李岑,毛欢欢,姜玉声,李亚娟,王茂林,王伟,张明昭

(大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室,辽宁大连116023)

泰国斗鱼的染色体组型分析

李岑,毛欢欢,姜玉声,李亚娟,王茂林,王伟,张明昭

(大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室,辽宁大连116023)

对泰国斗鱼Betta splendens的染色体组型进行了分析。采用植物血球凝集素和秋水仙素活体注射法,取泰国斗鱼的肾和鳃分别制备雌、雄染色体滴片,分析其染色体组型。结果表明:泰国斗鱼的染色体数目为2n=42,其中有2条为亚中部着丝粒染色体(sm),8条为亚端部着丝粒染色体(st),其余32条为端部着丝粒染色体(t),染色体组型公式为2sm+8st+32t,臂数NF=44,雌、雄染色体组型无差异,也未发现异型的性染色体。

泰国斗鱼;染色体;组型分析

泰国斗鱼Betta splendens又名暹罗斗鱼,隶属于鲈形目、攀鲈亚目、丝足鲈科、斗鱼亚科,原产于泰国、马来西亚等地。雄性泰国斗鱼拥有绚丽多彩的尾鳍,姿态美丽,相遇时相互打斗,繁殖时又有 “吐泡”筑巢的习性。这些特点吸引了大批水族爱好者。目前,泰国斗鱼人工繁殖与养殖技术日趋成熟[1],在带来经济收益的同时,也为科研人员提供了良好的选育品种。

染色体是遗传物质的主要载体,分析染色体组型有助于了解鱼类的遗传组成和发育机制,可为物种鉴定、杂交和多倍体育种提供科学依据。自20世纪70年代以来,对鱼类染色体的研究工作开展得较快,已研究的种类超过两千余种[2]。虽然攀鲈亚目有较多著名的食用和观赏鱼类,但有关其染色体的研究却鲜见报道。秦伟等[3]研究了乌鳢Channa argus Cantor的染色体组型,确定核型为2n=48,染色体组型公式为4sm+22st+22t,臂数NF=68,染色体臂数多于月鳢Channa asiatica和斑鳢Channa maculate,为三者中进化位置最高的种类。陈友铃等[4]报道了观赏鱼蓝曼龙 Trichogaster trichopterus的染色体组型为2n=46t,NF=46。Ratanathan等[5]、Grazyna等[6]分析了泰国斗鱼的染色体组型,认为其染色体数目为2n=42,但组型有所不同。

泰国斗鱼被引入中国养殖多年,很多品系经过了长期的人工选育,其染色体组型是否发生变异有待研究。本试验中,作者对市售泰国斗鱼染色体组型进行了分析,旨在为泰国斗鱼细胞遗传学的研究以及基于染色体育种技术的建立提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

泰国斗鱼购于大连市中山公园水族市场,雌、雄鱼各10尾,暂养于大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室水族箱内(容积为50 L),试验用水为曝晒的自来水,水温为26～28℃,pH为6.5～7.5,硬度TDS为80～98 mg/L。

1.2 方法

1.2.1 染色体标本的制备 按照李亚娟等[7]的方法稍作改进。以6 μg/g(鱼体质量)的剂量给每尾鱼腹腔注射植物血球凝集素(PHA),20 h后再次注射,注射量与第一次相同。4 h后,以6 μg/g(鱼体质量)的剂量注射秋水仙素,2 h后,断尾取血。解剖鱼后取其肾脏和鳃,用体积分数为0.7%的生理盐水冲洗两次,用0.075 mol/L的KCl低渗溶液处理50 min,再用新配制的卡诺固定液固定3次,每次15 min。将用卡诺固定液浸泡的鱼组织取出,向组织中加入2～3滴体积分数为50%的冰乙酸,用剪刀剪碎组织,再滴加4～5滴卡诺固定液,经300目滤网过滤。用胶头滴管吸取滤液,滴于预冷载玻片上,自然干燥。用10%的Giemsa染液染色2 h,纯水冲洗,干燥后镜检。

1.2.2 染色体的组型分析 取雌、雄鱼各10尾共计100个分散良好的分裂相计数,以确定染色体众数。选取分散良好,长度适中,着丝粒清晰,染色体众数与上述统计结果相一致的中期分裂相拍照,用Excel软件进行统计分析。

染色体分类采用Levan等[8]的标准,即按臂比将染色体分为4组:中部着丝点染色体(m),臂比为1.0～1.7;亚中部着丝点染色体(sm),臂比为1.8～3.0;亚端部着丝点染色体(st),臂比为3.1～7.0;端部着丝点染色体(t),臂比为7.1～8.0。

染色体相对长度为染色体全长占整个染色体组的单倍染色体总长度的百分比。臂比为长臂与短臂的比。

2 结果

2.1 染色体数目

统计了雌、雄鱼各10尾共计100个染色体的中期分裂相,结果如图1所示。大多数个体的中期分裂相染色体数目为42 条, 占总数的65%。

图1 泰国斗鱼染色体数目的分布频率Fig.1 Number frequency of chromosomes in Siamese fighting fish Betta splendens

2.2 染色体组型

染色体制片观察结果表明,雌、雄泰国斗鱼染色体数目和形态无明显差异。通过测量分析多个分裂良好、着丝点清晰的分裂相,获得了泰国斗鱼染色体的相对长度、臂比和染色体类型(表1)。按Levan等[8]的分类标准,泰国斗鱼的42条染色体中,有2条染色体为亚中部着丝粒染色体(sm), 8条为亚端部着丝粒染色体(st),其余32条为端部着丝粒染色体(t),染色体组型公式为2sm+ 8st+32t,臂数NF=44。没有发现异型的性染色体(图2)。

表1 泰国斗鱼的染色体组型分析(平均值±标准差)Tab.1 Karyotype analyses of Siamese fighting fish Betta splendens(mean±S.D.)

图2 泰国斗鱼中期分裂相及染色体组型Fig.2 Chromosomes at metaphase and karyotypes in Siamese fighting fish Betta splendens

3 讨论

染色体的数目和形态具有物种的特点。染色体数目的变化通常与多倍化、染色体缺失或重复、着丝粒的断裂或染色体的融合等原因有关,在特定的分类阶元中染色体可以反映物种之间的亲缘关系,但并不与生物的复杂程度和进化地位显著相关。本试验结果与Ratanathan等[5]和Grazyna等[6]报道的泰国斗鱼染色体数目一致,均为2n=42,而同为斗鱼亚科的叉尾斗鱼Macropodus opercuiaris和圆尾斗鱼M.chinensis的染色体数目为2n=46[2],表明泰国斗鱼与后两者的亲缘关系要远于后两者之间的亲缘关系。笔者也曾研究发现,泰国斗鱼的繁殖习性与后两者差异明显,这与上述结论一致[9]。

Galetti等[10-11]和 Brum等[12]分析了海水鱼类的染色体组型,结果发现,大多数海水鱼类的染色体组数目为2n=48,是海水鱼类的原始染色体组型。余先觉等[13]推测,2n=48和2n=50可能是中国淡水鱼类的原始染色体组型。泰国斗鱼与同为斗鱼科的叉尾斗鱼和圆尾斗鱼染色体数目不相同,且都少于所报道的淡水鱼类原始染色体数目,表明其染色体经历了各自的进化过程。

染色体通过易位、倒位等方式发生结构改变,但自然界中这种变异发生的概率并不高[14]。Grazyna等[6]认为,染色体的卷曲程度以及滴片和观察方法等都影响染色体组型的分析结果。本试验中获得的泰国斗鱼染色体组型与已有的研究结果不同,而不同学者对叉尾斗鱼染色体组型的报道也有差异(表2)。笔者认为,要准确判定同一物种核型差异的原因,应采用荧光原位杂交等技术加以综合分析。小岛吉雄[15]比较了800余种已有染色体组型报道的鱼类染色体,将真骨鱼类分为低位类、中位类和高位类3个演化类群,进化上越是处于上位,染色体越收敛,端部着丝粒染色体就越多,臂数就越少。李树深[16]也提出,在特定的分类群体中,染色体臂数较少的为原始类群,染色体臂数较多的为特化类群。无论是已有文献还是本研究结果,所报道的泰国斗鱼染色体臂数均少于叉尾斗鱼和圆尾斗鱼,表明前者进化地位较后两者原始,而更确切的进化关系还有待于对其DNA水平的分析。

鱼类是脊椎动物的原始类群,其性染色体的分化并不明显[17]。据 Vasiliev[18]的统计,在已有染色体研究的2 000多种鱼类中,仅有50余种具有异型的性染色体。本试验中分别制备了雌、雄泰国斗鱼染色体滴片,结果表明,雌、雄鱼染色体组型无区别,也未发现异型的性染色体。但是,这仍然不能说明泰国斗鱼是否存在性染色体,今后应开展对性别决定基因的研究,才能有助于解决这一问题。

表2 斗鱼亚科常见种类的染色体组型Tab.2 Karyotypes of common species in Macropodusinae

参考文献:

[1]陈思行,李励年.暹罗斗鱼的饲养与繁殖[J].水产科技情报, 2006,33(2):87-89.

[2]楼允东.鱼类育种学[M].修订版.北京:中国农业出版社, 2001.

[3]秦伟,倪建国,张学斌,等.乌鳢及鳢科鱼类染色体组型的比较研究[J].水利渔业,2004,24(5):14-16.

[4]陈友铃,吴文珊,汪彦惜.蓝曼龙鱼(Trichogaster trichopterus)的染色体组型、Ag-NORs及C-带型的研究[J].福建师范大学学报:自然科学版,2005,21(2):86-89.

[5]Ratanathan S,Patinawin S.Cytogenetic studies of Siamese fighting fish(Betta splendens Regan)[J].Journal of the Science Society of Thailand,1979,5:17-26.

[6]Grazyna F S,Fopp B D,Jankun M,et al.Note on the karyotype and NOR location of Siamese fighting fish Betta splendens(Perciformes,Osphronemidae)[J].Caryologia,2008,61(4):349-353.

[7]李雅娟,钱聪,印杰,等.不同倍性泥鳅杂交后代染色体数目组成的研究[J].大连海洋大学学报,2012,27(4):326-332.

[8]Levan A,Fredga K,Sandberg A.Nomenclature for centromeric position on chromosomes[J].Hereditas,1964,52:201-220.

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[10]Galetti Jr P M,Aguilar C T,Molina W F.An overview of marine fish cytogenetics[J].Hydrobiologia,2004,20:55-62.

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[12]Brum M J I,Galetti Jr P M.Teleostei ground plan karyotype[J]. J Comp Biol,1997,2:91-102.

[13]余先觉,周暾,李康,等.中国淡水鱼类染色体[M].北京:科学出版社,1989.

[14]赵寿元,乔守怡.现代遗传学[M].北京:高等教育出版社, 2001.

[15]小岛吉雄.鱼类细胞遗传学[M].林义浩,译.广州:广东科学技术出版社,1985.

[16]李树深.鱼类细胞分类学[J].生物科学动态,1981(2):8-15.

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[18]Vasiliev V B.Evolutionary Karyology of Fishes[M].Institute of Evolutionary Morphology and Ecology,USSR Academy of Sciences(in Russian),Moscow:Publ Nauka,1985.

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Karyotype analysis of Siamese fighting fish Betta splendens

LI Cen,MAO Huan-huan,JIANG Yu-sheng,LI Ya-juan, WANG Mao-lin,WANG Wei,ZHANG Ming-zhao
(Key Laboratory of Mariculture&Stock Enhancement in North China's Sea,Ministry of Agriculture,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

The karyotype was analyzed in chromosomes in kidney and gill of Siamese fighting fish Betta splendens injected with phytohaemagglutinin(PHA)and colchicines.The results showed that Siamese fighting fish had chromosome number of 2n=42,with 2 submetacentric chromosomes(sm),8 subtelocentric chromosomes(st),and 32 telocentric chromosomes(t).The karyotype formula was described as 2sm+8st+32t,with diploid arm number(NF)of 44.There were no differences in karyotype between female and male individuals,and no heterotropic chromosome pair was found.

Betta splendens;chromosome;karyotype

S961.2

A

2013-03-06

辽宁省教育厅科研项目(2009A175);辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(LJQ2011074);国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室项目(201019);大连海洋大学蔚蓝英才工程项目

李岑(1984-),男,硕士研究生。E-mail:licen27@163.com

姜玉声(1977-),男,博士,副教授。E-mail:jysfish@yahoo.com.cn

2095-1388(2013)06-0553-04