不同地理居群北草蜥染色體組型的比較分析

劉永章，張永普

（1.溫州醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035；2.溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州325035）

不同地理居群北草蜥染色體組型的比較分析

劉永章1，張永普2

（1.溫州醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035；2.溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州325035）

目的：研究了浙江北麂、洞頭、縉云、泰順和貴州貴陽(yáng)五個(gè)地理居群北草蜥（Takydromus septentrionalis）的染色體組型。方法：采用常規(guī)骨髓細(xì)胞空氣干燥法制備染色體。結(jié)果：北草蜥五個(gè)地理居群的二倍體均為2n=38（38I），NF=38，含有18對(duì)大染色體和1對(duì)小染色體，且全部為端部著絲粒染色體。北草蜥具異型性性染色體，雌性為ZW，雄性為ZZ 。結(jié)論：五個(gè)不同地理居群北草蜥之間的染色體在相對(duì)長(zhǎng)度方面存在著較大的差異，說(shuō)明不同地理居群的北草蜥染色體具有豐富的多樣性。

北草蜥；居群；染色體組型

北草蜥（Takydromus septentrionalis）隸屬于蜥蜴科（Lacertidae）的草蜥屬（Takydromus），分布于我國(guó)中亞熱帶，棲息于海拔180～1750 m的丘陵、平原和山區(qū)的茂密草叢中或矮灌木林中。染色體核型是鑒定不同物種或分類群之間的親緣關(guān)系的重要依據(jù)，對(duì)染色體核型的研究，可以探討物種在分類系統(tǒng)中的地位和系統(tǒng)演化過(guò)程，可以解釋物種所具有的生物學(xué)特征和遺傳多樣性。在部分爬行動(dòng)物種類中，不同地理居群的染色體核型模式存在的差異[1]，有的種類核型模式相對(duì)穩(wěn)定，但染色體相對(duì)長(zhǎng)度、臂比值等性狀存在差異[2-3]。目前，有關(guān)北草蜥的染色體組型分析僅報(bào)道了安徽省黃山市的居群[4]，不同地理居群北草蜥染色體組型模式是否存在差異尚不明確。本研究對(duì)浙江北麂島、洞頭島、縉云縣、泰順縣及貴州省貴陽(yáng)市五個(gè)不同地理居群中北草蜥的染色體相對(duì)長(zhǎng)度指標(biāo)進(jìn)行比較分析，以探討北草蜥不同地理居群間的親緣關(guān)系，為草蜥屬的分類、進(jìn)化及深入研究其細(xì)胞遺傳學(xué)特征提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料 用于北草蜥染色體組型分析的不同地理居群的北草蜥標(biāo)本采集于2003年4月上旬，北麂居群捕自北麂島（5♂♂3♀♀）；洞頭居群捕自洞頭島（6♂♂3♀♀）；縉云居群捕自縉云縣仙都鎮(zhèn)（5♂♂4♀♀）；泰順居群捕自泰順縣羅陽(yáng)鎮(zhèn)（4♂♂2♀♀）；貴陽(yáng)居群捕自貴州省貴陽(yáng)市郊（5♂♂）。所有實(shí)驗(yàn)材料在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)性別鑒定后，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（±0.01 mm）測(cè)量其頭體長(zhǎng)（snout-ventlength，SVL），55 mm以上的個(gè)體被判定為性成熟個(gè)體[5]。

1.2 方法 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的染色體制備采用常規(guī)骨髓細(xì)胞空氣干燥法。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按10μg/g體重比的劑量在腹腔注射秋水仙素溶液，5～6 h后處死取出脊椎骨，清除骨表面的肌肉，將骨剪碎于研缽內(nèi)，加入適量0.4% KCl溶液，洗出骨髓，隨后以1000 r/min速度離心30 min，收集沉淀，用新配制的Carnoy液（冰醋酸:甲醇=1:3）固定2次，每次30 min。最后一次固定并離心后棄去上清液，將沉淀物制成細(xì)胞懸浮液。取出預(yù)先冰凍過(guò)的干凈無(wú)油脂的載玻片，滴1～2滴細(xì)胞懸液于玻片上，烘干后以Giemsa液（用磷酸緩沖液以1:5稀釋，pH 7.0）染色10 min即完成染色體標(biāo)本的制備。然后取染色體標(biāo)本用NIKON MODEL ECLPSE E400顯微鏡觀察，在油鏡下觀察計(jì)算雌雄各為100個(gè)分散良好、形態(tài)清晰的中期分裂相，計(jì)算細(xì)胞的染色體數(shù)目并選擇15～32個(gè)分散較好、排列標(biāo)準(zhǔn)的分裂相用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍照，最后輸入電腦在Photoshop 6.0 cs下處理、放大、測(cè)量并計(jì)算染色體相對(duì)長(zhǎng)度（染色體相對(duì)長(zhǎng)度=一條染色體的長(zhǎng)度/該物種單倍體常染色體的總長(zhǎng)度+性染色體的長(zhǎng)度）按染色體相對(duì)長(zhǎng)度分組排列：染色體相對(duì)長(zhǎng)度大于9%的為大型染色體組，相對(duì)長(zhǎng)度小于7%的為小型染色體組。臂數(shù)的統(tǒng)計(jì)[6]:中部和亞中部著絲粒染色體的臂數(shù)計(jì)為2，亞端部和端部著絲粒染色體的臂數(shù)計(jì)為1。染色體類型描述符號(hào)[2]：V代表中部著絲粒，sV代表亞中部著絲粒，I代表端部著絲粒，sI代表亞端部著絲粒。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用t檢驗(yàn)比較各居群雌性和雄性間每對(duì)染色體的相對(duì)長(zhǎng)度，單因素方差分析（one-way ANOVA）和Tukey多重比較檢驗(yàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果

2.1 染色體組型 五個(gè)地理居群北草蜥的染色體組型（見(jiàn)圖1-2），其二倍體均為2n=38（38I），NF=38，且19對(duì)染色體都為端著絲粒染色體，染色體組內(nèi)大染色體和微小染色體的界限明顯。雌性個(gè)體有18對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體ZW，雄性個(gè)體有18對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體ZZ。Z染色體的大小介于第3對(duì)與第4對(duì)常染色體之間，W為小染色體，大小與第18對(duì)相當(dāng)。經(jīng)t檢驗(yàn)，各居群的雌性和雄性染色體的相對(duì)長(zhǎng)度存在差異，故每個(gè)居群雌性和雄性數(shù)據(jù)分開(kāi)處理。

圖1 不同地理居群雌性北草蜥的染色體組型

2.1.1 雌性北草蜥染色體相對(duì)長(zhǎng)度的差異：北麂、洞頭、縉云和泰順?biāo)膫€(gè)地理居群雌性染色體按相對(duì)長(zhǎng)度大小依次標(biāo)為 No.1～18，性染色體直接以Z與W來(lái)表示（見(jiàn)表1）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：No.7和11染色體的相對(duì)長(zhǎng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），其余15對(duì)染色體的相對(duì)長(zhǎng)度存在不同程度的差異（P<0.05）。No.1染色體的相對(duì)長(zhǎng)度為北麂和縉云兩個(gè)居群顯著大于泰順居群；No.2染色體為縉云居群顯著大于泰順居群；No.3染色體為北麂、洞頭和縉云居群顯著大于泰順居群；No.4染色體為北麂居群顯著大于泰順居群；No.5染色體為北麂、洞頭和縉云居群顯著大于泰順居群；No.6染色體為北麂、洞頭和縉云居群顯著大于泰順居群；No.12染色體為泰順居群顯著大于北麂居群；No.13染色體為洞頭和泰順兩居群顯著大于縉云居群；No.14染色體為泰順居群顯著大于北麂和縉云兩居群；No.15染色體為泰順居群顯著大于北麂和縉云兩居群；No.17染色體為泰順居群顯著大于北麂和縉云兩居群；No.18染色體為泰順居群>北麂居群>縉云居群>洞頭居群；Z染色體有差異（P<0.05），縉云居群顯著大于泰順居群；W染色體差異顯著（P<0.01），泰順居群顯著大于洞頭和縉云兩居群。根據(jù)染色體組型數(shù)據(jù)繪成染色體模式圖見(jiàn)圖3。

表1 不同地理居群北草蜥雌性染色體相對(duì)長(zhǎng)度的比較

圖3 雌性北草蜥的染色體模式圖

2.1.2 雄性北草蜥染色體相對(duì)長(zhǎng)度的差異：北麂、洞頭、縉云、泰順和貴陽(yáng)五個(gè)地理居群（雄性染色體按相對(duì)長(zhǎng)度大小依次標(biāo)為No.1～18，性染色體直接以ZZ來(lái)表示（見(jiàn)表2）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：No.3、6、7、12、13、18染色體的相對(duì)長(zhǎng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；其余13對(duì)染色體的相對(duì)長(zhǎng)度存在不同程度的差異（P<0.05）。No.1染色體為貴陽(yáng)居群>泰順居群>縉云居群；No.2染色體為貴陽(yáng)居群顯著大于北麂、洞頭和縉云居群；No.4染色體為貴陽(yáng)居群顯著大于北麂、縉云和泰順居群；No.5染色體為貴陽(yáng)居群顯著大于北麂居群；No.8染色體為洞頭和縉云居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.9染色體為北麂、洞頭、縉云和泰順居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.10染色體為縉云居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.11染色體為縉云居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.14染色體為北麂、縉云和泰順居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.15染色體為北麂、洞頭、縉云和泰順居群顯著大于貴陽(yáng)居群；No.16染色體為北麂居群>泰順居群>貴陽(yáng)居群；No.17染色體為北麂、洞頭、縉云和泰順居群顯著大于貴陽(yáng)居群；ZZ染色體差異極顯著（P<0.01），貴陽(yáng)居群顯著大于北麂、洞頭、縉云和泰順居群。據(jù)染色體組型數(shù)據(jù)繪成染色體模式圖見(jiàn)圖4。

表2 不同地理居群北草蜥雄性染色體相對(duì)長(zhǎng)度的比較

接表2

圖4 雄性北草蜥的染色體模式圖

3 討論

動(dòng)物的核型分化存在著三個(gè)水平的意義：一是種群內(nèi)分化，并不是總伴隨著明顯的形態(tài)分化，通常稱為多態(tài)（pilymorphism）；二是物種內(nèi)種群間的分化，叫多型（polytypism）；三是物種間的核型分化，引起生殖隔離的建立[7]。本研究報(bào)道北草蜥不同地理居群的染色體相對(duì)長(zhǎng)度經(jīng)對(duì)長(zhǎng)度經(jīng)ANOVA檢驗(yàn)和Tukey多重比較檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雌性北草蜥在四組不同地理居群18對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體中，染色體相對(duì)長(zhǎng)度差異存在如下規(guī)律：No.7、8、9、10、11對(duì)染色體差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；其余15對(duì)染色體泰順居群與北麂、洞頭、縉云之間染色體核型發(fā)生多對(duì)染色體的顯著性差異。 No.1、2、3、4、5、6及Z染色體，泰順居群相對(duì)長(zhǎng)度顯著小于北麂、洞頭和縉云三居群，且北麂居群和縉云居群較相近，兩者都略大于洞頭居群；No.12、13、14、15、16、17、18對(duì)及W染色體，泰順居群相對(duì)長(zhǎng)度顯著大于北麂、洞頭和縉云三居群，且北麂居群和縉云居群較接近，兩者都略小于洞頭居群（除No.18及W染色體）。雄性北草蜥在五組不同地理居群18對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體中，染色體相對(duì)長(zhǎng)度差異存在如下規(guī)律：No.3、6、7、12、13、18對(duì)染色體差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；其他13對(duì)染色體分布在貴州貴陽(yáng)與浙江北麂、洞頭、縉云、泰順之間染色體核型發(fā)生多對(duì)染色體的顯著性差異。No.1、2、4、5對(duì)及ZZ染色體，貴州居群顯著大于北麂、洞頭、縉云和泰順?biāo)木尤?；No.8、9、10、11、14、15、16、17對(duì)染色體，貴州居群顯著小于北麂、洞頭、縉云和泰順?biāo)木尤骸Ｒ虼吮辈蒡岬暮诵头只哂蟹N群間的多型現(xiàn)象。這可能與動(dòng)物長(zhǎng)期生活的地理環(huán)境有關(guān)。

本研究報(bào)道的浙江北麂、洞頭、縉云、泰順和貴州貴陽(yáng)五個(gè)不同地理居群及安徽黃山居群[4]的二倍體均為2n=38，NF=38，核型模式為38I，說(shuō)明北草蜥在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，其染色體數(shù)目相對(duì)穩(wěn)定，這與爬行動(dòng)物核型具有一定的保守性有關(guān)[3]。在動(dòng)物的進(jìn)化過(guò)程中，小的近端著絲粒的染色體是染色體的原始類型，而較大的具中部著絲粒的染色體是衍生類型，也就是說(shuō)，具有較多V/sV著絲粒染色體核型的種比具有較多sI/I著絲粒核型的種更為高級(jí)或特化[8]。本研究報(bào)道的北草蜥的染色體均為端部著絲粒，我們認(rèn)為北草蜥應(yīng)為石龍子—蜥蜴群中較原始的種類。

北草蜥在雌雄兩性中，有在形態(tài)上可辨認(rèn)的異型性染色體，雄性性染色體為ZZ，雌性性染色體為ZW。這種染色體分化類型屬于雌性異型（ZZ♂/ZW♀）。這與巨蜥科（Varanidae）的Varnus varius；壁虎科（Gekkonidae）的Heteronotia binoei，鬣蜥科（Agamidae）的P.ulangalii等相似[4，9]。這五個(gè)地理居群的北草蜥的核型均有18對(duì)大染色體和1對(duì)小染色體，且全部為端部著絲粒染色體，性染色體雌性為ZW，雄性為ZZ，這與同屬的南草蜥（T.sexlineatus ocellatus）、白條草蜥（T.wolteri）的染色體在演化上具有同源性。這三個(gè)種間的鑒別特征之一在于Z染色體的大小，北草蜥的Z染色體大小介于No.3與No.4之間，而南草蜥介于No.2與No.3之間，白條草蜥介于No.17與No.18之間。由此可推斷，北草蜥與南草蜥有著較近的親緣關(guān)系，與白條草蜥的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)[10]。

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Comparison of karyotypes of different geographical populations in Takydromus septentrionalis

LIU Yongzhang*，ZHANG Yongpu.
*Department of Biology，School of Life

Sciences，Wenzhou Medical College，Wenzhou，325035

Objective:To study karyotypes of Takydromus septentrionalis from Beiji，Dongtou，Jinyun and Taishuen of Zhejiang Province and Guiyang of Guizhou Province by making chromosomal specimens.Methods:The chromosomal specimens were prepared by the air-dry method of marrow cell.Results:The Takydromus septentrionalis from the five different geographic populations had 2n=38（38I），NF=38，including 18 pairs of macrochromosomes and 1 pairs of microchromosomes，moreover，all of the 19 pairs of chromosomes was areocentric chromosomes.There were different types of sexual chromosomes between the Karyotypes of the male and female.The female had ZW while the male had ZZ.Conclusion:The relative length has definite differences among the five different populations of Takydromus septentrionalis， which showed that the chromosomes of different geographical populations have diversities.

Takydromus septentrionalis；populations；karyotypes

Q953

A

1000-2138 (2011)01-0028-06

2010-05-17

劉永章（1964-），男，浙江浦江人，教授。

吳健敏）

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