洞庭湖水系3种鮈亚科鱼的染色体核型分析

邓玲慧, 邹纤,覃林,赵金枝,杨春英,刘良国



洞庭湖水系3种鮈亚科鱼的染色体核型分析

邓玲慧, 邹纤,覃林,赵金枝,杨春英,刘良国

(湖南文理学院生命科学学院, 湖南常德, 415000; 湖南文理学院湖南省水产高效健康生产协同创新中心, 湖南常德, 415000; 湖南文理学院动物学湖南省高校重点实验室, 湖南常德, 415000)

采用植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素体内注射法直接制作肾细胞染色体标本, 对洞庭湖水系3种鮈亚科鱼: 棒花鱼、花骨、麦穗鱼的染色体核型进行分析。结果表明, 3种鮈亚科鱼中期染色体二倍体数均为2= 50, 但核型存在差异, 棒花鱼的核型为2= 28M+ 20SM+ 2ST, 染色体臂数F= 98; 花骨的核型为2= 16M+ 14SM+ 16ST+ 4T, 染色体臂数F= 80; 麦穗鱼的核型公式为2= 18M+ 22SM+ 10ST, 染色体臂数F= 90。同时, 本文将洞庭湖水系与其它水域3种鮈亚科鱼的核型进行比较, 探讨了鮈亚科鱼类的系统演化及亲缘遗传关系。

洞庭湖水系; 鮈亚科; 棒花鱼; 花骨; 麦穗鱼; 核型

鮈亚科(Gobioninae)隶属于鲤形目(Cypriniformes)、鲤科(Cyprinidae), 是鲤科鱼类中种类最多的亚科之一, 世界范围内鮈亚科鱼类包括30属201种[1], 主要分布在东亚地区。我国的鮈亚科鱼类可分为22属90种和亚种, 以小型为主, 多分布在黑龙江以南、南岭以北的江河平原地区[2]。

棒花鱼属()、骨属()、麦穗鱼属(是鮈亚科中常见的属。棒花鱼()俗名爬虎鱼、推沙、沙锤, 隶属于鮈亚科棒花鱼属。花骨() 俗称吉勾鱼、冷丁等, 隶属于鮈亚科鱼骨属。麦穗鱼()又名小草鱼、罗汉鱼等, 隶属于鮈亚科麦穗鱼属。棒花鱼、花骨、麦穗鱼是洞庭湖水系各江河支流和湖泊常见的小型野生经济鱼类, 具有较高的经济价值。本实验以取自洞庭湖水系沅水和澧水的上述3种鮈亚科鱼为对象, 对其染色体核型进行了分析, 旨在了解洞庭湖水系鮈亚科鱼类染色体的遗传多样性及亲缘遗传关系, 为洞庭湖水系3种鮈亚科鱼的资源保护与开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

3种鮈亚科鱼均采自洞庭湖水系的沅水、澧水及其分支河流, 各随机取活体6尾(含雌、雄个体)用于染色体组型分析。试验用鱼运回后, 放入室内小型养殖池(控温20～25 ℃)暂养7 d后开始实验。

1.2 方法

1.2.1 肾细胞染色体标本的制备

染色体标本的制作方法参照刘良国等[3]的肾细胞染色体标本制备方法并加以改进, 操作步骤如下: 实验前1 d进行腹腔注射植物血球凝集素(PHA), 12 h后再次进行PHA腹腔注射, 2次注射剂量按鱼体重分别为10、8 μg/g, 第2次注射PHA溶液4.5 h后, 按鱼体重为2 μg/g注射秋水仙素, 1.5～2.0 h后取材; 将实验鱼剪鳃失血10 min, 解剖取出肾脏 (头肾) 放入盛有生理盐水的培养皿中清洗干净, 剔除脂肪组织和血块; 剪碎, 吸入10 mL离心管, 用吸管充分吹打(100次以上); 吸入生理盐水, 混合均匀, 静置 5 min 后, 吸取上层细胞悬液至另一离心管; 离心后的细胞沉淀用0.075 mol/L KCl液低渗处理, 卡诺氏液固定, 换液3次; 采用火焰干燥方法制片, Giemsa染液染色, 玻片反面用微流水冲洗, 室温下晾干后, 获得3种鮈亚科鱼的染色体玻片标本。

1.2.2 染色体数目统计及组型分析

在光学显微镜下对3种鮈亚科鱼的染色体玻片标本进行观察, 对观察到的比较清晰的染色体中期分裂相, 油镜下逐一进行数码拍照保存, 再利用Photoshop软件统计拍摄的每个分裂相的染色体数目, 得到3种鮈亚科鱼的染色体众数分布数据。确定每种鱼的染色体众数后, 每种鮈亚科鱼选择5个图像最清晰、数目最完整、染色体长度适中的中期分裂相, 剪下相纸上中期分裂相的每条染色体, 测量其全长、短臂长和长臂长, 计算其相对长度和臂比, 得到3种鮈亚科鱼染色体对的核型数据, 根据核型数据并依照Levan等[4]的染色体分组标准进行核型分析。

2 结果

2.1 3种鮈亚科鱼体细胞染色体数目

每种鮈亚科鱼选100个图像清晰、染色体分散良好的中期分裂相细胞进行计数, 取2数出现最多的为众数。统计得出棒花鱼、花骨和麦穗鱼染色体众数均为50, 具染色体众数的3种鮈亚科鱼的细胞中期分裂相数分别占全部计数细胞的78％、82％和84％。

2.2 3种鮈亚科鱼的核型

根据染色体相对长度和臂比值的测量结果(表1), 棒花鱼、花骨和麦穗鱼的全部染色体配成25对。按照Levan命名法, 棒花鱼的染色体可分为3组, 其中: 具中部着丝粒染色体(M组)14对、亚中部着丝粒染色体(SM组)10对和亚端部着丝粒(ST组)1对(图1), 其核型公式为2= 28M+ 20SM+ 2ST,F= 98 ; 花骨的染色体可分成4组, 分别是: M组8对、SM组7对、ST组8对和T组(端部着丝粒染色体)2对(图2), 其核型公式为2= 16M+ 14SM+ 16ST+ 4T,F= 80; 麦穗鱼的染色体分为3组: M组9对、SM组11对和ST组5对(图3),其核型公式为2= 18M+ 22SM+ 10ST,F= 90。在3种鮈亚科鱼的雌、雄个体之间未发现与性别有关的异形性染色体和随体次缢痕的出现。

图1 棒花鱼的染色体中期分裂相及组型

图2 花骨染色体中期分裂相及组型

图3 麦穗鱼染色体中期分裂相及组型

表1 洞庭湖水系3种鮈亚科鱼的染色体对的核型数据

3 讨论

关于鮈亚科鱼类的染色体核型, 国内已有一些报道。王雪等[5]曾对采自黑龙江抚远的11种鮈亚科鱼的染色体组型进行研究, 其中, 棒花鱼的核型为2= 50(22M+ 24SM+ 4ST), 麦穗鱼为2=50(18M+ 22SM+ 10ST)。李树深[6]对产于云南昆明的麦穗鱼进行核型分析, 发现其核型为2= 50(20M+ 26SM+ 4ST)。李康等[7]和常重杰等[8]对湖北、广东等地的多种鮈亚科鱼类进行了核型分析, 其中棒花鱼的核型均为2= 50(24M+ 24SM+ 2ST)。顾若波等[9]对江苏苏州的花骨进行核型分析, 得到其核型为2= 20M+ 12SM+10ST+ 8T。

本文报道的洞庭湖水系棒花鱼、花骨、麦穗鱼在二倍体染色体数目上与其他水域报道的鮈亚科鱼类属种完全一致[5, 7, 10], 均为2= 50, 这可以视为鮈亚科鱼类核型的一个基本特征, 也反映了这些鱼之间具有较近的亲缘关系。然而, 在染色体核型组成上, 不同水域的3种鮈亚科鱼类存在差异(表2): 本文报道的洞庭湖水系棒花鱼与其它水域的棒花鱼相比, 存在M染色体增多、SM染色体减少的现象; 花骨与湖北武汉、江西南昌、广东韶关等地的核型一致, 但与江苏苏州地区的花骨核型差异明显; 麦穗鱼与黑龙江、湖北等地的核型一致, 但与云南昆明的麦穗鱼核型存在差异。其原因可能是测量误差, 也可能是由于地理分布的不同, 这些鱼类在染色体演化过程中, 发生了染色体臂间倒位、易位或异染色质增减等较大的染色体重排[7], 染色体臂数变化, 从而表现出染色体核型上的多态性。

表2 不同水域3种鮈亚科鱼的核型比较

李树深[16]的研究指出, 在一定的分类阶元下, 生物种群有原始类群和特化类群之分, 其中含有端部或亚端部较多的着丝粒染色体的种群是原始类群, 而含有中部或亚中部较多的染色体的种群是特化类群, 表现出进化的趋势。据此, 从表2可以看出, 对于同处于鮈亚科这一分类阶元的3种鮈亚科鱼类, 棒花鱼的中部或亚中部着丝粒染色体较多, 而端部或亚端部着丝粒染色体较少, 因而进化上应属于鮈亚科中特化类群; 花骨和麦穗鱼存在中部或亚中部着丝粒染色体偏少而端部或亚端部着丝粒染色体相对较多的情况, 在进化上应属于鮈亚科中原始类群。陈宜瑜等[2]依据鮈亚科内各属鱼类的体型、口唇结构、鰾囊形态、下咽齿行数、背鳍刺有无、偶鳍和肛口的位置以及胸腹部裸露区范围等性状上的差异,将中国鮈亚科鱼类分为原始型鮈类和进化型似鮈类2大类群, 这与本实验对3种鮈亚科鱼类染色体核型分析的结果是一致的。

4 结论

本文采用鱼类活体肾细胞直接制片法, 获得洞庭湖水系棒花鱼、花骨、麦穗鱼3种鮈亚科鱼的染色体标本, 并对其进行组型分析。与其它水系3种鮈亚科鱼的核型作比较, 洞庭湖水系3种鮈亚科鱼在二倍体染色体数目上保持一致, 而在染色体核型上表现出多态性特征; 从进化地位上分析, 棒花鱼属于鮈亚科中特化类群, 花鱼骨和麦穗鱼属于鮈亚科中原始类群。

[1] Eschmeyer W N. Catalog of Fishes: Genera, Species, References [EB/OL]// http://researcharchive. calacademy. org/resear- ch/Ichthyology/catalog/fishcatmain.asp,2014–04–14.

[2] 陈宜瑜. 中国动物志·硬骨鱼纲·鲤形目(中卷)[M]. 北京: 科学出版社, 1998: 232–389.

[3] 刘良国, 赵俊, 崔淼. 尖鳍鲤的染色体组型分析[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2004, 36(1): 108–111.

[4] Levan A, Tred K, Sandberg A A. Nomencture for centromeric position on chromosomes [J]. Heredita, 1964, 52(2): 201– 220.

[5] 王雪, 沈俊宝. 黑龙江水系鱼类染色体组型研究[J]. 遗传, 1989, 11(3): 23–25.

[6] 李树深, 王蕊芳, 刘光佐, 等. 八种淡水真骨鱼类的核型研究[J]. 遗传学报, 1983, 5(4): 25–28.

[7] 李康, 李渝成, 周密, 等. 中国鲤科鱼类染色体组型的研究Ⅴ. 鮈亚科10种鱼的染色体组型的研究[J]. 武汉大学学报(自然科学版), 1984, 30(3): 113–122.

[8] 常重杰, 杜启艳, 卢龙斗. 鮈亚科三种鱼银染核型的比较研究[J]. 河南师范大学学报(自然科学版), 1995, 23(4): 66–68.

[9] 顾若波, 徐钢春, 闻海波, 等. 花骨鱼染色体组型分析及细胞核DNA含量的测定[J]. 广东海洋大学学报, 2008, 28(1): 12–14.

[10] 洪云汉, 李渝成, 李康, 等. 中国鲤科鱼类染色体组型的研究Ⅳ. 鮈亚科11种鱼的核型比较分析及其系统关系的探讨[J]. 动物学报, 1984, 30(4): 343–351.

[11] 余先觉, 周暾, 李渝成, 等. 中国淡水鱼类染色体[M]. 北京: 科学出版社, 1989: 4–29.

[12] 任修海, 崔建勋, 余其兴. 中国鲤科鱼类染色体核仁组织区研究[J]. 武汉大学学报(自然科学版), 1996, 42(4): 475–480.

[13] 徐亮, 王海军, 欧阳珊, 等. 对花骨鱼鱼染色体的数目和组型进行分析[J]. 江西科学学报, 2007, 25(2): 157–189.

[14] 李均祥. 花骨染色体核型研究[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(31): 13 658–13 659.

[15] 杨坤, 王子健, 祝东梅, 等. 麦穗鱼的组型分析和DNA含量测定[J]. 华中农业大学学报, 2012, 31(7): 371–375.

[16] 李树深. 鱼类细胞分类学[J]. 生物科学动态, 1981(2): 8–15.

(责任编校:刘刚毅)

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

刘良国, llg1818@126.com。

2016–05–19

国家自然科学基金(31572619); 湖南省高校创新平台基金(13K103)。