泰國(guó)斗魚(yú)的染色體組型分析

李岑,毛歡歡,姜玉聲,李亞娟,王茂林,王偉,張明昭

(大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023)

泰國(guó)斗魚(yú)的染色體組型分析

李岑,毛歡歡,姜玉聲,李亞娟,王茂林,王偉,張明昭

(大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023)

對(duì)泰國(guó)斗魚(yú)Betta splendens的染色體組型進(jìn)行了分析。采用植物血球凝集素和秋水仙素活體注射法,取泰國(guó)斗魚(yú)的腎和鰓分別制備雌、雄染色體滴片,分析其染色體組型。結(jié)果表明:泰國(guó)斗魚(yú)的染色體數(shù)目為2n=42,其中有2條為亞中部著絲粒染色體(sm),8條為亞端部著絲粒染色體(st),其余32條為端部著絲粒染色體(t),染色體組型公式為2sm+8st+32t,臂數(shù)NF=44,雌、雄染色體組型無(wú)差異,也未發(fā)現(xiàn)異型的性染色體。

泰國(guó)斗魚(yú);染色體;組型分析

泰國(guó)斗魚(yú)Betta splendens又名暹羅斗魚(yú),隸屬于鱸形目、攀鱸亞目、絲足鱸科、斗魚(yú)亞科,原產(chǎn)于泰國(guó)、馬來(lái)西亞等地。雄性泰國(guó)斗魚(yú)擁有絢麗多彩的尾鰭,姿態(tài)美麗,相遇時(shí)相互打斗,繁殖時(shí)又有 “吐泡”筑巢的習(xí)性。這些特點(diǎn)吸引了大批水族愛(ài)好者。目前,泰國(guó)斗魚(yú)人工繁殖與養(yǎng)殖技術(shù)日趨成熟[1],在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí),也為科研人員提供了良好的選育品種。

染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體,分析染色體組型有助于了解魚(yú)類(lèi)的遺傳組成和發(fā)育機(jī)制,可為物種鑒定、雜交和多倍體育種提供科學(xué)依據(jù)。自20世紀(jì)70年代以來(lái),對(duì)魚(yú)類(lèi)染色體的研究工作開(kāi)展得較快,已研究的種類(lèi)超過(guò)兩千余種[2]。雖然攀鱸亞目有較多著名的食用和觀賞魚(yú)類(lèi),但有關(guān)其染色體的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。秦偉等[3]研究了烏鱧Channa argus Cantor的染色體組型,確定核型為2n=48,染色體組型公式為4sm+22st+22t,臂數(shù)NF=68,染色體臂數(shù)多于月鱧Channa asiatica和斑鱧Channa maculate,為三者中進(jìn)化位置最高的種類(lèi)。陳友鈴等[4]報(bào)道了觀賞魚(yú)藍(lán)曼龍 Trichogaster trichopterus的染色體組型為2n=46t,NF=46。Ratanathan等[5]、Grazyna等[6]分析了泰國(guó)斗魚(yú)的染色體組型,認(rèn)為其染色體數(shù)目為2n=42,但組型有所不同。

泰國(guó)斗魚(yú)被引入中國(guó)養(yǎng)殖多年,很多品系經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的人工選育,其染色體組型是否發(fā)生變異有待研究。本試驗(yàn)中,作者對(duì)市售泰國(guó)斗魚(yú)染色體組型進(jìn)行了分析,旨在為泰國(guó)斗魚(yú)細(xì)胞遺傳學(xué)的研究以及基于染色體育種技術(shù)的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

泰國(guó)斗魚(yú)購(gòu)于大連市中山公園水族市場(chǎng),雌、雄魚(yú)各10尾,暫養(yǎng)于大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水族箱內(nèi)(容積為50 L),試驗(yàn)用水為曝曬的自來(lái)水,水溫為26～28℃,pH為6.5～7.5,硬度TDS為80～98 mg/L。

1.2 方法

1.2.1 染色體標(biāo)本的制備 按照李亞娟等[7]的方法稍作改進(jìn)。以6 μg/g(魚(yú)體質(zhì)量)的劑量給每尾魚(yú)腹腔注射植物血球凝集素(PHA),20 h后再次注射,注射量與第一次相同。4 h后,以6 μg/g(魚(yú)體質(zhì)量)的劑量注射秋水仙素,2 h后,斷尾取血。解剖魚(yú)后取其腎臟和鰓,用體積分?jǐn)?shù)為0.7%的生理鹽水沖洗兩次,用0.075 mol/L的KCl低滲溶液處理50 min,再用新配制的卡諾固定液固定3次,每次15 min。將用卡諾固定液浸泡的魚(yú)組織取出,向組織中加入2～3滴體積分?jǐn)?shù)為50%的冰乙酸,用剪刀剪碎組織,再滴加4～5滴卡諾固定液,經(jīng)300目濾網(wǎng)過(guò)濾。用膠頭滴管吸取濾液,滴于預(yù)冷載玻片上,自然干燥。用10%的Giemsa染液染色2 h,純水沖洗,干燥后鏡檢。

1.2.2 染色體的組型分析 取雌、雄魚(yú)各10尾共計(jì)100個(gè)分散良好的分裂相計(jì)數(shù),以確定染色體眾數(shù)。選取分散良好,長(zhǎng)度適中,著絲粒清晰,染色體眾數(shù)與上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致的中期分裂相拍照,用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

染色體分類(lèi)采用Levan等[8]的標(biāo)準(zhǔn),即按臂比將染色體分為4組:中部著絲點(diǎn)染色體(m),臂比為1.0～1.7;亞中部著絲點(diǎn)染色體(sm),臂比為1.8～3.0;亞端部著絲點(diǎn)染色體(st),臂比為3.1～7.0;端部著絲點(diǎn)染色體(t),臂比為7.1～8.0。

染色體相對(duì)長(zhǎng)度為染色體全長(zhǎng)占整個(gè)染色體組的單倍染色體總長(zhǎng)度的百分比。臂比為長(zhǎng)臂與短臂的比。

2 結(jié)果

2.1 染色體數(shù)目

統(tǒng)計(jì)了雌、雄魚(yú)各10尾共計(jì)100個(gè)染色體的中期分裂相,結(jié)果如圖1所示。大多數(shù)個(gè)體的中期分裂相染色體數(shù)目為42 條, 占總數(shù)的65%。

圖1 泰國(guó)斗魚(yú)染色體數(shù)目的分布頻率Fig.1 Number frequency of chromosomes in Siamese fighting fish Betta splendens

2.2 染色體組型

染色體制片觀察結(jié)果表明,雌、雄泰國(guó)斗魚(yú)染色體數(shù)目和形態(tài)無(wú)明顯差異。通過(guò)測(cè)量分析多個(gè)分裂良好、著絲點(diǎn)清晰的分裂相,獲得了泰國(guó)斗魚(yú)染色體的相對(duì)長(zhǎng)度、臂比和染色體類(lèi)型(表1)。按Levan等[8]的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),泰國(guó)斗魚(yú)的42條染色體中,有2條染色體為亞中部著絲粒染色體(sm), 8條為亞端部著絲粒染色體(st),其余32條為端部著絲粒染色體(t),染色體組型公式為2sm+ 8st+32t,臂數(shù)NF=44。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異型的性染色體(圖2)。

表1 泰國(guó)斗魚(yú)的染色體組型分析(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.1 Karyotype analyses of Siamese fighting fish Betta splendens(mean±S.D.)

圖2 泰國(guó)斗魚(yú)中期分裂相及染色體組型Fig.2 Chromosomes at metaphase and karyotypes in Siamese fighting fish Betta splendens

3 討論

染色體的數(shù)目和形態(tài)具有物種的特點(diǎn)。染色體數(shù)目的變化通常與多倍化、染色體缺失或重復(fù)、著絲粒的斷裂或染色體的融合等原因有關(guān),在特定的分類(lèi)階元中染色體可以反映物種之間的親緣關(guān)系,但并不與生物的復(fù)雜程度和進(jìn)化地位顯著相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果與Ratanathan等[5]和Grazyna等[6]報(bào)道的泰國(guó)斗魚(yú)染色體數(shù)目一致,均為2n=42,而同為斗魚(yú)亞科的叉尾斗魚(yú)Macropodus opercuiaris和圓尾斗魚(yú)M.chinensis的染色體數(shù)目為2n=46[2],表明泰國(guó)斗魚(yú)與后兩者的親緣關(guān)系要遠(yuǎn)于后兩者之間的親緣關(guān)系。筆者也曾研究發(fā)現(xiàn),泰國(guó)斗魚(yú)的繁殖習(xí)性與后兩者差異明顯,這與上述結(jié)論一致[9]。

Galetti等[10-11]和 Brum等[12]分析了海水魚(yú)類(lèi)的染色體組型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),大多數(shù)海水魚(yú)類(lèi)的染色體組數(shù)目為2n=48,是海水魚(yú)類(lèi)的原始染色體組型。余先覺(jué)等[13]推測(cè),2n=48和2n=50可能是中國(guó)淡水魚(yú)類(lèi)的原始染色體組型。泰國(guó)斗魚(yú)與同為斗魚(yú)科的叉尾斗魚(yú)和圓尾斗魚(yú)染色體數(shù)目不相同,且都少于所報(bào)道的淡水魚(yú)類(lèi)原始染色體數(shù)目,表明其染色體經(jīng)歷了各自的進(jìn)化過(guò)程。

染色體通過(guò)易位、倒位等方式發(fā)生結(jié)構(gòu)改變,但自然界中這種變異發(fā)生的概率并不高[14]。Grazyna等[6]認(rèn)為,染色體的卷曲程度以及滴片和觀察方法等都影響染色體組型的分析結(jié)果。本試驗(yàn)中獲得的泰國(guó)斗魚(yú)染色體組型與已有的研究結(jié)果不同,而不同學(xué)者對(duì)叉尾斗魚(yú)染色體組型的報(bào)道也有差異(表2)。筆者認(rèn)為,要準(zhǔn)確判定同一物種核型差異的原因,應(yīng)采用熒光原位雜交等技術(shù)加以綜合分析。小島吉雄[15]比較了800余種已有染色體組型報(bào)道的魚(yú)類(lèi)染色體,將真骨魚(yú)類(lèi)分為低位類(lèi)、中位類(lèi)和高位類(lèi)3個(gè)演化類(lèi)群,進(jìn)化上越是處于上位,染色體越收斂,端部著絲粒染色體就越多,臂數(shù)就越少。李樹(shù)深[16]也提出,在特定的分類(lèi)群體中,染色體臂數(shù)較少的為原始類(lèi)群,染色體臂數(shù)較多的為特化類(lèi)群。無(wú)論是已有文獻(xiàn)還是本研究結(jié)果,所報(bào)道的泰國(guó)斗魚(yú)染色體臂數(shù)均少于叉尾斗魚(yú)和圓尾斗魚(yú),表明前者進(jìn)化地位較后兩者原始,而更確切的進(jìn)化關(guān)系還有待于對(duì)其DNA水平的分析。

魚(yú)類(lèi)是脊椎動(dòng)物的原始類(lèi)群,其性染色體的分化并不明顯[17]。據(jù) Vasiliev[18]的統(tǒng)計(jì),在已有染色體研究的2 000多種魚(yú)類(lèi)中,僅有50余種具有異型的性染色體。本試驗(yàn)中分別制備了雌、雄泰國(guó)斗魚(yú)染色體滴片,結(jié)果表明,雌、雄魚(yú)染色體組型無(wú)區(qū)別,也未發(fā)現(xiàn)異型的性染色體。但是,這仍然不能說(shuō)明泰國(guó)斗魚(yú)是否存在性染色體,今后應(yīng)開(kāi)展對(duì)性別決定基因的研究,才能有助于解決這一問(wèn)題。

表2 斗魚(yú)亞科常見(jiàn)種類(lèi)的染色體組型Tab.2 Karyotypes of common species in Macropodusinae

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Karyotype analysis of Siamese fighting fish Betta splendens

LI Cen,MAO Huan-huan,JIANG Yu-sheng,LI Ya-juan, WANG Mao-lin,WANG Wei,ZHANG Ming-zhao
(Key Laboratory of Mariculture&Stock Enhancement in North China's Sea,Ministry of Agriculture,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

The karyotype was analyzed in chromosomes in kidney and gill of Siamese fighting fish Betta splendens injected with phytohaemagglutinin(PHA)and colchicines.The results showed that Siamese fighting fish had chromosome number of 2n=42,with 2 submetacentric chromosomes(sm),8 subtelocentric chromosomes(st),and 32 telocentric chromosomes(t).The karyotype formula was described as 2sm+8st+32t,with diploid arm number(NF)of 44.There were no differences in karyotype between female and male individuals,and no heterotropic chromosome pair was found.

Betta splendens;chromosome;karyotype

S961.2

A

2013-03-06

遼寧省教育廳科研項(xiàng)目(2009A175);遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(LJQ2011074);國(guó)家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(201019);大連海洋大學(xué)蔚藍(lán)英才工程項(xiàng)目

李岑(1984-),男,碩士研究生。E-mail:licen27@163.com

姜玉聲(1977-),男,博士,副教授。E-mail:jysfish@yahoo.com.cn

2095-1388(2013)06-0553-04