優(yōu)雅蟈螽細(xì)胞減數(shù)分裂期染色體行為的觀察

關(guān)曉利

(山西大同大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，山西大同 037009）

優(yōu)雅蟈螽細(xì)胞減數(shù)分裂期染色體行為的觀察

關(guān)曉利

(山西大同大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，山西大同 037009）

本文以螽斯精巢為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)過(guò)低滲、固定、壓片、空氣干燥、改良品紅染色制備染色體標(biāo)本，對(duì)優(yōu)雅蟈螽減數(shù)分裂染色體行為進(jìn)行了研究.結(jié)果：優(yōu)雅蟈螽精巢細(xì)胞染色體2n♂＝31，染色體幾乎全部為近端部著絲粒染色體，其性別決定機(jī)制為：XO為雄性，XX為雌性.減數(shù)分裂雙線期同源染色體形成環(huán)狀或8字狀，端部交叉的結(jié)構(gòu).

優(yōu)雅蟈螽 減數(shù)分裂 染色體

昆蟲(chóng)染色體的研究，包括分析染色體核型、有絲分裂、減數(shù)分裂、特殊染色體、染色體的結(jié)構(gòu)與數(shù)量變異，不僅對(duì)昆蟲(chóng)分類(lèi)系統(tǒng)的建立、近緣種的區(qū)分、昆蟲(chóng)種類(lèi)演替規(guī)律及種間種內(nèi)進(jìn)化，而且對(duì)遺傳學(xué)、害蟲(chóng)的遺傳防治及害蟲(chóng)抗藥性機(jī)理具有重要意義.我國(guó)在昆蟲(chóng)染色體研究方面，對(duì)許多種類(lèi)的染色體核型進(jìn)行了研究，取得了一些成果[1].研究?jī)?yōu)雅蟈螽減數(shù)分裂染色體行為，將為螽斯生殖生理、系統(tǒng)發(fā)育等提供資料.

1 材料與方法

1.1 材料

花鳥(niǎo)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)優(yōu)雅蟈螽末齡若蟲(chóng)，室內(nèi)飼養(yǎng).

1.2 方法

1.2.1 取材、預(yù)處理、固定及保存

將螽斯雄蟲(chóng)活體注射0.05%濃度的秋水仙素溶液，每只個(gè)體注射2～8μL，以蟲(chóng)體大小而定，6～8 h后，進(jìn)行活體解剖，在蟲(chóng)體腹部側(cè)膜處剪一小口，用尖頭鑷子夾出精巢，除去精巢表面的結(jié)締組織，將精巢浸入低滲液中5～10min，轉(zhuǎn)入卡諾固定液 (甲醇：冰醋酸＝3：1)中約8～12 h，其間換固定液一次，然后移至70%酒精中，于4℃冰箱保存?zhèn)溆肹2].

1.2.2 染色體制片

本文采用壓片法制作染色體玻片標(biāo)本.用鑷子夾取精巢小管，至于培養(yǎng)皿中，切取其末端膨大部分，放到洗凈的載玻片上，滴加一滴40%～ 60%的冰醋酸溶液，軟化10～20 min，加蓋片，覆濾紙，施加壓力，使細(xì)胞分散，然后液氮冰凍揭片，無(wú)塵處自然干燥.用品紅染色，蒸餾水沖洗，干燥，鏡檢[2].

1.2.3 染色體的觀察拍照

將干燥后的染色體標(biāo)本置于光學(xué)顯微鏡下觀察，選擇好的分裂相進(jìn)行拍照分析.

2 優(yōu)雅蟈螽精原細(xì)胞減數(shù)分裂的染色體行為

減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂形式，僅發(fā)生于有性生殖細(xì)胞形成過(guò)程中的某個(gè)階段.減數(shù)分裂的主要特征是細(xì)胞僅進(jìn)行一次染色體的復(fù)制，隨后進(jìn)行兩次分裂.兩次分裂分別稱(chēng)為減數(shù)分裂Ⅰ期和減數(shù)分裂Ⅱ期.兩性生殖細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂，各自的染色體數(shù)減少一半.

減數(shù)分裂與有絲分裂的一個(gè)主要區(qū)別在于其復(fù)雜的分裂前期，在粗線期同源染色體形成聯(lián)會(huì)復(fù)合體，在雙線期同源染色體分離，表現(xiàn)出特殊的染色體形態(tài)行為.

2.1 細(xì)線期(Leptonema)

細(xì)線期為前期Ⅰ的開(kāi)始階段，染色體細(xì)長(zhǎng)纏繞在一起，難以區(qū)分各條染色體 (圖1-1).每條染色體復(fù)制為兩條姐妹染色單體，但在顯微鏡下還分辨不出.

2.2 偶線期(zygotene)

染色體開(kāi)始濃縮，但仍然是細(xì)絲狀.在這個(gè)時(shí)期，同源染色體開(kāi)始配對(duì)，但還沒(méi)有完全配對(duì)，在同源染色體之間存在著間隙(圖1-2).

2.3 粗線期(Pachytene)

同源染色體完全配對(duì)，形成二價(jià)染色體，在此過(guò)程中，染色體進(jìn)一步濃縮，變粗變短，此時(shí)已經(jīng)可以區(qū)分各個(gè)二價(jià)染色體，同時(shí)我們?cè)谶@一時(shí)期觀察到了分叉現(xiàn)象的存在(圖1-3).

2.4 雙線期(Diplotene)

同源染色體間的聯(lián)會(huì)逐漸解體，兩側(cè)軸從中部開(kāi)始分離.在早雙線期，同源染色體剛剛開(kāi)始分離，聯(lián)會(huì)復(fù)合體之間大部分還相互連接，只有一小部分已經(jīng)分開(kāi) (圖1-4).晚雙線期同源染色體之間幾乎完全分離，只是在中間部分還相互交聯(lián)，有的已經(jīng)完全分開(kāi)，并排排列在一起.有的形成8字狀(圖1-5).

2.5 終變期(Diakinesis)

同源染色體已經(jīng)完全分離，形成了兩條非常明顯的染色體，染色體形成短棒狀結(jié)構(gòu)(圖1-6).

2.6 中期Ⅰ(MetaphaseⅠ)

染色體進(jìn)一步縮短變粗，幾乎成為點(diǎn)狀.此時(shí)的同源染色體在紡錘絲的牽引下，排列在赤道板周?chē)?圖1-7).

2.7 后期Ⅰ(NanphaseⅠ)

同源染色體相互分離并向兩極移動(dòng)，但染色體只是剛剛開(kāi)始分離，還沒(méi)有到達(dá)細(xì)胞的兩極 (圖1-8).

2.8 早末期Ⅰ(Early telophase)

同源染色體到達(dá)細(xì)胞兩極，并且開(kāi)始去凝集(圖1-9).

2.9 中期Ⅱ(MetaphaseⅡ)，末期Ⅱ(TelophaseⅡ)

減數(shù)分裂中期Ⅱ與有絲分裂的過(guò)程相似，但仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)：第一細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有成對(duì)的同源染色體，第二染色體有時(shí)會(huì)以奇數(shù)的形式出現(xiàn).(圖1-10)，在末期Ⅱ，染色體去凝集，有成為染色質(zhì)狀態(tài).此時(shí)，原來(lái)的親本細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂得到四個(gè)子細(xì)胞(圖1-11).

圖1 優(yōu)雅蟈螽精原細(xì)胞減數(shù)分裂染色體

3 討論

優(yōu)雅蟈螽屬于螽斯科Tettigoniidae，染色體數(shù)目為2n＝31，對(duì)于其他做過(guò)染色體研究的螽斯總科昆蟲(chóng)的染色體數(shù)目多為2n♂＝29，但也有幾種與優(yōu)雅蟈螽相同，如亞螽亞科Saginae、以及盾螽亞科Decticinae和露螽亞科Phaneropterinae中的個(gè)別種類(lèi).從圖中可以看到大部分的染色體沒(méi)有很明顯的中部著絲粒，因此本人認(rèn)為優(yōu)雅蟈螽精原細(xì)胞染色體幾乎全部為近端部著絲粒染色體，性別決定機(jī)制為XO♂/XX♀[3].

優(yōu)雅蟈螽的X染色體呈現(xiàn)異固縮現(xiàn)象，在減數(shù)分裂的前期就已經(jīng)濃縮.在減數(shù)分裂的中期Ⅰ分裂相中可以很清楚的看到，X染色體與其它的染色體有所不同，它可能是中部著絲粒[4].

我國(guó)昆蟲(chóng)染色體的研究經(jīng)歷幾十年發(fā)展，取得了一批重大的成果，填補(bǔ)了較多的研究空白.如今我國(guó)直翅目蝗總科的細(xì)胞分裂學(xué)初步形成了體系[5]，隨著對(duì)半翅目、同翅目、雙翅目等昆蟲(chóng)染色體核型研究的展開(kāi)[6]，染色體分析已成為分析系統(tǒng)關(guān)系的一個(gè)新手段.然而，我們也必須看到，我國(guó)昆蟲(chóng)染色體的研究整體水平同國(guó)際差距仍然很大，研究規(guī)模也不符合我國(guó)昆蟲(chóng)種類(lèi)繁多，分布廣泛的現(xiàn)狀，同害蟲(chóng)治理的實(shí)際需求好存在一定的差距.因此，探尋有效的核型分析方法應(yīng)是昆蟲(chóng)染色體深入研究的首要任務(wù).

[1]張禮生，張青文，蔡青年，等.中國(guó)昆蟲(chóng)染色體研究現(xiàn)狀與展望[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2003，46(6)：773-782.

[2]常巖林，廉振民.露螽科四種昆蟲(chóng)的核型研究[J].遺傳，2000，22(6)：385-388.

[3]Warchalowska SliwaE，BugrovAG.Maryanska Nadachowska AKaryotyoes and the banding pattern so for some species of the Phaneropterinae(Orthoptera，Tettigonioidea)[J].FoliiaBiol(Krakow)，1996，44：5-10.

[4]WarchalowskaSliwaE，BugrovAG，Maryanska NadachowskaA.Karyotypes of the three species of the genera Poecilimon Fisch.and IsophyaBr.W.(Orthoptera，Tettigonioidea，Phaneropterinae)from the NorthCancasus[J].Caryologia，1995，48：27-34.

[5]馬恩波，歐曉紅，喬格俠.蝗總科染色體研究及科級(jí)綜合比較(直翅目)[J].昆蟲(chóng)分類(lèi)學(xué)報(bào)，2000，22(1)：6-9.

[6]付建業(yè)，張青文，蔡青年，等.甜菜夜蛾細(xì)胞分裂期染色體的觀察[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2005，48(1)：135-138.

Observation on M eiotic C hromosomes of the Gampsodeis G ratiosa

GUAN Xiao-li
(School of Continual Education，ShanxiDatong University，Datong Shanxi，037009)

Chromosome preparations weremade from testis tissue of the Gampsodeis gratiosa with the airdrymethod.Themorphological characteristics and behaviors of the chromosomes at various phases ofmitosis and meiosis were studied.The chromosome number of the Gampsodeis gratiosawas determined as 2n＝31，all chromosomes are acrocentric.During the diplotene the synaptonemal complexes showed rings crossed.

Gampsodeis gratiosa；meiosis；chromosome

Q969.26+3.2

A

〔編輯 楊德兵〕

1674-0874(2010)01-0059-03

2009-07-18

關(guān)曉利(1963-)，女，山西大同人，副教授，研究方向：微生物學(xué).