洞庭湖水系3種鮈亞科魚的染色體核型分析

鄧玲慧, 鄒纖,覃林,趙金枝,楊春英,劉良國

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洞庭湖水系3種鮈亞科魚的染色體核型分析

鄧玲慧, 鄒纖,覃林,趙金枝,楊春英,劉良國

(湖南文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院, 湖南常德, 415000; 湖南文理學(xué)院湖南省水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心, 湖南常德, 415000; 湖南文理學(xué)院動物學(xué)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南常德, 415000)

采用植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素體內(nèi)注射法直接制作腎細(xì)胞染色體標(biāo)本, 對洞庭湖水系3種鮈亞科魚: 棒花魚、花骨、麥穗魚的染色體核型進(jìn)行分析。結(jié)果表明, 3種鮈亞科魚中期染色體二倍體數(shù)均為2= 50, 但核型存在差異, 棒花魚的核型為2= 28M+ 20SM+ 2ST, 染色體臂數(shù)F= 98; 花骨的核型為2= 16M+ 14SM+ 16ST+ 4T, 染色體臂數(shù)F= 80; 麥穗魚的核型公式為2= 18M+ 22SM+ 10ST, 染色體臂數(shù)F= 90。同時(shí), 本文將洞庭湖水系與其它水域3種鮈亞科魚的核型進(jìn)行比較, 探討了鮈亞科魚類的系統(tǒng)演化及親緣遺傳關(guān)系。

洞庭湖水系; 鮈亞科; 棒花魚; 花骨; 麥穗魚; 核型

鮈亞科(Gobioninae)隸屬于鯉形目(Cypriniformes)、鯉科(Cyprinidae), 是鯉科魚類中種類最多的亞科之一, 世界范圍內(nèi)鮈亞科魚類包括30屬201種[1], 主要分布在東亞地區(qū)。我國的鮈亞科魚類可分為22屬90種和亞種, 以小型為主, 多分布在黑龍江以南、南嶺以北的江河平原地區(qū)[2]。

棒花魚屬()、骨屬()、麥穗魚屬(是鮈亞科中常見的屬。棒花魚()俗名爬虎魚、推沙、沙錘, 隸屬于鮈亞科棒花魚屬?；ü?) 俗稱吉勾魚、冷丁等, 隸屬于鮈亞科魚骨屬。麥穗魚()又名小草魚、羅漢魚等, 隸屬于鮈亞科麥穗魚屬。棒花魚、花骨、麥穗魚是洞庭湖水系各江河支流和湖泊常見的小型野生經(jīng)濟(jì)魚類, 具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)以取自洞庭湖水系沅水和澧水的上述3種鮈亞科魚為對象, 對其染色體核型進(jìn)行了分析, 旨在了解洞庭湖水系鮈亞科魚類染色體的遺傳多樣性及親緣遺傳關(guān)系, 為洞庭湖水系3種鮈亞科魚的資源保護(hù)與開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

3種鮈亞科魚均采自洞庭湖水系的沅水、澧水及其分支河流, 各隨機(jī)取活體6尾(含雌、雄個(gè)體)用于染色體組型分析。試驗(yàn)用魚運(yùn)回后, 放入室內(nèi)小型養(yǎng)殖池(控溫20～25 ℃)暫養(yǎng)7 d后開始實(shí)驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 腎細(xì)胞染色體標(biāo)本的制備

染色體標(biāo)本的制作方法參照劉良國等[3]的腎細(xì)胞染色體標(biāo)本制備方法并加以改進(jìn), 操作步驟如下: 實(shí)驗(yàn)前1 d進(jìn)行腹腔注射植物血球凝集素(PHA), 12 h后再次進(jìn)行PHA腹腔注射, 2次注射劑量按魚體重分別為10、8 μg/g, 第2次注射PHA溶液4.5 h后, 按魚體重為2 μg/g注射秋水仙素, 1.5～2.0 h后取材; 將實(shí)驗(yàn)魚剪鰓失血10 min, 解剖取出腎臟 (頭腎) 放入盛有生理鹽水的培養(yǎng)皿中清洗干凈, 剔除脂肪組織和血塊; 剪碎, 吸入10 mL離心管, 用吸管充分吹打(100次以上); 吸入生理鹽水, 混合均勻, 靜置 5 min 后, 吸取上層細(xì)胞懸液至另一離心管; 離心后的細(xì)胞沉淀用0.075 mol/L KCl液低滲處理, 卡諾氏液固定, 換液3次; 采用火焰干燥方法制片, Giemsa染液染色, 玻片反面用微流水沖洗, 室溫下晾干后, 獲得3種鮈亞科魚的染色體玻片標(biāo)本。

1.2.2 染色體數(shù)目統(tǒng)計(jì)及組型分析

在光學(xué)顯微鏡下對3種鮈亞科魚的染色體玻片標(biāo)本進(jìn)行觀察, 對觀察到的比較清晰的染色體中期分裂相, 油鏡下逐一進(jìn)行數(shù)碼拍照保存, 再利用Photoshop軟件統(tǒng)計(jì)拍攝的每個(gè)分裂相的染色體數(shù)目, 得到3種鮈亞科魚的染色體眾數(shù)分布數(shù)據(jù)。確定每種魚的染色體眾數(shù)后, 每種鮈亞科魚選擇5個(gè)圖像最清晰、數(shù)目最完整、染色體長度適中的中期分裂相, 剪下相紙上中期分裂相的每條染色體, 測量其全長、短臂長和長臂長, 計(jì)算其相對長度和臂比, 得到3種鮈亞科魚染色體對的核型數(shù)據(jù), 根據(jù)核型數(shù)據(jù)并依照Levan等[4]的染色體分組標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核型分析。

2 結(jié)果

2.1 3種鮈亞科魚體細(xì)胞染色體數(shù)目

每種鮈亞科魚選100個(gè)圖像清晰、染色體分散良好的中期分裂相細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù), 取2數(shù)出現(xiàn)最多的為眾數(shù)。統(tǒng)計(jì)得出棒花魚、花骨和麥穗魚染色體眾數(shù)均為50, 具染色體眾數(shù)的3種鮈亞科魚的細(xì)胞中期分裂相數(shù)分別占全部計(jì)數(shù)細(xì)胞的78％、82％和84％。

2.2 3種鮈亞科魚的核型

根據(jù)染色體相對長度和臂比值的測量結(jié)果(表1), 棒花魚、花骨和麥穗魚的全部染色體配成25對。按照Levan命名法, 棒花魚的染色體可分為3組, 其中: 具中部著絲粒染色體(M組)14對、亞中部著絲粒染色體(SM組)10對和亞端部著絲粒(ST組)1對(圖1), 其核型公式為2= 28M+ 20SM+ 2ST,F= 98 ; 花骨的染色體可分成4組, 分別是: M組8對、SM組7對、ST組8對和T組(端部著絲粒染色體)2對(圖2), 其核型公式為2= 16M+ 14SM+ 16ST+ 4T,F= 80; 麥穗魚的染色體分為3組: M組9對、SM組11對和ST組5對(圖3),其核型公式為2= 18M+ 22SM+ 10ST,F= 90。在3種鮈亞科魚的雌、雄個(gè)體之間未發(fā)現(xiàn)與性別有關(guān)的異形性染色體和隨體次縊痕的出現(xiàn)。

圖1 棒花魚的染色體中期分裂相及組型

圖2 花骨染色體中期分裂相及組型

圖3 麥穗魚染色體中期分裂相及組型

表1 洞庭湖水系3種鮈亞科魚的染色體對的核型數(shù)據(jù)

3 討論

關(guān)于鮈亞科魚類的染色體核型, 國內(nèi)已有一些報(bào)道。王雪等[5]曾對采自黑龍江撫遠(yuǎn)的11種鮈亞科魚的染色體組型進(jìn)行研究, 其中, 棒花魚的核型為2= 50(22M+ 24SM+ 4ST), 麥穗魚為2=50(18M+ 22SM+ 10ST)。李樹深[6]對產(chǎn)于云南昆明的麥穗魚進(jìn)行核型分析, 發(fā)現(xiàn)其核型為2= 50(20M+ 26SM+ 4ST)。李康等[7]和常重杰等[8]對湖北、廣東等地的多種鮈亞科魚類進(jìn)行了核型分析, 其中棒花魚的核型均為2= 50(24M+ 24SM+ 2ST)。顧若波等[9]對江蘇蘇州的花骨進(jìn)行核型分析, 得到其核型為2= 20M+ 12SM+10ST+ 8T。

本文報(bào)道的洞庭湖水系棒花魚、花骨、麥穗魚在二倍體染色體數(shù)目上與其他水域報(bào)道的鮈亞科魚類屬種完全一致[5, 7, 10], 均為2= 50, 這可以視為鮈亞科魚類核型的一個(gè)基本特征, 也反映了這些魚之間具有較近的親緣關(guān)系。然而, 在染色體核型組成上, 不同水域的3種鮈亞科魚類存在差異(表2): 本文報(bào)道的洞庭湖水系棒花魚與其它水域的棒花魚相比, 存在M染色體增多、SM染色體減少的現(xiàn)象; 花骨與湖北武漢、江西南昌、廣東韶關(guān)等地的核型一致, 但與江蘇蘇州地區(qū)的花骨核型差異明顯; 麥穗魚與黑龍江、湖北等地的核型一致, 但與云南昆明的麥穗魚核型存在差異。其原因可能是測量誤差, 也可能是由于地理分布的不同, 這些魚類在染色體演化過程中, 發(fā)生了染色體臂間倒位、易位或異染色質(zhì)增減等較大的染色體重排[7], 染色體臂數(shù)變化, 從而表現(xiàn)出染色體核型上的多態(tài)性。

表2 不同水域3種鮈亞科魚的核型比較

李樹深[16]的研究指出, 在一定的分類階元下, 生物種群有原始類群和特化類群之分, 其中含有端部或亞端部較多的著絲粒染色體的種群是原始類群, 而含有中部或亞中部較多的染色體的種群是特化類群, 表現(xiàn)出進(jìn)化的趨勢。據(jù)此, 從表2可以看出, 對于同處于鮈亞科這一分類階元的3種鮈亞科魚類, 棒花魚的中部或亞中部著絲粒染色體較多, 而端部或亞端部著絲粒染色體較少, 因而進(jìn)化上應(yīng)屬于鮈亞科中特化類群; 花骨和麥穗魚存在中部或亞中部著絲粒染色體偏少而端部或亞端部著絲粒染色體相對較多的情況, 在進(jìn)化上應(yīng)屬于鮈亞科中原始類群。陳宜瑜等[2]依據(jù)鮈亞科內(nèi)各屬魚類的體型、口唇結(jié)構(gòu)、鰾囊形態(tài)、下咽齒行數(shù)、背鰭刺有無、偶鰭和肛口的位置以及胸腹部裸露區(qū)范圍等性狀上的差異,將中國鮈亞科魚類分為原始型鮈類和進(jìn)化型似鮈類2大類群, 這與本實(shí)驗(yàn)對3種鮈亞科魚類染色體核型分析的結(jié)果是一致的。

4 結(jié)論

本文采用魚類活體腎細(xì)胞直接制片法, 獲得洞庭湖水系棒花魚、花骨、麥穗魚3種鮈亞科魚的染色體標(biāo)本, 并對其進(jìn)行組型分析。與其它水系3種鮈亞科魚的核型作比較, 洞庭湖水系3種鮈亞科魚在二倍體染色體數(shù)目上保持一致, 而在染色體核型上表現(xiàn)出多態(tài)性特征; 從進(jìn)化地位上分析, 棒花魚屬于鮈亞科中特化類群, 花魚骨和麥穗魚屬于鮈亞科中原始類群。

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(責(zé)任編校:劉剛毅)

Karyotype analysis of three Gobioninae in the Dongting Lake water system

Deng Linghui, Zou Xian, Qin Lin, Zhao Jinzhi, Yang Chunying, Liu Liangguo

(College of Life Science, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China ; Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hunan Province, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China ; Key Laboratory of Zoology in Hunan Higher Education, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The chromosomes number and karyotype of three Gobioninae:,andwhich are collected from the Dongting Lake water system were analyzed by using phytohemagglutinin (PHA) and colchicine injection method directly to make renal cell chromosome specimens. The results show that the diploid number of metaphase chromosomes of the three Gobioninae is 2= 50, but there are differences in karyotype, the karyotype formula ofis 2= 28M+ 20SM+ 2ST,F= 98,is 2= 16M+ 14SM+ 16ST+ 4T,F= 80 andis 2= 18M+ 22SM+ 10ST,F= 90. At the same time, the phylogeny and genetic relationship were explored by comparing with the karyotypes of the three gobioninae.

Dongting Lake water system; Gobioninae;;;; karyotype

10.3969/j.issn.1672–6146.2016.04.016

Q 959

1672–6146(2016)04–0069–05

劉良國, llg1818@126.com。

2016–05–19

國家自然科學(xué)基金(31572619); 湖南省高校創(chuàng)新平臺基金(13K103)。