Genetic differentiation and phenotypic adaptation of reindeer (Rangifer tarandus L.) in the ecological conditions of the Malozemelskaya tundra and Northern Timan
Abstract
Background. The reindeer (R. tarandus) is an adapted animal species, which is widely bred in the northern regions of the Russian Federation. Territorially organised grazing of herd animals in landscape-ecological conditions with regulated regimes of nature use, which are very diverse on the territory of the Nenets Autonomous distric, creates certain restrictions to which organisms react differently depending on their strength. In reindeer husbandry, the population (reindeer farm) is mainly represented by several herds (subpopulations), each of which has a land plot assigned and a grazing route determined by the seasons. The subpopulation is considered as an independent genetic system, which carries the history of the formation of the structure. The lack of knowledge about the genetic and morphological diversity of reindeer at the level of individual herds grazing in different environmental conditions poses a threat to the conservation of biological diversity.
Purpose. Assessment of genetic differentiation and phenotypic variability of reindeer subpopulations in the Malozemelskaya and Timanskaya tundras.
Materials and methods. For the genetic characteristics of 6 subpopulations, an analysis was performed on 9 microsatellite loci. For the analysis, pieces of tissue were used, selected during the cleaning of the horns of animals and the slaughter company. To control the variability of traits, PCA analysis was used for seven of the most informative exterior indicators of females and males, and the parameters of the distribution of the breast depth index as one of the main breeding characteristics were determined.
Results. The analysis of the obtained data gives an idea of allelic and genetic diversity of 6 subpopulations. The cause-and-effect relationships determining the nature of migration and intensity of gene flow have been established. Based on the results of comparative analysis of exterior parameters, morphologically distinct groups of animals were identified.
Conclusions. The results obtained on the genetic and morphological diversity of reindeer are of great importance for selection and breeding work and can be used to freshen the blood of breeding and commercial herds.
EDN: SFEDPC
Downloads
References
Баскин, Л. М. (1970). Северный олень. Экология и поведение. Москва: Издательство «Наука». С. 3–5.
Mathiesen, S. D., Eira, I. M. G., Turi, E. I., Oskal, A., Pogodaev, M., & Tonkopeeva, M. (Eds.). (2022). Reindeer husbandry adaptation to the changing Arctic. Volume 1. Springer Polar Sciences. Cham: Springer. 277 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-17625-8. ISBN: 978 3 031 17625 8. EDN: https://elibrary.ru/GKLUWM
Тишков, А. А., & Кренке мл., А. Н. (2015). «Позеленение» Арктики в XXI в. как эффект синергизма действия глобального потепления и хозяйственного освоения. Арктика: экология и экономика, (4(20)), 28–37. http://arctica-ac.ru/article/184. EDN: https://elibrary.ru/VBHPNR
Курбаков, К. А., Коноров, Е. А., Семина, М. Т., и др. (2022). Распространение ассоциированных с болезнью хронического изнурения аллелей гена PRNP у диких и домашних северных оленей Rangifer tarandus на территории России. Генетика, 58(2), 163–168. https://doi.org/10.31857/S0016675822020102. EDN: https://elibrary.ru/GWUUZS
Патова, Е. Н., Кулюгина, Е. Е., & Стенина, А. С. (2016). Изменение природных комплексов Большеземельской тундры и Полярного Урала в результате воздействия линейных сооружений газопровода «Бованенково Ухта». Известия Коми научного центра УрО РАН, (3(27)), 54–60. EDN: https://elibrary.ru/WYMXNP
Рочев, П. А. (Ред.). (1975). Система ведения сельского и промыслового хозяйства в Ненецком национальном округе: Методические рекомендации. Нарьян Мар: Нарьян Марская сельскохозяйственная опытная станция. РТП. Тип. ВИР. С. 7–27.
Лавриненко, И. А. (2013). Геоботаническое районирование Большеземельской тундры и прилегающих территорий. Геоботаническое картографирование, 74–92. https://doi.org/10.31111/geobotmap/2013.74. EDN: https://elibrary.ru/RWMCHJ
Ильина, Л. А., Лайшев, К. А., Йылдырым, Е. А., и др. (2019). Место обитания как определяющий фактор формирования микробиома рубца у северных оленей в Арктической России. Сельскохозяйственная биология, 54(6), 1177–1187. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1177. EDN: https://elibrary.ru/GDKXDE
Holmoy, I. H., Holand, O., Thoresen, S. I., et al. (2009). Associations between annual seasonal variations in body mass and reproductive and blood biochemical parameters in semi domesticated reindeer. Rangifer, 29(1), 51–61. https://doi.org/10.7557/2.29.1.210
Южаков, А. А., Мухачев, А. Д., & Лайшев, К. А. (2023). Породы и проблемы селекции северных оленей России. Москва: Наука. С. 21–35. ISSN: 0032 874X. ISBN: 978 5 02 040992 7. EDN: https://elibrary.ru/UXNWUM
Muuttooranta, K., & Maki Tanila, A. (2011). Selection decisions among reindeer herders in Finland. Rangifer, 31(1), 129–138. https://doi.org/10.7557/2.31.1.2034
Кузнецов, В. М. (2014). F статистики Райта: Оценка и интерпретация. Проблемы биологии продуктивных животных, (4), 80–104. EDN: https://elibrary.ru/TFRDMN
Доцев, А. В., Романенко, Т. М., Харзинова, В. Р., и др. (2017). Фенотипические и генетические особенности популяций северного оленя ненецкой породы. Сельскохозяйственная биология, 52(6), 1175–1183. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.6.1175. EDN: https://elibrary.ru/YLSVDD
Гулинова, Н. В. (Ред.). (1986). Агроклиматические условия выпаса оленей на Севере Коми АССР и в Ненецком автономном округе Архангельской области: справочник. Сыктывкар: Коми книжное издательство. 182 с. https://search.rsl.ru/ru
Харзинова, В. Р., Гладырь, Е. А., Романенко, Т. М., и др. (2015). Разработка мультиплексной панели микросателлитов для оценки достоверности происхождения и степени дифференциации северного оленя Rangifer tarandus. Сельскохозяйственная биология, 50(6), 756–765. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.6.756. EDN: https://elibrary.ru/VHREQJ
Peakall, R., & Smouse, P. E. (2012). GenAlEx 6.5: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research — an update. Bioinformatics, 28, 2537–2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460
Kalinowski, S. T. (2005). HP Rare: A computer program for performing rarefaction on measures of allelic diversity. Molecular Ecology, 5, 187–189. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00845
Pattengale, N. D., Alipour, M., Bininda Emonds, O. R., Moret, B. M., & Stamatakis, A. (2010). How many bootstrap replicates are necessary? Journal of Computational Biology, 17(3), 337–354. PMID: 20377449. https://doi.org/10.1089/cmb.2009.0179
Garcia Vallvé, S., Palau, J., & Romeu, A. (1999). Horizontal gene transfer in glycosyl hydrolases inferred from codon usage in Escherichia coli and Bacillus subtilis. Molecular Biology and Evolution, 16(9), 1125–1134.
Sundqvist, L., Keenan, K., Zackrisson, M., et al. (2016). Directional genetic differentiation and relative migration. Ecology and Evolution, 6, 3461–3475. https://doi.org/10.1002/ece3.2096
Mantel, N. (1967). The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research, 27, 209–220
Денискова, Т. Е., Харзинова, В. Р., Доцев, А. В., и др. (2018). Генетическая характеристика региональных популяций ненецкой породы северного оленя. Сельскохозяйственная биология, 53(6), 1152–1161. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.6.1152rus. EDN: https://elibrary.ru/YYFQHR
Hartl, D. L., & Clark, A. G. (1997). Principles of population genetics. Sunderland, United Kingdom
Преображенский, Б. В. (1953). О повышении продуктивности оленей в Ненецком национальном округе. Архангельск: Архангельское книжное издательство. С. 37–40. https://search.rsl.ru/ru. EDN: https://elibrary.ru/UOUKBJ
Гржибовский, А. М., Иванов, С. В., & Горбатова, М. А. (2016). Описательная статистика с использованием пакетов статистических программ Statistica и SPSS. Наука и Здравоохранение, (1), 7–23. https://item.asp?id=25654144. EDN: https://elibrary.ru/VPKDEL
Рочев, П. А., Брюшинин, П. И., Филиппов, В. Ф., и др. (Ред.). (1984). Методические рекомендации по системе ведения сельского и промыслового хозяйства в Ненецком автономном округе. Ленинград: Тип. ВИР. С. 45–49. https://search.rsl.ru/ru
Гульчак, Ф. Я. (1954). Северное оленеводство. Москва: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. С. 55–56. https://e-catalog.nlb.by
Друри, И. В. (1953). Племенная работа в северном оленеводстве. В Доклады VI расширенной сессии Учёного совета института (Вып. II, с. 3–10). Ленинград. https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_005582300
Брызгалов, Г. Я. (2010). Инбридинг в северном оленеводстве. В VI Международная научно практическая конференция «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы» (с. 58–61). Пенза. https://search.rsl.ru/ru/record/01004879793. EDN: https://elibrary.ru/YHBQQP
Бороздин, Э. К., Мухачев, А. Д., & Савадерова, Л. Ф. (1989). Проблемы генетики в северном оленеводстве. В Совершенствование технологии и повышение экономической эффективности северного животноводства (с. 45–49). Новосибирск
Ануфриев, Г. С. (Ред.). (1991). Приёмы повышения продуктивности оленеводства Ненецкого автономного округа: Практические рекомендации. Нарьян Мар: Нарьян Марская типография. С. 2–32
Зоотехнические и ветеринарные правила по оленеводству Ненецкого национального округа. (1947). Нарьян Мар: Тип. газеты «Нарьяна Вындер». С. 3–45
Рочев, П. А. (Отв. ред.). (1967). Мероприятия по ведению сельского и промыслового хозяйства в Ненецком национальном округе. Ленинград: Издательство РТП ВИР. С. 22–24. https://e-catalog.nlb.by
Преображенский, Б. В. (1953). Передовой опыт содержания и разведения северных оленей. В Доклады VI расширенной сессии Учёного Совета института (Вып. 2, с. 11–20). Ленинград. https://e-catalog.nlb.by
Марков, А. В., & Ивницкий, С. Б. (2016). Эволюционная роль фенотипической пластичности. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология, (4), 3–11. https://item.asp?id=27124566. EDN: https://elibrary.ru/WVOSZJ
Спиров, А. В., Левченко, В. Ф., & Сабиров, М. А. (2021). Концепция канализированности и генетической ассимиляции в биологии развития. Современные подходы и исследования. Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 57(1), 3–16. https://doi.org/10.31857/S0044452920060091. EDN: https://elibrary.ru/RSMXBD
Плященко, С. И., & Сидоров, В. Т. (1987). Стрессы у сельскохозяйственных животных. Москва: ВО «Агроиздат». С. 58–70.
References
Baskin, L. M. (1970). Reindeer. Ecology and behavior. Moscow: Nauka. pp. 3–5.
Mathiesen, S. D., Eira, I. M. G., Turi, E. I., Oskal, A., Pogodaev, M., & Tonkopeeva, M. (Eds.). (2022). Reindeer husbandry adaptation to the changing Arctic (Vol. 1). Springer Polar Sciences. Cham: Springer. 277 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-17625-8. ISBN: 978 3 031 17625 8. EDN: https://elibrary.ru/GKLUWM
Tishkov, A. A., & Krenke Jr., A. N. (2015). “Greening” of the Arctic in the 21st century as an effect of the synergy between global warming and economic development. Arctic: Ecology and Economy, (4(20)), 28–37. http://arctica-ac.ru/article/184. EDN: https://elibrary.ru/VBHPNR
Kurbakov, K. A., Konorov, E. A., Semina, M. T., et al. (2022). Distribution of PRNP gene alleles associated with chronic wasting disease in wild and domestic reindeer (Rangifer tarandus) across Russia. Genetics, 58(2), 163–168. https://doi.org/10.31857/S0016675822020102. EDN: https://elibrary.ru/GWUUZS
Patova, E. N., Kulyugina, E. E., & Stenina, A. S. (2016). Changes in natural complexes of the Bolshezemelskaya tundra and Polar Urals due to the impact of linear structures of the Bovanenkovo Ukhta gas pipeline. Proceedings of the Komi Science Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, (3(27)), 54–60. EDN: https://elibrary.ru/WYMXNP
Rochev, P. A. (Ed.). (1975). System of agricultural and commercial management in the Nenets National District: Methodological guidelines. Naryan Mar: Naryan Mar Agricultural Experimental Station. RTP. VIR Printing House. pp. 7–27.
Lavrinenko, I. A. (2013). Geobotanical zoning of the Bolshezemelskaya tundra and adjacent territories. Geobotanical Mapping, 74–92. https://doi.org/10.31111/geobotmap/2013.74. EDN: https://elibrary.ru/RWMCHJ
Ilyina, L. A., Laishev, K. A., Yildirim, E. A., et al. (2019). Habitat as a determining factor in the formation of the rumen microbiome in reindeer in Arctic Russia. Agricultural Biology, 54(6), 1177–1187. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1177. EDN: https://elibrary.ru/GDKXDE
Holmoy, I. H., Holand, O., Thoresen, S. I., et al. (2009). Associations between annual seasonal variations in body mass and reproductive and blood biochemical parameters in semi domesticated reindeer. Rangifer, 29(1), 51–61. https://doi.org/10.7557/2.29.1.210
Yuzhakov, A. A., Mukhachev, A. D., & Laishev, K. A. (2023). Reindeer breeds and selection issues in Russia. Moscow: Nauka. pp. 21–35. ISSN: 0032 874X. ISBN: 978 5 02 040992 7. EDN: https://elibrary.ru/UXNWUM
Muuttooranta, K., & Mäki Tanila, A. (2011). Selection decisions among reindeer herders in Finland. Rangifer, 31(1), 129–138. https://doi.org/10.7557/2.31.1.2034
Kuznetsov, V. M. (2014). Wright’s F statistics: Estimation and interpretation. Problems of Productive Animal Biology, (4), 80–104. EDN: https://elibrary.ru/TFRDMN
Dotsev, A. V., Romanenko, T. M., Kharzinova, V. R., et al. (2017). Phenotypic and genetic features of Nenets reindeer populations. Agricultural Biology, 52(6), 1175–1183. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.6.1175. EDN: https://elibrary.ru/YLSVDD
Gulinova, N. V. (Ed.). (1986). Agroclimatic conditions for reindeer grazing in the North of the Komi ASSR and the Nenets Autonomous Okrug of Arkhangelsk Oblast: Reference guide. Syktyvkar: Komi Book Publishing House. 182 p. https://search.rsl.ru/ru
Kharzinova, V. R., Gladyr, E. A., Romanenko, T. M., et al. (2015). Development of a multiplex microsatellite panel for assessing pedigree authenticity and differentiation level in reindeer (Rangifer tarandus). Agricultural Biology, 50(6), 756–765. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.6.756. EDN: https://elibrary.ru/VHREQJ
Peakall, R., & Smouse, P. E. (2012). GenAlEx 6.5: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research — an update. Bioinformatics, 28, 2537–2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460
Kalinowski, S. T. (2005). HP Rare: A computer program for performing rarefaction on measures of allelic diversity. Molecular Ecology Notes, 5, 187–189. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00845
Pattengale, N. D., Alipour, M., Bininda Emonds, O. R., Moret, B. M., & Stamatakis, A. (2010). How many bootstrap replicates are necessary? Journal of Computational Biology, 17(3), 337–354. PMID: 20377449. https://doi.org/10.1089/cmb.2009.0179
Garcia Vallvé, S., Palau, J., & Romeu, A. (1999). Horizontal gene transfer in glycosyl hydrolases inferred from codon usage in Escherichia coli and Bacillus subtilis. Molecular Biology and Evolution, 16(9), 1125–1134.
Sundqvist, L., Keenan, K., Zackrisson, M., et al. (2016). Directional genetic differentiation and relative migration. Ecology and Evolution, 6, 3461–3475. https://doi.org/10.1002/ece3.2096
Mantel, N. (1967). The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research, 27, 209–220.
Deniskova, T. E., Kharzinova, V. R., Dotsev, A. V., et al. (2018). Genetic characterization of regional populations of the Nenets reindeer breed. Agricultural Biology, 53(6), 1152–1161. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.6.1152rus. EDN: https://elibrary.ru/YYFQHR
Hartl, D. L., & Clark, A. G. (1997). Principles of population genetics. Sunderland, United Kingdom.
Preobrazhensky, B. V. (1953). On increasing reindeer productivity in the Nenets National District. Arkhangelsk: Arkhangelsk Book Publishing House. pp. 37–40. https://search.rsl.ru/ru. EDN: https://elibrary.ru/UOUKBJ
Grzhibovsky, A. M., Ivanov, S. V., & Gorbatova, M. A. (2016). Descriptive statistics using Statistica and SPSS software packages. Science and Healthcare, (1), 7–23. https://item.asp?id=25654144. EDN: https://elibrary.ru/VPKDEL
Rochev, P. A., Bryushinin, P. I., Filippov, V. F., et al. (Eds.). (1984). Methodological guidelines for the system of agricultural and commercial management in the Nenets Autonomous District. Leningrad: VIR Printing House. pp. 45–49. https://search.rsl.ru/ru
Gulchak, F. Ya. (1954). Northern reindeer husbandry. Moscow: State Publishing House of Agricultural Literature. pp. 55–56. https://e-catalog.nlb.by
Druri, I. V. (1953). Breeding work in northern reindeer husbandry. In Proceedings of the 6th Extended Session of the Scientific Council of the Institute (Vol. II, pp. 3–10). Leningrad. https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_005582300
Bryzgalov, G. Ya. (2010). Inbreeding in northern reindeer husbandry. In 6th International Scientific and Practical Conference “Agro Industrial Complex: State, Problems, and Prospects” (pp. 58–61). Penza. https://search.rsl.ru/ru/record/01004879793. EDN: https://elibrary.ru/YHBQQP
Borozdin, E. K., Mukhachev, A. D., & Savaderova, L. F. (1989). Problems of genetics in northern reindeer husbandry. In Improving technology and increasing the economic efficiency of northern animal husbandry (pp. 45–49). Novosibirsk.
Anufriev, G. S. (Ed.). (1991). Methods for increasing reindeer farming productivity in the Nenets Autonomous District: Practical guidelines. Naryan Mar: Naryan Mar Printing House. pp. 2–32.
Zootechnical and veterinary rules for reindeer husbandry in the Nenets National District. (1947). Naryan Mar: Newspaper “Naryana Vynder” Printing House. pp. 3–45.
Rochev, P. A. (Ed.). (1967). Measures for agricultural and commercial management in the Nenets National District. Leningrad: RTP VIR Publishing House. pp. 22–24. https://e-catalog.nlb.by
Preobrazhensky, B. V. (1953). Advanced practices in keeping and breeding northern reindeer. In Proceedings of the 6th Extended Session of the Scientific Council of the Institute (Vol. 2, pp. 11–20). Leningrad. https://e-catalog.nlb.by
Markov, A. V., & Ivnitsky, S. B. (2016). The evolutionary role of phenotypic plasticity. Bulletin of Moscow University. Series 16. Biology, (4), 3–11. https://item.asp?id=27124566. EDN: https://elibrary.ru/WVOSZJ
Spirov, A. V., Levchenko, V. F., & Sabirov, M. A. (2021). The concept of canalization and genetic assimilation in developmental biology: Modern approaches and research. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, 57(1), 3–16. https://doi.org/10.31857/S0044452920060091. EDN: https://elibrary.ru/RSMXBD
Plyashenko, S. I., & Sidorov, V. T. (1987). Stress in farm animals. Moscow: VO “Agroizdat”. pp. 58–70.
Copyright (c) 2025 Tatyana M. Romanenko
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
