Êàçàíñêèé (Ïðèâîëæñêèé) ôåäåðàëüíûé óíèâåðñèòåò,...

6 (48) 201244

Ë.Ë. Ôðîëîâà, Ì.Ñ. Ñàáèðîâ, Ñ.Ñ. Ôèðñîâà Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíîâ rbcL, cpcA and cpcB, psaA, atpB ...

Ðèñ. 1. Ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî, ñêîíñòðóèðîâàí-

íîå ïî ãåíó rbcl ìåòîäîì ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè.

Ë.Ë. Ôðîëîâà, Ì.Ñ. Ñàáèðîâ, Ñ.Ñ. ÔèðñîâàÊàçàíñêèé (Ïðèâîëæñêèé) ôåäåðàëüíûé óíèâåðñèòåò, Êàçàíü, [email protected]

ÔÈËÎÃÅÍÅÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÀÍÀËÈÇ ÃÅÍÎÂ rbcL,cpcA and cpcB, psaA, atpB ÈÍÄÈÊÀÒÎÐÍÛÕ

ÔÈÒÎÏËÀÍÊÒÎÍÍÛÕ ÎÐÃÀÍÈÇÌÎÂ

Â ñòàòüå îáñóæäàåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìîëåêóëÿðíî-ãåíåòè÷åñêèõ ìåòîäîâ â áèîèíäèêàöèè âî-

äîåìîâ. Ïðèâîäèòñÿ ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíîâ rbcL, cpcA and cpcB, psaA, atpB èíäèêàòîðíûõ âèäîâ

ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ ñ öåëüþ âûÿâëåíèÿ íåñïåöèôè÷åñêîé ðåàêöèè îðãàíèçìîâ â ôèëîãåíåçå íà îðãà-

íè÷åñêîå çàãðÿçíåíèå âîäîåìà.

Êëþ÷åâûå ñëîâà: ôèòîïëàíêòîí, áèîèíäèêàöèÿ, ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç, ãåíû rbcL, cpcA and cpcB, psaA,

atpB, áèîèíôîðìàòèêà.

ÂâåäåíèåÁèîëîãè÷åñêèå ìåòîäû îöåíêè çàãðÿçíåíèÿ îêðóæàþ-

ùåé ñðåäû âñåãäà èãðàëè âàæíóþ ðîëü â êîìïëåêñå ïðè-

ðîäîîõðàííûõ ìåð. Âñåñòîðîííåå èçó÷åíèå áèîòû ïîçâî-

ëÿåò ñäåëàòü ïðàâèëüíûé âûâîä î ñîñòîÿíèè ýêîñèñòåìû,

ïðèíÿòü âåðíûå è ñâîåâðåìåííûå ìåðû â ñëó÷àå óõóäøå-

íèÿ ýêîëîãè÷åñêîé ñèòóàöèè. Îäíàêî êëàññè÷åñêèå ìåòî-

äû áèîèíäèêàöèè ÿâëÿþòñÿ âðåìÿçàòðàòíûìè. Êðîìå òîãî,

çíà÷èìîñòü èíäèêàòîðíûõ âèäîâ îöåíèâàåòñÿ ñïåöèàëèñ-

òàìè íå âñåãäà îäèíàêîâî. Íåñâîåâðåìåííàÿ èëè íåîäíîç-

íà÷íàÿ îöåíêà ýêîëîãè÷åñêîé ñèòóàöèè çà÷àñòóþ ïðèâî-

äèò ê íåïîïðàâèìûì ïîñëåäñòâèÿì äëÿ ïðèðîäíîé ñðåäû.

Ýòè è äðóãèå ïðîòèâîðå÷èÿ â ñóùåñòâóþùåé ñèñòåìå áèî-

èíäèêàöèè ïðåñíîâîäíûõ âîäîåìîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì

èíäèêàòîðíûõ âèäîâ äèêòóþò íåîáõîäèìîñòü øèðå âçãëÿ-

íóòü íà ïðîáëåìó âçàèìîäåéñòâèÿ æèâîãî îáúåêòà è ñðå-

äû. Ðåøåíèå ïðîòèâîðå÷èé íàõîäèò îòðàæåíèå â ñðàâíè-

òåëüíî ìîëîäîé áèîëîãè÷åñêîé íàóêå – ýêîëîãè÷åñêîé ãå-

íåòèêå, èññëåäóþùåé âçàèìîâëèÿíèå ãåíåòè÷åñêèõ ïðî-

öåññîâ è ýêîëîãè÷åñêèõ îòíîøåíèé.

Èçó÷åíèå ýêîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì íà ãåíåòè÷åñêîì óðîâ-

íå ïîçâîëÿåò ïðîãíîçèðîâàòü è îöåíèâàòü ðåçóëüòàò òîãî

èëè èíîãî âîçäåéñòâèÿ íà îðãàíèçì, ïîïóëÿöèþ è ýêîñèñ-

òåìó â öåëîì. Ìîëåêóëÿðíûé ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç âè-

äîâ-èíäèêàòîðîâ ñïîñîáåí ïðîëèòü ñâåò íà ýâîëþöèîííûå

çàêîíîìåðíîñòè ïðèñïîñîáëåííîñòè îðãàíèçìîâ ê æèçíè

â óñëîâèÿõ åñòå-

ñòâåííîé äëÿ íèõ

äîçû çàãðÿçíèòå-

ëåé. Êðîìå òîãî,

êîì ï ë å êñ í î å

ï ð è ì å í å í è å

ïîäõîäîâ ìîëå-

êóëÿðíîé áèîëî-

ãèè, ãåíåòèêè è

áèîèíôîðìàòèêè ìî-

æåò çíà÷èòåëüíî îá-

ëåã÷èòü ðóòèííóþ ðà-

áîòó ïî îïðåäåëåíèþ

âèäîâ-èíäèêàòîðîâ

ñðåäñòâàìè ìîðôîëî-

ãè÷åñêîãî àíàëèçà,

ïðèìåíèâ êîíâåéåð-

íûé àíàëèç ãåíåòè÷åñ-

êîé ñòðóêòóðû âèäîâ.

Â äàííîé ñòàòüå àíàëèçèðóþòñÿ ãåíû rbcL, cpcA and

cpcB, psaA, atpB èíäèêàòîðíûõ ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèç-

ìîâ ñ öåëüþ âûÿâëåíèÿ êîýâîëþöèîííîé ïðèñïîñîáëåí-

íîñòè ïëàíêòîííûõ èíäèêàòîðíûõ îðãàíèçìîâ ê óñëîâèÿì

îáèòàíèÿ.

Òàêèì îáðàçîì, ìîëåêóëÿðíûé àíàëèç ýâîëþöèîííî-

ãî ðîäñòâà îðãàíèçìîâ-èíäèêàòîðîâ ìîæåò ñòàòü èíñòðó-

ìåíòîì äëÿ ïîèñêà íîâûõ è ïîäòâåðæäåíèÿ èíäèêàòîðíî-

ãî ñòàòóñà ñóùåñòâóþùèõ èíäèêàòîðíûõ âèäîâ.

Ìàòåðèàëû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿÂ ðàáîòå èñïîëüçîâàíû ñïèñêè èíäèêàòîðíûõ âèäîâ

ôèòîïëàíêòîíà èç ðàáîòû À.Â.Ìàêðóøèíà «Áèîëîãè÷åñ-

êèé àíàëèç êà÷åñòâà âîä» (Ìàêðóøèí, 1974). Ïîèñê íóê-

ëåîòèäíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé èíäèêàòîðíûõ âèäîâ ôè-

òîïëàíêòîíà âûïîëíåí â ìåæäóíàðîäíîé áàçå äàííûõ

íóêëåîòèäíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé GenBank íà ñàéòå

NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov).

Ìíîæåñòâåííîå âûðàâíèâàíèå íóêëåîòèäíûõ ïîñëåäî-

âàòåëüíîñòåé rbcL, cpcA and cpcB, psaA, atpB èíäèêàòîð-

íûõ âèäîâ ôèòîïëàíêòîíà ïðîâåäåíî ñ èñïîëüçîâàíèåì

ïðîãðàììû on-line – ClustalW2 (http://www.ebi.ac.uk/Tools/

clustalw2/index.html) (Ëóêàøîâ, 2009).

Ôèëîãåíåòè÷åñêèå äåðåâüÿ ïî ãåíàì rbcL, cpcA and

cpcB, psaA, atpB èíäèêàòîðíûõ âèäîâ ôèòîïëàíêòîíà ðå-

êîíñòðóèðîâàíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ïàêåòà ïðîãðàìì

ÓÄÊ: 574.5

6 (48) 2012 45


Phylip ìåòîäàìè ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè è áëèæàéøèõ

ñîñåäåé (Ëåñê, 2009).

Âèçóàëèçàöèÿ ôèëîãåíåòè÷åñêèõ äåðåâüåâ âûïîëíåíà

â ïðîãðàììå TreeView.

Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ è èõ

îáñóæäåíèåÐàçðàáîòàííàÿ àâòîðàìè ëîêàëüíàÿ áàçà äàííûõ íóê-

ëåîòèäíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé rbcL, cpcA and cpcB,

psaA, atpB èíäèêàòîðíûõ ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ

ñîäåðæèò 62 âèäà, ïðèíàäëå-

æàùèõ ê ïÿòè îòäåëàì èç 232

âèäîâ-èíäèêàòîðîâ èç ñïèñ-

êà À.Ìàêðóøèíà. Äëÿ êîíñò-

ðóèðîâàíèÿ ôèëîãåíåòè÷åñ-

êèõ äåðåâüåâ èñïîëüçîâàíû

íàèáîëåå èíôîðìàòèâíûå

÷àñòî âñòðå÷àåìûå ó ðàçíûõ

îðãàíèçìîâ ïîñëåäîâàòåëü-

íîñòè (ãåí èëè êîäèðóþùàÿ

îáëàñòü).

Ôèëîãåíåòè÷åñêèé

àíàëèç ãåíà rbcL

Ãåí rbcL êëàññèôèöèðó-

Òàáë. 2. Óíèêàëüíûå íîìåðà ãåíà

atpB ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ.

Òàáë. 1. Óíèêàëüíûå íîìåðà ãåíà rbcL ôèòîïëàíê-

òîííûõ îðãàíèçìîâ.

Òàáë. 3. Óíèêàëüíûå íîìåðà ãåíà psaA

ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ.

Òàáë. 4. Óíèêàëüíûå íîìåðà ãåíîâ cpcA and cpcB

ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ.

åòñÿ êàê êîíñåðâà-

òèâíûé è êîäèðóåò

áîëüøóþ ñóáúåäè-

íèöó ôåðìåíòà ðè-

áóëîçîáèñôîñôàò-

êàðáîêñèëàçà/îêñè-

ãåíàçà (ÐóáèñÊÎ) –

êëþ÷åâîãî ôåðìåí-

òà âîññòàíîâèòåëü-

íîãî ïåíòîçîôîñ-

ôàòíîãî öèêëà àññè-

ìèëÿöèè óãëåðîäà

ïðè àâòîòðîôèè (Áà-

áàäæàíîâà, 1992).

Â òàáëèöå 1 ïðè-

âåäåíû óíèêàëüíûå

íîìåðà íóêëåîòèäíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ãåíà rbcL ôè-

òîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ â áàçå äàííûõ GenBank.

Ìåòîäàìè ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè è áëèæàéøèõ ñî-

ñåäåé ïî äàííîìó ãåíó ñêîíñòðóèðîâàíû äâà äåðåâà, ñî-

äåðæàùèå 31 è 29 îðãàíèçìîâ-èíäèêàòîðîâ ñîîòâåòñòâåí-

íî (Ðèñ. 1, 2).

Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ñêîíñòðóèðîâàííûõ äâóìÿ ìå-

òîäàìè äåðåâüåâ ïîêàçàë íàëè÷èå òðåõ èäåíòè÷íûõ äëÿ

îáîèõ äåðåâüåâ êëàñòåðîâ:

– êëàñòåð ¹1 âêëþ÷àåò îðãàíèçìû èç îòäåëà çåëåíûõ

âîäîðîñëåé: Coleochaete soluta, Euastrum oblongum,

Cosmarium botrytis, Staurastrum punctulatum, Closterium

ehrenbergii, Closterium acerosum, Closterium lunula, îáè-

òàþùèå â ïðåñíîâîäíûõ âîäîåìàõ ñ ðàçíûìè çíà÷åíèÿìè

ñàïðîáíîñòè;

– êëàñòåð ¹2 ñîñòàâëÿþò ïðåäñòàâèòåëè îòäåëà æåëòûõ

âîäîðîñëåé: Nitzschia palea, Nitzschia sigmoidea, Cyclotella

meneghiniana, Stephanodiscus hantzchii, èìåþùèå ïðåèìó-

ùåñòâåííî a-ìåçîñàïðîáíóþ çîíó îáèòàíèÿ;

– êëàñòåð ¹3 ïðåäñòàâëåí a-b, b-ìåçîñàïðîáíûìè èí-

äèêàòîðíûìè âèäàìè èç îòäåëà çåëåíûõ âîäîðîñëåé:

Pandorina morum, Volvox globator, Volvox aureus,

Eudorina elegans.

Â êëàñòåðû A è B âîøëè ïðåäñòàâèòåëè îäíîé b-ìåçî-

ñàïðîáíîé çîíû ñàïðîáíîñòè (Pediastrum boryanum,

Hydrodiction reticulatum, Pediastrum duplex, Cymbella

lanceolata, Gomphonema cf. Angustatum, Gomphonema

acuminatum, Gomphonema capitatum), îäíàêî îíè ïîëó-

÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì îäíîãî ìåòîäà ôèëîãåíåòè÷åñêîé

ðåêîíñòðóêöèè.

6 (48) 201246


Ðèñ. 4. Ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî, ñêîíñòðóèðîâàííîå ïî ãåíó

atpB ìåòîäîì áëèæàéøèõ ñîñåäåé.


atpB ìåòîäîì ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè.


rbcl ìåòîäîì áëèæàéøèõ ñîñåäåé.

ðû îáèòàþò â î-b-ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìàõ.

Àíàëèç õëîðîïëàñòíîãî ãåíà psaA ïî äâóì ñêîíñòðó-

èðîâàííûì äåðåâüÿì ïîêàçàë âîçìîæíóþ ïîëåçíîñòü åãî

èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ îöåíêè î-b-ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìîâ.

Îäíàêî, ïðîòèâîðå÷èâûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ïðè

àíàëèçå ïåðâîãî êëàñòåðà, ñîñòàâëÿþùåãî, êàê âèäíî, îñ-

íîâíîå êîëè÷åñòâî àíàëèçèðóåìûõ îðãàíèçìîâ, íå ïî-

çâîëÿþò ñ óâåðåííîñòüþ ðåêîìåíäîâàòü äàííûé ãåí â êà-

÷åñòâå ìàðêåðà.

Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíîâ cpcB and cpcA

Ëîêóñ cpcB and cpcA – ýòî äâà ãåíà, êîäèðóþùèå äâå

ñóáúåäèíèöû ðåäêîãî â ïðèðîäå áåëêà ôèêîöèàíèíà. Îí

ïðèñóù, ãëàâíûì îáðàçîì, öèàíîáàêòåðèÿì (ñèíå-çåëå-

íûì âîäîðîñëÿì) è íå âñòðå÷àåòñÿ ó íàçåìíûõ ðàñòåíèé è

æèâîòíûõ. Ôèêîöèàíèí îòíîñèòñÿ ê ãðóïïå ôîòîñèíòåòè-

Â öåëîì,

êëàñòåðíûé àíà-

ëèç äâóõ ñêîíñò-

ðóèðîâàííûõ äå-

ðåâüåâ ïîêàçàë

âîçìîæíîñòü óñïåø-

íîãî èñïîëüçîâàíèÿ

ãåíà rbcl â êà÷åñòâå ïî-

òåíöèàëüíîãî ìàðêåðà

ïðè îöåíêå èíäèêàòîð-

íîé çíà÷èìîñòè îðãà-

íèçìîâ a-ìåçîñàïðîá-

íîé è b-ìåçîñàïðîáíîé

çîí âîäîåìîâ.

Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíà atpB

Ãåí atpB êîäèðóåò β-ñóáúåäèíèöó òèëàêîèäíîé ÀÒÔ-

ñèíòàçû. β-ñóáúåäèíèöà â êîëè÷åñòâå òðåõ ïîëèïåïòèäíûõ

óëîæåííûõ öåïåé ÿâëÿåòñÿ ñîñòàâíîé ÷àñòüþ ôàêòîðà ñî-

ïðÿæåíèÿ F1 – îäíîãî èç òðåõ ôðàãìåíòîâ, èç êîòîðûõ ñî-

ñòîèò ôåðìåíò ÀÒÔ-ñèíåòàçà ìåìáðàíû òèëàêîèäîâ. Íà

ñóáúåäèíèöå β ëîêàëèçîâàíà íåïîñðåäñòâåííàÿ ôóíêöèÿ

ñèíòåçà ÀÒÔ – ñâÿçûâàíèå ÀÄÔ è ôîñôàòà ñ àêòèâíûì

öåíòðîì ñâîáîäíîé β-ñóáúåäèíèöû (Ðîìàíîâñêèé, 2010).

Ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè è áëè-

æàéøèõ ñîñåäåé ïî ãåíó atpB ñêîíñòðóèðîâàíû äâà äå-

ðåâà, ñîäåðæàùèå ïî 10 îðãàíèçìîâ-èíäèêàòîðîâ (Òàáë.2,

Ðèñ. 3, 4). Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ïîñòðîåííûõ äåðåâüåâ

ïîêàçàë íàëè÷èå îäíîãî èäåíòè÷íîãî äëÿ îáîèõ äåðåâüåâ

êëàñòåðà, êîòîðûé ñîäåðæèò äâà âèäà çåëåíûõ âîäîðîñëåé:

Volvox aureus, Eudoria elegans. Äàííûå âèäû-èíäèêàòî-

ðû îáèòàþò â î-b-ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìàõ.

Àíàëèç õëîðîïëàñòíîãî ãåíà atpB ïî äâóì ñêîíñòðóè-

ðîâàííûì äåðåâüÿì ïîêàçàë åãî âîçìîæíîå èñïîëüçîâà-

íèå â îöåíêå î-b-ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìîâ. Îäíàêî ñòî-

èò îòìåòèòü, ÷òî èñïîëüçóåìûå â ôèëîãåíåòè÷åñêîì àíà-

ëèçå îðãàíèçìû ïðèíàäëåæàò ê èíäèêàòîðàì ñõîäíûõ ýêî-

ëîãè÷åñêèõ óñëîâèé. Ýòî íå ïîçâîëÿåò ñäåëàòü îäíîçíà÷-

íûé âûâîä î öåëåñîîáðàçíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ãåíà atpB

â êà÷åñòâå ìàðêåðà.

Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíà psaA

Ãåí psaA ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïÿòè ãåíîâ, êîäèðóþùèõ

áåëêîâûå êîìïîíåíòû ôîòîñèñòåìû I. Äàííàÿ íóêëåîòèä-

íàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîäèðóåò ñóáúåäèíèöó À1 Ð700

àïîïðîòåèíà õëîðîôèëëà (Nozaki, 2000).


æàéøèõ ñîñåäåé ïî äàííîìó ãåíó ñêîíñòðóèðîâàíû äâà

äåðåâà, ñîäåðæàùèå ïî 10 îðãàíèçìîâ-èíäèêàòîðîâ

(Òàáë.3, Ðèñ. 5, 6).

Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ïîñòðîåííûõ ìîëåêóëÿðíûõ äå-

ðåâüåâ ïîêàçàë íàëè÷èå äâóõ èäåíòè÷íûõ äëÿ îáîèõ äåðå-

âüåâ êëàñòåðîâ:

– êëàñòåð ¹1 ñîäåðæèò 6 îðãàíèçìîâ èç ÷åòûðåõ îòäå-

ëîâ âîäîðîñëåé: æåëòûå (Vaucheria sessilis), çåëåíûå

(Cosmarium botrytis, Closterium acerosum, Closterium

ehrenbergii), äèàòîìîâûå (Cyclotella meneghiniana) è êðàñ-

íûå (Bangia atropurpurea). Îðãàíèçìû, ïðåäñòàâëåííûå

â îáðàçîâàííîì êëàñòåðå, ÿâëÿþòñÿ îáèòàòåëÿìè âîäî-

¸ìîâ, îòíîñÿùèõñÿ ê ðàçíûì çîíàì ñàïðîáíîñòè;

– êëàñòåð ¹2 ñîäåðæèò äâà âèäà çåëåíûõ âîäîðîñëåé:

Volvox aureus, Eudoria elegans. Äàííûå âèäû-èíäèêàòî-

6 (48) 2012 47


Ðèñ. 7. Ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî, ñêîíñòðóèðîâàííîå ïî ãå-

íàì cpcB and cpcA ìåòîäîì ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè.

Ðèñ. 8. Ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî, ñêîíñòðóèðîâàííîå ïî ãå-

íàì cpcB and cpcA ìåòîäîì áëèæàéøèõ ñîñåäåé.

Ðèñ. 5. Ôèëîãåíåòè÷åñêîå äåðåâî, ñêîíñòðóèðîâàííîå ïî

ãåíó psaA ìåòîäîì ìàêñèìàëüíîé ýêîíîìèè.


psaA ìåòîäîì áëèæàéøèõ ñîñåäåé.

÷åñêèõ ïèãìåíòîâ – ôèêîáèëëèïðîòåèíîâ (Áðèòòîí, 1986).


æàéøèõ ñîñåäåé ïî äàííîé êîäèðóþùåé îáëàñòè ñêîíñò-

ðóèðîâàíî äâà äåðåâà, ñîäåðæàùèå ïî 11 îðãàíèçìîâ-èí-

äèêàòîðîâ (Òàáë. 4, Ðèñ. 7, 8).

Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ðåêîíñòðóèðîâàííûõ äåðåâü-

åâ ïîêàçàë íàëè÷èå òðåõ èäåíòè÷íûõ êëàñòåðîâ äëÿ îáîèõ

äåðåâüåâ:

– êëàñòåð ¹1 ñîäåðæèò òðè îðãàíèçìà-èíäèêàòîðà b-

ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìîâ: Microcystis flos-aqua,

Microcystis aeruginosa, Phormidium autumnale;

– êëàñòåð ¹2 âêëþ÷àåò äâà îðãàíèçìà a-ìåçîñàïðîá-

íîé çîíû: Oscillatoria brevis, Gloeotrichia echinulata;

– êëàñòåð ¹3 ñîäåðæèò äâà îðãàíèçìà ïðåèìóùåñòâåí-

íî a-ìåçîñàïðîáíîé çîíû: Oscillatoria limosa, Oscillatoria

tenuis.

Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ïîñòðîåííûõ íà îñíîâå ãå-

íîâ cpcB and cpcA äåðåâüåâ âûÿâèë íàëè÷èå òðåõ óñòîé÷è-

âûõ êëàñòåðîâ ñ îðãàíèçìàìè îäíîé çîíû ñàïðîáíîñòè.

Òàêèì îáðàçîì, ãåíû cpcB and cpcA ìîãóò áûòü èñ-

ïîëüçîâàíû äëÿ óñïåøíîé îöåíêè îðãàíèçìîâ-èíäèêàòî-

ðîâ a-, è b-ìåçîñàïðîáíûõ çîí îáèòàíèÿ ôèòîïëàíêòîíà.

Çàêëþ÷åíèåÔèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíîâ rbcL, cpcA and cpcB,

psaA, atpB âûÿâèë êîððåëÿöèþ ìåæäó çíà÷åíèåì ñàïðîá-

íîñòè è ýâîëþöèîííîé áëèçîñòüþ ôèòîïëàíêòîííûõ èí-

äèêàòîðíûõ âèäîâ.

Êëàñòåðíûé àíàëèç ìîëåêóëÿðíûõ ôèëîãåíåòè÷åñ-

êèõ äåðåâüåâ, ðåêîíñòðóèðîâàííûõ àëüòåðíàòèâíûìè

ìåòîäàìè ïî ãåíàì rbcL, cpcA and cpcB, psaA, atpB,

ïîêàçàë:

– ãåí rbcl âîçìîæíî óñïåøíî èñïîëüçîâàòü â êà÷å-

ñòâå ïîòåíöèàëüíîãî ìàðêåðà â îöåíêå èíäèêàòîðíîé

çíà÷èìîñòè îðãàíèçìîâ a-ìåçîñàïðîáíîé è b-ìåçîñàï-

ðîáíîé çîíû âîäîåìîâ;

– ãåí atpB ïðèãîäåí äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â îöåíêå î-

b-ìåçîñàïðîáíûõ âîäîåìîâ â êà÷åñòâå ïîòåíöèàëü-

íîãî ìàðêåðà. Îäíàêî ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî èñïîëüçî-

âàâøèåñÿ â ôèëîãåíåòè÷åñêîì àíàëèçå îðãàíèçìû

èçíà÷àëüíî ïðèíàäëåæàò ê èíäèêàòîðàì ñõîäíûõ ýêî-

ëîãè÷åñêèõ óñëîâèé; ýòî íå ïîçâîëÿåò ñäåëàòü îäíî-

çíà÷íûé âûâîä î öåëåñîîáðàçíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ

ãåíà atpB â êà÷åñòâå ìàðêåðà;

– ãåíû cpcB and cpcA ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â

êà÷åñòâå ïîòåíöèàëüíîãî ìàðêåðà äëÿ îöåíêè îðãà-

íèçìîâ-èíäèêàòîðîâ a-, è b-ìåçîñàïðîáíûõ çîí îáèòàíèÿ

ôèòîïëàíêòîíà.

Òàêèì îáðàçîì, âûäâèíóòàÿ íàìè ãèïîòåçà î íàëè÷èè

ñâÿçè ìåæäó ôèëîãåíåòèêîé è èíäèêàòîðíîé çíà÷èìîñ-

òüþ ïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ ïîäòâåðæäåíà â õîäå ôèëî-

ãåíåòè÷åñêîãî àíàëèçà. Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçî-

âàíèÿ ìîëåêóëÿðíîãî àíàëèçà ýâîëþöèîííîãî ðîäñòâà

îðãàíèçìîâ-èíäèêàòîðîâ ïî ðÿäó ãåíîâ â êà÷åñòâå èíñò-

ðóìåíòà äëÿ ïîèñêà íîâûõ è ïîäòâåðæäåíèÿ èíäèêàòîðíî-

ãî ñòàòóñà ñóùåñòâóþùèõ èíäèêàòîðíûõ âèäîâ.

Ïðèìåíåíèå ðåçóëüòàòîâ ýòèõ èññëåäîâàíèé ïîçâîëèò

ñóùåñòâåííî ñîêðàòèòü è îáëåã÷èòü òðóäîåìêèé ïðîöåññ

îïðåäåëåíèÿ âèäîâ-èíäèêàòîðîâ çàãðÿçíåíèÿ ïðåñíîâîä-

íûõ âîäîåìîâ, ïîâûñèòü ðåçóëüòàòèâíîñòü ïðèðîäîîõðàí-

íîé äåÿòåëüíîñòè.

ËèòåðàòóðàÁàáàäæàíîâà Ì.À., Íàñûðîâ Þ.Ñ. Ìóëüòèôåðìåíòíûé êîìï-

ëåêñ êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ ôîòîñèíòåçà. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé.

Ò.39. Âûï. 4. 1992. 753-759.

Áðèòòîí Ã. Áèîõèìèÿ ïðèðîäíûõ ïèãìåíòîâ. Ì: Ìèð. 1986.

353-358.

Ëåñê À.Ì. Ââåäåíèå â áèîèíôîðìàòèêó. Ì.: ÁÈÍÎÌ. Ëàáîðà-

òîðèÿ çíàíèé. 2009. 226-228.

Ëóêàøîâ Â.Â. Ìîëåêóëÿðíàÿ ýâîëþöèÿ è ôèëîãåíåòè÷åñêèé

àíàëèç. Ì.: ÁÈÍÎÌ. Ëàáîðàòîðèÿ çíàíèé. 2009. 41-59.

Ìàêðóøèí À.Â. Áèîëîãè÷åñêèé àíàëèç êà÷åñòâà âîä. Ë.: Çîîë.

èí-ò ÀÍ ÑÑÑÐ. 1974. 59.

Ðîìàíîâñêèé Þ.Ì., Òèõîíîâ À.Í. Ìîëåêóëÿðíûå ïðåîáðàçî-

âàòåëè ýíåðãèè æèâîé êëåòêè. Ïðîòîííàÿ ÀÒÔ-ñèíòàçà – âðàùàþ-

ùèéñÿ ìîëåêóëÿðíûé ìîòîð. ÓÔÍ. 2010. Ò. 180. 931-956.

Nozaki H., Misawa K., et al. Origin and evolution of the colonial

volvocales (Chlorophyceae) as inferred from multiple, chloroplast

gene sequences. M.M Mol. Phylogenet. Evol. 17 (2). 2000. 256-268.

6 (48) 201248

Â.Í. Ìàêàðåâè÷, À.À. Ñóõàíîâ, È.Ð. Ìàêàðîâà Ïåðñïåêòèâû ïîèñêîâ óãëåâîäîðîäíûõ ñêîïëåíèé íåòðàäèöèîííîãî òèïà...

ÓÄÊ: 552.578.061.4:551.734.5 (470.111+470.13)

Â.Í. Ìàêàðåâè÷, À.À. Ñóõàíîâ, È.Ð. ÌàêàðîâàÂñåðîññèéñêèé íåôòÿíîé íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé ãåîëîãîðàçâåäî÷íûé èíñòèòóò, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã

[email protected], [email protected]

ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ ÏÎÈÑÊÎÂ ÓÃËÅÂÎÄÎÐÎÄÍÛÕÑÊÎÏËÅÍÈÉ ÍÅÒÐÀÄÈÖÈÎÍÍÎÃÎ ÒÈÏÀ Â

ÎÑÂÎÅÍÍÛÕ ÐÅÃÈÎÍÀÕ ÑÅÂÅÐÎ-ÇÀÏÀÄÀ ÐÎÑÑÈÈ

Ñòàòüÿ ïîñâÿùåíà êðèòåðèÿì âûäåëåíèÿ íîâûõ îáúåêòîâ íåòðàäèöèîííûõ ðåñóðñîâ ñëàíöåâûõ óãëåâîäîðî-

äîâ íà òåððèòîðèè Ñåâåðî-Çàïàäà Ðîññèè. Ïðîâåäåíî ñîïîñòàâëåíèå çàðóáåæíûõ è îòå÷åñòâåííûõ òåðìèíîâ,

èñïîëüçóåìûõ ïðè èçó÷åíèè îáîãàùåííûõ îðãàíè÷åñêèì âåùåñòâîì îòëîæåíèé. Íà ïðèìåðå Òèìàíî-Ïå÷îðñêîé

íåôòåãàçîíîñíîé ïðîâèíöèè ðàññìîòðåíû âîçìîæíûå îáúåêòû ïîëó÷åíèÿ ñëàíöåâûõ íåôòè è ãàçà.

Êëþ÷åâûå ñëîâà: íåòðàäèöèîííûå óãëåâîäîðîäû, ñëàíöåâûå íåôòü è ãàç, äîìàíèêîèäíûå îòëîæåíèÿ.

Ñîâðåìåííûé ýòàï ðàçâèòèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî êîìïëåê-

ñà õàðàêòåðèçóåòñÿ ñóùåñòâåííûì âêëàäîì â îáùèé áà-

ëàíñ óãëåâîäîðîäíîãî ñûðüÿ ðåñóðñîâ, îòíîñèìûõ (â Ðîñ-

ñèè è çà ðóáåæîì) ê òàê íàçûâàåìûì íåòðàäèöèîííûì

(ãàçîãèäðàòû, ìåòàí óãîëüíûõ ïëàñòîâ, óãëåâîäîðîäû ïëîò-

íûõ ðåçåðâóàðîâ, òÿæåëûå âûñîêîâÿçêèå íåôòè, ñëàíöå-

âûå ãàç è íåôòü è äð.). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðåñóðñû óãëåâî-

äîðîäîâ (èõ ãàçîâûé êîìïîíåíò), îòíîñèìûå ê íåòðàäèöè-

îííûì, â ñóììå ïðåâûøàþò ðåñóðñû èõ òðàäèöèîííûõ

àíàëîãîâ (ßêóøåâ, 2012). Íà ðèñóíêå 1 ïðåäñòàâëåíà äèàã-

ðàììà, îòîáðàæàþùàÿ ñòðóêòóðó ìèðîâûõ è ðîññèéñêèõ

ðåñóðñîâ ÓÂ-ãàçîâ ñ ó÷¸òîì îòíåñåíèÿ èõ ê êàòåãîðèè òðà-

äèöèîííûõ èëè íåòðàäèöèîííûõ èñòî÷íèêîâ ñûðüÿ. Ðå-

ñóðñû òðàäèöèîííîãî ÓÂ-ãàçà ðàñïîëîæåíû íà âåðøèíå

«ïèðàìèäû». Íèæå îòîáðàæåíû ðåñóðñû ðàçëè÷íûõ íå-

òðàäèöèîííûõ âèäîâ ýòîãî ñûðüÿ. Èç äàííûõ, ïðåäñòàâ-

ëåííûõ íà äèàãðàììå âèäíî, ÷òî ðåñóðñû òîëüêî ñëàíöå-

âîãî ãàçà, ñîñòàâëÿþùèå îêîëî 460 òðëí. ì3 (Äìèòðèåâñ-

êèé, Âûñîöêèé, 2010), îêàçàëèñü ñîèçìåðèìûìè ñ ìèðî-

âûìè ðåñóðñàìè ïðèðîäíîãî ãàçà – 560-650 òðëí. ì3 (Ñêî-

ðîáîãàòîâ è äð., 2012). Ïðè ýòîì òåõíîëîãè÷åñêè èçâëåêà-

åìûå ðåñóðñû cëàíöåâîãî ãàçà (CÃ) ñîñòàâëÿþò 163 òðëí.

ì3 (Ïðîâåäåíà îöåíêà ìèðîâûõ..., 2011), è îíè òàêæå âïîë-

íå ñîïîñòàâèìû ñ äîêàçàííûìè çàïàñàìè ïðèðîäíîãî ãàçà

– 187,1 òðëí. ì3 (Ñîêîëîâ, 2011).

Áëàãîäàðÿ îñâîåíèþ ðÿäà êðóïíûõ ìåñòîðîæäåíèé

ãàçà â ñëàíöàõ íà îñíîâå òåõíîëîãèé, ñî÷åòàþùèõ ãîðè-

çîíòàëüíîå áóðåíèå è ãèäðîðàçðûâ ïëàñòà, â ÑØÀ, íà÷è-

íàÿ ñ 2009 ã., ñòàëè ïîëó÷àòü äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî ïðè-

ðîäíîãî ãàçà, ÷òîáû îáåñïå÷èòü íåçàâèñèìîñòü ñòðàíû îò

èìïîðòà ýòîãî âèäà ãîðþ÷åãî. Ïîìèìî ñëàíöåâîãî ãàçà â

ÑØÀ àêòèâíî ðàñòóò ìàñøòàáû ðàçðàáîòêè ìåñòîðîæäå-

íèé ñëàíöåâîé íåôòè è îáú¸ìû å¸ äîáû÷è (ìåñòîðîæäå-

íèå Èãë Ôîðä â øòàòå Òåõàñ, ìåñòîðîæäåíèÿ ôîðìàöèè

Áàêåí, â Ñåâåðíîé Äàêîòå è ò.ä.) (Arthur et al., 2008).

Â òàáëèöàõ 1 è 2 ïðèâåäåíû äàííûå, õàðàêòåðèçóþùèå

ìàñøòàáû îñâîåíèÿ ñëàíöåâîãî ãàçà è íåôòè â ÑØÀ ïî

ðÿäó íàèáîëåå êðóïíûõ ðàçðàáàòûâàåìûõ ñëàíöåíîñíûõ

ôîðìàöèé (Arthur et al., 2008; Faraj et al., 2004; Frantz &

Jochen, 2005; Bakken, 2011; Eagle Ford Shale.., 2012).

Â ïîñëåäíèå äâà ãîäà ïðîâîäèòñÿ îöåíêà ðåñóðñîâ ìåãà-

ôîðìàöèè Ãðèí Ðèâåð. Âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ ñëàíöå-

âîé íåôòè èç ìåñòîðîæäåíèé ìåãà-ôîðìàöèè ñ áîëüøîé

ìîùíîñòüþ ïðîäóêòèâíûõ ïëàñòîâ (300-400 ì è áîëåå), à

òàêæå äðóãèõ ìåñòîðîæäåíèé ñëàíöåâîé íåôòè ïî ïðåä-

ñòàâëåííîìó ñîîáùåíèþ Energy Information Administration

çà èþëü 2011 ãîäà, ïî ìíåíèþ àíàëèòèêîâ, îòêðûâàåò ïåð-

ñïåêòèâû ñàìîîáåñïå÷åíèÿ ÑØÀ ñëàíöåâîé íåôòüþ âû-

ñîêîãî êà÷åñòâà íà íåñêîëüêî äåñÿòèëåòèé âïåðåä, íåçàâè-

ñèìîñòè îò ââîçà èíîñòðàííîé íåôòè. Ïîýòîìó â íàñòîÿ-

ùåå âðåìÿ çà ðóáåæîì, íå òîëüêî â ÑØÀ, íî è â äðóãèõ

ñòðàíàõ, îñîáåííî â Êàíàäå, ïðîâîäÿòñÿ ìàñøòàáíûå ðà-

áîòû, íàïðàâëåííûå íà ñîçäàíèå ýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ

âûäåëåíèÿ è îöåíêè ãàçî- è íåôòåíîñíûõ ãëèíèñòûõ ñëàí-

öåâ è ñîâåðøåíñòâîâàíèå òåõíîëîãèè äîáû÷è ñëàíöåâûõ

ÓÂ (Äìèòðèåâñêèé, Âûñîöêèé, 2010).

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî â Ðîññèè ïðåäâàðèòåëüíî îöåíè-

âàåìûå ðåñóðñû ÑÃ â 20,1 òðëí. ì3 (Äìèòðèåâñêèé, Âû-

123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234

Ëþäìèëà Ëåîíèäîâíà ÔðîëîâàÊàíä.òåõ.íàóê, äîöåíò êàôåäðû ãåíåòèêè

Ìàðàò Ñàäåêîâè÷ ÑàáèðîâÂûïóñêíèê êàôåäðû ãåíåòèêè (2012 ã.)

Ñâåòëàíà Ñòàíèñëàâîâíà ÔèðñîâàÀñïèðàíò êàôåäðû ãåíåòèêè

Êàçàíñêèé (Ïðèâîëæñêèé) ôåäåðàëüíûé óíèâåðñèòåò

420008, Êàçàíü, óë. Êðåìëåâñêàÿ, ä.18. Òåë.: (843)233-78-83.

L.L. Frolova, M.S. Sabirov, S.S. Firsova. Phylogenetic analysis

of rbcl, cpca and cpcb, psaa, atpb genes of indicating

phytoplankton organisms.

In the article we discuss the possibility of using molecular genetic

tools for the bioindication of ponds. Phylogenetic analysis of genes

rbcl, cpca and cpcb, psaa, atpb of indicating species of

phytoplankton organisms with an aim to detect non-specific reaction

of organisms on pond organic pollution in the phylogenesis is

indicated.

Keywords: phytoplankton, bioindication, phylogenetic analysis,

genes rbcl, cpca and cpcb, psaa, atpb, bioinformatics.

Îêîí÷àíèå ñòàòüè Ë.Ë. Ôðîëîâîé, Ì.Ñ. Ñàáèðîâà, Ñ.Ñ. Ôèðñîâîé «Ôèëîãåíåòè÷åñêèé àíàëèç ãåíîâ rbcL, cpcA and cpcB, psaA, atpB èíäèêàòîðíûõ ôèòîïëàíêòîííûõ îðãàíèçìîâ»

Êàçàíñêèé (Ïðèâîëæñêèé) ôåäåðàëüíûé óíèâåðñèòåò,...

Documents