ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 2, с. 166-176
ОБЩАЯ ГЕНЕТИКА
УДК 575.224.23/.234:595.771
ХРОМОСОМНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ Chironomus plumosus (L.) (Díptera, Chironomidae) В ПОПУЛЯЦИЯХ БРЯНСКОЙ, САРАТОВСКОЙ (РОССИЯ) И ГОМЕЛЬСКОЙ (БЕЛОРУССИЯ) ОБЛАСТЕЙ © 2015 г. С. И. Белянина
Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского, кафедра общей биологии, ботаники и фармакогнозии, Саратов 410012 e-mail: microtus43@mail.ru Поступила в редакцию 04.06.2014 г.
Проведен цитогенетический анализ Chironomus plumosus (L.) (Chironomidae, Diptera) из ряда водоемов различного типа на территориях Брянской (Россия) и Гомельской (Белоруссия) областей. Для сравнения проанализированы кариотипы этого вида из заводи Волги у Саратова. Популяции из Гомельской и Брянской областей (за исключением популяции из оз. Стратива в Стародубском районе Брянской области) в отличие от саратовской выделяются широкой хромосомной изменчивостью, проявляющейся в соматическом мозаицизме по морфотипам хромосомного набора в клетках слюнной железы; в разрыхленности теломерных районов хромосом; в наличии структурно малых хромосомных изменений. В сравнении с саратовской в брянских и гомельских популяциях репрессировано кольцо Бальбиани в плече В хромосомы I. Делается вывод о нестабильности хромосомного аппарата Ch. plumosus, обитающего в ряде водоемов Брянской и Гомельской областей.
DOI: 10.7868/S0016675815020046
После чернобыльской аварии одной из актуальных современных проблем является оценка долговременного воздействия факторов радиационной природы на генетический аппарат организмов [1]. Показано [2], что более глубокие последствия вызываются значительно меньшими дозами облучения — радиационный след даже спустя много лет после аварии оказывает потенцирующее влияние на реализацию генетических повреждений у разных видов, обитающих на загрязненных территориях.
Эффективным объектом для изучения последствий радиационного загрязнения на хромосомном уровне являются личинки двукрылых насекомых — хирономиды, для которых характерны радиочувствительность эмбриональной фазы [3], длительность развития в водной среде личиночных стадий, на которых завершается гаметогенез, наличие гигантских интерфазных хромосом в клетках слюнной железы. Имеющиеся сведения о спонтанной мутационной изменчивости распространенных видов хирономид в естественных условиях обитания на территории СССР до 1986 г. могут служить основой для оценки уровня индуцированной генетической изменчивости хирономид в затронутых чернобыльским следом районах.
Исследования Н.А. Петровой кариофондов Chironomus plumosus и Ch. balatonicus непосредственно из зоны Чернобыля в течение трех лет после аварии [4, 5] показали увеличение у этих видов уровня хромосомного полиморфизма, появ-
ление неизвестных для них ранее мутаций. Что же касается сведений о состоянии хромосом хирономид за прошедшие после аварии на ЧАЭС годы на территориях России и Белоруссии, загрязненных радиоактивным выбросом, то они отсутствовали. В 2010—2012 гг. нами впервые был предпринят анализ кариофондов хирономид из водоемов Брянской области — СИ. plumosus из р. Ипуть у г. Новозыбкова [6] и других видов из прудов в отселенной зоне Новозыбковского района [7]. Представляется необходимым дальнейшее изучение состояния хромосом и кариофондов хироно-мид из водоемов различного типа — прудов и озер, расположенных на затронутых чернобыльским следом территориях Брянской (Россия) и Гомельской (Белоруссия) областей, что и является целью настоящей работы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Изучены гигантские хромосомы из клеток слюнных желез личинок СМгопотт plumosus из водоемов Брянской области: пруд у с. Шеломы Новозыбковского района (10.02.2012 г., число исследованных личинок (п) = 62); оз. Воровайка у с. Карховка Новозыбковского района (10.02.2012 г., п = 63); оз. Карна в центре г. Новозыбкова (10.02.2012 г., п = 62); оз. Вьюнки у г. Клинцы (23.01.2012 г., п = 55); оз. Стодольское у г. Клинцы (03.01.2013 г., п = 59); пруд у г. Мглин Клинцов-ского района (03.01.2013 г., п = 40); оз. Стратива у
Рис. 1. Кариотип личинок из прудовой популяции у села Шеломы Новозыбковского района. Стрелками указаны разрыхленные теломерные районы хромосом.
г. Стародуб (03.01.2013 г., n = 58). В Белоруссии материал исследован из двух водоемов Гомельской области — пруд около г. Добруш (05.01.2013 г., n = 61) и пруд около г. Речица (07.01.2013 г., n = 62). Для сравнения исследованы хромосомы личинок из заводи Волги у Саратова (11.02.2012 г., n = 63).
Методика фиксации личинок в спирт-уксусной смеси и приготовления окрашенных ацето-орсеином давленых препаратов хромосом изложена нами ранее [8]. Анализ кариотипов проводили под микроскопом "Эргаваль". Для фотосъемки использовали цифровую камеру Panasonic AVC Net Works. При характеристике кариотипа учитывали картину архитектоники хромосомного набора в клетках, состояние предтеломерных участков хромосом, степень активности ядрышка (ЯО) и колец Бальбиани (КБ), появление пуфов, не характерных для этого вида в естественных условиях. Последовательности дисков хромосом (ПДХ) устанавливали по системе Ф.Л. Максимовой [9] с использованием подробных цитофотокарт для этого вида [10—12]. При обозначении ПДХ употребляли символы, принятые в кариологии хирономид: буква — хромосомное плечо, цифра — вариант ПДХ в плече; в зиготических сочетаниях указываются две цифры, каждая из которых — вариант ПДХ гомолога плеча хромосомы. При характеристике кариофонда использовали следующие показатели — доля личинок (%): без гетерозиготных
инверсий, с гетерозиготными инверсиями (ГИ). Уровень гетерозиготности популяции определяли по среднему числу ГИ на особь. Учитывали структурно малые изменения (СМИ) в хромосомах. Регистрировали случаи полиплоидии и частоту личинок с В-хромосомой в кариотипе.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Пруд у села Шеломы. Характерен мозаицизм по морфотипам хромосом в пределах слюнной железы — хромосомы или разрыхлены, или с "пунктиром" из гетерохроматиновых мелких образований, или же представлены массами из спутанных и разрыхленных хромосом. Теломерные районы длинных хромосом растянуты и разрыхлены (рис. 1), при этом наблюдались случаи эктопической конъюгации теломер разных хромосом В составе кариофонда четыре типа ГИ, при этом ГИ F1.2 очень редка (таблица). Для длинных хромосом (но не во всех клетках слюнной железы) характерны структурно малые изменения (СМИ) ряда участков. Хромосома III в ряде клеток с нарушением конъюгации почти на всем своем протяжении, но полного расхождения гомологов не было. КБ в плече В хромосомы I почти полностью репрессировано. У одной личинки предтеломерный участок одного из гомологов плеча D хромосомы II был активирован в виде хорошо выраженного пуфа (рис. 2). У нескольких особей в ряде клеток об-
Рис. 2. Пуф de novo (стрелка) в предтеломерном районе плеча D хромосомы II личинки из прудовой популяции у села Шеломы Новозыбковского района.
наружена гетерозиготность по центромерному отделу. Встречены личинки с В-хромосомой в ка-риотипе.
Озеро Воровайка. Наблюдался мозаицизм по хромосомным морфотипам — от хромосом с четкой дисковой структурой до зернистой и бесструктурной размазанной хромосомной массы. В отдельных клетках нескольких личинок хромосомы были увеличены. Теломерные районы хромосом, как правило, в разной степени разрыхлены. У нескольких личинок отмечены случаи эктопической конъюгации теломерных районов хромосомы IV с теломерами других хромосом. Отмечено четыре типа обычных для вида ГИ (таблица). У семи личинок обнаружены СМИ в ряде участков длинных хромосом, например, в плече В хромосомы I на протяжении 14—20 отделов (рис. 3). У ряда особей зарегистрирована гетерозиготность по степени гетерохроматизации центромерного района в гомологах хромосомы II, носящая мозаичный характер. КБ в плече В хромосомы I репрессировано. У пяти личинок, судя по характеру нарушения конъюгации гомологов в ряде участков длинных хромосом, возможна трисомия по этим хромосомам, при этом хромосома IV представлена двумя гомологами.
Озеро Карна. Отмечен мозаицизм морфотипов хромосом в пределах слюнной железы — от хромосом растянутых или распухших до разрыхленных или размазанных. У нескольких личинок в
почти половине клеток хромосомы с низкой степенью политении. Теломерные районы у большинства хромосом разрыхлены. Встречены контакты теломерными районами длинных хромосом. В кариофонде четыре типа обычных ГИ (таблица). Ряд личинок имеет СМИ в разных участках длинных хромосом. КБ в плече В хромосомы I неактивно. Встречена гетерозиготность по гетерохроматизации центромерного района в хромосоме III, носящая мозаичный характер. Три личинки (4.8%) были триплоидными, при этом хромосома IV представлена тремя неконъюгирующи-ми гомологами, а длинные хромосомы на всем своем протяжении были тесно спарены. В-хромо-сома обнаружена только у одной личинки и имела вид или гетерохроматинового сгустка, или распыленного клочка гетерохроматина.
Озеро Вьюнки. Хромосомы в ряде клеток слюнной железы деформированы и представлены массами разрыхленного или размазанного хромосомного материала. Теломерные районы длинных хромосом часто разрыхлены. Стандартная комбинация ПДХ В1.1 отмечена только у шести личинок, а у более половины исследованных личинок ее замещает ПДХ В2.2. КБ в плече В инакти-вировано. В кариофонде шесть типов ГИ, из которых четыре — обычные, а две — Е1.Х и F1.X — редкие (таблица) (идентификация их не удалась). Обращает на себя внимание соматический мозаицизм по степени нарушения конъюгации гомологов
Кариофонд Chironomusplumosas из водоемов Брянской, Саратовской (Россия) и Гомельской (Белоруссия) областей
Брянская область Саратовская область Гомельская область
Характеристика пруд у с. Шеломы, Новозыбков-ский р-н оз. Воровайка у с. Карховка, Новозыбков-ский р-н оз. Карна в г. Ново-зыбков оз. Вьюнки у г. Клинцы оз. Стодоль- ское у г. Клинцы пруд у г. Мглин, Клинцовский р-н оз. Стратива у г. Стародуб заводь Волги у Саратова пруд у г. Добруш пруд у г. Речица
Комбинации
ПДХ, их частоты: X
А1.1 0.59 0.73 0.81 0.92 0
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.