Molecular and cytogenetic characteristics of the Baikal amphipod Gmelinoides fasciatus from different populations

Abstract

Байкальская амфипода Gmelinoides fasciatus Stebbing, 1899 представляет особый интерес для популяционных исследований, благодаря своим уникальным адаптационным способностям. В силу того факта, что с начала переселения G. fasciatus прошло сравнительно мало времени и что этот вид успешно приспособился к новым факторам сред обитания, можно предположить, что в основе процесса адаптации лежат генетические механизмы. Поэтому целью моей выпускной квалификационной работы явилась молекулярно-цитогенетическая характеристика генома Gmelinoides fasciatus. Используя особей из разных популяций и рутинное окрашивание ацетоорцеином, мы определили, что число диплоидных хромосом G. fasciatus равно 2n=52. DAPI-окрашивание показало А-Т богатые перицентромерные районы в митотических хромосомах. FISH теломерных повторов (ТТАGG)n показал сигналы гибридизации на концах хромосом, однако было выявлено и интерстициальное расположение сигналов. Гибридизация молекулярного зонда 18S рДНК с хромосомами G. fasciatus показала 4 различных сигнала на 2 парах хромосом в большинстве ядер. В то же время мы зарегистрировали наличие более 4 (от 5 до 8) сигналов гибридизации в нескольких ядрах, что свидетельствует об изменчивости числа рибосомных кластеров в кариотипе G. fasciatus. Секвенирование гена 18S рРНК, в частности, консервативных и вариабельных фрагментов гена амплифицированных из геномной ДНК амфипод из коренной популяции Байкала и из популяций Финском заливе, а также из популяции Ладожского озера, не выявило различий между образцами. Перспективы разработки новых молекулярных маркеров для изучения генома G. fasciatus помогут в раскрытии механизмов адаптационных процессов.

Baikal amphipod Gmelinoides fasciatus Stebbing, 1899 is of particular interest for population studies due to its unique adaptation abilities. By virtue of the fact that comparatively short period of time elapsed since the start of G. fasciatus resettlement and that this species successfully adjusted to new habitat factors, it is possible to suggest that genetic mechanisms would underlay the adaptation process. Therefore, the purpose of my final qualifying work is the molecular cytogenetic characterization of the genome of Gmelinoides fasciatus. Using individuals from the studied populations and routine acetoorcein-staining we determined the G. fasciatus diploid chromosome number to be equal to 2n=52. DAPI-staining revealed А-Т rich pericentromeric regions of mitotic chromosomes. FISH of telomeric repeats (ТТАGG)n detected hybridization sites at chromosome ends, however some interstitial locations have been revealed as well. Hybridization of 18S rDNA molecular probe with G. fasciatus chromosomes manifested 4 distinct signals on 2 pairs of chromosomes in most of the nuclei. At the same time we have registered the presence of more than 4 (from 5 to 8) hybridization signals in several nuclei which indicates the variability of ribosomal cluster numbers in amphipod karyotype. Sequencing of 18S rRNA gene in particular conserved and variable fragments amplified using DNA of amphipod from indigenous Baikal population and those from different collection spots in the Gulf of Finland as well as from the Lake Ladoga showed no differences between specimens. Prospects of devising more molecular markers and in situ hybridization probes for the sake of disclosing more variation between G. fasciatus populations will be discussed with a view to getting insight into mechanisms of adaptation processes.