CC BY
25
Региональные проблемы. 2013. Том 16, № 1. С. 62-65.
УДК575.22:599.323 (571.621)
ХРОМОСОМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАРАБИНСКОГО ХОМЯЧКА (CRICETULUS BARABENSIS) НА ТЕРРИТОРИИ ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ
И.В. Картавцева1, A.A. Вакурин1, Н.П. Высочина2 ^иолого-почвенный институт ДВО РАН, пр-т 100-летия Владивостоку 159, г. Владивосток, 690022,
e-mail: [email protected], [email protected] 2Хабаровская противочумная станция, Роспотребнадзор, Санитарный пер. 7, г. Хабаровск, 680031, e-mail: [email protected]
Впервые на территории Еврейской автономной области исследованы хромосомные наборы барабинского (или даурского) хомячка Cricetulus barabensis. Впервые для территории Дальнего Востока России исследованы дифференциально С-окрашен-ные хромосомы этого вида. Показано, что барабшские хомячки из популяций Еврейской автономной области относятся к двадцати хромосомной форме (2п=20, NF=38). Дано описание распределения гетерохроматинового материала в кариотипе.
Ключевые слова: Cricetulus barabensis, барабинский хомячок, хромосомы.
Введение
Барабинский, или даурский, хомячок Cricetulus barabensis (Pallas, 1773) (2n=20, NF=38) рассматривается нами в узком понимании, т.е. без включения в его состав видов-двойников группы «barabensis»: Cricetulus griseus Milne-Edwards, 1867 (2n=22, NF=38) и Cricetulus pseudogriseus Orlov et Iskhakova, 1975 (2n=24, NF=38). Барабинский хомячок распространен в лесостепях, степях и полупустынях северо-востока Казахстана, юга Западной Сибири, Тувв1, Прибайкалвя, Забайкалвя, Монголии, северо-востока Китая, Приморвя, Северной Кореи [2]. По данным морфологического анализа выделено пятв предположителвно изолированных географических участков, для которвк описано пятв подвидов: Западно-Сибирский участок - С. b. barabensis Pallas 1773; Тувинско-Монголвский участок - С. b. tuvinicus Iskhakova, Lebedev et Lissovsky, 2008; Прибайкалвский участок - С. b. tuvinicus., Забайкальский участок (центр Читинской обл. - С. Ъ. ssp., частично северо-восточный Китай - С. b. ferrugineus Aigyropulo, 1940); участок юга Дальнего Востока России (Амурская область -С. Ъ. xinganensis Wang, 1980 и юг Приморского края -С. b. ferrugineus) [5].
Исследование метрических признаков черепа видов группы «barabensis» [5] показало дифференциацию раз-нохромосомных видов С. griseus и С. pseudogriseus на уровне комплекса подвидов С. barabensis. В подвидовой комплекс также вошли подвидв1 барабинского хомячка -С. b. barabensis, С. b. tuvinicus, объединенная дальневосточная группа с двумя дальневосточными подвидами -С. Ъ. ferrugineus и С. Ъ. xinganensis, а также забайкальс-кий подвид с неопределенным названием - С. b. ssp. Эти подвиды в кластерном дереве морфологического исследования бвгли представлены самостоятельными группами, что позволило сохранить за ними подвидовой таксономический статус [5]. Интересно, что авторы выше
упомянутой работы затруднялись в определении подвидовой принадлежности амурских популяций хомячков (левобережье среднего течения р. Амур) и временно предложили отнести их к подвиду, описанному из популяций предгорья Малого Хингана в Китае (правобережье среднего течения р. Амур) - С. Ъ. xinganensis. Однако на территорию Дальнего Востока России ареал барабинского хомячка заходит тремя «языками» из северовосточного Китая [4]. Первый «язык» заходит в Амурскую область - территорию Зейско-Буреинской равнины, на которой, как было выше сказано, обитают хомячки, отнесенные к подвиду С. Ъ. xinganensis. Второй «язык» заходит в южную часть Еврейской автономной области (ЕАО). Подвидовая принадлежность этой формы в настоящее время не определена, возможно, это либо С. Ъ. хт%апепз1з, либо С. Ъ. ferrugгneus. В южную часть Приморского края заходит третий «язык», где описана уссурийская форма, отнесенная к подвиду С. Ъ^еггщтеш [5]. К сожалению, хомячки из популяций в ЕАО до сих пор не исследованы, и вопрос таксономического статуса, морфологического и хромосомного сходства с другими формами для них остается открытым.
Исследование хромосомных наборов амурской и уссурийской морфологических форм показало их принадлежность к 20-ти хромосомной форме барабинского хомячка (2п=20, N7=38). Кариотип амурской морфологической формы (С. Ь. xinganensis) был описан по мейоти-ческим препаратам [14] из окр. г. Благовещенска в Амурской области [1 ] и явился первоописанием хромосомных характеристик вида. Из популяций Приморского края исследовано две особи барабинского хомячка из окр. г. Уссурийска с такими же хромосомными характеристиками [3]. В последней работе не приведены раскладки хромосом С. barabensis. Для хомячков из ЕАО хромосомных исследований до сих пор проведено не было.
Дифференциальное G-окрашивание хромосом бара-бинского хомячка известно для подвидов С. Ъ. barabensis из Алтайского края [13], С. b. tuvinicus из Тувы [9,10,13], а также вида в целом, без указания точек отлова [15]. Примечательно, что в последней работе использован метод ZooFISH, который позволил провести сравнительный анализ почти всех видов хомячков Старого Света. Данные дифференциального G-окрашивания хромосом и ZooFISH показали, что различие в числе хромосом С. barabensis (2n=20, NF=38) в сравнении с видами-двойниками - С. griseus (2n=22, NF=38) и С. pseudogriseus (2n=24, NF=38) обусловлены робертсоновскими процессами - слияниями акроцентрических пар хромосом с образованием метацентрических пар и перицентрической инверсией Х-хромосом. Дифференциальное окрашивание ядрышкообразующих районов (ЯО-районов) разно-хромосомных форм показало стабильное положение яд-рышкового организатора в хромосомных парах, несмотря на хромосомные перестройки [13].
Информация о дифференциальном С-окрашивании хромосом в виде раскладок данного вида приведена С.И. Раджабли, O.JI. Саблиной и A.C. Графодатским (без описания и точек отлова, возможно, из популяции Тувы) в Atlas of mammalian chromosomes [11]. Широкое распространение вида с пятью изолированными географическими районами и тремя хромосомными формами позволяет нам предположить внутривидовую изменчивость по распределению гетерохроматинового материала в хромосомах хомячков из различных географических популяций. Дифференциальное G-окрашивание, С-окрашивание (окрашивание на структурный гетер ох-роматин) и ЯО-районы хромосом барабинского хомячка из популяций территории Дальнего Востока России не изучено.
Целью настоящей работы было исследование хромосомных наборов и характера распределения гетерохроматинового материала в кариотипах барабинского хомячка Cricetuîus barabensis (Pallas, 1773) из популяций, локализованных в ЕАО.
Материал и методы
Материалом настоящего исследования послужили хромосомные препараты от 3 экз. барабинского хомячка С. barabensis, отловленных в 2009 и 2011 гг. в двух районах ЕАО: Ленинский р-н, окр. с. Ленинское - 2 Sj^ ^ ;
Октябрьский р-н, окр. с. Амурзет - 1 .
Препараты метафазных хромосом готовили в лабораторных и полевых условиях прямым методом из красного костного мозга животных по общепринятой методике [12]. Для анализа хромосомных чисел и морфологии хромосом препараты окрашивали 2 % орсеином и 2 % раствором азур-эозина (краситель Гимза, Merck, Германия). Для выявления структурного гетерохрома-тина препараты обрабатывали по А. Самнеру [16].
Хромосомные препараты просматривали под микроскопом AxioScop 40 (Zeiss, Германия). Для регистрации и обработки микроизображений использовали CCD-камеру AxioCam HR и программное обеспечение АХЮ'VISION 4.7 (Carl Zeiss Microimaging GmbH, Герма-
ния) центра коллективного пользования микроскопии БПИ ДВО РАН (г. Владивосток).
Результаты и обсуждение
Хромосомные наборы С. barabensis всех изученных особей имели 2п=20, №=38. Аутосомы представлены 2-мя парами крупных (№ 1, № 2), 3-мя парами средних (№ 3, № 4, № 5) и 3-мя парами мелких (№ 7, № 8, № 9) мета-субметацентриков, а также 1 парой акроцентриков (№ 6) средних размеров. Х-хромосома - субтелоцентрик средней величины (рис. А).
Рис. Кариотипы Cricetulus barabensis (Pallas, 1773) окр. пос. Ленинское:
А - рутинная окраска самки № 2544; Б - С-окрашенные хромосомы самки № 2545
Из интересных особенностей хромосомного набора хомячков С. barabensis из популяций ЕАО можно отметить достоверное, независимо от спирализации, различие в размерах гомологов Х-хромосом (рис. А). При рутинной окраске хорошо видно, что у одного из гомологов может быть укорочено как верхнее, так и нижнее плечо. При этом морфология Х-хромосомы принципиально не изменяется. Этот гетероморфизм половых хромосом может быть вызван делецией у одного из гомологов. По представленным результатам видно, что гетерохроматиновая структура Х-хромосом барабинского хомячка принципиально не отличается, но верхнее плечо одного гомолога укорочено. Возможно, делеция произош-
ла в этом месте, но при полной гетерохроматизации ее выявить не удается. Длинные же плечи существенно не отличаются.
Такое явление не уникально и может быть связанно с инактивацией одной Х-хромосомы самок млекопитающих. Подобные делении наблюдаются у южноамериканского хомяка Àkodon azarae и африканской домовой мыши. Mus triton [7]. Инактивация создает предпосылку полной элиминации одной Х-хромосомы, что также встречается у некоторых видов млекопитающих. Чаще такие изменения наблюдаются в соматических тканях, в то время как в генеративной ткани половые хромосомы остаются нормальными.
При С-окрашивании на структурный гетерохроматин на двух плечах первой пары аутосом выявлены интер-каллярные блоки: на верхнем плече ближе к теломерно-му концу и на нижнем плече ближе к центромере. Одна пара средних № 3 и одна мелких № 7 мета-субметацент-риков имеют прицентромерные блоки гетерохромати-на. Наиболее ярко окрашены прицентромерные районы пары № 7. На паре аутосом № 6 также обнаружен слабый гетерохроматиновый блок, расположенный в прицент-ромерном районе. У пары № 8 нижнее плечо всегда гетерохроматиновое, а верхнее плечо одного из гомологов может быть либо гетерохроматиновое, либо слабо окрашено. На самой мелкой паре мета-субметацентриков № 9 прицентромерный гетерохроматин занимает большую часть обоих плеч, и эта пара может выглядеть как целиком гетерохроматиновая, однако на многих пластинках видно, что теломерные районы не имеют гетерохроматиновых блоков. Х-хромосомы имеют полностью гетерохроматиновое верхнее плечо и примерно 1 /3 нижнего плеча (рис. Б).
Кариотипы исследованных нами барабинских хомячков ЕАО по числу и морфологии хромосом не отличаются от хромосомных наборов хомячков из других ранее исследованных локалитетов различных частей ареала [3, 6, 8-10, 13]. Стабильность кариотипа в числе и морфологии хромосом на обширном ареале может свидетельствовать о молодости этого вида. Для группы хомячков С. barabensis кариотип по-прежнему остается надежным признаком идентификации популяций и позволяет установить систематическую принадлежность и говорить, что исследованные хомячки ЕАО принадлежат к 20-ти хромосомной форме барабинского хомячка - 2n=20, NF=38.
Дифференциальная окраска (C-banding) хромосом С. Barabensis, представленная в Atlas of mammalian chromosomes [11], по неопубликованным данным Рад-жаб ли с соавторами, в сравнении с нашими данными имеет некоторые отличия. Так из анализа представленных фотографий раскладок хромосом наблюдается изменчивость по количеству гетерохроматинового материала на второй паре аутосом. В кариотипе хомячков из двух локалитетов ЕАО гетерохроматиновые блоки практически отсутствуют. Мы не исключаем возможности влияния различных режимов обработки хромосомных препаратов, что могло привести к различной картине окрашивания гетерохроматиновых блоков. Для обоснованных заключений по этому вопросу необходимы бо-
лее обширные исследования кариотипов барабинского хомячка по ареалу.
Таким образом, исследование хромосомных характеристик барабинского хомячка из популяций ЕАО указывает на его принадлежность к 20-ти хромосомной форме С. barabensis. Распределение количества и локализации гетерохроматинового материала в кариотипе хомячков ЕАО свидетельствует о некоторой изменчивости, по крайней мере, в двух различных географических регионах и ставит вопрос о дальнейшем исследовании этого признака у хомячков из популяций Амурской области, Приморского края и других подвидов и хромосомных форм.
Работа частично поддержана грантами РФФИ 12-04-00662 а и ДВО 12-II-CO-06-018.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Воронцов H.H. Виды хомяков Палеарктики (Cricetinae - Rodentia) in statu nascendi i i Доклады Академии наук СССР. 1960. Т. 132, № 6. С. 1448-1451.
2. Еромов И.M., Ербаева М.А. Млекопитающие фауны России и сопредельных территорий. Зайцеобразные игрызуны. СПб., 1995. 522с.
3. Картавцева И.В. Проблемы кариосистематики грызунов Палеарктики: автореф. дис. ... д-ра. биол. наук. Владивосток, 2002. 47 с.
4. Костенко В. А. Отряд Rodentia Bowdich - грызуны i i Наземные млекопитающие Дальнего Востока СССР. Определитель. М.: Наука, 1984. С. 118-215.
5. Лебедев B.C., Лисовский A.A. Ееографическая изменчивость метрических признаков черепа и таксономическая структура хомячков Cricetulus группы barabensis Cricetinae, Cricetidae, Rodentia i i Зоологический журнал. 2008. T. 87, №3. С. 361-374.
6. Малыгин В.M., Старцев Н.В., Зима Я. Кариотипы и распространение видов хомячков из группы barabensis (Rodentia, Cricetidae) // Вест. Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. 1992. №2. С. 32-39.
7. Орлов В.Н. Кариосистематика млекопитающих. М.: Неука, 1974. 208 с.
8. Орлов В.Н., Исхакова Э.Н. Таксономия надвида Cricetulus barabensis (Rodentia, Cricetidae) i i Зоологический журнал. 1975. T. 54, №4. С. 597-604.
9. Раджабли С.И. Кариологическая дифференциация хомяков Палеарктики (Rodentia, Cricetidae) i i Доклады Академии наук СССР. 1975. Т. 225, № 3. С. 697-700.
10. Раджабли С.И., Крюкова Е.П. Сравнительный анализ двух видов хомячков: даурского и китайского i i Цитология. 1973. Т. 15, № 12. С. 1527-1531.
11. Atlas of mammalian chromosomes. Eds. 0"Bnen S.J., Menninger J.C., Nash W.G. Wiley-Liss. John Wiley & Sons, Inc., Publication. Hoboken. 2006. 716 p.
12. Ford C.E., Hamerton J.L. A colchicines hypotonic citrate squash sequence for mammalian chromosomes // Stain Technology. 1956. Y 31,N6. P. 247-251.
13. Krai В., Radjabli S.I., Grafodatskij A.S., Orlov V.N. Comparison of karyotypes, G-bands and NORs in three Cricetulus spp. (Cricetidae, Rodentia) // Folia Zoologica. 1984. V33,N1. P. 85-96.
14. Matthey R. Chromosomes de Mundae (Microtinae et Cricetinae) //Chromosoma. 1952. Y 5, N1. P. 113-138.
15. Romanenko S.A., Volobouev VT., PerelmanP.L.,Lebedev VS., Serdukova N.A., Tnfonov VA., Biltueva L.S., Nie W., O'Brien P.C.M., Bulatova N.Sh., Ferguson-Smith M.A., Yang F., Graphodatsky A.S. Karyotype evolution and phylogenetic relationships of hamsters (Cricetidae,
Muroidea, Rodentia) inferred from chromosomal painting and banding comparison // Chromosome Res. 2007. V 15. P. 283-297. 16. Sumner A.T. A simple technique for demonstraiting centrometric heterochromatin // Exp. Cell Res. 1972. V 83. P. 438-442.
It is the first time that chromosomal sets of Cricetulus barabensis (2n=20, NF=38) inhabiting the Jewish Autonomous Region territory have been investigated; it is described the C-banded chromosomes of this species in the Russian Far East. It is shown that the C.-colored barabensis from two investigated localities has the chromosomal variant 2n=20. Key words: Cricetulus barabensis, the Barabensky hamster, chromosomes.
