李鳳君, 徐含峰, 王旭明, 韋海雪, 張 琪, 王 瓊, 陳順德*
(1.四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,四川成都610101; 2.廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣西南寧530004)
染色體是遺傳信息的載體,其次縊痕是一對(duì)同源染色體除著絲粒(主縊痕)外的另一個(gè)收縊部分.國內(nèi)外對(duì)染色體次縊痕進(jìn)行了相關(guān)研究[1-4],一些研究證實(shí)染色體次縊痕存在多態(tài)性[5-6].King[5]對(duì)澳大利亞12種雨蛙進(jìn)行了帶型分析,并對(duì)雨濱蛙屬(Litoria)中出現(xiàn)的多態(tài)次縊痕進(jìn)行了分類.劉萬國等[6]也對(duì)4種蛙屬兩棲動(dòng)物的次縊痕多態(tài)性進(jìn)行了研究,并對(duì)次縊痕、銀染核仁組織區(qū)(Ag-NORs)和結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)間的相互關(guān)系進(jìn)行了分析.
四川短尾鼩(Anourosorex squamipes)在分類學(xué)上屬于鼩形目(Soricomorpha)鼩鼱科(Soricidae),棲息于海拔300~2 500 m的農(nóng)田、灌叢等多種環(huán)境,地下及地面生活,雜食性[7],主要分布在四川、重慶、陜西、甘肅、湖北、貴州和云南[8].臺(tái)灣短尾鼩(Anourosorex yamashinai)曾作為四川短尾鼩的亞種[9],Motokawa 等[10]依據(jù)染色體的不同將臺(tái)灣短尾鼩定為獨(dú)立種,同時(shí)報(bào)道了臺(tái)灣短尾鼩的染色體次縊痕多態(tài)性.作為臺(tái)灣短尾鼩的近緣種,四川短尾鼩的染色體次縊痕是否具有多態(tài)性尚未見報(bào)道.本文旨在研究四川短尾鼩的染色體核型,分析其染色體次縊痕是否存在多態(tài)性,為進(jìn)一步研究染色體次縊痕多態(tài)性發(fā)生的原因及其功能提供基礎(chǔ)資料.
1.1 實(shí)驗(yàn)材料 本研究于2016年在四川省成都市四川師范大學(xué)校園內(nèi),采用籠捕的方法共捕捉到成年四川短尾鼩12只,其中雄性9只,雌性3只,體重21 ~35 g,平均體重 30.3 g.
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 染色體制備 采用骨髓細(xì)胞制片,參考文獻(xiàn)[11-12]骨髓細(xì)胞染色體制備的方法并稍作修改.腹腔注射質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%秋水仙素溶液(按照4μg/g體重注射),經(jīng)過3~4 h處理后,采用頸椎脫臼法處死四川短尾鼩.通過取骨髓、低滲處理、固定、空氣干燥法制片及染色后,在顯微鏡油鏡下進(jìn)行染色體的照相和記數(shù)分析.
1.2.2 染色體核型與次縊痕分析 觀察分裂相好的中期細(xì)胞以及對(duì)染色體形態(tài)正常且分散良好的10個(gè)中期分裂相細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)、測(cè)量、顯微攝像等.計(jì)算染色體的相對(duì)長(zhǎng)度、臂比和著絲粒指數(shù)等的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,按文獻(xiàn)[13]標(biāo)準(zhǔn)劃分染色體形態(tài)類型,并編號(hào)排成核型圖,將放大的染色體照片逐條裁剪、分類,并根據(jù)染色體形態(tài)特征,按照染色體長(zhǎng)度遞減順序(X、Y染色體除外)配對(duì)排序.排序計(jì)算公式參考文獻(xiàn)[14].選取77個(gè)形態(tài)清晰、分散較好的細(xì)胞(2n=48)對(duì)染色體次縊痕進(jìn)行觀察并計(jì)數(shù),以分析四川短尾鼩次縊痕多態(tài)性.
表1 四川短尾鼩染色體類型及測(cè)量Tab.1 Measurement and types of karyotype of Anourosorex squamipes
2.1 染色體數(shù)目和染色體核型 通過對(duì)77個(gè)分裂相好的中期細(xì)胞的觀察和對(duì)10個(gè)染色體細(xì)胞的拍照測(cè)量,結(jié)果表明四川短尾鼩染色體為二倍體,染色體數(shù)為2n=48.10個(gè)形態(tài)清晰、分散較好的細(xì)胞的染色體相對(duì)長(zhǎng)度、臂比、著絲粒指數(shù)的平均值和方差分別見表1.按文獻(xiàn)[13]的染色體形態(tài)及命名法則,四川短尾鼩23對(duì)常染色體中有16對(duì)染色體臂比在1.0~1.7,為中部著絲粒染色體,其余7對(duì)臂比皆在1.7~3.0,為亞中部著絲粒染色體,無亞端著絲粒染色體和端著絲粒染色體.在性染色體對(duì)中,X染色體為中部著絲粒染色體,為最大的染色體;Y染色體為亞中部著絲粒染色體,其相對(duì)長(zhǎng)度介于第13號(hào)和第14號(hào)染色體之間,在所有的亞中部著絲粒染色體中,Y染色體相對(duì)長(zhǎng)度僅大于第21號(hào)染色體.從相對(duì)長(zhǎng)度上看,四川短尾鼩的最大染色體(X)是最小染色體(No.23)的4倍左右.根據(jù)以上分析,四川短尾鼩的染色體核型公式為
2.2 染色體次縊痕 在24對(duì)同源染色體(包括X、Y染色體)中,任何一對(duì)非同源染色體在長(zhǎng)度、形態(tài)等方面存在著明顯差異.在所有染色體對(duì)中,第21號(hào)、第22號(hào)染色體在形態(tài)結(jié)構(gòu)上與其它染色體存在著非常顯著的差異,在其染色體臂上存在獨(dú)特的二級(jí)收縮結(jié)構(gòu)(次縊痕),且染色體次縊痕數(shù)量在1~3條之間波動(dòng)(表2和圖1).在77個(gè)細(xì)胞(2n=48)中,10個(gè)細(xì)胞有1個(gè)次縊痕,50個(gè)細(xì)胞具有2個(gè)次縊痕,17個(gè)細(xì)胞具有3個(gè)次縊痕(表2).
表2 四川短尾鼩染色體次縊痕數(shù)量分布Tab.2 Distribution of secondary constriction structure numbers in Anourosorex squamipes
圖1 四川短尾鼩染色體組型(2n=48)Fig.1 Conventional karyotype of Anourosorex squamipes(2n =48)
染色體數(shù)目與結(jié)構(gòu)變異是物種分化和新物種產(chǎn)生的重要原因.四川短尾鼩的染色體組型(2n=48)、次縊痕位置(No.21、No.22)、次縊痕數(shù)量多態(tài)性(1~3條)與 Motokawa等[10]報(bào)道的臺(tái)灣短尾鼩不同,后者2n=50,次縊痕位于第20號(hào)染色體上,數(shù)量1~2條.這些差異說明四川短尾鼩與臺(tái)灣短尾鼩在長(zhǎng)時(shí)間的物種進(jìn)化過程中,由于大陸和臺(tái)灣之間海峽的地理隔離,導(dǎo)致2個(gè)物種間形成了不同的染色體和次縊痕.在鼩鼱科中,物種內(nèi)具有染色體次縊痕數(shù)量多態(tài)性的物種僅有3種,除四川短尾鼩和臺(tái)灣短尾鼩外,還有日本水鼩鼱(Chimarrogale platycephalus)[15].次縊痕數(shù)量多態(tài)屬于次縊痕多態(tài)性的一種,對(duì)于物種內(nèi)染色體次縊痕數(shù)量多態(tài)產(chǎn)生的原因尚不清楚,還有待進(jìn)一步研究.
次縊痕是染色體上的一個(gè)縊縮部位,其數(shù)量、位置和大小是染色體的重要形態(tài)特征,一般認(rèn)為染色體的次縊痕區(qū)域與核仁組織區(qū)的形成有關(guān).在次縊痕多態(tài)的遺傳機(jī)制的研究中,陳廣文等[16]認(rèn)為次縊痕多態(tài)和染色體數(shù)目的變化是物種進(jìn)化的重要因素之一.King[5]對(duì)12種兩棲動(dòng)物次縊痕多態(tài)性進(jìn)行了研究,認(rèn)為次縊痕位置的改變來源于潛在的核仁組織區(qū)的擴(kuò)大.劉萬國等[6]探討染色體次縊痕(SC)、核仁組織區(qū)(NORs)和結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)三者間的關(guān)系,認(rèn)為這三者之間的關(guān)系是錯(cuò)綜復(fù)雜的,應(yīng)視物種的不同而定.本文從細(xì)胞遺傳學(xué)的角度證實(shí)了相同地區(qū)的四川短尾鼩染色體次縊痕數(shù)量多態(tài)性的現(xiàn)象,研究結(jié)果將對(duì)深入研究染色體次縊痕多態(tài)性的發(fā)生原因及其遺傳機(jī)制具有重要意義.
四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2018年6期