裸体方格星虫染色体组型分析

裸体方格星虫染色体组型分析 3 邓岳文 王庆恒 杜宇宏 林斯里 杜晓东 ( )广东海洋大学水产学院 湛江 524025 ( ) 摘要 : 将裸体方格星虫 Sipunculus nudus 置于 0104 %秋水仙素溶液中暂养 12 h ,取其体腔液 , 用 盐 度 6150 ‰的过滤海水低渗 45 min ,1 500 rΠmin 离心 8 min ,卡诺氏液固定 1 h ,热滴片 , 5 % Giemsa 染色 ,显微 观察 、摄影 ,根据 Levan 等的分类进行染色体组型分析 。结果明 ,裸体方格星虫的染色体基数为 x = 17 ,2n = 2x = 34 ,染色体组型为 2n = 2x = 26m + 8sm ,NF = 68。除第 2 、3 、4 、8 对染色体为亚中部着丝粒染( ) () 色体 sm外 ,其余均为中部着丝粒染色体 m。臂比值变化范围是 11211,21617 。未发现性染色体和随 体 。 关键词 : 裸体方格星虫 ;染色体 ;组型分析 () 中图分类号 :Q953 文献标识码 :A 文章编号 :025023263 200805295204 Karyotype Analysis of Sipu nc ul us n udus 3DENG Yue2Wen WANG Qing2Heng DU Yu2Hong L IN Si2Li DU Xiao2Dong ( )Fishery College , Guangdong Ocean University , Zhanjiang 524025 , China Abstract : The samples of Sipunculus nudus were treated with 0104 % colchicine solution for 12 h. The celomic liquid was extracted , treated with 615 ‰ seawater for 45 min , and then centrifuged at 1 500 rΠmin for 8 min. The sediment was fixed by Carnoy’s solution. The suspension was dropped on heated slides. The slides were stained with Giemsa () 5 % , p H 618, rinsed in distilled water and air2dried. Well2spread metaphase chromosomes were examined and photographs were taken with a photomicroscope . The chromosome types were categorized according to Levan’s report . It was found that the basic number of chromosomes of S . nudus was x = 17 , 2n = 2x = 34 and the karyotype formula was 2n = 2x = 26m + 8sm , NF = 68. All chromosome pairs were metacentric , except that the chromosome pair numbers 2 , 3 , 4 , 8 were submetacentric . Arm ratio was in range of 11211 - 21617. No sex chromosomes and satellites were observed in the present study. Key words : Sipunculus nudus ; Chromosome ; Karyotype ( ) , 隶属于方格星虫纲 Sipunculidea方 门习见种 目前对于星虫类动物的基础研究主要集中 1 , 2 3 ,6 ( ) 格 星 虫 目 Sipunculiformes 方 格 星 虫 科在系统分类和繁殖生物学方面,而有关 ( ) Sipunculidae方格星虫属 ,世界性分布 ,我国沿 染色体组型等细胞遗传学研 究 较 少 。迄 今 为 7 海均有分布 。已有的研究表明 ,日本海产裸体 止 ,仅见日本学者 Silverstein对日本海域的太 ( ) 帄洋革囊星虫 Phascolosoma pacif icum 、斯氏盾 ( ) 管星虫 Aspidosipho steenstrupii 、黑 色 樱 心 星 虫 ( ) 基金项目 广东省自然科学基金资助项目 No . 06029125,广 ( ) ( Thysanocardia nigra、裸体方格星虫 Sipunculus () 东海洋大学面上项目 No . 0812069; ) nudus等 13 种星虫的染色体数目及组型的研 3 通讯作者 , E2mail : duxd @gdou. edu. cn ; 究报道 。 第一作者介绍 王庆恒 ,男 ,讲师 ; 从事海洋无脊椎动物研究 ; E2mail :wangqingheng @163 . com 。 裸体方格星虫又名光裸星虫 ,为星虫动物 收稿日期 :2007212209 ,修回日期 :2008206226 方格星虫的染色体组型为 : 2n = 2x = 30m + 2sm ,计算染色体 散较好的分裂相测定染色体长度 7 8 + 2st 。由于同一物种地理分布的不同 ,长期 的相对长度和臂比值 , 参照 Levan 等标准进 生殖隔离可能导致染色体组型产生差异 。本研 行染 色 体 分 类 : 即 臂 比 值 为 110 , 117 、117 , 究以湛江市遂溪县沿海的裸体方格星虫为材料 310 、310,710 及大于 710 的染色体分别称为中 分析了其染色体数目和组型 ,并与日本海产裸 部着丝粒染色体 、亚中部着丝粒染色体 、亚端部 体方格星虫及其他星虫的染色体组型进行了比 着丝粒染色体及端部着丝粒染色体 。较 ,旨在为星虫类动物种间和种内关系探讨提 2 结 果 供细胞学依据 ,同时为裸体方格星虫细胞遗传 学和育种研究提供基础资料 。 211 裸体方格星虫染色体二倍体数目 对 100 个分散良好的中期分裂相进行染色体数目统 1 材料与 计 ,具 34 条染色体的分裂相为 89 个 ,占分裂相 111 实验材料 2006 年 12 月,2007 年 1 月 , 总数的 89 % ,由此可以确定光裸星虫的染色体 ( ) 基数为 x = 17 ,2n = 2x = 34 表 1。没有发现具 从湛江市遂溪县海域潮间带收集裸体方格星 虫 ,体重 12,20 g ,活体带回实验室 。 有随体的染色体 。 112 实验方法 将样品在 18,20 ?的 0104 %表 1 裸体方格星虫染色体二倍体计数 秋水仙素溶液中暂养 12 h ,取其体腔液 ,用盐度Ta ble 1 Diploid chromosome number of 6150 ‰海水低渗 45 min ,加入新配制的卡诺氏 Sipuncul us nudus 液预固定 ,1 500 rΠmin 离心 8 min ,弃上清液 ; 用 ()染色体数 2n 29 30 32 33 34 35 66 Chromosome number 固定液悬浮沉淀细胞 ,固定 15 min ,1 500 rΠmin )( 细胞数 Cell number 个 2 1 3 3 89 1 1 ( ) 离心 5 min ,弃上清液 重复 3 次; 加入 50 %乙 ( )百分比 Percentage % 2 1 3 3 89 1 1 酸悬浮沉淀物 , 40 ?热滴片 , 待滴片 干 燥 后 用 () 5 % Giemsa 染色液 p H 618染色 8 min ,双蒸水 裸体方格星 212 裸体方格星虫染色体组型 冲洗 ,自然干燥后中性树胶封片 。尼康 YS100 μ虫染 色 体 组 总 长 度 为 65151 m , 染 色 体 最 长 显微镜镜检 ,蔡司 Axioskop 40 显微成像系统摄 μμμ2153m 、最短 1151m ,帄均长 1193m ,臂比值 影并打印出照片 。 变化范围 1121,2162 。裸体方格星虫染色体中 113 核型分析 选取染色体分散良好的分裂 期 分裂相及组型见图1 。裸体方格星虫染色体 相 100 个 ,统计染色体数目 。从中选择 20 个分 图 1 裸体方格星虫染色体分裂中期相及其组型 Fig. 1 The meta phase chromosomes and karyotype of Sipuncul us nudus m :中部着丝粒染色体 ; sm :亚中部着丝粒染色体 。M : Metacentric chromosomes ; sm : Sub2metacentric chromosomes. 的制备材料 。 组型为 2n = 2x = 26m + 8sm ,NF = 68 。按染 我们利用秋水仙素比较了两种处理方法的色体由长到短的顺序分别命名 ,除了第 2 、3 、4 、 ( ) 效果 : ?取体腔液后直接加秋水仙素溶液处理 。 8 对染色体为亚中部着丝粒染色体 sm外 , 其 ( ) 余的都为中部着丝粒染色体 m。没有发现性 通过这种方法得到中期分裂相较少 ,其原因可 () 染色体 表 2。 能是在体腔液中进行分裂的细胞比例较小和离 心换液过程中部分细胞丢失 。 ?将裸体方格星 表 2 裸体方格星虫染色体平均绝对长度 、 虫先置于秋水仙素溶液中暂养 ,然后再取其体相对长度和臂比的统计结果及染色体分类 腔液进行制片 。这种方法容易得到相对较多的 Ta ble 2 Average chromosome length , relative length , arm ratio and chromosome classif ication 分裂相 ,其原因是延长了处理时间 ,将多个细胞 of Sipuncul us nudus 阻断在细胞分裂中期 。此种制片方式的关键是 染色体长度 相对长度 染色体 把握秋水仙素溶液处理裸体方格星虫的时间 ,染色体对 Relative 臂比 Chromosome 分类 Chromosome 如处理时间过长 ,部分过早被秋水仙素阻断的(μ)length Arm ratio length m Classifi2 pair No . ( )% cation 中期细胞 , 其染色体会不同程 度 地 收 缩 变 短 。 1 2153 ?0146 171 ?0126 131 ?0114 71m () 经过多次实验确定秋水仙素溶液 18,20 ?处 2 2138 ?01327132 ?01342162 ?0142sm 理时间应为 12 h 。 2129 ?01377102 ?01302129 ?01563 sm 4 2117 ?01366164 ?01172105 ?0130sm 312 星虫动物染色体组型比较 本研究结果 表 5 m 2111 ?01386143 ?01121135 ?0119明裸体方格星虫染色体数目和染色体组型分 别 6 1199 ?01376107 ?01191143 ?0125m 为 2n = 34 和 2n = 2x = 26m + 8sm ,其中染色体 数 7 1195 ?01335196 ?01161133 ?0128m 8 sm 1189 ?01295179 ?01102106 ?0127目与分布于日本海域的裸体方格星虫染色体 数 9 1187 ?01315171 ?01091134 ?0120m 目一致 ,但染色体组型与分布于日本海域的 10 1184 ?01295162 ?01141126 ?0111m ( 裸体方格星虫染色体组型 2n = 2x = 30m + 2sm11 m 1182 ?01305156 ?01171141 ?0119 ) 12 1179 ?01295147 ?01131142 ?0117+ 2st 不 一 致 。这 可 能 是 因 为 地 理 分 布 的 不 m 13 1175 ?01315134 ?01061149 ?0113m 同 、长期生殖隔离造成了一定的遗传分化 。同 14 m 1166 ?01335105 ?01191135 ?0121种的不同地理群体染色体形态或数目的多态性 15 1161 ?01314191 ?01161129 ?0119m 16 已在多种生物的研究中得到 证 实 。如 黄 荣 莲 m 1158 ?01304181 ?01131121 ?0112 8 17 1151 ?0134 4158 ?0127 1125 ?0125 m ( ) 等 报道了合浦珠母贝 Pinctada f ucata北部湾m :中部着丝粒染色体 ; sm :亚中部着丝粒染色体 。 种群和 大 亚 湾 种 群 染 色 体 组 型 的 多 态 性 ; 王 m : Metacentric chromosomes ;sm : Sub2metacentric chromosomes. 9 ( ) 琼 报道了青岛海域贻贝 Mytilus edulis 的染 色体核型与国外学者的研究结果有所差异 。 3 讨 论 与其他星虫比较 ,裸体方格星虫具有较多 311 染色体制备材料与方法探讨 在进行海 不同的特征 ,如它是星虫动物门中惟一仅通过 洋无脊椎动物染色体研究时 ,制备分裂相材料内陷方式形成原肠胚的物种 ; 体腔液中具有自9 ,1010 ,11 、早 期 胚 (主要 包 括 鳃 组 织、成 熟 精 巢由运动的壶状细胞复合体 the urn cell complex , 1213 ) 胎和帅虫。裸体方格星虫的身体结构简UCC;在腹神经索的端部具有一肿胀的泡状结 单 ,主要由肌肉质的体壁 、细长的 U 型消化道 构 ;在体壁的肌肉组织中存在副肌球蛋白 ;独特 的神经分泌系统及其分泌物等 。因此 ,分类学 和两条肾管组成 ,无鳃组织 ,解剖学上很难分辨 精巢 ;同时 ,星虫人工繁殖技术尚不完善 ,难以 家根据上述特征推测其在进化过程中经历了与 ( 获得实验所需的胚胎或早期帅虫 担轮帅虫或 其他星虫不同的途径 ,是星虫动物门中比较特 14 7 ) 海球帅虫。因此 ,本研究选取裸体方格星虫的 殊的物 种。本 研 究 及 Silverstein的 研 究 表 体腔液中具分裂增生能力的血细胞作为染色体 明 ,裸体方格星虫的染色体数目明显多于其他 表 3 已知星虫动物的染色体数目和核型公式 Chromosome number and karyotype f ormula of Sipunculans Ta ble 3 星虫 染色体数目 核型 数据来源 Sipunculans Chromosome number Karyotypes Source of data 太帄洋革囊星虫 Phascolosoma pacif icum 20 2n = 6sm + 14st 20 2n = 12st + 8t 厥目革囊星虫 P. scolops 20 2n = 8m + 2sm + 8st + 2t 斯氏盾管星虫 Aspidosiphon steenstrupii 20 2n = 14m + 4sm + 2st 珠光戈芬星虫 Golf ingia margaritacea 20 2n = 16m + 4st 黑色樱心星虫 Thysanocardia nigra 20 2n = 18m + 2sm Themiste hennahi 20 2n = 20m 7 ] T. dyscritta 20 2n = 20m pyroides T. Phascolopsis gouldii 20 2n = 12m + 6sm + 2st 22 2n = 14m + 6sm + 2st 澳洲管体星虫 Siphonosama australe 18 2n = 12m + 6sm 邱米管体星虫 S . cumanense 24 2n = 2m + 4st + 18t cumanense 邱米管体星虫 S . 2n = 30m + 2sm + 2st 裸体方格星虫 Sipunculus nudus 34 2n = 26m + 8sm 本文 This paper () 1: 5,9 . () 星虫 表 3,提示该物种在星虫门中可能处于 7 ] Silverstein J T. Karyotypes of some pacific sipunculans. 较特殊的进化地位 。American Zoologist , 1986 , 26 :103 . Levan A , Fredga K , Sandberg A A. Nomenclacture for 8 ] 参 考 文 献 centromeric position on chromosome . Hereditas , 1964 , 52 : 1 ] Cutler E B , Gibbs P E. A phylogenetic analysis of higher taxa 201,201 . 黄荣莲 , 杜晓东 , 叶富良. 合浦珠母贝两个种群染色体 in the phylum Sipuncula . Systematic Zoology , 1985 , 34 : 162 9 ] () 组型的分析. 湛江海洋大学学报 , 2001 , 21 1: 1,5 . ,173 . 王琼 , 童裳亮. 贻贝核型及染色体带型分析. 动物学 李凤鲁 , 周红 , 王纬. 中国沿海星虫动物门名录. 青岛 2 ] 10 () 报 , 1994 ,40 3:309,316 . () 海洋大学学报 , 1992 , 22 2: 72,88 . 王先志 , 王桂云 , 马庆惠等. 蛾螺科三种螺的核型观 Rice M E , Reichardt H F. 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