1、本科毕业设计(20_届)曼氏无针乌贼的染色体研究所在学院专业班级生物技术学生姓名学号指导教师职称完成日期年月目录1引言12材料与方法121材料122方法2221染色体标本的制备2222不同取材试验2223PHA的处理试验2224不同浓度秋水仙素及处理时间试验2225不同浓度低渗及处理时间试验2226染色体计数和核型分析23结果与分析331材料对染色体的影响332PHA的处理对染色体的影响333秋水仙素浓度及处理时间对染色体的影响334低渗液浓度处理时间对染色体的影响335染色体数目的统计436染色体分析44讨论841取材对染色体的影响842秋水仙素对染色体的影响843低渗对染色体得影响843染
2、色体的组型比较8致谢错误未定义书签。参考文献10摘要以曼氏无针乌贼不同发育阶段的胚胎、幼体及成体为材料,对染色体制备方法中植物血细胞凝集素PHYTOHEMAGGLUTININ,PHA的运用,秋水仙素的处理浓度与时间,低渗浓度与时间对染色体标本分裂相的影响进行了探讨,并初步对其染色体进行了分析。结果表明,以囊胚期到原肠胚期的胚胎为材料,先06MG/MLPHA浸泡4个小时,之后用004秋水仙素浸泡50MIN,005MOL/L的KCL低渗处理60MIN,得到相对比较良好的分裂相。曼氏无针乌贼染色体数目为2N82,N41。经初步核型分析显示,曼氏无针乌贼有14对(第114号)中部着丝粒染色体(M)、6
3、对(第1520号)亚中部着丝粒染色体(SM)和21对(第2141号)端部染色体(T),因此,曼氏无针乌贼的核型为2N8228M12SM42M,染色体臂数NF122条。染色体数目较其他软体动物多,另外端部染色体所占比例比较大,为5122。关键词曼氏无针乌贼;染色体;秋水仙素;低渗;核型ABSTRACTDIFFERENTDEVELOPMENTSTAGEEMBRYO,YOUNGANDADULTOFSEPIELLAMAINDRONIWASUSEDASMATERIALSINTHISEXPERIMENTTHEINFACTOFPHA,COLCHICINESONDENSITYANDTIME,LOWPERMEA
4、TINGTOCHROMOSOMESPECIMENSSPLITPHASEWERETESTEDANDPRELIMINARYANALYZEDONTHECHROMOSOMESTHERESULTSHOWSTHEBESTMETHODSWASUSEFROMBLASTULTOGASTRULAASMATERIAL,WITHTHE06MG/MLPHAIMMERSEFOR4HOUR,THENSTEEPTO004COLCHICINESSOLUTIONIN50MIN,ATLASTLOWPERMEABILITYFOR60MIN,WHICHCANGETRELATIVELYGOODSPLITPHASETHECHROMOSOM
5、ALNUMBERSFORSEPIELLAMAINDRONIARE2N82,N41ALLCHROMOSOMES2N82WEREMATCHEDIN41PAIRSTHEYWEREDIVIDEDINTO3GROUPSGROUPICONTAINS14PAIRS1ST14THTHATAREMETACENTRICCHROMOSOMESMIIHASONLY6PAIRS15ST20RDOFSUBMETACENTRICCHROMOSOMESSMANDGROUPIIIINCLUDES21PAIRS21TH41RDWHICHARETELOCENTRICCHROMOSOMESTTHEREFORE,THEKARYOTYP
6、EFORMULAOFSEPIELLAMAINDRONIIS2N8228M12SM42M,NF152CHROMOSOMENUMBERAREMORETHANOTHERMOLLUSKS,ANDTELOCENTRICCHROMOSOMESTHASALARGERPROPORTIONFOR5122KEYWORDSEPIELLAMAINDRONICHROMOSOMECOLCHICINESLOWPERMEABILITYKARYOTYPE11引言染色体的研究是对一个物种体细胞内染色体数目、形态和长度等情况进行研究,是细胞遗传学的基本内容。研究物种的染色体不仅有助于探讨物种在分类系统中的地位和系统演化过程,而且对
7、现代分子生物学研究和遗传育种等都具有十分重要的意义。染色体组型的观察、分析,并逐步建立了较为可靠的软体动物染色体制备方法,旨为解决分类学上的疑难问题提供更科学的依据,并为细胞的融合、人工诱导多倍体,遗传图谱等遗传育种工作和遗传多样性的研究提供基础资料。目前有关于染色体研究方面的报道较多,大多集中在鱼类及节肢动物,周丽青等对波纹唇鱼(CHEILINUSUNDULATUS)染色体的制备及核型进行了研究,得出波纹唇鱼二倍体染色体数目2N48,核型为2N4M10SM32ST2T1,舒琥等对长鳍篮子鱼SIGANUSCANALICULATUS的染色体组型的研究表明长鳍篮子鱼具有染色体48条,其核型公式为2
8、N48,48T,臂数NF48,未发现随体、次缢痕和异型性染色体2;周岭华等以精巢、胚胎及无节幼体为材料研究了鹰爪虾(TRACHYPENAEUSCURVIROSTRIS)染色体的数目及核型,染色体数目为2N70,N35核型公式为2N7042M10SM12ST6T3;朱冬发等研究了三疣梭子蟹的核型,得出三疣梭子蟹(PORTUNUSTRITUBERCULATUS)核型为2N10640M6SM60T4。有关软体动物染色体主要有文蛤MERETRIXMERETRIXLINNAEUS核型为2N3818M20SM,NF76(常建波)5;皱纹盘鲍(HALIOTISDISCUSHANNAI)核型公式为2N3622
9、M14SMM和SM归为双臂,染色体总臂NF72(王桂云)6;管角螺(HEMIFUSUSTUBA)及细角螺核型公式为2N6044M10SM6T,染色体总臂数NF114。(HEMIFUSUSTERMATAMUS)核型公式为2N42M10SM2ST6T,总臂数NF112(曹伏军);小荚蛏(SILIQUAMINIMAIGMELIN)核型公式为2N3812M14SM10ST2T,NF64(陆荣茂)8。但迄今为止有关头足类的染色体报道相对较少,仅见PAPAN等通过培养的虎斑乌贼(SEPIAPHARAONIS)的血液细胞,得出其染色体数目为2N48,并且在所有的分裂相中发现其具有中部着丝粒染色体,近端部着丝
10、粒染色体和端部着丝粒染色体9。曼氏无针乌贼(SEPIELLAMAINDRONI),俗称墨鱼、血墨,是我国重要的海洋头足类经济渔业资源,在中国海洋资源产量中占有重要的位置。隶属于软体动物门、头足纲、二鳃亚纲、十腕目、乌贼科、无针乌贼属,为我国沿海广温广布种。曼氏无针乌贼曾被誉为东海区四大渔业之一,但80年代后期开始,该种资源明显衰退,产量急剧下降,目前数目甚少,仅作为兼捕对象,对其资源的保护已迫在眉睫10,11,12。曼氏无针乌贼由于具有重要的经济价值而为人们所熟知,其本身不仅具有营养价值高、生活周期短、生长快等特点,其生物学意义以及科研价值也越来越为人们重视。曼氏无针乌贼作为我国东海重要资源,
11、近年来对于曼氏无针乌贼的相关报道也日趋增多。这些研究主要集中生态学13,14,15,形态学16,17,18,19,养殖学20,21,22,23等方面。而对于曼氏无针乌贼染色体的研究国内外还没有相关报道。本实验以曼氏无针乌贼的胚胎为材料,并对染色体制备方法中秋水仙素的处理浓度与时间,低渗浓度与时间等对其染色体标本分裂相的影响进行了探讨,并选取了相对分散较好的中期分裂相进行了染色体粗略计数,分析了核型,以期为曼氏无针乌贼遗传图谱、育种等研究提供理论依据。2材料与方法21材料实验所用材料为2010年7月至2010年11月之间采自浙江省宁海得水水产育苗厂养殖的曼氏无针乌贼不同发育阶段的胚胎(室内水泥池
12、自然生产获得),刚孵化出的幼体及成体。222方法221染色体标本的制备取曼氏无针乌贼的胚胎剥去外部黑色坚韧而富有弹性的三级卵膜、幼体及成体为材料,浸泡于06MG/ML的PHA溶液中一定时间(成体PHA注射),然后用秋水仙素处理样品一段时间,除去卵黄,吹打散细胞,用低渗液低渗,然后用CARNOY液甲醇冰乙酸31固定,离心,弃上清液,固定三次,滴片,室温干燥,用10GIEMSA染液染色20MIN,自来水冲洗,空气干燥法干燥后镜检。222不同取材试验分别取曼氏无针乌贼受精卵期,囊胚期,原肠胚期等不同发育阶段的胚胎,刚孵化出的幼体,浸泡于06MG/ML的PHA溶液中4H,成体按25G/G的标准注射PH
13、A,12H后再注射一次,取精巢、肾等组织,之后004的秋水仙素处理50MIN,005MOL/LKCL溶液低渗处理60MIN,各三平行。其他步骤参考221。223PHA的处理试验采用囊胚期到原肠胚期的胚胎为材料,浸泡于06MG/ML的PHA溶液中4H,对照组不对其进行PHA浸泡,之后用004的秋水仙素处理50MIN,005MOL/LKCL溶液低渗处理60MIN,各三平行。其他步骤参考221。224不同浓度秋水仙素及处理时间试验采用囊胚期到原肠胚期的胚胎为材料,秋水仙素浓度分别为001,002,003,004,005,006,01,02,03。时间为30MIN,40MIN,50MIN,60MIN,
14、70MIN,80MIN,90MIN,浸泡于06MG/ML的PHA溶液中4H,005MOL/LKCL溶液低渗处理60MIN,各三平行。其他步骤参考221。225不同浓度低渗及处理时间试验采用囊胚期到原肠胚期的胚胎为材料,低渗液浓度分别为50海水,25海水,125海水,0075MOL/LKCL,005MOL/LKCL,0025MOL/LKCL,时间为40MIN,50MIN,60MIN,70MIN,80MIN,90MIN,100MIN,浸泡于06MG/ML的PHA溶液中4H,004的秋水仙素处理50MIN,各三平行。其他步骤参考221。226染色体计数和核型分析用OLYMPUSBX60荧光显微镜对染
15、色体标本进行观察,对不同条件处理下的分裂相细胞进行显微摄影,并选取分散相相对较好的,染色体形态相对来说较容易辨认的中期分裂相进行着重显微摄影。选取染色体分散较好的底片经幻灯机投影到白纸上进行染色体计数。其中适于做核型分析的中期相用铅笔在白纸上勾画出染色体的形态,染色体形态的分类标准按照LEVAN24等的分类标准。臂比指数在1017之间的称为中央着丝粒染色体(M);在1730之间的称为亚中部着丝粒染色体(SM);3070为亚端部着丝粒染色体(ST),着丝粒指数大于70的为端部着丝粒染色体(T)。染色体相对长度计算公式如下染色体相对长度实测长度/全部染色体长度总和10033结果与分析31材料对染色
16、体的影响经过多次试验发现,材料的选取直接影响到染色体标本的质量。以囊胚期和原肠胚期的处理较为理想(表1)。32PHA的处理对染色体的影响通过多次试验发现,06MG/ML的PHA溶液中浸泡4H,之后所制作成的染色体标本,分裂相明显较没有处理过的增多(图3)。33秋水仙素浓度及处理时间对染色体的影响秋水仙素的处理是染色体标本制作中的关键,对结果起关键作用。通过多次实验摸索发现,004的秋水仙素,时间50MIN,达到的效果相对来说比较理想表2。34低渗液浓度处理时间对染色体的影响低渗是实验过程中另一重要的处理条件,多次实验发现,005MOL/LKCL溶液低渗处理60MIN,得到的分裂相相对比较理想。
17、浓度过低,时间过短,细胞没有膨胀;浓度过高,时间过长,细胞破碎严重,没有完整的分裂相(表3)。表1不同材料对染色体的影响TAB1THEINFACTOFDIFFERENTMATERIALSONTHECHROMOSOMES材料MATERIALS受精卵期ZYGOTE卵裂期TRANSGENE囊胚期BLASTUL原肠胚期GASTRULA初具形态期INITIALSHAPE幼体LARVAE成体(肾,精巢)ADULTKIDNEY,TESTICLE处理结果RESULTSOOFTRANSACTION注表示不理想;表示较理想。NOTEUNDESIRABILITYDESIRABILITY表2秋水仙素对染色体的影响TA
18、B2THEINFACTOFLCOLCHICINESONTHECHROMOSOMES处理时间(MIN)PROCESSTIME(MIN)秋水仙素浓度()COLCHICINESCONCENTRATION()00100200300400500601020330405060708090注表示未见染色体;表示分散不太好;表示分散较好。NOTESHOWNOTSEECHROMOSOMESSHOWNOTVERYGOODSCATTEREDSHOWBETTERSCATTERED表3低渗溶液对染色体的影响4TAB3THEINFACTOFLOWPERMEABILITYONTHECHROMOSOMES处理时间(MIN)P
19、ROCESSTIME(MIN)海水()SEAWATER()KCL浓度(MOL/L)KCLCONCENTRATION(MOL/L)502512500750050025405060708090100注表示未见染色体;表示分散不太好;表示分散较好。NOTESHOWNOTSEECHROMOSOMESSHOWNOTVERYGOODSCATTEREDSHOWBETTERSCATTERED35染色体数目的统计在显微镜下对曼氏无针乌贼分散较好的28个染色体中期分裂相进行计数。观察结果表明,染色体为82条的分裂相最多,为11个,出现的百分比率为3926,而80条的为5个,所占的百分比率为1786,多于82条的仅
20、为2个,所占的百分比率为1714,曼氏无针乌贼的中期分裂相为二倍体,其染色体数目为2N82(表4)。非众数部分的染色体数目可能是由细胞制片过程中的误差所造成的。表4胚胎细胞分裂中期染色体数出现频率TAB4FREQUENCYOFCHROMOSOMALNUMBEROFSOMATICCELLSFROMEMBRYOS染色体数目CHROMOSOMENO72747576788081828386总计TOTAL细胞数CELLNUMBER1212252111128百分率PERCENTAGE3577143577147141786714392635735710036染色体分析对实验所得图片进行染色体的显微测量、分析
21、,根据臂比和相对长度进行同源染色体配对,曼氏无针乌贼全部染色体配成41对(图1)。计算出染色体相对长度和着丝粒指数的变化范围分别为086457和04590表5。据LEVAN等的染色体分类标准对曼氏无针乌贼的染色体核型进行了初步的分析具中部着丝粒染色体(M)有14对,亚中部着丝粒染色体(SM)有6对,端部着丝粒染色体21对(图2)。核型公式2N8228M12SM42T。染色体臂数NF122条。5图1曼氏无针乌贼细胞分裂中期染色体显微图相FIG1THEMICROGRAPHOFMETAPHASECHROMOSOMESINSEPIELLAMAINDRONI图2曼氏无针乌贼核型FIG2KARYOTYPE
22、OFSEPIELLAMAINDRONI6图3PHA对染色体制片的影响FIG3THEEFFECTOFPHAONTHECHROMOSOMES注A、PHA未处理的细胞;B、经PHA处理的细胞NOTEA、PHAUNPROCESSEDCELLSB、PHAPROCESSEDCELLS图4两种类型的染色体FIG4TWOKINDOFCHROMOSOMES注A、B、C、X型染色体;D、杆状染色体NOTEA、B、C、XCHROMOSOMED、LEVERCHROMOSOME表5曼氏无针乌贼核型指数ABABCD7TAB5INDICESOFKARYOTYPEINSEPIELLAMAINDRONI染色体对编号CHROMO
23、SOMEPAIRNO相对长度RELATIVELENGTH着丝粒指数CENTROMERICINDEX臂率ARMRATIO类型TYPE14570163931045152003M24250124494235122005M34730174495159115007M45400214445213113002M54440114310040126008M64020144333062123004M73920064553175114005M84700084590232112004M94320104219090130007M103150064519245115006M113150094418139121005M12
24、2720174536188116004M132360074251145130005M141640083967175153010M152630073245108210005SM162800072891044243010SM172340103237106200004SM182760123484040183007SM192850093251113201005SM202460103182075223010SM2122201007T2216801107T2318500907T2418100607T2517400807T2615500707T2715500907T2814801607T2914900707
25、T3012100907T3112900607T3212300907T3312000507T3412501207T3512800407T3613400607T3708901007T3809100707T3908901107T4007400807T4108600807T注M为中部着丝粒染色体SM为亚中部着丝粒染色体T为端部着丝粒染色体NOTEMFORTHEMETACENTRICCHROMOSOMESSMFORTHESUBMETACENTRICCHROMOSOMESTFORTHETELOCENTRICCHROMOSOMES84讨论41取材对染色体的影响材料是影响软体动物染色体制片中一个重要的因素,海
26、产软体动物一般选取腮,生殖腺,各期幼虫或胚胎等作为染色体标本制作的材料,三疣梭子蟹以胚胎,生殖腺,幼体作为材料4;硬壳蛤(MERCENARIAMERCENARIA)染色体标本制作选取48细胞期的胚胎为材料19;岩牡蛎CRASSOSTREANIPPONA染色体标本的制作用面盘幼虫作为核型的材料26,PAPAN等用血液细胞培养法得到虎斑乌贼的染色体数目9,但是这种材料选择有一定技术上的难度。作者在实验过程中,通过成体取腮及生殖腺的方法多次尝试,但由于试验前需要活体注射PHA,容易使乌贼受刺激而喷墨,对乌贼产生毒害而死亡,很难取到活体腮及生殖腺等材料。采用刚孵化出的幼体作为染色体标本制作的材料效果也
27、不太理想,主要是没有得到过分裂相的细胞,可能是因为刚孵化出的乌贼分裂不是很旺盛,之后在加入PHA海水中浸泡也有过尝试,但还是没有得到理想的效果。又由于乌贼没有幼虫期,而其处于胚胎期的时间比较长,在19水温下,从受精卵到孵化出膜可以维持2830D。受精卵期的细胞分裂比较旺盛,但是这段时期的胚胎卵黄不容易去除,影响到染色体标本的制作,观察和摄影。囊胚期到原肠胚期的卵黄相对来说较容易去除,并且这段时期比较长,可以维持34D,相对比较有利于实验的进行。实验材料的选择对整个实验的成功与否起到关键的作用,因此认为曼氏无针乌贼染色体标本的制备改进的方法就是建立海产软体动物的细胞培养法。42秋水仙素对染色体的
28、影响秋水仙素的处理浓度和时间是染色体标本制作过程中一个关键的步骤,秋水仙素是剧毒物质,能抑制细胞有丝分裂,使有丝分裂停止于分裂中期,但是在使用剂量及作用时间上难以把握,而且有毒药物的使用可能导致染色体过分浓缩、扭曲甚至变形,陆荣茂等对小荚蛏的染色体制作采用001的秋水仙素浸泡30MIN8;宽壳全海笋的处理也是用001浸泡30MIN25;而栉孔扇贝活体取腮采用004的秋水仙素浸泡27;硬壳蛤的处理采用005秋水仙素浸泡31。而在本次的实验中,通过前期的多次试验之后最后采用胚胎去除膜之后004秋水仙素浸泡,操作过程相对比较容易掌控,得到的结果相对比较好。43低渗对染色体得影响在本次实验过程进行过程
29、中,对低渗液浓度选取和低渗时间的作了大量的探索,因为直接影响到细胞的膨胀程度,染色体标本的分散的好坏,一般的软体动物的染色体标本制作低渗采用0037MOL/L0075MOL/LKCL溶液,处理时间为3050MIN7,26,30,也有采用2050的海水6,8,30,31。在实验前期,一直采用KCL溶液,浓度及处理时间不等,但是始终没有得到很好的效果,在多次实验尝试之后,最后用005MOL/LKCL溶液低渗处理60MIN之后达到的效果相对较为理想。44染色体的组型比较关于软体动物的染色体研究上个世纪开始陆续有报道,染色体数目也相差比较大,双壳纲二倍体的染色体数目为14条48条,多板纲为12条26条
30、。而头足纲的染色体数目一般比较多,虎斑乌贼染色体数目为48条9,章鱼(OCTOPUSVULGARIS)的染色体数目为2N5632。本实验发现曼氏无针乌贼的染色体条数为2N82,与其他的乌贼有一定的差距,一般染色体数相同说明亲缘关系较近,但是由于本次实验结果没有强大的数据支撑,还无法确定其与其他物种的亲缘关系。另外在本次实验结果得到的过程中,出现了两种曼氏无针乌贼的染色体形态,接近杆状的和X型的(图4),很可能是由于材料的选取,以及后期PHA和有毒物质秋水仙素处理导致染色体浓缩,变形。对于核型分析来讲X型的是较为理想的,但是由于在此9次实验中所得到的染色体标本分散不是很好,另外此种类型得到的中期
31、分裂相不是很多,很难进行计数和核型分析。又由于受原材料受季节的限制,无法进一步的摸索。10参考文献1周丽青,杨爱国,吴彪,等波纹唇鱼染色体制备及核型的初步研究J渔业科学进展,2010,31154582舒琥,黄翠莹,张海发,等长鳍篮子鱼的染色体组型研究J广州大学学报自然科学版,2010,9190913周岭华,张晓军,相建海鹰爪虾染色体数目与核型的研究J海洋与湖沼,1999,3032502534朱冬发,王春林,李志强三疣梭子蟹核型分析J水产学报,2005,2956496535常建波,魏利平,杨建敏,等文蛤染色体核型及三倍体诱导的初步研究J水产学报,1996,2032692746王桂云,马庆惠,王志
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