CC BY
124
УДК 574.52 Г.И. Егоркина,
Е.К. Павлова,
A.Л. Верещагин, Н.В. Бычин,
B.В. Кириллов, Н.С. Романова
К ВОПРОСУ ОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРТЕНОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ АРТЕМИИ В СИБИРСКОМ РЕГИОНЕ
Введение
Рачок артемия (класс Crustacea, подкласс Bran^iopoda, отряд Anostraca, семейство Artemiidae, род Artemia) населяет гиперга-линные водоемы и широко распространен на всех континентах, кроме Антарктиды. Биомасса рачка обладает высокой кормовой ценностью и незаменима при искусственном разведении рыб и ракообразных. В связи с развитием аквакультуры спрос на цисты артемии постоянно растет, периодически возникает их дефицит, что является стимулом для поисков новых источников. В степи и частично в лесостепи Западной Сибири расположено значительное количество артемие-вых озер. Акватория только исследованных водоемов составляет более
2,1 тыс. км2. В Алтайском крае сосредоточены основные российские ресурсы рачка [1].
Промысловое значение артемии обусловило интенсивное изучение ее географического распространения, экологии, морфологии, кариологии, генетического полиморфизма по митохондриальным и ядерным маркерам, физиологических механизмов адаптации. В настоящее время достаточно хорошо разработана систематика бисексуальных видов Artemia franciscana, A. persimilis (Новый Свет),
A. urmiana, A. tibetiana и A. sinica (Старый Свет). Гораздо менее изучены партеногене-тические популяции рачка, обитающие, в основном, на Азиатском континенте. Все они отнесены к виду A. partheno-genetica и идут поиски критериев, по которым была бы возможна их классификация. Ряд авторов [2, 3] считают, что для характеристики партеноге-нетических популяций необходим междисциплинарный подход. Информация о морфологии рачка, числе хромосом, составе ионов в водоеме, климатических условиях в регионе, данные о генетике ферментов и спектре жир-
ных кислот необходимы для точного описания изучаемых популяций. В Западной Сибири гидрология, гидробиология, продуктивность артемиевых озер достаточно хорошо изучены, а данные по биологии рачка единичны. В связи с этим целью нашего исследования явилось изучение популяций артемии из озер сибирского региона по двум параметрам - уровню плоидности и морфологии поверхности хориона.
Материал и методы
Материалом для исследования послужили цисты артемии озер Кулундинское, Кучукское, Малое Яровое, Большое Яровое и Эбейты. Для подсчета числа хромосом готовили временные давленые препараты из науплиусов на первой личиночной стадии (іпвіаг I), предварительно зафиксированных в ацетоалкоголе с последующей окраской водным раствором фуксина. Препараты анализировали на световом микроскопе ЛЮМАМ ИЗ при увеличении 90х7. Анализируемая выборка науплиусов для каждого озера была не менее 100. У каждой особи подсчитывали хромосомы в 1-5 и более клетках.
Морфология поверхности и строение хориона изучали на изображениях, полученных с помощью электронного сканирующего микроскопа ^М-840 при увеличении х3000, х4000.
Результаты и обсуждение
Кариология. Для артемии показано, что бисексуальные виды являются диплоидами с основным числом 21, за исключением А. регвітШв, гаплоидное число у которого равно 22 хромосомам. Для партеногенетических популяций характерна полиплоидия - редкий для царства животных феномен. Партеноге-нетические популяции имеют 42, 63, 84, 105 хромосом. Популяции часто гетероплоидны,
а особи миксоплоидны. Анеуплоидия, по крайней мере, на первой личиночной стадии, довольно обычный факт [4, 5, 6].
В нашем исследовании мы также установили широкий спектр чисел хромосом в клетках артемии - от гаплоидного до пентаплоид-ного. Причем часто с повышением уровня плоидности особи представляли собой миксо-плоиды с двумя-тремя и более наборами хромосом. Таких науплиусов трудно было отнести к какому-либо классу по плоидности клеток, что затрудняло анализ популяций артемии на организменном уровне. Поэтому мы объединили все клетки изученных науплиусов и проанализировали популяции клеток из различных озер, как это сделано в работе Ю.А. Митрофанова с соавторами [6]. Результаты этого анализа приведены в таблице. Хромосомы артемии мелкие, и достаточно трудно точно определить отклонение чисел на 1-2 хромосомы. По этой причине уклоняющиеся варианты объединили с числами хромосом, кратными основному числу. В таблице также приведены границы многолетних колебаний минерализации воды и тип засоления [7].
В структуре клеточных популяций, полученных из цист оз. Кулундинское, преобладало диплоидное число хромосом, незначительная доля клеток имела число хромосом меньше чем 42 в образце 2002 г. и несколько шире спектр уклоняющихся от диплоидного чисел хромосом в образце 2003 г. Структура клеточной популя-
ции, полученной из цист оз. Эбейты, была сходна по своим параметрам с последней.
Науплиусы, полученные из цист оз. Большое Яровое, имели только половину клеток с диплоидным набором хромосом. Значительную долю составили клетки с числом хромосом 36, а среди полиплоидных встречались 54- и 72-хромосомные клетки. Это позволяет предположить существование в оз. Большое Яровое кроме клонов с основным числом 21, клона с основным числом 18.
В озерах с высоким уровнем минерализации - Малое Яровое и Кучукское - установлен широкий спектр хромосомных чисел. Клеточные популяции характеризуются высокой долей полиплоидов. В оз. Кучукское число их преобладает над диплоидами. В этих озерах встречались клетки с пентаплоидным набором хромосом (105). Линейный коэффициент корреляции между уровнем минерализации и процентной долей полиплоидов составил г = 64,4, что указывает на несомненную взаимосвязь признаков. Значение коэффициента корреляции, по-видимому, лишь приблизительно характеризует эту взаимосвязь, так как взяты усредненные значения минерализации воды. Повышение уровня плоидности и кариотипического разнообразия в популяциях клеток, по-видимому, является механизмом адаптации артемии к комплексу экстремальных факторов обитания, связанных с высоким засолением (вязкость среды, температура, количество растворенного кислорода, состава и количества пищи).
Таблица
Распределение клеток по числу хромосом у науплиусов артемии в различных местах обитания, %
Озеро Соленость, г/л, тип засоления Год сбора цист Число х эомосом
21 36 42 63 84 105
Кулундинское 40-132 хлоридный 2002 0 2,4 97,6 0 0 0
2003 2,1 0,7 93 2,1 2,1 0
Эбейты 150-229 сульфатный 2003 0 0,7 92,6 0 6,7 0
Большое Яровое 135-204 хлоридный 2003 7,2 23,4 57,7 10,8 0,9 0
Малое Яровое 202-280 хлоридный 2006 4,6 5,4 73,7 13,2 2,3 0,8
Кучукское 216-320 хлоридный 2006 2,0 0 21,0 20,0 51,0 6,0
б
а
в г
Рис. Поверхности оболочки цист (сканирующая электронная микроскопия): 5732 - 1-й тип; 5717 и 5720 - 2-й тип; 3915 - 3-й тип
Морфология поверхности хориона цист. Изучена поверхность оболочки цист артемии из всех исследованных озер, за исключением оз. Эбейты. Топографию поверхности оболочки цист можно разделить на три типа:
1) почти гладкая ровная поверхность (рис.
а);
2) шероховатая поверхность с близко расположенными округлыми разной
величины несливающимися бугорками (рис.
б, в);
3) поверхность, выпуклости на которой -удлиненные и изогнутые, образуют причудливый рисунок (рис. г).
Аналогичная работа была выполнена китайскими исследователями. Были изучена поверхность цист из семи озер [8]. Авторам удалось классифицировать морфологию поверхности шестью типами, два из которых совпадают по рисунку представленными нами типами 1 и 2. Описанный нами тип 3 не встречается в образцах из китайских озер. Этот тип поверхности характерен только для цист оз. Кучукского, тогда как 1-й и 2-й типы встречаются во всех остальных изученных озерах. Частоту встречаемости того или ино-
го типа поверхности хориона цист в различных озерах в зависимости от комплекса абиотических факторов предстоит установить в будущем.
Заключение
Проведено первое для региона популяционное исследование изменчивости чисел хромосом у науплиусов и топографии поверхности хориона цист в зависимости от условий обитания артемии. Показано, что с повышением общей минерализации воды увеличивается частота полиплоидных клеток у рачков. В популяции, обитающей в оз. Большое Яровое, установлен клон с новым для артемии основным числом хромосом х = 18. Выделено три типа поверхности оболочки цист. Изученные признаки могут быть использованы для характеристики отдельных рас артемии, населяющих гипергалинные озера Западной Сибири с различным уровнем минерализации и ионным составом рапы.
Библиографический список
1. Соловов В. П. Триады малого гидрокос-ма. Артемия, гаммарус и другие обитатели
сибирских водоемов / В.П. Соловов. Новосибирск: Наука, 2003. 174 с.
2. Triantaphyllidis G.V. International Study on
Artemia XL 9. Salinity effects on survival, maturity, growth, biometrics, reproductive and lifespan characteristics of a bisexual and a parthenogenetic population of Artemia / G.V. Triantaphyllidis, K. Poulopoulou,
T.J. Abatzopoulos et. al. // Hydrobiologia. 1995. Т. 302. P. 215-227.
3. Triantaphyllidis G.V. International Study on
Artemia L4. Morphological study of Artemia with emphasis to Old World strains. 2. Parthenogenetic populations /
G.V. Triantaphyllidis, R.J. Criel, T.J. Abatzopoulos, P. Sorgeloos // Hydrobiologia. 1997. Т. 357. P. 155-163.
4. Barigozzi C. Artemia: A survey of its significance in genetic problems / C. Bari-gozzi // Evolutionary Biology. 1974. № 7. C. 221-251.
5. Митрофанов Ю.А. Кариотип Artemia salina / Ю.А. Митрофанов, В.В. Отрадова,
А. А. Вальвач // Цитология. 197б.
Т. 18. № 2. С. 233-237.
6. Митрофанов Ю.А. Число хромосом и
кариотипы некоторых популяций Artemia salina / Ю.А. Митрофанов, Ю.А. Ивановский, Л.Н. Лесникова, А.М. Макарычева // Цитология и генетика. 1982. № 4.
С. 11-14.
7. Литвиненко Л.И. Биогеография и характеристика природных мест обитания сибирской артемии / Л.И. Литвиненко, А.И. Литвиненко, В.П. Соловов, Л.С. Визер, Л.В. Веснина, Т.Л. Ясюченя // Биоразнообразие артемии в странах СНГ: современное состояние ее запасов и их использование: матер. Между-нар. науч.-исследов. семинара (17-19 июля 2002 г., г. Москва). Тюмень, 2004. С. 3-28.
8. Sufeng Wang, Shichun Sun Compa-rative observations on the cyst shells of seven Artemia streins from China // Wiley InterSience Journal. 2007. V. 70. I. 8. P. бб3-б70.
+ + +
УДК 54:б3:б31.95 В.А. Шин,
В.В. Рудченко, Л.П. Кожевина
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Познание окислительно-восстановительных процессов чрезвычайно важно вследствие их значительной практической роли, так как большинство явлений природы и жизнедеятельности организма (прежде всего, дыхание и пищеварение) обусловлены реакциями окисления и восстановления. С их помощью клетки организма удовлетворяют свои энергетические потребности, поскольку при окислении органических веществ происходит высвобождение энергии, необходимой не только для работы мышечных и нервных тканей, но и для синтеза новых химических компонентов протоплазмы.
При разработке рациональных режимов кормления животных целесообразно введение однодневного голодания, так как пост ускоряет окислительно-восстанови-тельные реакции обмена, синтез белка в печени [1]. В
качестве консерванта кормов неоценима роль муравьиной кислоты, которая предотвращает процессы гниения и, являясь восстановителем, не нуждается в добавках -ингибиторах цепных реакций свободнорадикального окисления органических соединений. В бассейны при разведении рыбы следует добавлять окислители (перманганат калия или перекись водорода) для превращения Ре+2, выделяемого из железобетона и накапливающегося в жабрах рыб, в Ре+3, так как под действием Ре+2 происходит свободнорадикальное окисление липидов, сопровождающееся гибелью рыб [2]. Многообразие и значимость процессов окисления-восстановления в жизнедеятельности биологических объектов обусловливает необходимость всестороннего изучения механизма данного явления.
