经营田鼠染色体标本片的制备及分析

经营田鼠染色体标本片的制备及分析

染色研究可以为动物遗传、分类和动物地理学的研究提供基础信息。经营田鼠(Microtuslimnophilus)隶属于啮齿目(Rodentia)、仓鼠科(Cricetidae)、田鼠属(Microtus),较为广泛地分布于欧亚大陆北部地区。我国的经营田鼠主要集中分布在青海、甘肃、新疆和宁夏等地,为植食性小哺乳动物。有关田鼠的种群调节、母体效应、择偶行为、亲属识别、能量代谢等已进行过大量研究,但目前国内有关经营田鼠细胞遗传学的资料报道甚少。本研究通过对室内繁殖的经营田鼠染色体标本的制备与分析,了解该种动物染色体的数目范围、核型及G带特征,从细胞遗传学角度揭示其种质特征,并为田鼠属种间进化关系以及染色体同源性分析提供参考资料。1材料和方法1.1实验动物的选择野生经营田鼠捕自中国科学院海北高寒草甸生态统定位站(37′29～37′45N,101′12～101′23E)附近的高寒草甸或灌丛,将其置于河南科技大学实验牧场配对繁殖,挑选90日龄以内的健康田鼠12只(雄鼠7只,雌鼠5只)作为实验动物。1.2主试剂和设备秋水仙素,胰蛋白酶,双目显微镜,易创YD200数字摄像机。1.3染色样品的制备经营田鼠染色体标本片参照骨髓法制备。1.4g带带型检测将染色体空白片室温老化3～5d,于75℃的烘箱中烤片2h,后用2.5g/L的胰蛋白酶消化液处理40～60s,Giemsa染色6～8min,冲洗、干燥后,观察G带带型。选择形态完整、带型清晰的雌、雄鼠显带分裂相进行显微照相,经放大、打印后,剪贴配对制成显带核型图,并统计其G带的数量及带型。1.5染色体形态类型的划分选择染色体分散适中,形态、数目清晰的分裂相显微照相,并测量雌、雄鼠各30个分裂相。按下列公式计算所测染色体的相对长度、臂比值和着丝粒指数,根据大小、着丝粒的位置,按Leven等标准划分染色体形态类型,并编号排成核型图。相对长度%=[某条染色体的长/1～19号染色体总长(包括X、Y染色体平均长度)]×100%;臂比值=长臂/短臂;着丝粒指数%=[短臂/(长臂+短臂)]×100%。2结果2.1经营田鼠细胞染色体数统计染色体数目,结果见表1。从表1可知,经营田鼠体细胞2n众数为38,平均占所观察细胞总数的80%,据此确定经营田鼠的体细胞染色体数为2n=38。2.2成核型的染色体分别对雌、雄经营田鼠各30个体细胞的19对染色体(包括1对性染色体)的短臂、长臂进行测量,并计算其3个参数,结果见表2。根据染色体的长短进行剪贴、配对制成核型图(图1)。图1显示,雄性经营田鼠染色体核型由18对常染色体和1对异配型性染色体XY组成,雌性染色体核型由18对常染色体和1对同配型性染色体XX组成。根据表2的数据,对照Leven等的标准进行染色体形态定位,经营田鼠19对染色体的特征如下:第1组为1～9号(包括Y)为依次由大到小的t染色体;第2组为10号染色体,唯一的sm染色体;第3组为11～18号(包括X)为依次由大到小的m染色体;X染色体的大小介于14号和15号之间,Y染色体为最小的t染色体。2.3设浅带的大小经营田鼠19对染色体中期G带带型(图2)特征描述如下:1号:共分布有9条深带8条浅带,近端有2条窄深带、1条宽深带和2条浅带,中部有3条窄深带、1条宽深带和4条浅带,远端分布2条窄深带和2条宽浅带。2号:共有5条深带6条浅带,近着丝粒处有1条稍宽深带和2条浅带,中部有2条窄深带、1条宽深带和1条浅带、1条宽浅带,远端为1条窄深带和2条窄浅带。3号:共有5条深带4条浅带,近着丝粒处有1条深而宽的带,中部有2条窄深带、2条窄浅带和1条宽浅带,远端为2条深带、1条窄浅带。4号:共有4条深带4条浅带,近着丝粒处有1条浅带、1条深带,中部有1条窄深带、1条宽深带和1条窄浅带、1条宽浅带,远端为1条窄浅带、1条窄深带。5号:共有5条深带6条浅带,近着丝粒处有2条深带、2条窄浅带,中间有3条窄浅带、2条窄深带,远端为1条窄深带、1条窄浅带。6号:共有3条深带4条浅带,近着丝粒处为3条窄浅带、2条窄浅带,远端为1条稍宽的深带、1条浅带。7号:共有2条深带2条浅带,近着丝粒处为1条浅带、1条深带,中部为1条宽浅带,远端为1条宽深带。8号:共有4条深带4条浅带,近着丝粒处为1条浅带、1条深带,中间为2条浅带、1条深带,远端为1条窄浅带、2条窄深带。9号:共有1条深带2条浅带。10号:短臂上有1条深带2条浅带,长臂上有9条带,近着丝粒处有1条深带,中间有1条宽浅带、1条深带,远端有3条深带、3条窄浅带。11号:短臂上有4条深带3条浅带,近着丝粒处有1条深带,中间有1条浅带、1条深带,远端有2条窄浅带、2条窄深带,长臂上有4条深带、5条浅带,近着丝粒处有1条宽浅带,中间有2条深带、2条窄浅带,远端有2条深带、2条窄浅带。12号:为中着丝粒染色体,两条臂上分别有3条深带和3条浅带。13号:短臂上有2条深带2条浅带,近着丝粒处有1条宽浅带,中部有1条宽深带,远端有1条窄浅带、1条窄深带,长臂上共有4条深带、3条浅带,近着丝粒处有1条深的宽带,中间有1条深带和2条浅带,远端有2条深带、1条窄浅带。14号:短臂上有3条深带2条浅带,近着丝粒处有1条窄深带,中间有1条深带和2条浅带,远端有1条窄深带;长臂上有3条深带、2条浅带,近着丝粒处有1条稍宽深带,中间有1条稍宽浅带和1条深带,远端有1条窄深带、1条窄浅带。15号:短臂上有3条深带、3条浅带,近着丝粒处有1条稍宽深带,中间有2条浅带和1条窄深带,远端有1条窄浅带和1条深带,长臂上有3条深带、3条浅带,近着丝粒处有1条浅的窄带,中间2条深带、1条窄浅带,远端有1条窄深带、1条窄浅带。16号:短臂上有3条深带、2条浅带,近着丝粒处有1条深带,中间为1条深带、1条稍宽的浅带,远端有1条深带、1条窄浅带,长臂上有3条深带、2条浅带,近着丝粒处有1条窄深带,中间1条窄浅带、1条深带,远端有1条窄浅带、1条深带。17号:短臂有2条深带、2条窄浅带,长臂上分布3条深带、2条浅带。18号:短臂有2条深带、1条窄浅带和1条稍宽的浅带,长臂上有1条宽深带、1条窄深带和1条稍宽的浅带、1条窄浅带。19号(性染色体):(1)X:短臂上分布2条深带、3条窄浅带,长臂上分布3条深带、2条窄浅带,近着丝粒处为1条宽深带,远端为2条窄深带、2条窄浅带。(2)Y:共有3条深带、2条窄浅带,近着丝粒处分布有1条深带,中间1条窄浅带、1条窄深带,远端为1条窄浅带、1条窄深带。雄性经营田鼠的19对染色体共有365条带,其中深带187条,浅带178条;雌性的19对染色体共分布有370条带,其中深带190条,浅带180条。3讨论3.1根据所使用的动物的染色体核型我国学者对啮齿目动物染色体的研究主要集中在仓鼠科和鼠科,其中,染色体数目最少的是黑线仓鼠,2n=22;最多的则是中国豪猪,2n=66。即使同一个属的种类,染色体数目也不完全相同,如仓鼠属、田鼠属、家鼠属等,甚至不同地区的同一种动物其染色体数目也有差别,如大仓鼠、东方田鼠、棕色田鼠等,这说明啮齿目动物之间染色体特征相差较大,也反映了啮齿目动物在演化过程中染色体数目变化的开放性。本试验所得经营田鼠的染色体数目、特征,与棕色田鼠染色体数目为49～52,有2对染色体和X染色体为m、sm外,其余均为t染色体,以及东方田鼠染色体数目为42～52,有7～9对m、sm(含X),11～18对t(含Y)染色体不同。这也验证了同一个属甚至同一个种的啮齿目动物,其染色体数目不完全相同的结论。根据徐肇华等的观点,具有较多单臂染色体的核型属于原始型,在仓鼠属的演化过程中,主要通过融合、断裂及易位演化为具有较多双臂染色体的核型,与棕色田鼠、东方田鼠染色体数目相比,经营田鼠的染色体数目最少且双臂染色体较多,应是较晚出现的一个分支。另外经营田鼠的Y染色体为最小的t染色体,这与闫楠等报道的棕色田鼠Y染色体大小无法准确识别的结论不同。3.2鼠染色体g带核型的研究本研究结果显示,经营田鼠19对染色体共分布有370条带(雄性365条),其中深带190条,浅带180条。因目前国内尚未见经营田鼠染色体G带核型的报道,