28 Ноя

О НЕОБХОДИМОСТИ РЕВИЗИИ ДИПЛОИДНЫХ ЧИСЕЛ ХРОМОСОМ У НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ХИРОНОМИД (DIPTERA, CHIRONOMIDAE)




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Диплоидный набор хромосом (2n) является важнейшим критерием при описании вида. У личинок комаров-звонцов  (Chironomidae), чьи политенные хромосомы из слюнных желез являются удобным объектом для изучения  популяционных явлений и реакции на неблагоприятные условия среды, анализ диплоидного числа, как правило, дает однозначные результаты. Однако, имеется ряд исключений, связанный с особенностями репликации ДНК в политенных хромосомах по сравнению с митотическими. По мере возникновения новых методов исследования генома и публикации новых данных о поведении наследственного материала в ходе онтогенеза, появляется необходимость ревизии 2n у отдельных видов.

Объектом наших исследований послужили три вида из рода Pseudodiamesa Goetgh. – Рseudodiamesa stackelbergi Goetgh. (= Sindiamesa nivosa) (2n=8) [6, 7, 8], Pseudodiamesa ex gr.branickii Nowicki (2n=8) [2, 5], Pseudodiamesa sp. (2n=8) [7, 8] и вида из  рода Anatopinia – A. plumipes Fries (2n=6) [9,  8].

Перечисленные виды были изучены кариологически, путем приготовления давленых препаратов политенных хромосом, окрашенных по рутинной ацетоорсеиновой методике. У всех 4-х видов хромосомы объединялись в псевдохромоцентр, который при приготовлении временных давленых препаратов обычно распадался на отдельные плечи, вследствие недорепликации прицентромерного гетерохроматина [1, 3]. При этом хромосомы сохраняли разные эктопические контакты друг с другом, что  затрудняет определение принадлежности плеча к той или другой хромосоме. В таких случаях элементы диплоидного набора уточняли по метафазным и анафазным пластинкам из  гониальных или ганглиальных клеток.

Изначально мы принимали каждое хромосомное плечо за самостоятельную хромосому, то есть кариотип P. stackeldergi характеризовался 2n=14,  Pseudodiamesa sp.  2n=12,  A. plumipes — 2n=10. Как показали дальнейшие исследования, такой подход был неверен.

Политенные хромосомы образуются в ходе множественных актов репликации ДНК, однако далеко не весь ядерный материал участвует в этом процессе. Так, у  Р. stackelbergi была обнаружена хромосома, представляющая собой бесструктурную гетерохроматиновую массу [6], которая, предположительно, представляла собой недореплицированное плечо малой ядрышкообразующей хромосомы [4]. Таким образом, несоответствие в данных о митотических и мейотических хромосомах, с одной стороны, и политенных — с другой потребовало пересмотра интерпретации ранее полученных данных.

Статистическими методами были проанализированы случаи остаточной конъюгации плеч хромосом в кариотипах вышеуказанных видов после разрушения хромоцентра. Было установлено, что распределение сочетаний неслучайно на 5% уровне значимости. Некоторые сочетания встречались достоверно чаще остальных, с частотами в интервале 12,3 – 33,5%. Для  P. stackelbergi  таких сочетаний было три, когда объединялись плечи  I+IV, II+V и III+VI. Плечо VII оставалось свободнолежащим и преимущественно конъюгировало только с бесструктурной гетерохроматиновой массой, а с остальными плечами – крайне редко и нерегулярно. Таким образом, можно считать, что диплоидный набор у данного вида 2n=8. Хромосомы, которые мы считали ранее

Рис.  Кариотип Рseudodiamesa stackelbergi Goetgh. Типичный случай диссоциации хромоцентра на 7 отдельных элементов. Римскими цифрами с I по VII указаны порядковые номера хромосомных плеч, ранее считавшиеся отдельными хромосомами.  Стрелками указаны точки разрыва хромосом в пределах хромоцентра и предполагаемое местоположение центромер. Фактически пара I+IV составляет хромосому I, пара II+V – хромосому II, пара III+VI – хромосому III, у свободнолежащей акроцентрической хромосомы VII статус не меняется.

телоцентрическими, в действительности являются двуплечими. Все три пары больших гомологов субметацентрические. Четвертая пара гомологов выглядит как сгусток аморфного гетерохроматина с более темным участком прицентромерного гетерохроматина в центре (Рис) [6].

У Pseudodiamesa ex gr.branickii по разным данным диплоидный набор оценивался как 2n=6 [7, 8]. У этого вида  в фолликулах была обнаружена  одна малая хромосома, которая не проявляется в клетках слюнных желез, то есть не подвергается политении [2]. Ревизия сочетаний хромосомных плеч показала, что наиболее часто встречаются три устойчивых сочетания с достоверностью 5%.

Однако, принимая во внимание данные Захариаса [2], диплоидное число этого вида равно 8, так как одна пара гомологов недореплицируется в ходе политенизации.

В кариотипе  вида Pseudodiamesa sp. 12 хромосомных плеч достоверно образовывали сочетания пар плеч I+IV и II+III, (то есть две субметацентрические пары гомологов), тогда как V и VI пары оставались свободнолежащими и, соответственно, являлись самостоятельными акроцентрическими хромосомами. Таким образом, было установлено, что диплоидный набор вида – 2n=8.

В кариотипе  A. plumipes из подсемейства Tanypodinae было обнаружено 10 хромосомных плеч, достоверно образующие два типа устойчивых сочетаний, фактически представляющих собой две пары субметацентрических гомологов (хромосомы I и II). Эти две хромосомы имеют небольшие расширенные зона, а кроме того хромосома I – ядрышковая. Ядрышко расположено рядом с центромерой. Пятая пара хромосом остается свободной, это хромосома III.  Однако для акроцентрика эта хромосома относительно более длинная, чем можно наблюдать в более прогрессивном подсемействе Chironominae, и в кариотипах подсемейства Diamesinae. Возможно, этот признак  является особенностью кариотипов Tanypodinae. Однако данный тезис еще ждет своего подтверждения, так как политенные хромосомы таниподин являются сложным объектом из-за низкой степени политении и многочисленных межхромосомных контактов в объеме клеточного ядра. Итак, вид A. plumipes характеризуется 2n=6.

Подводя итог, следует отметить необходимость подобных работ для уточнения научных фактов по мере поступления новых данных. В тех случаях, когда виды имеют длительный репродуктивный цикл, малоплодовиты или фенологически однообразны, классическая генетика бессильна. А методы молекулярной генетики не скоро станут достаточно дешевы и просты для решения таких задач.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие природных систем», подпрограммы «Генофонды живой природы и их сохранение».

Список литературы

  1. Bauer H. Beitrage zur vergleichenden Morphologie der Speicheldrusenchromosomen // Zool. Jb. 1936. Bd. 56. S. 239-276.
  2. Zacharias H. Allocyclic behaviour and underreplication of the nucleolus  in Pseudodiamesa (Chironomidae). Chromosoma. 1984. 89: 263-273.
  3. Жимулев И.Ф. Политенные хромосомы: морфология и структура. Новосибирск: ВО Наука. 1992 — 334 с.
  4. Иванченко О. В. Обзор кариотипов хирономид подсемейств Diamesinae и Prodiamesinae (Diptera, Chironomidae) Палеарктики II. Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 54-55.
  5. Михайлова П. Микроэволюционная дифференциация Pseudodiamesa gr. branickii. /Петрова Н./ Цитология. 1989. Т.31. № 7.  С. 824-827.
  6. Петрова Н. А. Кариотип и неустойчивые ассоциации политенных хромосом Syndiamesa nivosa хирономид (Diptera, Chironomidae). Зоол. журн. 1983. Т. 62. № 1. С. 69-74.
  7. Петрова Н. А. Характеристика кариотипов хирономид (Diptera, Chironomidae) мировой фауны. I Подсемейства Тelmatogetoninae, Podonominae, Tanypodinae, Diamesinae, Prodiamesinae, Prodiamesinae, Orthocladiinae. Энтомологическое обозрение. 1989. Т. 68. № 1. С. 107-120.
  8. Петрова Н. А., Кариотипическая характеристика трех примитивных подсемейств хирономид (Diptera, Chironomidae:  Tanypodinae, Diamesinae, Prodiamesinae) мировой фауны. / Жиров С. В./ Энтомологическое обозрение. 2013. Т. 92. №3.  С.505-516.
  9. Чубарева Л. А. Кариотипы трех видов таниподин (Tanypodinae, Chironomidae). Тр. ЗИН АН СССР. 1980. Т. 95. С. 65-67
    О НЕОБХОДИМОСТИ РЕВИЗИИ ДИПЛОИДНЫХ ЧИСЕЛ ХРОМОСОМ У НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ХИРОНОМИД (DIPTERA, CHIRONOMIDAE)
    Пересмотрены диплоидные наборы у трех видов хромосом из рода Pseudodiamesa Goetgh. – Рseudodiamesa stackelbergi Goetgh. (= Sindiamesa nivosa) (2n=8) , Pseudodiamesa ex gr.branickii Nowicki (2n=8) , Pseudodiamesa sp. (2n=8) и вида из рода Anatopinia – A. plumipes Fries (2n=6) на основе данных, полученных при анализе гигантских, митотических и мейотических хромосом. Политенные хромосомы этих видов образуют легко разрушаемый псевдохромоцентр, а отдельно лежащие плечи хромосом образуют различные ассоциации друг с другом, что затрудняет определение хромосомных чисел. На основе статистического анализа частот подобных ассоциаций и данных о недорепликации хроматина в процессе политенизации диплоидные наборы хромосом у указанных видов пересмотрены в сторону уменьшения.
    Written by: Петрова Нинель Алексеевна, Джапаридзе Людмила Александровна Жиров Сергей Витальевич
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 01/19/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)
    Available in: Ebook