Показана возможность применения неинвазивного биологического материала в популяционно-генетических исследованиях крупных хищных млекопитающих на примере бурого медведя Кольско-Карельского региона. Сделана оценка эффективности методических приемов сбора и консервации проб. Материалом для исследования послужили 393 пробы экскрементов медведей, собранные на юге Мурманской области (Терский район) и в Республике Карелия. В лаборатории NIBIO Сванховд (Сванвик, Норвегия) выполнено выделение ДНК из образцов и проведено генетическое типирование по 8 микросателлитным локусам, в ходе которого были установлены генотипы 48 особей бурого медведя. Изучено влияние ряда факторов (способ консервации биологического материала, «свежесть» собранной пробы, композиция пищевых остатков и экспозиция биоматериала по отношению к солнечному свету) на сохранность ДНК в пробах и успешность получения генетического профиля особи. При совместной оценке изучаемых факторов достоверно значимое влияние на успешность амплификации имел состав пищевых остатков в пробе (р < 0,05). Установлено, что наличие ягод в экскрементах положительно влияет на консервацию молекулы ДНК и повышает результативность амплификации. Анализ каждого фактора независимо от остальных показал, что и «свежесть» собранной пробы и метод ее консервации достоверно влияют на успешность амплификации и генотипирования. Наиболее пригодными для генетического анализа оказались пробы экскрементов, собранные в кратчайшие сроки после дефекации (свежие) и хранившиеся в солевом стабилизирующем растворе (Qiagen QIAamp DNA stool kit). В результате исследования составлены рекомендации по использованию экскрементов животных в профильных генетических исследованиях.

Пажетнов В. С. Бурый медведь. М.: Агропромиздат, 1990. 215 с.

Тирронен К. Ф., Панченко Д. В., Кузнецова А. С. Новые данные о питании бурого медведя (Ursus arctos) Карелии и юга Кольского полуострова // Труды КарНЦ РАН. 2016. № 12. C. 114–122. doi: 10.17076/eco513

Andreassen R., Schregel J., Kopatz A., Tobiassen C., Knappskog P. M., Hagen S. B., Kleven O., Schneider M., Kojola I., Aspi J., Rykov A., Tirronen K. F., Danilov P. I., Eiken H. G. A forensic DNA profiling system for Northern European brown bears (Ursus arctos) // Forensic Sci. Int. Genet. 2012. Vol. 6(6). P. 798–809. doi: 10.1016/j.fsigen.2012.03.002

Bischof R., Gregersen E. R., Brøseth H., Ellegren H., Flagstad Ø. Noninvasive genetic sampling reveals intrasex territoriality in wolverines // Ecol. Evol. 2016. Vol. 6(5). P. 1527–1536. doi: 10.1002/ece3.1983

Chih-Chin Shih, Sung-Lin Wu, Mei-Hsiu Hwang, Ling-Ling Lee. Evaluation on the effects of ageing factor, sampling and preservation methods on Asiatic black bear (Ursus thibetanus) noninvasive DNA amplification // Taiwania. 2017. Vol. 62(4). P. 363–370. doi: 10.6165/tai.2017.62.363

De Barba M., Waits L. P., Garton E. O., Genovesi P., Randi E., Mustoni A., Groff C. The power of genetic monitoring for studying demography, ecology and genetics of a reintroduced brown bear population // Mol. Ecol. 2010a. Vol. 19. P. 3938–3951. doi: 10.1111/j.1365-294X.2010.04791.x

De Barba M., Waits L. P., Genovesi P., Randi E., Chirichella R., Cetto E. Comparing opportunistic and systematic sampling methods for non-invasive genetic monitoring of a small translocated brown bear population // J. Appl. Ecol. 2010b. Vol. 47. P. 172–181. doi: 10.1111/j.1365-2664.2009.01752.x

Frantzen M. A., Silk J. B., Ferguson J. W., Wayne R. K., Kohn M. H. Empirical evaluation of preservation methods for faecal DNA // Mol. Ecol. 1998. Vol. 7, no. 10. P. 1423–1428. doi: 10.1046/j.1365-294x.1998.00449.x

Jansson E., Ruokonen M., Kojola I., Aspi J. Rise and fall of a wolf population: genetic diversity and structure during recovery, rapid expansion and drastic decline // Mol. Ecol. 2012. Vol. 21. P. 5178–5193. doi: 10.1111/mec.12010

Kindberg J., Swenson J., Ericsson G., Bellemain E., Miquel C., Taberlet P. Estimating population size and trends of the Swedish brown bear Ursus arctos population // Wildl. Biol. 2011. Vol. 17, no. 2. P. 114–123. doi: 10.2981/10-100

Kohn M. H., Wayne R. K. Facts from feces revisited // Trends Ecol. Evol. 1997. Vol. 12, no. 6. P. 223–227.

Kopatz A., Eiken H. G., Aspi J., Kojola I., Tobiassen C., Tirronen K. F., Danilov P. I., Hagen S. B. Admixture and gene flow from Russia in the recovering Northern European brown bear (Ursus arctos) // PLoS One. 2014. Vol. 9, iss. 5. P. 1–10. doi: 10.1371/journal.pone. 0097558

Kopatz A., Eiken H. G., Hagen S. B., Ruokonen M., Esparza-Salas R., Schregel J., Kojola I., Smith P. E., Wartiainen I., Aspholm P. E., Wikan S., Rykov A. M., Makarova O., Polikarpova N., Tirronen K. F., Danilov P. I., Aspi J. Connectivity and population subdivision at the fringe of a large brown bear (Ursus arctos) population in North Western Europe // Conserv.

Genet. 2012. Vol. 13, no. 3. P. 681–692. doi: 10.1007/s10592‑012‑0317‑2

Linacre A., Gusmao L., Hecht W., Hellman A. P., Mayr W. R., Parson W., Prinz M., Schneider P. M., Morling N. ISFG: Recommendations regarding the use of nonhuman (animal) DNA in forensic genetic investigations // Forensic Sci. Int. Genet. 2011. Vol. 5. Р. 501–505. doi: 10.1016/j.fsigen.2010.10.017

Lonsinger R. C., Gese E. M., Dempsey S. J., Kluever B. M., Johnson T. R., Waits L. P. Balancing sample accumulation and DNA degradation rates to optimize noninvasive genetic sampling of sympatric carnivores // Mol. Ecol. Resour. 2015. Vol. 15(4). P. 831–842. doi: 10.1111/1755-0998.12356

Murphy M., Kendall K., Robinson A., Waits L. The impact of time and field conditions on brown bear (Ursus arctos) faecal DNA amplification // Conserv. Genet. 2007. Vol. 8. P. 1219–1224. doi: 10.1007/s10592‑006‑9264‑0

Murphy M., Waits L., Kendall K. Quantitative evaluation of fecal drying methods for brown bear DNA analysis // Wildl. Soc. Bull. 2000. Vol. 28, no. 4. P. 951–957. doi: 10.2307/3783853

Murphy M., Waits L., Kendall K. The influence of diet on faecal DNA amplification and sex identification in brown bears (Ursus arctos) // Mol. Ecol. 2003. Vol. 12. P. 2261–2265. doi: 10.1046/j.1365-294X.2003.01863.x

Panasci M., Ballard W. B., Breck S., Rodriguez D., Liewellyn D., Densmore L. D., Wester D. B., Baker R. Evaluation of fecal DNA preservation techniques and effects of sample age and diet on genotyping success // J. Wildl. Manag. 2011. Vol. 75. P. 1616–1624. doi: 10.1002/jwmg.221

Piggott M. P. Effect of sample age and season of collection on the reliability of microsatellite genotyping of faecal DNA // Wildl. Res. 2004. Vol. 31. P. 485–493. doi: 10.1071/WR03096

Ravanat J. L., Douki T., Cadet J. Direct and indirect effects of UV radiation on DNA and its components // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2001. Vol. 63. P. 88–102.

Reed J. Z., Tollit D. J., Thompson P. M., Amos W. Molecular scatology: the use of molecular genetic analysis to assign species, sex and individual identity to seal faeces // Mol. Ecol. 1997. Vol. 6, no. 3. P. 225–234. doi: 10.1046/j.1365-294X.1997.00175.x

Santini A., Lucchini V., Fabbri E., Randi E. Ageing and environmental factors affect PCR success in wolf (Canis lupus) excremental DNA samples // Mol. Ecol. Notes. 2007. Vol. 7. P. 955–961. doi: 10.1111/j.1471-8286.2007.01829.x

Schwartz M. K., Luikart G., Waples R. S. Genetic monitoring as a promising tool for conservation and management // Trends Ecol. Evol. 2006. Vol. 22, no. 1. P. 25–33. doi: 10.1016/j.tree.2006.08.009

Schwartz M. K., Tallmon D. A., Luikart G. Using genetics to estimate the size of wild populations: many methods, much potential, uncertain utility // Anim. Conserv. 1999. Vol. 2. P. 321–323. doi: 10.1111/j.1469-1795.1999.tb00079.x

Solberg K. H., Bellemain E., Drageset O. M., Taberlet P., Swenson J. E. An evaluation of field and non-invasive genetic methods to estimate brown bear (Ursus arctos) population size // Biol. Conserv. 2006. Vol. 128. P. 158–168. doi: 10.1016/j.biocon.2005.09.025

Swenson J., Taberlet P., Bellemain E. Genetics and conservation of European brown bears Ursus arctos // Mamm. Rev. 2011. Vol. 41, no. 2. P. 87–98. doi: 10.1111/j.1365-2907.2010.00179.x

Taberlet P., Waits L. P., Luikart G. Noninvasive genetic sampling: look before you leap // Trends Ecol. Evol. 1999. Vol. 14, no. 8. P. 323–327. doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.08.053

Taberlet P., Camarra J. J., Griffin S., Uhres E., Hanotte O., Waits L. P., Dubois-Paganon C., Burke T., Bouvet J. Noninvasive genetic tracking of the endangered Pyrenean

brown bear population // Mol. Ecol. 1997. Vol. 6. P. 869–876. doi: 10.1111/j.1365-294X.1997. tb00141.x

Wasser S. K., Houston C. S., Koehler G. M., Cadd G. G., Fain S. R. Techniques for application of faecal DNA methods to field studies of Ursids // Mol. Ecol. 1997. Vol. 6. P. 1091–1097. doi: 10.1046/j.1365-294X.1997.00281.x

References in English

Pazhetnov V. S. Buryi medved’ [Brown bear]. Moscow: Agropromizdat, 1990. 215 p.

Tirronen K. F., Panchenko D. V., Kuznetsova A. S. Novye dannye o pitanii burogo medvedya Karelii i yuga Kol’skogo poluostrova [New data on the diets of the brown bear (Ursus arctos) in Karelia and the south of the Kola Peninsula]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RAS]. 2016. No. 12. P. 114–122. doi: 10.17076/eco513

Andreassen R., Schregel J., Kopatz A., Tobiassen C., Knappskog P. M., Hagen S. B., Kleven O., Schneider M., Kojola I., Aspi J., Rykov A., Tirronen K. F., Danilov P. I., Eiken H. G. A forensic DNA profiling system for Northern European brown bears (Ursus arctos). Forensic Sci. Int. Genet. 2012. Vol. 6(6). P. 798–809. doi: 10.1016/j.fsigen.2012.03.002

Bischof R., Gregersen E. R., Brøseth H., Ellegren H., Flagstad Ø. Noninvasive genetic sampling reveals intrasex territoriality in wolverines. Ecol. Evol. 2016. Vol. 6(5). P. 1527–1536. doi: 10.1002/ece3.1983

Chih-Chin Shih, Sung-Lin Wu, Mei-Hsiu Hwang, Ling-Ling Lee. Evaluation on the effects of ageing factor, sampling and preservation methods on Asiatic black bear (Ursus thibetanus) noninvasive DNA amplification. Taiwania. 2017. Vol. 62(4). P. 363–370. doi: 10.6165/tai.2017.62.363

De Barba M., Waits L. P., Garton E. O., Genovesi P., Randi E., Mustoni A., Groff C. The power of genetic monitoring for studying demography, ecology and genetics of a reintroduced brown bear population. Mol. Ecol. 2010a. Vol. 19. P. 3938–3951. doi: 10.1111/j.1365-294X.2010.04791.x

De Barba M., Waits L. P., Genovesi P., Randi E., Chirichella R., Cetto E. Comparing opportunistic and systematic sampling methods for non-invasive genetic monitoring of a small translocated brown bear population. J. Appl. Ecol. 2010b. Vol. 47. P. 172–181. doi: 10.1111/j.1365-2664.2009.01752.x

Frantzen M. A., Silk J. B., Ferguson J. W., Wayne R. K., Kohn M. H. Empirical evaluation of preservation methods for faecal DNA. Mol. Ecol. 1998. Vol. 7, no. 10. P. 1423–1428. doi: 10.1046/j.

-294x.1998.00449.x

Jansson E., Ruokonen M., Kojola I., Aspi J. Rise and fall of a wolf population: genetic diversity and structure during recovery, rapid expansion and drastic decline. Mol. Ecol. 2012. Vol. 21. P. 5178–5193. doi: 10.1111/mec.12010

Kindberg J., Swenson J., Ericsson G., Bellemain E., Miquel C., Taberlet P. Estimating population size and trends of the Swedish brown bear Ursus arctos population. Wildl. Biol. 2011. Vol. 17, no. 2. P. 114–123. doi: 10.2981/10-100

Kohn M. H., Wayne R. K. Facts from feces revisited. Trends Ecol. Evol. 1997. Vol. 12, no. 6. P. 223–227.

Kopatz A., Eiken H. G., Aspi J., Kojola I., Tobiassen C., Tirronen K. F., Danilov P. I., Hagen S. B. Admixture and gene flow from Russia in the recovering Northern European brown bear (Ursus arctos). PLoS One. 2014. Vol. 9, iss. 5. P. 1–10. doi: 10.1371/journal.pone.0097558

Kopatz A., Eiken H. G., Hagen S. B., Ruokonen M., Esparza-Salas R., Schregel J., Kojola I., Smith P. E., Wartiainen I., Aspholm P. E., Wikan S., Rykov A. M., Makarova O., Polikarpova N., Tirronen K. F., Danilov P. I., Aspi J. Connectivity and population subdivision at the fringe of a large brown bear (Ursus arctos) population in North Western Europe. Conserv. Genet. 2012. Vol. 13, no. 3. P. 681–692. doi: 10.1007/s10592‑012‑0317‑2

Linacre A., Gusmao L., Hecht W., Hellman A. P., Mayr W. R., Parson W., Prinz M., Schneider P. M., Morling N. ISFG: Recommendations regarding the use of nonhuman (animal) DNA in forensic genetic investigations. Forensic Sci. Int. Genet. 2011. Vol. 5. Р. 501–505. doi: 10.1016/j.fsigen.2010.10.017

Lonsinger R. C., Gese E. M., Dempsey S. J., Kluever B. M., Johnson T. R., Waits L. P. Balancing sampleaccumulation and DNA degradation rates to optimize noninvasive genetic sampling of sympatric carnivores. Mol. Ecol. Resour. 2015. Vol. 15(4). P. 831–842. doi: 10.1111/1755-0998.12356

Murphy M., Kendall K., Robinson A., Waits L. The impact of time and field conditions on brown bear (Ursus arctos) faecal DNA amplification. Conserv. Genet. 2007. Vol. 8. P. 1219–1224. doi: 10.1007/s10592‑006‑9264‑0

Murphy M., Waits L., Kendall K. Quantitative evaluation of fecal drying methods for brown bear DNA analysis. Wildl. Soc. Bull. 2000. Vol. 28, no. 4. P. 951–957. doi: 10.2307/3783853

Murphy M., Waits L., Kendall K. The influence of diet on faecal DNA amplification and sex identification in brown bears (Ursus arctos). Mol. Ecol. 2003. Vol. 12. P. 2261–2265. doi: 10.1046/j.1365-294X.2003.01863.x

Panasci M., Ballard W. B., Breck S., Rodriguez D., Liewellyn D., Densmore L. D., Wester D. B., Baker R. Evaluation of fecal DNA preservation techniques and effects of sample age and diet on genotyping success. J. Wildl. Manag. 2011. Vol. 75. P. 1616–1624. doi: 10.1002/jwmg.221

Piggott M. P. Effect of sample age and season of collection on the reliability of microsatellite genotyping of faecal DNA. Wildl. Res. 2004. Vol. 31. P. 485–493. doi: 10.1071/WR03096

Ravanat J. L., Douki T., Cadet J. Direct and indirect effects of UV radiation on DNA and its components. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2001. Vol. 63. P. 88–102.

Reed J. Z., Tollit D. J., Thompson P. M., Amos W. Molecular scatology: the use of molecular genetic analysis to assign species, sex and individual identity to seal faeces. Mol. Ecol. 1997. Vol. 6, no. 3. P. 225–234. doi: 10.1046/j.1365-294X.1997.00175.x

Santini A., Lucchini V., Fabbri E., Randi E. Ageing and environmental factors affect PCR success in wolf (Canis lupus) excremental DNA samples. Mol. Ecol. Notes. 2007. Vol. 7. P. 955–961. doi: 10.1111/j.1471-8286.2007.01829.x

Schwartz M. K., Luikart G., Waples R. S. Genetic monitoring as a promising tool for conservation and management. Trends Ecol. Evol. 2006. Vol. 22, no. 1. P. 25–33. doi: 10.1016/j.tree.2006.08.009

Schwartz M. K., Tallmon D. A., Luikart G. Using genetics to estimate the size of wild populations: many methods, much potential, uncertain utility. Anim. Conserv. 1999. Vol. 2. P. 321–323. doi: 10.1111/j.1469-1795.1999.tb00079.x

Solberg K. H., Bellemain E., Drageset O. M., Taberlet P., Swenson J. E. An evaluation of field and non-invasive genetic methods to estimate brown bear (Ursus arctos) population size. Biol. Conserv. 2006. Vol. 128. P. 158–168. doi: 10.1016/j.biocon.2005.09.025

Swenson J., Taberlet P., Bellemain E. Genetics and conservation of European brown bears Ursus arctos. Mamm. Rev. 2011. Vol. 41, no. 2. P. 87–98. doi: 10.1111/j.1365-2907.2010.00179.x

Taberlet P., Camarra J. J., Griffin S., Uhres E., Hanotte O., Waits L. P., Dubois-Paganon C., Burke T., Bouvet J. Noninvasive genetic tracking of the endangered Pyrenean brown bear population. Mol. Ecol. 1997. Vol. 6. P. 869–876. doi: 10.1111/j.1365-294X.1997.tb00141.x

Taberlet P., Waits L. P., Luikart G. Noninvasive genetic sampling: look before you leap. Trends Ecol. Evol. 1999. Vol. 14, no. 8. P. 323–327. doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.08.053

Wasser S. K., Houston C. S., Koehler G. M., Cadd G. G., Fain S. R. Techniques for application of faecal DNA methods to field studies of Ursids. Mol. Ecol. 1997. Vol. 6. P. 1091–1097. doi: 10.1046/j.1365-294X.1997.00281.x