Биохимический и цитологический анализ рода Abramis (cypriniformes, cyprinidae)
Изучение биохимической изменчивости - процесс, позволяющий выявить стабильные показатели, которые могут быть использованы для решения вопросов надвидовой, внутривидовой систематики рыб. Особенности полиморфизма фракционного состава гемоглобина у рыб.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.04.2019 |
Размер файла | 10,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
В ихтиологических исследованиях широко используются генетические методы при решении многих сложных проблем теоретического и прикладного направлений. Особая ценность этих методов состоит в том, что они используются для решения тех вопросов, которые трудно или вообще невозможно решить с помощью традиционных для ихтиологии приемов исследования. Они позволяют дифференцировать различные группировки (виды, подвиды, популяции и т.д.), между которыми порою трудно уловить морфологические различия.
Изучение биохимической изменчивости рыб позволяет выявить стабильные показатели, которые могут быть использованы для решения вопросов надвидовой и внутривидовой систематики рыб. Использование электрофоретического и кариологического методов способствуют решению разнообразных вопросов систематики и филогении, выявлению отчетливых межвидовых различий и определению путей эволюционного развития того или иного таксона.
Объектом исследования был широко распространенный в Европейской части России род карповых рыб Abramis, который представлен тремя видами - лещом A. brama (L.), синцом A. ballerus (L.), белоглазкой A. sapa (Pallas). Род Abramis объединяет морфологически близкие (хотя и неплохо различающиеся) симпатрические виды и представляет собой хороший объект для применения комплексного биохимико-цитологического анализа.
Всего для электрофоретического анализа было обработано по 50 экз. каждого вида. Электрофоретический анализ гемоглобина выполняли методом электрофореза в 5%-ном полиакриламидном геле по методу С. Раймонда [1, С. 455]. Для кариологических исследований было использовано 3 самца и 2 самки леща, 2 самца и 5 самок синца и 4 самца и 2 самки белоглазки. От каждой рыбы было проанализировано по 20 метафазных пластинок. Для получения хромосомных препаратов использовали традиционный метод прижизненных колхициновых инъекций [2, С. 767] с некоторыми модификациями [3, С. 267].
Хромосомные наборы изученных видов представлены диплоидным числом 2n=50. Были отмечены единичные гипо- и гиперплоидные клетки (всего около 8%), которые могут являться как результатом методических погрешностей, так и реальной анеуплоидией. Изучение вопросов спонтанной изменчивости кариотипов рыб не являлось целью данного исследования.
В кариотипе леща было выделено 16 мета-, 14 субмета-, 12 субтело- и 8 акроцентрических хромосом. У белоглазки - 10 мета-, 22 субмета-, 10 субтело - и 8 акроцентриков. У синца было выделено 16 мета-, 20 субмета-, 6 субтело- и 8 акроцентрических элементов. Ни у одного из видов межполовых различий по структуре кариотипа установлено не было.
В кариотипах исследованных видов была выделена маркерная для представителей подсемейства Abramidinae пара одноплечных хромосом. У белоглазки она отчетливо субтелоцентрическая, у леща и синца - акроцентрическая.
Морфологические классы хромосом у изученных видов, связаны плавными переходами. Число хромосомных плеч записывалось с учетом точности идентификации морфологии хромосом: лещ - NF=80±2; белоглазка NF=82±2; синец NF =86±2. Если принять во внимание показатель (NF), т.е. число хромосомных плеч с учетом субтелоцентриков, то он полностью совпадает у всех изученных видов и составляет - 82.
Как правило, гемоглобин у рыб имеет гетерогенную природу, у 80% видов внутривидовая изменчивость отсутствует [4, С. 1115]. В то же время фракционный состав гемоглобина в большинстве случаев видоспецифичен и может служить хорошим таксономическим признаком [5, С. 392], [6, С. 145].
Гемоглобин изученных видов оказался полиморфным. Полиморфизм фракционного состава гемоглобина заключался в наличии двух популяционно-стабильных типов. Первый тип гемоглобина Hb-I был представлен в целом мажорными компонентами с низкой электрофоретической подвижностью по сравнению со вторым типом Hb-II. Можно предположить, что экспрессия Hb-II у каждого из трех видов свойственна полупроходным особям, а Hb-I - жилым. Это предположение основано на точке зрения о том, что у рыб в морской воде функционируют компоненты с более высокой электрофоретической подвижностью, а в пресной - с более низкой [7, С. 719]. Межвидовые различия электрофореграмм оказались значительными: общим следует признать лишь наличие двух типов гемоглобина - Hb-I и Hb-II. По числу компонентов белоглазка (5 компонентов) отличается от леща и синца (по 4 компонента). Существенно различаются исследованные виды по подвижности основного, наиболее мощного компонента: у леща - 0,20 (Hb-I) или 0,38 (Hb-II); у синца - 0,34 (Hb-I) и 0,39 (Hb-II); белоглазки - 0,29 (Hb-I) и 0,33 (Hb-II). Различия между фенотипами Hb-I и Hb-II наиболее резко выражены были у леща, если в первом типе фракционного состава гемоглобина основное количество белка (65%) приходилось на компонент с подвижностью 0,20, то во втором типе самый мощный компонент (78,9%) имел подвижность 0,38. Также для исследованных видов характерен и ряд мелких отличий, которые заключались в различном относительном содержании белка в компонентах.
Представители рода Abramis, как и большинство карповых рыб - кариотипически тесная группа. Достоверных меж- и внутривидовых различий по структуре кариотипа у исследованных видов выявлено не было. Единственное, но весьма отчетливое различие, которое можно отметить - субтелоцентричекую маркерную пару хромосом у белоглазки. Происхождение короткого плеча может быть связано с дупликациями прицентромерного гетерохроматина. Выявленное отличие может свидетельствовать о большой «продвинутости» кариотипа белоглазки и, следовательно, более молодом ее возрасте как вида. На этом вопросе мы остановимся ниже. биохимический рыба гемоглобин полиморфизм
Сопоставление биохимических и кариологических данных по роду Abramis свидетельствует о том, что эволюция в этой группе, как, видимо, и во всем семействе Cyprinidae, не была связана со значительными хромосомными преобразованиями и протекала при значительных изменениях на субхромосомном и генном уровнях.
Хромосомные наборы многих карповых рыб имеют диплоидное число 2n=50 (за исключением небольших по числу видов тетраплоидных групп с 2n=100 и групп с 2n=42-48) при однотипной морфологической структуре кариотипов [8, С. 301]. Достоверные межвидовые и межродовые различия, как правило, у них отсутствуют. Попытки использовать для разграничения отдельных таксонов отличия в числе хромосомных плеч часто представляются сомнительными ввиду невозможности проведения отчетливых границ между различными морфологическими типами хромосом.
Все вышеизложенное об эффективности генетико-биохимического тестирования карповых рыб можно отнести и к роду Abramis. Несмотря на значительное количество исследований, структура рода Abramis вызывает ряд вопросов. В свое время еще А.Я. Щербуха [9, С. 225] считал, что лещ должен быть отнесен к подроду Abramis, а синец и белоглазка - к подроду Ballerus. Некоторые исследователи считают, что лещ, синец и белоглазка обладают равнозначной родовой самостоятельностью [10, С. 3].
При проведении исследований не ставилась задача проведения таксономической ревизии рода Abramis. На основании проведенного генетического анализа необходимо заметить следующее. Наиболее обособленное положение в роде занимает белоглазка. По ряду показателей она должна быть признана наиболее эволюционно молодым видом. В кариотипе белоглазки типичная для многих карповых рыб пара крупных акроцентрических хромосом «превратилась» в субтелоцентрическую. В фракционном составе гемоглобина появился пятый относительно быстрый компонент. Полученные материалы согласуются с остеологическими данными об особенностях строения грудного пояса белоглазки [11, С. 31], которые свидетельствуют об эволюционной «молодости» белоглазки.
Сопоставление результатов биохимического и цитогонетического анализов позволило оценить степень генетической дифференцировки рода Abramis, установить генетическую обособленность белоглазки, связанную с ее меньшим филетическим возрастом.
Список литературы
1. Raymond S. A conventient apparatus for vertical gel electrophoresis / S. Raymond // Clin. Chem. - 1962. - № 8. - Р. 455-461.
2. McPhail J.D. A simple technique for obtaining chromosomes from teleost fishes / J.D. McPhail, R.L. Jones // J. Fish. Res. Bd. Can. - 1966.- V. 23. - № 5. - Р. 767-769.
3. Rivlin K. A simple method for the preparation of fish chromosomes applicable to field work, teaching and banding / K. Rivlin, J. W. Rachlin, G. Dale // J. Fish Biol. - 1985. - V. 26. - № 3. - Р. 267-272.
4. Алтухов Ю.П. О соотношении моно- и полиморфизма гемоглобинов в микроэволюции рыб / Ю.П. Алтухов // Докл. АН СССР. - 1969.- Т. 189. - № 5. - С. 1115-1117.
5. Лукьяненко В.И. Гетерогенность и полиморфизм гемоглобина рыб / В.И. Лукьяненко, А.С. Васильев, В.В. Лукьяненко // СПб.: Наука. - 1991. - 392 с.
6. Карнаухов Г.И. Гетерогенность гемоглобина и ее связь с экологическими особенностями рыб / Г.И. Карнаухов // Краснодар, Потенциал. - 2002 . - 145 с.
7. Hashimoto K. Comparative studies on two hemoglobin of salmon / K. Hashimoto, F. Matsuura // Bull. Jap. Soc. Sci., Fish. - 1959. - V. 24. -№ 9. - P. 719-723.
8. Васильев В.П. Эволюционная кариология рыб / В.П. Васильев // М.: Наука. - 1985. - 301 с.
9. Щербуха А.Я. Применение таксономического анализа для выяснения родственных связей между представителями рода Abramis и Blicca (Pisces, Cyprinidae) / А.Я. Щербуха // Зоол. ж. - 1973.- Т. 52. - № 2. - С. 225-228.
10. Wierzbicka J. An attempt to explain affinities between Blicca bjoerkna (L.), Abramis brama (L.) and ballerus (L.) on the grounds of their parasitic fauna / J. Wierzbicka // Acta ichthyol. piscator. - 1977. - V. 7. - № 1. - P. 3-13.
11. Howes G. Anatomy and phylogeny of the Chinese major carps Ctenopharyngodon , 1866 and Hypophthalmichthys Blkr., 1860 / G. Howes // Bull. Brit. Mus. (Nat. Hist.), Zool. Ser. - 1981.- V. 41. - № 1. - P. 1-52.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка естественной классификации высших растений на основе выделения таксономических единиц. Происхождение и методы систематики растений: сравнительно-морфологический, географический, экологический, анатомический, цитологический и биохимический.
курс лекций [321,3 K], добавлен 09.04.2012Характеристика и классификация микроорганизмов. Систематика, метаболизм и клиническое значение энтеробактерий. Сравнительный анализ традиционного и экспресс-метода биохимической идентификации при определении представителей семейства Enterobacteriaceae.
дипломная работа [8,9 M], добавлен 23.01.2018Изучение частной микробиологии, систематики и методов идентификации бактерий рода Listeria, возбудителей острой инфекционной болезни, особенности морфологии и физиологии. Экология и распространение данных бактерий, медицинское и ветеринарное значение.
курсовая работа [577,3 K], добавлен 23.01.2011Особенности систематики и биологии трематод рода Diplostomum. Главные проблемы идентификации и таксономии диплостом. Геномная вариабельность рДНК трематод. Анализ филогенетических связей в группе диплостомид на основании последовательностей ITS и cox1.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 31.01.2018Сущность и источники генетической изменчивости в природных популяциях. Характеристика комбинативного и мутационного видов наследственной изменчивости. Особенности фенотипической изменчивости, происходящей в результате влияния условий окружающей среды.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.09.2011История изучения видов рода Hedera L. по флористическим сводкам. Исследование экологии и географического распространения Hedera L. Анализ биометрических показателей морфологических признаков листа. Природно-климатическая характеристика Западного Кавказа.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.07.2014Химический состав рода Penstemon и биологическая активность. Качественный фитохимический анализ растительного сырья методом тонкослойной хроматографии. Определение количественного состава компонентов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
практическая работа [154,4 K], добавлен 07.01.2016Изучение видового состава, экологической и трофической структуры рода Mycena на территории Вологодской области. Анализ распространения видов по типам местообитаний. Характеристика видов, редко встречающихся и охраняемых на территории регионов России.
дипломная работа [480,5 K], добавлен 17.06.2017Ламарк об изменчивости наследственности. Градация Ламарка на уровне высших систематических единиц - классов. Изменение условий внешней среды как один из факторов изменчивости. Закон "упражнений и неупражнений". Закон наследования приобретенных признаков.
презентация [666,1 K], добавлен 13.11.2013Сбор растений в ботанических садах для научных, демонстрационно-просветительных и учебных целей. Изучение вопросов акклиматизации, систематики, географии, физиологии растений. Виды ботанических садов. Старинные традиции средневековых аптекарских садов.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 09.07.2009