Anourosorex squamipes染色體次縊痕多態(tài)性研究

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 材料與方法

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 結(jié)果

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）

3 討論

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.