棘头梅童鱼染色体核型分析*

梁述章 宋 炜 蒋科技 谌 微 李 羽 马凌波

棘头梅童鱼染色体核型分析*

梁述章1,2宋 炜1,2①蒋科技1,2谌 微1李 羽1,2马凌波1

(1. 农业农村部远洋与极地渔业创新重点实验室 中国水产科学研究院东海水产研究所 上海 200090; 2. 上海海洋大学水产与生命学院 上海 201306)

以棘头梅童鱼()为实验材料，经胸腔注射植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素，取其头肾组织，进行低渗、固定，采用空气干燥法制片，吉姆萨染液染色，观察棘头梅童鱼染色体核型和特征。结果显示，棘头梅童鱼染色体数目为2=48，占所观察分裂相的83.3%；核型公式为2=48t，染色体臂数NF为48，染色体相对长度范围为(5.694±0.514)~(3.039±0.161)，属于鲈形目原始核型，且符合典型的高位类鱼类核型特征。研究中未发现与性别相关的异型染色体、次缢痕及随体等。本研究为棘头梅童鱼的细胞遗传学研究提供了基础资料，并为其种质鉴定提供参考数据。

棘头梅童鱼; 染色体; 核型

棘头梅童鱼()属鲈形目(Perciformes)、石首鱼科(Sciaenidae)、梅童鱼属()，是近海常见的底栖性小型经济鱼类，广泛分布于黄渤海、东海和南海(朱元鼎等, 1963b; 宋炜等, 2017)。棘头梅童鱼是大黄鱼、小黄鱼、带鱼、乌贼等主要经济鱼类的重要饵料，在海洋生态系统食物链中扮演重要角色；其肉质细嫩可口，营养丰富，深受消费者的青睐，具有较高的经济价值和潜在的开发前景(吴常文等, 1991; Song, 2016)。

染色体是生物遗传信息的载体，特定的生物体具有特定数目、形态特征的染色体。研究鱼类的染色体，对研究鱼类的遗传变异规律、系统演化与分类、发育机制以及杂交育种等均有重要意义(周伯春等, 2009; Amores, 2014; 史宝等, 2017)。目前，国内外对棘头梅童鱼的研究主要集中在形态分类(朱元鼎等, 1963a; 区又君等, 2012)、资源评估(沈新强等, 2011; 胡艳等, 2015)、遗传分化(Song, 2014; 赵明等, 2015)和功能基因克隆(Song, 2016)等方面，有关棘头梅童鱼染色体的细胞遗传学研究报道仅见于Zhang等(2018)。本研究对棘头梅童鱼的染色体核型进行分析，旨在丰富棘头梅童鱼的细胞遗传学知识，同时，为棘头梅童鱼种质鉴定和我国石首鱼类系统演化研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验于2017年6月在福建宁德市富发水产有限公司进行，所用棘头梅童鱼体长为13~15 cm，体重为50~60 g，雌雄各6尾，活力良好。

1.2 染色体标本制备

将实验用鱼进行麻醉，于胸鳍基部注射植物血球凝集素(PHA)，剂量为2 μg/g(鱼的体重)。注射后放回暂养池，6 h后在相同部位注射秋水仙素溶液，剂量为1 μg/g(鱼的体重)。分别在2 h和5 h后断尾放血10 min (每次雌雄各3尾)，取头肾组织于烧杯中剪碎，加入适量生理盐水搅拌均匀后静置15 min，用吸管吸取上层细胞悬液，离心收集细胞。用0.075 mol/L KCl溶液低渗处理35 min，离心得到沉淀后，加入新鲜配制的卡诺氏固定液(甲醇∶乙酸=3∶1)固定3次(依次为30、20和10 min)，每次固定后，离心弃去固定液，加入新鲜预冷的固定液4 ml。PHA及秋水仙素溶液均使用0.75%的生理盐水配制，棕色瓶避光保存。离心均为1500 r/min，5 min。

将沉淀轻轻吹打均匀后用干净的预冷冻玻片进行滴片，滴片高度为50 cm以上，滴片后迅速在酒精灯火焰上方短暂烘烤2次，室温自然干燥。干燥后的染色体玻片用吉姆萨染色液染色25 min。

1.3 核型分析

通过显微镜观察，选取染色体分散良好的中期分裂相进行染色体数目统计，显微照相记录，根据众数确定染色体数目。选取20个染色体数目完整、分散良好并且形态清晰的分裂相进行显微摄影、测量和分析。按照Levan等(1964)提出的标准进行核型分析，按臂比将染色体分为4组：(1) 中部着丝点染色体为m组，臂比为1.00~1.70；(2) 亚中部着丝点染色体为sm组，臂比为1.71~3.00；(3) 亚端部着丝点染色体为st组，臂比为3.01~7.00；(4) 端部着丝点染色体为t组，臂比≥7.00。m和sm型染色体的臂数为2，t和st型染色体的臂数为1，染色体相对长度=(单条染色体长度×2/全部染色体总长度)×100。

2 结果

2.1 染色体数目

镜检102个染色体分散良好的中期分裂相(图1)，并进行计数统计。结果显示，染色体数目为48的有85个，占全部计数细胞的83.3%，据此确定棘头梅童鱼染色体数目2=48 (表1)。

表1 棘头梅童鱼染色体数目

Tab.1 The chromosome number of C. lucidus

2.2 染色体核型

选取20个数目完整、形态清晰且着丝点清楚的中期分裂相进行观察和测量，并计算其相对长度及臂比，结果见表2。棘头梅童鱼染色体臂比值均为∞，为端部着丝粒染色体(t型)，相对长度范围为(5.694± 0.514)~(3.039±0.161)。棘头梅童鱼的核型公式为 2=48，48t，臂数NF=48；未发现异型性染色体、随体染色体和次溢痕(图1)。

表2 棘头梅童鱼染色体的相对长度和臂比值(平均值±标准差)

Tab.2 The relative length and arm ratio of chromosome C. lucidus (Mean±SD)

图1 棘头梅童鱼染色体中期分裂相(A)及核型(B)

3 讨论

近年来，随着海水鱼类养殖业迅速发展和研究深入，海水鱼类染色体核型的研究也不断增加。据报道，我国已有100多种海水鱼类染色体核型被研究分析，且多为我国近海水域的经济鱼类(赵金良, 2000; 卓孝磊等, 2007)，其中，鲈形目种类最多。本研究参考众多鲈形目鱼类的染色体研究方法(全成干等, 2000; 尤峰等, 1998; 孟庆磊等, 2010; 黄永春等, 2011)，确定低渗时间为35 min。由于棘头梅童鱼严重的应激反应，将PHA作用时间减短为6 h。秋水仙素浓度高、作用时间过长会使染色体有不同程度的皱缩现象，反之，又很难富集中期分裂相，为使用合适浓度和处理时间的秋水仙素处理，查阅石首鱼科的染色体研究资料(全成干等, 2000; 尤峰等, 1998; 王金星等, 1994)，确定秋水仙素浓度为1 μg/g(鱼的体重)，将秋水仙素的作用时间分为2 h和5 h。结果显示，2 h秋水仙素处理获得的染色体分裂相较理想。

表3 部分鲈形目海水鱼类的染色体核型

Tab.3 Karyotype of some marine fishes of Perciformes

小岛吉雄(1979)通过对鱼类染色体核型统计研究，在Gosline(1971)划分演化类群的基础上，将真骨鱼分为低位类、中位类和高位类三个演化类群，高位类群的染色体数目分布收敛，在42~48的范围内，峰值2=48，M型染色体(m型和sm型)少，A型染色体(t型和st型)多，且主要为端部着丝粒染色体(t型)，臂比少。棘头梅童鱼染色体数目为2=48，且全部为t型染色体，NF=48，符合典型的高位类群核型特征。王德祥等(2006)认为在特定的演化类群中，染色体数目2=48且全部为t或st染色体的是原始核型，由此判定，棘头梅童鱼染色体在进化上也属于原始核型。已有核型报道的海水鱼类中，符合原始核型的海水鱼类有64种，其中，鲈形目45种，2=48t的有25种，占55.6%，说明鲈形目海水鱼类核型相对稳定，大部分属于高位类群原始核型，与鲤形目等臂比多且A型染色体比例低的低位类群核型存在显著差异(蒋进等, 2009)，这可能与海洋鱼类生活的环境较为稳定有关，故多数鱼类保持着原始核型。

Amores AA, Catchen J, Nanda I,. A RAD-tag genetic map for the platyfish () reveals mechanisms of karyotype evolution among teleost fish. Genetics, 2014, 197(2): 625–641

Gosline WA. Teleosts. Book reviews: Functional morphology and classification of Teleostean fishes). Science, 1972, 176

Hu Y, Zhang T, Yang G,. Assessment of resource situation ofin coastal waters of the Yangtze estuary. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(9): 2867–2873 [胡艳, 张涛, 杨刚, 等. 长江口近岸水域棘头梅童鱼资源现状的评估. 应用生态学报, 2015, 26(9): 2867–2873]

Huang YC, Li WJ, Lin XR,. Morphology, chromosome karyotype and nuclear DNA contents of red tilapia. Freshwater Fisheries, 2011, 41(5): 3–8 [黄永春, 李文静, 林祥日, 等. 星洲红鱼形态、染色体组型及细胞核DNA含量的分析. 淡水渔业, 2011, 41(5): 3–8]

Jiang J, Li MY, Wu EM. Karyotype analysis of. Freshwater Fisheries, 2009(3): 77–79 [蒋进, 李明云, 吴尔苗. 光唇鱼染色体核型分析. 淡水渔业, 2009(3): 77–79]

Levan A, Fredga K, Sandberg AA. Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas, 1964, 52(2): 201–220

Meng QL, An L, Wang CW,. Karyotype analysis in the black bream (). Freshwater Fisheries, 2010, 40(3): 76–79 [孟庆磊, 安丽, 王成武, 等. 淡水黑鲷染色体核型分析. 淡水渔业, 2010, 40(3): 76–79]

Ojima. Aquatic biology and genetic breeding. Tokyo: Water Delivery Press, 1979, 46–62 [小岛吉雄. 水生生物及遗传育种. 东京: 水交出版社, 1979, 46–62]

Quan CG, Wang J, Ding SX,. The karyotypes of(Richardson). Journal of Xiamen University(Natural Science), 2000, 39(1): 107–110 [全成干, 王军, 丁少雄, 等. 大黄鱼染色体核型研究. 厦门大学学报(自然科学版), 2000, 39(1): 107–110]

Shen XQ, Shi YR, Chao M,. Fish community structure of the Yangtze River estuary in summer and autumn. Journal of Fisheries of China, 2011, 35(5): 700–710 [沈新强, 史赟荣, 晁敏, 等. 夏、秋季长江口鱼类群落结构. 水产学报, 2011, 35(5): 700–710]

Shu H, Huang CY, Zhang HF,. Study on the karyotypes of. Journal of Guangzhou University (Natural Science), 2010, 9(1): 90–93 [舒琥, 黄萃莹, 张海发, 等. 长鳍篮子鱼的染色体组型研究. 广州大学学报(自然科学版), 2010, 9(1): 90–93]

Song N, Ma GQ, Zhang XM,. Genetic structure and historical demography ofinferred from mtDNA sequence analysis. Environmental Biology of Fishes, 2014, 97(1): 69–77

Song W, Jiang KJ, Zhang FY,. Characterization, molecular cloning, and expression analysis of Ecsit in the spinyhead croaker,. Genetics and Molecular Research, 2016, 15(1): gmr 15017193

Song W, Meng YY, Jiang KJ,. Analysis of genetic diversity among seven wildpopulations by using microsatellite marker.Journal of Fisheries of China, 2017, 41(1): 31–39 [宋炜, 孟永永, 蒋科技, 等. 棘头梅童鱼七个野生群体遗传多样性的微卫星分析. 水产学报, 2017, 41(1): 31–39]

Song W, Zhao MD, Jiang KJ,. Molecular cloning and expression analysis of a matrix Gla protein gene in spinyhead croaker,. Genetics and Molecular Research, 2016, 15(4): gmr 15049028

Wang DX, Su YQ, Wang SF,. The karyotypes and their polymorphisms of thefrom different populations. Acta Oceanologica Sinica, 2006, 28(6): 176–178 [王德祥, 苏永全, 王世锋, 等. 不同地理种群大黄鱼染色体核型的比较研究. 海洋学报, 2006, 28(6): 176–178]

Wang JX, Zhao XF, Wang XM,. Karyotype analysis for seven species of Clupeiform and Perciform fishes. Zoological Research, 1994, 15(2): 76–79 [王金星, 赵小凡, 王相民, 等. 鲱形目和鲈形目七种鱼的核型分析. 动物学研究, 1994, 15(2): 76–79]

Wang ML, Zheng JS, Zhu LY,. Advances on karyotype study of marine fish and shellfish in China. Periodical of Ocean University of China (Natural Science), 2000, 30(2): 277–284 [王梅林, 郑家声, 朱丽岩, 等. 我国海洋鱼类和贝类染色体组型研究进展. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2000, 30(2): 277–284]

Wang XY, Wang SF, Zhang JS,The karyotype, Ag-NORs and C-banding of. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2012, 43(1): 84–87 [王晓艳, 王世锋, 张建设, 等. 美国红鱼()的核型、Ag-NORs和C-带分析. 海洋与湖沼, 2012, 43(1): 84–87]

Wu CW, Wang WH. The biology distribution and resources changes ofin Zhejiang offshore. Marine Fishery, 1991(1): 6–10 [吴常文, 王伟宏. 浙江近海棘头梅童鱼的分布、生物学与资源变动. 海洋渔业, 1991(1): 6–10]

Yang F, Chen RY, Zhan W,. Karyotype analysis of. Journal of Zhejiang Ocean University(Natural Science), 2016, 35(4): 291-294 [阳芳, 陈睿毅, 詹炜, 等. 鮸鱼染色体核型分析. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2016, 35(4): 291-294]

You F, Liu J, Xu C. Study on the karyotypes in the red drum,. Marine Sciences, 1998, 2: 51–53 [尤峰, 刘静, 徐成. 美国红鱼的核型研究. 海洋科学, 1998, 2: 51–53]

Yu ZN, Kong XY, Xie ZY,. Studies on the chromosomes of five species of marine fish. Journal of Ocean University of Qingdao, 1996, 26(1): 44–48 [喻子牛, 孔晓瑜, 谢宗墉, 等. 五种经济海水鱼类的染色体研究. 青岛海洋大学学报, 1996, 26(1): 44–48]

Yu ZN, Kong XY, Xie ZY. Studies on karyotype of fishes of economic importance in coastal waters of Shandong Peninsula. Journal of Fishery Sciences of China, 1995, 2(2): 1–6 [喻子牛, 孔晓瑜, 谢宗墉. 山东近海21种经济鱼类的核型研究. 中国水产科学, 1995, 2(2): 1–6]

Zhang SK, Zheng J, Zhang J,. Cytogenetic characterization and description of an X1X1X2X2/X1X2Y sex chromosome system in(Richardson, 1844). Acta Oceanologica Sinica, 2018, 37(4): 34–39

Zhao JL. A review of studies on karyotypes of marine fish and salted freshwater fish in China. Journal of Shanghai Ocean University, 2000, 9(4): 344–347 [赵金良. 我国海水鱼和咸淡水鱼染色体组型研究概述. 上海海洋大学学报, 2000, 9(4): 344–347]

Zhao M, Song W, Ma CY,. Population genetic structure ofbased on the mitochondrial cytochrome oxidase subunit 1 sequence. Journal of Fishery Sciences of China, 2015, 22(2): 233–242 [赵明, 宋炜, 马春艳, 等. 基于线粒体基因序列的棘头梅童鱼7个野生群体遗传结构分析. 中国水产科学, 2015, 22(2): 233–242]

Zheng TL, Zhang HQ, Zhang XH. Genetic diversity and conservation strategies of. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2013(9): 1183–1186 [郑天伦, 张海琪, 张晓辉. 鮸鱼的遗传多样性现状及保护策略. 浙江农业科学, 2013(9): 1183–1186]

Zhong SP,Chen C, Wang J,. Chromosome karyotype of sevenband grouper. Journal of Fishery Sciences of China, 2010, 17(1): 150–155 [钟声平, 陈超, 王军, 等. 七带石斑鱼染色体核型研究. 中国水产科学, 2010, 17(1): 150–155]

Zhou BC, Shu H, Liu F,. Karyotypes in three marine important fish species. Fisheries Science, 2009, 28(6): 325–328 [周伯春, 舒琥, 刘锋, 等. 3种海产经济鱼类的染色体组型研究. 水产科学, 2009, 28(6): 325–328]

Zhu YD, Luo YL, Wu HL. Study on the classification system of Chinese Sciaenidae and the narration of new families and new species. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publishers, 1963a, 70–73 [朱元鼎, 罗云林, 伍汉霖. 中国石首鱼类分类系统的研究和新属新种的叙述. 上海: 上海科学技术出版社, 1963a, 70–73]

Zhu YD, Wu HL. Fishes annals of East China Sea. Beijing: Science Press, 1963b, 286–293 [朱元鼎, 伍汉霖. 东海鱼类志. 北京: 科学出版社, 1963b, 286–293]

Zhuo XL, Zou JX. Advances in karyotype and chromosome banding studies of marine fish in China. Journal of Tropical Oceanography, 2007, 26(5): 73–80 [卓孝磊, 邹记兴. 我国海水鱼类核型及染色体显带研究进展. 热带海洋学报, 2007, 26(5): 73–80]

Zou SM, Li SF, Zhao JL,Karyotype ofin Guanjingyang of Fujian. Journal of Shanghai Ocean University, 2003, 12(2): 179–181 [邹曙明, 李思发, 赵金良, 等. 福建官井洋海区大黄鱼的染色体核型分析. 上海水产大学学报, 2003, 12(2): 179–181]

Zou Y, Zheng J, Zhang J,. Chromosome identification and karyotype characterization of. Journal of Xiamen University(Natural Science), 2018, 57(2): 208–213 [邹禹, 郑娇, 张静, 等. 鮸染色体的识别及核型特征分析. 厦门大学学报(自然科学版), 2018, 57(2): 208–213]

Karyotype Analysis of

LIANG Shuzhang1,2, SONG Wei1,2①, JIANG Keji1,2, CHEN Wei1, LI Yu1,2, MA Lingbo1

(1. Key Laboratory of Oceanic and Polar Fisheries, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090; 2. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306)

In this study, the metaphase chromosomes ofwere obtained from kidney tissue by the method of PHA and colchicine injection-air drying method. The experimental fishes were taken from Ningde coast of China. Because of their strong stress, we adjusted the drug treatment time (PHA: 6 h; Colchicine: 2 h, 5 h). In order to identify whether there were heteromorphic chromosomes, we separated the female from the male. The results showed that there were 48 chromosomes inand its karyotype formula was 2=48t, NF=48. The relative length of chromosome was in the range of (5.694±0.514)~(3.039±0.161), which suggested thatwas in accordance with the original karyotype of perciformes and the higher group of fish evolutionary taxonomy. Sex chromosome, satellite chromosome and secondary constrictions were not found inThis study provides basic data for cytogeneticsand germplasm identification for.

; Chromosome; Karyotype

SONG Wei, E-mail: swift83@sina.com

S917.4

A

2095-9869(2019)04-0172-06

10.19663/j.issn2095-9869.20180425002

* 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(东2018Z01)和国家种质平台项目(DKA30470)共同资助 [This work was supported by Central Public-Interest Scientific Institution Basal Research Fund (East 2018Z01), and National Infrastructure Project of Germplasm Resources (DKA30470)]. 梁述章，E-mail: szlianglst@163.com

宋 炜, 副研究员, E-mail: swift83@sina.com

2018-04-25,

2018-06-25

梁述章, 宋炜, 蒋科技, 谌微, 李羽, 马凌波. 棘头梅童鱼染色体核型分析. 渔业科学进展, 2019, 40(4): 172–177

Liang SZ, Song W, Jiang KJ, Chen W, Li Y, Ma LB. Karyotype analysis of. Progress in Fishery Sciences, 2019, 40(4): 172–177

(编辑 冯小花)