Journal of IchthyologyJournal of IchthyologyВопросы ихтиологии0042-87523034-5146The Russian Academy of Sciences65040510.31857/S0042875223030244BZGQQRArticlesСтатьиUnknownStudy of the Polymorphism of ISSR Markers in Spined Loaches of the Genus Cobitis (Cobitidae) in Connection with Problems of Differentiation of the Species Involved in the Formation of Polyploid Forms of Hybrid Origin and Determination of Their Taxonomic StatusИзучение полиморфизма ISSR-маркеров у щиповок рода Cobitis (Cobitidae) в связи с проблемами дифференциации видов, участвовавших в образовании полиплоидных форм гибридного происхождения, и определения их таксономического статусаVolkovA. A.ВолковА. А.vas_katerina@mail.ruRastorguevS. M.РасторгуевС. М.vas_katerina@mail.ruVasil’evaE. D.ВасильеваЕ. Д.vas_katerina@mail.ruVasil’evV. P.ВасильевВ. П.vas_katerina@mail.ruBranch for Freshwater Fisheries Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography—VNIIPRKh, Rybnoe village, Moscow region, RussiaФилиал по пресноводному рыбному хозяйству Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии – ВНИИПРХNational Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, RussiaНациональный исследовательский центр – Курчатовский институтZoological Museum, Moscow State University, Moscow, RussiaЗоологический музей Московского государственного университетаInstitute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaИнститут проблем экологии и эволюции РАН – ИПЭЭ РАН0105202363333935131012025Copyright ©; 2023, А.А. Волков, С.М. Расторгуев, Е.Д. Васильева, В.П. ВасильевCopyright ©; 2023, А.А. Волков, С.М. Расторгуев, Е.Д. Васильева, В.П. Васильев2023А.А. Волков, С.М. Расторгуев, Е.Д. Васильева, В.П. ВасильевА.А. Волков, С.М. Расторгуев, Е.Д. Васильева, В.П. Васильевhttps://transsyst.ru/0042-8752/article/view/650405

We have analyzed the polymorphism of ISSR fragments of DNA by polymerase chain reaction in spined loaches for the first time. The analysis has made it possible to successfully differentiate the genomes, which were presumably involved in the formation of polyploid forms of hybrid origin: Cobitis taenia; spined loaches from the Danube River basin, which are diagnosed as C. elongatoides; C. tanaitica from the Don River basin and spined loaches from Lake Sinoe, which are also assigned to the species C. tanaitica by a number of authors. The following conclusions have been made based on comparative morphological studies of previously undifferentiated forms: (1) spined loaches from Central Europe with karyotype 2n = 50, NF = 96 correspond to the diagnosis of the species C. elongatoides; this species also differs from a number of closely related species and polyploid forms in the origin of the dorsal fin in front of the base of the pelvic fins, as well as in the presence of a spot in the lower half of the caudal fin base; (2) spined loaches from Lake Sinoe and other populations of Central Europe with karyotype 2n = 50, NF = 86 are nonconspecific to C. tanaitica and should apparently be ranked as an independent species, C. megaspila

Впервые проведённый анализ полиморфизма ISSR-фрагментов ДНК методом полимеразной цепной реакции позволил успешно дифференцировать геномы щиповок, предположительно участвовавших в образовании полиплоидных форм гибридного происхождения: Cobitis taenia; щиповок из бассейна р. Дунай, диагностируемых как C. elongatoides; C. tanaitica из бассейна р. Дон и щиповок из оз. Синое, которых ряд авторов также относит к виду C. tanaitica. В результате сравнительных морфологических исследований ранее не дифференцируемых форм сделаны следующие выводы: 1) щиповки из Средней Европы с кариотипом 2n = 50, NF = 96 соответствуют диагнозу вида С. elongatoides, от ряда близких видов и полиплоидных форм этот вид отличается также расположенным впереди основания брюшных плавников началом спинного плавника и наличием пятна в нижней половине основания хвостового плавника; 2) щиповки оз. Синое и другие популяции Средней Европы с кариотипом 2n = 50, NF = 86 не конспецифичны C. tanaitica и, по-видимому, должны рассматриваться в ранге самостоятельного вида C. megaspila.

ISSR polymorphismCobitis taeniaC. tanaitica from the Don RiverC. ElongatoidesC. MegaspilaISSR-полиморфизмCobitis taeniaC. tanaitica из р. ДонС. elongatoidesC. megaspila.Авторы глубоко благодарны коллегам, приславшим материал по изученным в настоящей работе щиповкам: П. Рябу, K. Янко (P. Ráb, K. Janko, IAPG CAS, Libechov), М. Повз (M. Povz, ZZRS, Ljubljana), Я. Котушу (J. Kotusz, UWr, Wroclaw), А.Я. Мошу (Институт зоологии АНМ, Кишинёв). Авторы выражают большую благодарность анонимным рецензентам за анализ работы и полезные замечания.Берг Л.С. 1949. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран. Ч. 2. М.; Л.: Изд-во АН СССР. С. 469–926.Бэческу М., Майер Р. 1969. К познанию щиповок (Cobitis) Дона и Волги // Вопр. ихтиологии. Т. 9. Вып. 1 (54). С. 51–60.Васильев В.П. 1995. Кариологическое разнообразие и таксономическая неоднородность Cobitis “taenia” (Pisces, Cobitidae) // Докл. АН. Т. 342. № 6. С. 839–842.Васильев В.П., Васильева Е.Д. 1982. Новый диплоидно-полиплоидный комплекс у рыб // Докл. АН СССР. Т. 266. № 1. С. 250–252.Васильев В.П., Васильева Е.Д., Осинов А.Г. 1990. К проблеме сетчатого видообразования у позвоночных: диплоидно-триплоидно-тетраплоидный комплекс в роде Сobitis (Cobitidae). IV. Тетраплоидные формы // Вопр. ихтиологии. Т. 30. Вып. 6. С. 908–919.Васильев В.П., Лебедева Е.Б., Васильева Е.Д. и др. 2007. Пространственная и временная генетическая структура представителей бисексуальных и клональных видов позвоночных. Состав и генетическая структура клонально-бисексуальных комплексов рыб р. Cobitis (Cobitidae) // Матер. конф. “Динамика генофондов”. М., С. 36–38.Васильева Е.Д. 1984. Сравнительный морфологический анализ двух популяций щиповок (род Cobitis, Cobitidae), отличающихся числом пятен у основания хвостового плавника // Вопр. ихтиологии. Т. 24. Вып. 1. С. 43–53.Васильева Е.Д., Васильев В.П. 1998. Виды-двойники в роде Cobitis (Cobitidae). 1. Южнорусская щиповка Cobitis rossomeridionalis sp. nova // Там же. Т. 38. № 5. С. 604–614.Васильева Е.Д., Осинов А.Г., Васильев В.П. 1989. К проблеме сетчатого видообразования у позвоночных: диплоидно-триплоидно-тетраплоидный комплекс в роде Cobitis (Cobitidae). I. Диплоидные виды // Там же. Т. 29. Вып. 5. С. 705–717.Гублер Е.В., Генкин А.А. 1973. Применение непараметрических критериев статистики в медико-биологических исследованиях. Л.: Медицина, 142 с.Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. 1984. Методы генетической инженерии: Молекулярное клонирование. М.: Мир, 479 с.Межжерин С.В., Чудакорова Т.Ю. 2002. Генетическая структура диплоидно-полиплоидного комплекса щиповок Cobitis taenia (Cypriniformes: Cobitidae) бассейна Среднего Днепра // Генетика. Т. 38. № 1. С. 86–92.Осинов А.Г., Васильева Е.Д., Васильев В.П. 1990. К проблеме сетчатого видообразования у позвоночных: диплоидно-триплоидно-тетраплоидный комплекс в роде Cobitis (Cobitidae). II. Характеристика триплоидной формы // Вопр. ихтиологии. Т. 30. Вып. 2. С. 214–220.Băcescu M. 1962. Donneés nouvelles sur les lochs (Cobitis) d’Europe, avec references specials sur les caggnettes de Italie du Nord // Travaux Mus. Natl. Hist. Nat. Grigore Antipa. V. 3. P. 282–301.Băcescu M., Maier R. 1969. The Cobitis of the Don and Volga // J. Ichthyol. V. 9. P. 38–44.Bohlen J., Ráb P. 2001. Species and hybrid richness in spined loaches of the genus Cobitis (Teleostei: Cobitidae), with a checklist of European forms and suggestions for conservation // J. Fish Biol. V. 59. Suppl. A. P. 75–89. https://doi.org/10.1006/jfbi.2001.1751Bohlen J., Ráb P., Šlechtová V. et al. 2002. Hybridogeneous biotypes in spined loaches (genus Cobitis) in Germany with implications for the conservation // Freshwater Fish Conservation: options for future. Oxford: Fishing News Books; Blackwell Sci. P. 311–321.Bohlen J., Freyhof J., Wolter C. 2005. First records of Cobitis elongatoides and Sabanejewia baltica (Cobitidae) for Germany // Cybium. V. 29. № 1. P. 103–104. https://doi.org/10.26028/cybium/2005-291-014Boroń A. 1995. Chromosome banding studies of spined loach Cobitis taenia (L.) // Cytobios. V. 81. P. 97–102.Boroń A., Danilkiewicz Z. 1998. Diploid-polyploid complex of spined loach Cobitis taenia sensu stricto and Cobitis sp. from the Bug River, Poland (Pisces, Cobitidae) // Ibid. V. 96. P. 13–22.Boroń A., Kotusz J. 1999. A preliminary report and karyotype of a new Cobitis species in the ichthyofauna of Poland // Ibid. V. 98. P. 59–64.Boroń A., Kotusz J. 2000. The preliminary data on diploid-polyploid complexes of the genus Cobitis in the Odra River basin, Poland (Pisces, Cobitidae) // Folia Zool. V. 49. Suppl. 1. P. 79–84.Boroń A., Culling M., Pułym A. 2003. Cytogenetic characteristics of the fish genus Cobitis from England // Folia Biol. (Kraków). V. 51. Suppl. P. 13–16.Doadrio I., Perdices A. 2005. Phylogenetic relationships among the Ibero-African cobitids (Cobitis, Cobitidae) based on cytochrome b sequence data // Mol. Phylogenet. Evol. V. 37. № 2. P. 484–493. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2005.07.009Freyhof J., Ráb P., Bohlen J. 2000. The valid names of some European species of the genus Cobitis (Teleostei, Cobitidae) // Folia Zool. V. 49. Suppl. 1. P. 3–7.Gupta M., Chyi Y.-S., Romero-Severson J. et al. 1994. Amplification of DNA markers from evolutionarily diverse genomes using single primers of simple-sequence repeats // Theor. Appl. Genet. V. 89. № 7–8. P. 998–1006. https://doi.org/10.1007/BF00224530Hanel L., Lusk S. 2005. Ryby a mihule České Republiky. Rozšíření a ochrana. Vlašim: ZO ČSOP Vlašim, 448 p.Janko K., Kotlík P., Ráb P. 2003. Evolutionary history of asexual hybrid loaches (Cobitis: Teleostei) inferred from phylogenetic analysis of mitochondrial DNA variation // J. Evol. Biol. V. 16. № 6. P. 1280–1287. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2003.00627.xJanko K., Culling M.A., Ráb P. et al. 2005a. Ice age cloning – comparison of the Quaternary evolutionary histories of sexual and clonal forms of spiny loaches (Cobitis; Teleostei) using the analysis of mitochondrial DNA variation // Mol. Ecol. V. 14. № 10. P. 2991–3004. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02583.xJanko K., Vasil’ev V.P., Ráb P. et al. 2005b. Genetic and morphological analyses of 50-chromosome spined loaches (Cobitis, Cobitidae, Pisces) from the Black Sea basin that are morphologically similar to C. taenia, with the description of a new species // Folia Zool. V. 54. № 4. P. 405–420.Janko K., Flajšhans M., Choleva L. et al. 2007. Diversity of European spined loaches (genus Cobitis L.): an update of the geographic distribution of the Cobitis taenia hybrid complex with a description of new molecular tools for species and hybrid determination // J. Fish Biol. V. 71. Suppl. C. P. 387–408. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2007.01663.xJanko K, Paček J, Wilkinson-Herbots H. et al. 2018. Hybrid asexuality as a primary postzygotic barrier between nascent species: on the interconnection between asexuality, hybridization // Mol. Ecol. V. 27. № 1. P. 248–263. https://doi.org/10.1111/mec.14377Kottelat M. 1997. European freshwater fishes. An heuristic checklist of the freshwater fishes of Europe (exclusive of former USSR) with an introduction for non-systematists and comments on nomenclature and conservation // Biologia, Bratislava. V. 52. Suppl. 5. P. 1–271.Kottelat M., Freyhof J. 2007. Handbook of european freshwater fishes. Cornol; Berlin: Kottelat et Freyhof, 646 p.Kotusz J. 2000. Intra- and interpopulation morphological variability in diploid and varied-ploidy Cobitis from Poland // Folia Zool. V. 49. Suppl. 1. P. 219–226.Lusk S., Koščo J., Halačka K. et al. 2003. Identification of Cobitis from the Slovakian part of the Tisza basin // Folia Biol. (Kraków). V. 51. Suppl. P. 61–65.Majtánová Z., Choleva L., Symonová R. et al. 2016. Asexual reproduction does not apparently increase the rate of chromosomal evolution: karyotype stability in diploid and triploid clonal hybrid fish (Cobitis, Cypriniformes, Teleostei) // PLoS One. V. 11. № 1. Article e0146872. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146872Nalbant T.T. 1993. Some problems in the systematic of the genus Cobitis and its relatives (Pisces, Ostariophysi, Cobitidae) // Rev. Roum. Biol. Sér. Biol. Anim. V. 38. № 2. P. 101–110.Ráb P., Slavík O. 1996. Diploid-triplod-tetraploid complex of the spined loach, genus Cobitis in Pšovka Creek: the first evidence of the new species of Cobitis in the ichthyofauna of the Czech Republic // Acta Univ. Carol. Biol. V. 39. P. 201–214.Ráb P., Rábová M., Bohlen J., Lusk S. 2000. Genetic differentiation of the two hybrid diploid-polyploid complexes of loaches, genus Cobitis (Cobitidae), in Czech Republic, involving C. taenia, C. elongatoides and C. spp. in the Czech Republic: Karyotypes and cytogenetic diversity // Folia Zool. V. 49. Suppl. 1. P. 55–66.Šlechtová V., Lusková V., Šlechta V. et al. 2000. Genetic differentiation of two diploid-polyploid complexes of spined loach, genus Cobitis (Cobitidae), in Czech Republic, involving C. taenia, C. elongatoides, and C. spp.: Allozyme interpopulation and interspecific differences // Ibid. V. 49. Suppl. 1. P. 67–78.Šlechtová V., Lusková V., Šlechta V. et al. 2003. Potential species identification by allozyme/protein markers in European spined loaches // Folia Biol. (Kraków). V. 51. Suppl. P. 43–47.Szlachciak J., Boroń A. 2003. A numerical taxonomic study of several Cobitis species (Pisces, Cobitidae) based on their cytogenetic features // Ibid. V. 51. Suppl. P. 7–11.Vasil’ev V.P., Vasil’eva E.D., Osinov A.G. 1989. Evolution of a diploid-triploid-tetraploid complex in fishes of the genus Cobitis (Pisces, Cobitidae) // Evolution and Ecology of Unisexual Vertebrates. Albany: N.Y. State Mus. P. 153–169.Vasil’ev V.P., Lebedeva E.B., Vasil’eva E.D. 2011. Evolutionary ecology of clonal-bisexual complexes in spined loaches from genus Cobitis (Pisces, Cobitidae) // J. Ichthyol. V. 51. № 10. P. 932–940. https://doi.org/10.1134/S0032945211100067Vasil’eva E.D., Vasil’ev V.P. 2006. Cobitis pontica sp. nova—a new spined loach species (Cobitidae) from the Bulgarian waters // Ibid. V. 46. Suppl. 1. P. S15–S20. https://doi.org/10.1134/S003294520610002XZietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. 1994. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. V. 20. № 2. P. 176–183. https://doi.org/10.1006/geno.1994.1151