17550998.2010.02847.x.

10. Flint P.L., Ozaki K., Pearce J.M., Guzzetti B., Higuchi H., Fleskes J.P., Shimada T., Derksen D.V. Breeding-season sympatry facilitates genetic exchange among allopatric wintering populations of northern pintails in Japan and California. Condor. 2009;111:591-598. DOI 10.1525/cond.2009.090100.

11. Fournier M.A., Hines J.E. Second record and possible breeding of the Eurasian Wigeon, Anas penelope in the District of Mackenzie, Northwest Territories. Can. Field-Natur. 1996;110(2):336-337.

12. Greig J.C. Duck hybridization: a threat to species integrity. Bokmakierie. 1980;32:88-89.

13. Harpending H.C. Signature of ancient population growth in a low-resolution mitochondrial DNA mismatch distribution. Hum. Biol. 1994; 66:591-600.

14. Johnsgard P.A. Hybridization in the Anatidae and its taxonomic implications. Condor. 1960;62:25-33. DOI 10.2307/1365656.

15. Johnsgard P.A. Waterfowl of North America. Revised Edition (2010). Available at http://digitalcommons.unl.edu/biosciwaterfowlna/1/

16. Johnson T.A. Eurasian Wigeon Mareca penelope in Trinidad and Tobago: first documented record for South America. Cotinga. 2018;40: 79-80.

17. Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J. Mol. Evol. 1980;16:111-120. DOI 10.1093/oxfordjournals.molbev. a040454.

18. Kraus R.H.S., Zeddeman A., van Hooft P., Sartakov D., Soloviev S.A., Ydenberg R.C., Prins H.H.T. Evolution and connectivity in the world-wide migration system of the mallard: Inferences from mitochondrial DNA. BMC Genetics. 2011;12:99. DOI 10.1186/14712156-12-99.

19. Kuhner M.K., Yamato J., Felsenstein J. Estimating effective population size and neutral mutation rate from sequence data using MetropolisHastings sampling. Genetics. 1995;140:1421-1430.

20. Kulikova I.V., Drovetski S.V., Gibson D.D., Harrigan R.J., Rohwer S., Sorenson M.D., Winker K., Zhuravlev Y.N., McCracken K.G. Phylogeography of the Mallard (Anas platyrhynchos): hybridization, dispersal and lineage sorting contribute to complex geographic structure. Auk. 2005;122(3):949-965. DOI 10.1642/0004-8038(2005)122[1309:POTMAP]2.0.CO;2.

21. Kulikova I.V., Zhuravlev Yu.N., McCracken K.G. Asymmetric hybridization and sex-biased gene flow between Eastern Spot-billed Ducks (Anas zonorhyncha) and Mallards (A. platyrhynchos) in the Russian Far East. Auk. 2004;121(3):930-949. DOI 10.1642/ 0004-8038(2004)121[0930:AHASGF]2.0.CO;2.

22. Lavretsky P., Hernández-Baños B.E., Peters J.L. Rapid radiation and hybridization contribute to weak differentiation and hinder phylogenetic inferences in the New World Mallard complex (Anas spp.). Auk. 2014;131(4):524-538. DOI 10.1642/AUK-13-164.1.

23. McCracken K.G., Johnson W.P., Sheldon F.H. Molecular population genetics, phylogeography, and conservation biology of the mottled duck (Anas fulvigula). Conserv. Genet. 2001;2:87-102. DOI 10.1023/A:1011858312115.

24. Monval J.-Y., Pirot J.-Y. Results of the IWRB International Waterfowl Census 1967-1989. Slimbridge, IWRB, 1989.

25. Peters J.L., McCracken K.G., Zhuravlev Y.N., Lu Y., Wilson R.E., Johnson K.P., Omland K.E. Phylogenetics of wigeons and allies (Anatidae: Anas): The importance of sampling multiple loci and multiple individuals. Mol. Phylogenet. Evol. 2005;35:209-224. DOI 10.1016/j.ympev.2004.12.017.

26. Peters J.L., Omland K.E. Population structure and mitochondrial polyphyly in North American Gadwalls (Anas strepera). Auk. 2007; 124(2):444-462. DOI 10.1642/0004-8038(2007)124[444:PSAMPI] 2.0.CO;2.

27. Peters J.L., Winker K., Millam K.C., Lavretsky P., Kulikova I., Wilson R.E., Zhuravlev Y.N., McCracken K.G. Mito-nuclear discord in six congeneric lineages of Holarctic ducks (genus Anas). Mol. Ecol. 2014;23:2961-2974. DOI 10.1111/mec.12799.

28. Peters J.L., Zhuravlev Y., Fefelov I., Logie A., Omland K.E. Nuclear loci and coalescent methods support ancient hybridization as cause of mitochondrial paraphyly between gadwalls and falcated duck (Anas spp.). Evolution. 2007;61(8):1992-2006. DOI 10.1111/j.15585646.2007.00149.x.

29. Peterson R.T., Mountfort G.A., Hollom P.A.D. A Field Guide to the Birds of Britain and Europe. Glasgo: Wm Collins Sons, 1983.

30. Posada D., Crandall K.A. MODELTEST: testing the model of DNA substitution. Bioinformatics. 1998;14:817-818. DOI 10.1093/bioinformatics/14.9.817.

31. Ramirez V., Savoie P., Morais R. Molecular characterization and evolution of a duck mitochondrial genome. J. Mol. Evol. 1993;37:296310. DOI 10.1007/BF00175506.

32. Rohwer F.C., Anderson M.G. Female-biased philopatry, monogamy, and the timing of pair formation in migratory waterfowl. Curr. Ornithol. 1988;5:187-221. DOI 10.1007/978-1-4615-6787-5_4.

33. Ruokonen M., Kvist L. Structure and evolution of the avian mitochondrial control region. Mol. Phylogenet. Evol. 2002;23:422-432. DOI 10.1016/S1055-7903(02)00021-0.

34. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method – a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 1987;4:406-425. DOI 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454.

35. Sonobe K., Usui S. (Eds.) A Field Guide to the Waterbirds of Asia. Tokyo: Wild Bird Society of Japan, 1993.

36. Sorenson M.D., Fleischer R.C. Multiple independent transpositions of mitochondrial DNA control region sequences to the nucleus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996;93:15239-15243. DOI 10.1073/pnas. 93.26.15239.

37. Staden R., Beal K.F., Bonfield J.K. The Staden Package, 1998. Methods Mol. Biol. 2000;132:115-130.

38. Taanman J.W. The mitochondrial genome: structure, ranscription, translation and replication. Biochem. Biophys. Acta. 1999;1410:103-123. DOI 10.1016/S0005-2728(98)00161-3.

39. Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 2011;28:2731-2739. DOI 10.1093/molbev/ msr121.

40. Williams R.S.R., Beadle D.D. Eurasian Wigeon Anas penelope in Venezuela: a new bird for South America. Cotinga. 2003;19:71.