Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитогенетический анализ саранчовых трибы Comphocerini

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Цитогенетический анализ саранчовых трибы Comphocerini"

О 1} РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ

На правах рукописи УДК 575.3:595.727

и

ГУСАЧЕНКО

Анна Михайловна

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ САРАНЧОВЫХ ТРИБЫ СОМРНОСЕМГИ

Генетика - 03.00.15

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новособирск 1995

Работа выполнена Новосибирского

на кафедре цитологии и генетики государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

доцент Л.В.Высоцкая Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор В.Н.Стегний

НИИ биологии и биофизики при Томском

государственном университете, г.Томск

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Л.В.Омельянчук Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Ведущее учреждение: Институт морфологии и экологии животных

Защита состоится МОлЛ. 1995 г. на

заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание степени доктора наук Д - 002.II.01. при Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу:

630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН

РАН,' г. Москва

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совет доктор биологических наук

Актуальность исследования. Саранчовые - одна из процветающих групп современных насекомых, играющая большую роль в наземных биоценозах. Это - модельный объект многих исследований, в том числе цитогенетических. Кариологические работы на предыдущих этапах прояснили филогенетические взаимоотношения крупных таксонов: семейств, подсемейств и триб. Вместе с тем разнообразие кариотипов на более низких уровнях изучено не достаточно. Объектом нашего исследования стала преимущественно палеарктическая триба СошрЬооегЗл! - наиболее крупная и разнообразная в подсемействе Асг1<Ипае. Предыдущие иссло -дования были фрагментарны и касались, в основном, европейских видов, тогда как более богатая и разнообразная азиатская фауна саранчовых этой трибы оставалась почти неизученной.

Триба Сошр2гоовг1п1 включает более 20 родов различного объема, как монотипических, так и объединяющих более ста видов. Среди них есть узкие эндемики, а также вида, имеющие очень протяженные ареалы. Для некоторых описана высокая изменчивость морфологических признаков. Кроме того, в трибе есть виды с разной морфологией кариотипа. Цели и задачи исследования. Цель исследования - выявление онтогенетического разнообразия в разных родах- трибы аошрЬосег1п1, а такке в пределах некоторых видов. Цитологическое исследование параметров рекомбинации у генетически не изученных видов позволит обнаружить возможные варианты этих параметров в трибе.

В связи с этим ставились конкретные задачи:

1) Исследовать морфологию кариотипа и характер С-дифференциальной окраски большого числа видов.

2) Определить частоту хиазм для оценки общего уровня рекомбинации у многих видов.

3) Выявить внутривидовой и популяционный полиморфизм по наличию добавочных элементов,- частоте и распределению хиазм.

4) Изучить распределение рекомбинационных обменов по длине различных хромосом в кариогипах у видов с различными кариотипическими параметрами и представляющих разные роды. Научная новизна.

•Г) Впервые наиболее полно в видовом отношении цитогвнетически исследована триба Gomph.ooeri.ni.

2) Впервые изучены число, морфология хромосом и характер распределения С-гетерохроматина у 23 видов.

3) Частота хиазм впервые определена для 10 видов.

4) Впервые исследован популяционный полиморфизм по наличию и размерам С-блоков и частоте хиазм у транспалеарктичес-кого вида Chorthippus albomarginatus. Выявлены мекпопуляци-онные различия по данным признакам. Обнаружено снижение внутривидового разнообразия по частоте хиазм в популяции на границе ареала этого вида.

5) Впервые описаны добавочные хромосома у 5 видов. У одного из них обнаружена В-хромосома, ранее не встречавшаяся на евразийском континенте.

6) Впервые изучен характер распределения рекомбинавдочных обменов по длине хромосом у 9 видов с различной морфологией хромосом. Выявлены основные варианты распределений. Описаны варианты, новые как для саранчовых, так и для других, видов. Теоретическая и практическая: значимость. Полученные результаты имеют значение для понимания характера эволюции карда-типа в трибе Gomphooarini, а таюке его рекокбинационннх характеристик. Сведения о ракомбинационных параметрах пополняют наш знания о разнообразии типов рекомбинационных систем. Данные способствуют выяснению филогенетических взаимоотношений в трибе и могут быть использованы для уточнения систематического положения некоторых видов.

Апрсбацая работа. Материалы диссертации докладывались на vi совещании энтомологов Сибири (Новосибирск, 1985), VI Всесоюзной конференции "Молекулярные механизмы генетических процессов" (Москва, 1987), Всесоюзном ортоптерологическом симпозиуме (Новосибирск, 1989), Всесоюзной конференции по цитологии и генетике мейоза (Новосибирск, 1990), II Всесоюзном симпозиума по кариологии беспозвоночных (Чебоксары, 1991), VI International Meeting of Orthopterists* Society (Hilo, Hawaii. USA, 1993).

Объем н структура работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов и списка цитируемой литературы, содержащего III наименований. Работа изложена на 116-ти страницах машинописного текста, иллюстрирована 19-ю рисунками и содержит 21 таблицу.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе исследовано 39 видов, принадлежащих к 12 родам трибы Gomphocerini семейства Acrididae (табл. I). Количество исследованных видов в различных родах приблизительно соответствует их представленности в фауне бившего СССР.

Материал собран в различных точках Сибири, Туркмении, Казахстана и Дальнего Востока в течение 1978-92 г.г. Большая часть фиксированного материала любезно предоставлена автору к.б.н. А.Г.Бугровым, а такае д.б.н. Л.В.Высоцкой, к.б.н. О.А.Агаповой и Д.Ч.Степановой. Цитологический анализ польской популяции Ciwrthippus albomarginatus проводили Э.Вархаловска-Слива и А.Марианска-Надаховска (Институт систематики и эволюции ¡животных ПАН, Краков). Препарата распластанных мейоцитов изготовлены и проанализированы д.б.н. Л.В.Высоцкой и к.б.н. О.А.Агаповой. Видовая принадлежность насекомых устанавливалась сотрудникам! Института систематики и экологии животных СО РАН к.б.н. А.Г.Бугровым, д.б.н. М.Г.Сергеевым. Коллекционный материал хранится на кафедре общей биологии Новосибирского госуниверситета и в зоологическом музее ИСиЭЖ СО РАН.

Использовали семенники колхицинированных насекомых, фиксированные по стандартной методике [Макгрегор, Варли, 1986]. Давленые препараты окрашивали С-дифференциалыю по методике Джонса [Jones et al., 1975] с модификациями или 60%-м ацетоорсеином. Исследовали в основном мейотические хромосомы, реке - митотические. Частоту хиазм - среднее количество хиазм в клетке - определяли подсчетом хиазм во всех бивалентах на стадиях поздней диплотены- диакинеза. Частоты хиазм у одной особи подсчитывали в 20-40 клетках, для определения групповой частоты анализировали 10-20 особей вида.

Для построения распределения хиазм по длине бивалентов каждая хромосома или плечо разбивались на 5 равных частей. Мелкие хромосомы делили на 3 части. В гистограммах распределений высота столбца соответствует среднему количеству хиазм в данном районе хромосомы. Данные по хромосомам близких размеров были объединены. В статистической обработке использовались критерий Стыодента, дисперсионный анализ (Шкшмский, 1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Число в иорфология хроыосод

Подавляющее большинство впервые изученных видов, также как и повторно исследованных, имеет 17 хромосом (табл. I). Кариотип состоит из трех пар крупных субметацентрических хромосом и убывающего ряда акроцентрических, Х-хромосома является самым крупным акроцентриком. Это подтверждает результаты, полученные ранее. Найдены виды с полностью акроцентри-ческим кариотипом (2^23), а также с центрической транслокацией 8-й аутосомы -на Х-хромосому (2м=16). При этом число хромосомных плеч сохраняется постоянным (№=23). Таким образом, все видимое разнообразие кариотипов можно объяснить робертсоновскими перестройками. С-гетерохроыатические районы

Для 36 видов получена С-дифференциальная окраска (см. табл.1). У саранчовых выделяют стандартный С-гетерохроматин, неизменный у всех особей вида, и добавочный, по которому наблюдается полиморфизм. В трибе СотрЬооегш! стандартный С-гетерохроматин расположен в прицентромерных районах хромосом, а добавочный - в теломерных и интерстициальных. Все это подтверждает ранее полученные данные. Стандартный С-гетерохроматин. Оценивали как общее количество С-гетерохроматина, так и его распределение между различными членами набора. Крупными считались блоки, в длину равные толщине хромосомы в диакинезе. К мелким относили более узкие блоки и точечные. Выделены следующие варианты (рис. I):

Кариотипы с небольшим содержанием С-гетерохроматина.

A. Все хромосомы набора имеют блоки одинаковых размеров (рис.1А). Этот вариант наиболее распространен и выявлен у большинства родов и во всех кариотипах (17-, 21- и 23-хромосомных).

Б. Блоки на двуплечих хромосомах - точечные, средние и короткие акроцентрические элементы набора несут более крупные С-блоки (рисЛБ). Этот вариант найден только среди 17-хромосомных представителей рода йюхЧЫрриз.

B. Длинные члены набора (23-хромосомных акроцентрических кариотипов) имеют более крупные блоки гетерохроматина (рис. 1В).

А

А

А

А

А

А

А

А

А

А

А

А

X

X

А

А

00

00

А

п

X

X

00

А

А

А

А

000

А

д д

Рис, 1. Схема различных вариантов распределения стандартного С-гетерохроматина в трибе ботрпосепгп. Варианты обозначены в соответствии с текстом.

Таблица 1.

Основные патогенетические признаки саранчовых трибы СотрЬооегшз.. Типы стандартного С-гетерохроматина обозначены в соответствии с текстом.

г

ГКО он юо Ой

11

1 .СавуМррив ЬагМрев (Р.-У?.) 23 23 + В

2 .РегоМрриз саНозиБ (11т.) 23 23 + 9.Х Р

З.Меза51ррив ко21ге\т1коу1 (ТагЬ.) 23 23 + 9 и

4.M.taгbagataious Бег£ееу ей Ви^гоу 23 23 + 9

5.Аегорейе11иБ ЬаНоХив Mistsh. 23 23 + 6 Ае1

6.А.Уаг1е§а4из (Р..) 23 23 + 6 +

7.Оотрйооегиа ги£из (Ь.) 17 23 + 5 5-7 й

а.Аегориз з!Ыг1оив (Ъ.) 17 23 ■+ 7,8 + Ае

Э.ОгохЧМррив во1ш1«Н;1 (1копп.) 23 23 + 1-8,11,Х 2,7,9,10 СЬ

Ю.С11.Ьапша^гоет1 (М1г.) 21 23 + 2 8-10

11 .СЬ.ае^Ипив (Р.-Я.) 17 23 + X

12.И1.Ы€иии1шз (Ь.) 17 23 + 4.Х ЗБ,4-8,Х

13.Иг.йиЫиз (2иЬ.) 17 23 +

14.Ch.fall.ax: (ЙиЬ.) 17 23 + Зв,Х 28,38,5-8

15.С1г.то1иапиз (СИагр.) 17 23 + 5-7

1б.<Ж.с1огва1;из 17 23

Вид Ш КР С - гетерохроматин

Стандартный Добавочный

А Б В Г интеркаляр. теломерн.

1 2 3 4 5 6 7 в 9

I 2 ОС йо хо

Л?

10

Продолжение таблицы I.

1 2

17 - СИ. а1Ьотаг§1па1;ив (Бе О.) 17

18.(Й1.ап£и1а1;из Зе^.ТагЬ. 17

19.СЬ.арг1саг1из (Ь.) 17 ?0.СЬ.1ога4из (Г.-И.)' 17 21 .СЬ..таогооегиз 17 22.С1г.рага11е1из (йеи.) 17 P3.Ch.abchasi.cus Кте. 17 24.СЬ.¿аооЬвоп1 (Псопп.) 17 25-СЬ.заха^Нв В.-В1епко 17 гб.Еи.риЛухпаШз 17 27.Stauгoderus Бса1аг15 17 ?в^епоЬо1;11ги8 сагЪопахйиз (Еу.) 17 29.St.fisch.eri 17 ЗО.Б1;.Нпеа1;и8 (Рапг.) 17 31 .Б^пеигекИ ЙиЬ. 17 Зг.Б^еигазшз ЙиЬ. 16 ЗЗ.Б*;.ги^отаои1а1;из (Н.-З.) 16 34.0тоое8кив Ь.аетогтКо1<1а11Б (С1гагр.) 17 35.0.ре1;гаеиБ (Вг\1з.) 17

Зб.О.У1г1йи1из (Ь.) 17 •

37.Myгmeleotettix таси1аЪиз (ИшпЬ.) 17

38.М.ра1Иаив (Вг.-И.) 17 39-М.ра1раНз (гиЬ.) 17

3 4 5 6 Г ß 9 10 V

23 + 3s,4,5,7 1-3s,4-3

23 + 6 1s,21,5-0

23 + 2s,3s +

23 + 1S,X 4-8, X

23 + X 6

23 + 1s,11,4-6,X 3s,4-8,X

23 + X 5-8

23 + 7,8

23 + +

23 + 21,31 31,5,6 EU

23 + 4,6-8 + S

23 + 5 St

23 + 4

23 + 7,8

23 + +

23

23

23 + 0

23 + 3s,4,7 4,6-8,X

23 + 31,4 6,7,8

23 + 4,6 7,8 ,X + My

23 + X X

23 + 31,4,X 6-8, X

Кариотиш с высоким содержанием С-гетерохроматина.

Г. Двуплечие хромосомы имеют в целом в два раза больший блок гетерохроматина по сравнению с одноплечими за счет накопления гетерохроматина на каадом плече по разные стороны от центромеры (рис. 1Г). Такая ситуация наблюдается только у 17-хромосомных видов из нескольких родов.

Одинаковым типом С-дифокраски характеризуются кариотипы представителей нескольких небольших родов. Однако в обширном роде аго1ЧЫ.рргш найдены три типа (А,Б,Г), что подтверздавт мнение систематиков о его высокой гетерогенности иа^о,1971].

Полученные данныэ о распространении выделенных типов позволяют предположить последовательность их возникновения. Так, тип А встречается во всех группах, выделяемых в трибе, что дает нам право считать его первичным. Далее, у некоторых 23-хромосомкых видов возник вариант В (Мезав1ррив, Аегоре-<1е11ш). Среди 17-хромосомных представителей трех родов произошло значительное наращивание количества С-гетерохроматина по типу Г ^аигойепш - Аегорив - ИюзЧМррив). В роде ШюгШ1ррш5 появился специфический вариант Б. Добавочный С-гегэрохрошгшн. Теломерные блоки у 17- и 21-хромосомных видов, как правило, мелкие и аморфные, располагаются в основном на длинных и средних хромосомах (см. табл.1). У 23-хромосомных видов закономерности в локализации теломерных блоков не выявлено.

Интеркалярная С-полоса у многих видов обнаружена на X-хромосоме на расстоянии 2/5 от центромеры, считается, что она связана с ядрышком [Сатасйю, 1987]. Наличие данной полосы не зависит от систематического положения вида. Кроме того, обнаружены интеркалярные С-полосы рядом со стандартным прицентромерным гетерохромапшом у трех видов С1югЧЫ.рриа: на двуплечих хромосомах у С11.а1Ьота^1ш^ив и СК.арг1оаг1ив, почти на всех акроцентриках у 23-хромосомного Ch.sohmid.ti. Эта полоса может быть начальным этапом увеличения количества прицентромерного гетерохроматина.

ПопуляцаоЕвые резлюшя в добавочном С-гетерохроматикэ. В качестве модельных объектов для популяционных исследований выбраны широко распространенные в Палеарктике массовые виды С}1.а1Ъотаг£±г^из, СЬ.рага11в1ив, Б.воа1аг1в. Разные популя-

ции внутри видов отличаются количеством хромосом, несущих добавочные блоки, как теломерные, так и интеркалярные. Наиболее полиморфен Ch.parallelus; все исследованные особи из трех популяций имеют от I до 6 блоков тело?,ирного гетерохро-матина. У S.soalaris каждая особь имела не более одного блока. Эти результата коррелируют с данными о высокой фэно-типической изменчивости Ch.parallelus, Ch.albomarginatus н стабильности S.soalaris [Казакова, Сергеев, 1992]. Добавочные хрскосо-а

Добавочные хромосомы обнаружены у восьми видов (см. табл. I). Выявлено четыре морфологических типа.

1. Мелкая добавочная хромосома, по размеру сходная с девятой хромосомой набора, обнаружена у Ae.variegatus. Она имеет яркие прицентромерный и интеркалярный блоки и образует бивалент с одной хиазмой.

2. В-хромосомы средних размеров без выраженного прицентро-.мерного С-гегерохромагина обнаружены у s.newskii и Ch.aprioarius.

3. Добавочные акроцентрические хромосомы средних размеров, морфологически не отличаициеся или сходные с основными членами набора найдены у Ae.sibiricus, S. scalar is, Ch.saxatilis. Конъюгации этих хромосом с основными элементами набора не наблюдалось, что позволяет отнести данный тип к переходному от полисомии к В-хромосомам [Hewitt, 19793.

4. Метацентричэская изо-В-хромосома, превышащая по размерам X, обнаружена у Lí.maculatus в количестве, варьирундем в разных фолликулах от I до 3. Она имеет интеркалярные и суб-теломерные С-полосы на обоих плечах. Данная В-хромосома сходна с ранее описанной [John, Hewitt, 1965а]. Рисунок С-полос может слуять подтверждением предположения [Gallagher et al., 1973] о происхождении этой В-хромосомы из X. Такая В-хромосома распространена лишь на Британских островах [John, Hewitt, 1965а; Hewitt, John, 1967] И острове Элавд в Балтийском море [Ramal, 19803. Мы обнаружили ее в окрестностях г.Барнаула. Объяснить неравномерное распределение хромосом можно двумя способами:

I) В-хромосомы данного типа возникли после изоляции Британских островов от континента, хромосома с острова Зланд -

более позднего происхождения [Hewitt, 1979]. Следовательно, предполагаемая последовательность событий - возникновение полисомии по Х-хромосоме, делеция небольшого участка и образование изохромосомы [Gallagher et al., 19733 - должна была происходить независимо во всех вышеупомянутых случаях.

2) В-хромосома возникла до изоляции островов и была широко распространена. Впоследствии она, вероятно, элиминировалась в центральной части ареала, сохранившись в краевых иопуляциях. Этот путь кажется нам более вероятным. Частота хиази

Таблица 2.

Частоты хиазм у некоторых видов т. Gomphooerini.

Частота хиазм 2n nP Частота хиазм a

Myrmeleotettix maoulatus 17 23 14.65 ± 0.09 1 .63

M.pallidus * 17 23 14.13 ± 0.09 1 .49

Gomphocerus rulus * 17 23 14.16 0.09 1 .43

Aeropus eibirious 17 23 16.56 0.11 2 12

Aeropedellus variegatus 23 23 18.88 0.11 1 .84

Pezohippus oallosus * 23 23 17.76 ± 0.15 1 .53

Stauroderus soalaris 17 23 17.80 ± 0.13 2 .10

Chorthippus aethalinus 17 23 13.21 ± 0.14 1 .22

Ch.biguttulus 17 23 13.21 ± 0.05 1 .27

Ch.dubiu3 * 17 23 15.24 ± 0.08 1 .23

Ch.apricarius 17 23 14.86 ± 0.06 1 .41

Ch. hammars tro emi 21 23 15.04 ± 0.09 1 .47

Ch.macrooerus * 17 23 14.86 ± 0.11 1 .33

Ch.fallax * 17 23 14.77 ± 0.08 1 .77

Ch.parallelus 17 23 16.15 ± 0.10 1 .57

Ch.schmiclti * 23 23 18.63 ± 0.13 2 .05

Ch.dorsatus к 17 23 15.45 0.14 1 .70

Ch. albomarginatus 17 23 14.80 ± 0.07 1 .41

'Ch.abohasious * 17 23 15.49 ± 0.17 2 .18

Ch.loratus 1С 17 23 15.12 ± 0.13 1 .51

Звездочкой обозначены частоты, определенные впервые.

Частота хиазм - это среднее количество хиазм на клетку, определенное для особи или группы особей. Она использовалась

нами как характеристика интенсивности рекомбинации. Представители трибы 0отр1юоег1п1 имеют относительно низков в подсемействе АсгШпае [Высоцкая и др., 1983] число хиазм, которое лежит в пределах 13-18 хиазм на клетку. Вместе с тем, как уже отмечалось этими авторами, у 23-хромосомных видов в целом более высокая частота хиазм, чем у 17-хромосомных, имеющих в составе кариотипа двуплечие хромосомы (табл. 2). Популяционный анализ' частот хиазм. Частоты хиазм, а также степень их вариабельности, исследованы в разных популяциях СЬ.а1Ъотад^1гшЛив, Ch.parall.elU8, СЬ.1а11ах, Б.аса1аг1з. Использование дисперсионного анализа позволило нам из суммарного разнообразия выделить как долю, обусловленную собственно различиями между особями, так и долю, вносимую случайной изменчивостью генетически идентичных клеток одной особи. Оказывается, что различия между особями всегда значительно превышают случайное варьирование частот и составляют 32-43% общей изменчивости.

Частоты хиазм в трех популяциях сь.а1Ьотаг£з.гю^ив отличаются. Наиболее вариабельным этот признак оказывается в популяции из Новосибирского Академгородка. Разнообразие в Кот-Агаче (Горный Алтай) значительно снижено за счет уменьшения различия между особями: оно составляет 20% при 33-40% в других популяциях. Этот случай может служить иллюстрацией известного феномена снижения генетического разнообразия в популяциях на границе ареала.

Частота хиазн и В-хроиосода. Известно, что в присутствии В-хромосом изменяется частота хиазм. Мы исследовали этот феномен у двух видов, имеющих добавочные хромосомы одного морфологического типа. Изменения частоты хиазм в группах особей с В-хромосомами не обнаружено, однако дисперсии отличаются. У Б.8оа1аг1в особи с В-хромосомами оказываются однообразны по частоте, тогда как в группе особей без добавочных хромосом разброс частот хорошо выражен. У Ае.в1Ыг1оив мы наблюдаем другую ситуацию, когда груша особей, несущих В-хромосомы, значительно более разнообразна. Таким образом, наличие добавочных хромосом сходной морфологии оказывается связанным с противоположными изменениями дисперсий: стабилизацией частоты хиазм у з.воа1аг1в и повышением вариабельнос-

ТИ У Ае.з1Ыг1сиз. .

Разнообразна распределений хиаза по длине бивалентов

Распределение хиазм исследовано во всех кариотипах, наблюдаемых в данной трибе: 17-, 21- и 23-хромосомных. Среди 17-хромосомных видов исследованы виды с низкой общей частотой хиазм (С11.Ь1ёи1;1;и1щз) и с наиболее высокой (8.воа1аг1з). Распределения в морфологических грушах приведены на рис. 2.

О. <5 О . 4 О. 2

О. В

о. о. а. 2

о. а о. о. г о

й

1.00

к 1.00

Рис. 2. Примеры распределений хиазм в хромосомах различных размеров и морфологии среда видов трибы. Двуплечие хромосомы: а)-С11.£а11ах, б)-Б.вса1аг1з. Акроцентрики длинные: вЬсь-войтии, Г)- Ае.?аг1е£а1;и8{ Д)- йг.Капгпаг-stroemi; средние: е)- м.таои1а1;из, к)-3.вса1аг1в, зЭ-СЬ.ЬатшЫгоет!; короткие: и)-С11.1а11ах, к)-Б.воа1аг1в. Указаны доверительные интервалы и частоты хиазм в хромосомах. Кружком обозначен центромерный район.

Общей чертой всех видов является достоверно более высокая частота хиазм в дисталъном районе каждой хромосомы по сравнению с остальными районами (рис.2). В двуплечих хромосомах такие распределения ранее были обнаружены у мыши и человека [Горлов, 1993]. Вместе с тем хорошо рекомбинирукщие интерстициалыше части хромосом исследованных видов (рис.2а,б) отличают их от распределений хиазм у саранчовых трибы сЬгузосЬгаоп^пЗ.. В акроцентрических хромосомах, как крупных, так и средних, наличие единственного дистального пика у большинства видов оказывается необычным (рис.2в,г,е, ж). Действительно, в акроцентриках мыши и у саранчовых триб 1>ос;1с^аигш1 и Агсур1ег1п1 выявляется равноценный прицент-ромерный пик. Интересно, что наличие второго по высоте проксимального пика обнаружено у сь.Ьашшагз1гоеш1 в крупных и средних хромосомах (рис.2д,з) и у СН.Ъ1^ии1ш5 в средних.

Сравнение частот хиазм в разных районах хромосом у видов с высокой общей частотой (Б.Боа1аг15) и акроцентрическим кариотипом (С1г.8о1ш11<Н;1 и Ae.variegat.us) (рис.26,в,г) обнаруживает большое число отличий друг от друга и остальных видов. Однако, среда 17-хромосомных видов родов сКогЧМрриз и Myrm9leotettix редкие отличия носят несистематический характер. Дальнейший анализ показывает, что это - однородная в отношении распределений группа, в которой- большая часть изменчивости (70-90%) реализуется уже внутри вида, а межвидовая выражена слабо. Это касается двуплечих хромосом и средних акроцентриков. Мелкие хромосот оказываются наиболее разнообразны, межвидовые разлитая в них достоверно высоки и составляют 45-54% общего разнообразия даже в роде ЙюхЧЪарриа.

Распределения хиазм и сннапсис хрсаосса. Характер распределения хиазм по хромосомам связан с особенностями синапсиса. У сь.всйлисШ еинапсис начинается с метальной части хромосом, что определяет преимущественное образование первой хиазмы в этом районе. Дальнейшее распределение возникает в результате взаимодействия как минимум трех факторов: I) распространения синапсиса, 2) интерференции обменов на данном плече, а вблизи центромеры - 3) интерференции обменов с противоположного плеча. Существование последней показано на

мыши и саранчовом С11.Ь:Ц*иии1из.

Наличие второго по высоте пика в прицентромерном районе акроцентрических хромосом может бить следствием высокой интерференции, которая "сдвигает" вторую хиазму в проксимальный район (ch.btguttu.lus). Однако возможен второй участок инициации синапсиса в прицентромерном районе, что, скорее всего, имеет место у Ог.Ьаттагз^оеаи. При этом интерференционное расстояние гораздо меньше длины хромосомы.

Таким образом, характер распределения обменов связан с морфологией,, размерами/хромосом и с особенностями синапсиса. Отличительными чертами распределений хиазм трибы СотрЬосегыи среди других триб саранчовых подсемейства Асг1сИпае является: I) дистальный пик частот в двуплечих хромсомах; 2) наличие большого числа обменов в остальной части двуплечих хромосом; 3) дистальный пик в одноплечих хромосомах. Особенности распределений у С11. Ьаптш^гоепи не вписываются в общую картину распределений и могут указывать на его особое систематическое положение. Заключение

Таким образом, триба Сотр1госег1ги в цитогенетическом плане оказывается неоднородной. Интерпретируя результаты, мы руководствовались точкой зрения систематиков (Сергеев, Бугров, личное сообщение), которые выделяют в ней подтрибы Сотр1гооег1па, С1гогШ1рр1па, stenoЪothrina. Использование наших данных и привлечение литературных позволяет детализировать вероятные филогенетические связи внутри групп (рис.3)

□ОМРНОСЕЯ1МА сноктшрпма атЕмоэотнихыл

Рис. 3. Схема филогенетических взаимоотношений в трибе. Обозначены хромосомные числа и роды в соответствии с табл.1.

А9 О Р П А©1 Н

СЬ СЬ 3 СЬ Ей

Ого му

23

Каждая груша имеет свои особенности, связанные с преобладанием тех или иных хромосомных чисел, набором типов С-окраски, В-хромосомами и распределением хиазм. Эти особенности позволяют считать группу СотрЬосег:1па наиболее архаичной, а 81;епоЪо-ЬЬг1па - наиболее молодой в трибе. Вместе с тем в группах прослеживаются одинаковые тенденции. Презде всего, это центрические слияния, произошедшие в кавдой ветви независимо: у СотрЬосегзла и йгогЧМрр^а с 23-хромосомного, а у 81епоЪо1Кгша - с I? -хромосомного уровня. Далее, появление кариотипов с высоким содержанием гетерохроматина, и наконец, возникновение В-хромосом сходной морфологии. Таким образом, в эволюции подтриб наблюдается параллелизм.

ЕЫБОДУ

1. Изучены кармотипические параметру 39 видов саранчовых тркбы ОотрКосегип.. Данные о 19 видах получены впервые. Обнаруженное разнообразие хромосомных чисел объясняется рОЙерТСОНОВСКИМИ СЛИЯНИЯМИ.

2. Для 36 видов описано распределение стандартного С-гетерохроматина, который в данной трибе локализуется в при-центромерном районе. Выделено 4 типа его распределения. Отмечено наличие единого варианта в пределах небольших родов ?Аутае1ес^е1;*;1х, Sten.oЪothrus, Мевазз.ррцБ, выявлена значительная гетерогенность обширного рода ' аюхЧМрриэ. Предположена последовательность возникновения вариантов в трибе.

3. Установлено, что добавочный гетерохроматин располагается теломерно и интеркалярно. Толомерние блоки находятся преимущественно на мелких и средних хромосомах, интеркаляр-11Ы8 - на Х-хромосоме и вблизи центромерного блока некоторых аутосом. Высокий внутривидовой полиморфизм по добавочным блокам у СЬогЧМррив рага11е1ив И С1г. albo.uarg.mat ив коррелирует с высоким морфологическим разнообразием в этих видов.

4. У семи видов обнаружены В-хромоссмы, прзгаадяеяавдв к четырем морфологическим классам. Полученные результаты и привлечение литературных данных позволило изменить предполагаемую датировку возникновения одной из В-хромосом.

5. Проанализированы частоты хиазм в профазе мейоза'у 20 видов, для 10 из них - впервые. Обнаружено снижение популя-ционного разнообразия в краевой популяции С1г.а1Ьста^1па1;ив.

6. Получены картины распределений хиазм по длине бивалентов у II видов, для 9 это сделано впервые. Обнаружено 3 варианта распределений в соответствии с морфологией кариотипа: 17-, 21- и 23- хромосомные.

Изменчивость частот по различным районам двуплечих и средних акроцентрических хромосом среди 17-хромосомных видов родов Chorthippus и Myrmeleotettix обусловлена в основном внутривидовыми различиями. В мелких хромосомах различия между видами велики.

7. Главной особенностью трибы является преимущественное образование хиазм в дастальной области хромосом или плечей. Исключение составляют крупные одноплечие хромосомы Ch.hammarstroemi, имеющие высокую частоту также в проксимальной области. Полученные распределения объясняются особенностями синапсиса.

8. На основании данных о числе и морфологии хромосом, распределений С-гетерохроматина и морфологии В-хромосом детализированы филогенетические связи в трибе Gomphooerini.

Основные работы, опубликованные по тепе диссертации

1. Гусаченко A.M. Цитогенетический анализ саранчовых триб Gomphocerini и Chrysochraontini // Материалы xxv Всесоюзной научной студенческой конференции. Серия "Биология". Новосибирский госуниверситет. 1987. С.71-78.

2. Бугров А.Г., Высоцкая Л.В., Гусаченко A.M. Сравнительный цитогенетический анализ саранчовых триб Gomphocerini и Chrysochraontini (Orthoptera,"Acrididae) // Экология и география членистоноги Сибири. Новосибирск: Наука. 1987.

3. Высоцкая Л.В., Агапова O.A., Гусаченко A.M. Особенности образования синаптонемных комплексов и распределения хиазм у двух видов саранчовых // Генетика.1990.Т.26,№ II.C.I953-I959

4. Высоцкая Л.В., Агапова O.A., Гусаченко A.M. Гетерохрома-тин, конъюгация гомологов и локализация хиазм // Изв.СОАН СССР. Сер.Биол.науки. 1990. J6 2. С.12.

5. Бугров А.Г., Гусаченко A.M., Высоцкая Л.В. Кариотипы и С-гетерохроматические районы саранчовых трибы Gomphooerini (Orthoptera, Aoridiüae, Gomphooerinae) фауны СССР // Зоол. журн. 1991. Г.70, J& 12. С.55-63.

16

6. Gusaohenko A.M., Warohalowska-Sliwa E., Haryanska-Nadachowska A., Bugrov A.G., Yysotskaya l.V. Cytogenetic

analysis of populations of Chorthippus albomarginatus (De

*

Geer) (Aorididae: Orthoptera) // Folia biologioa (Krakow).

1992. V.40, N 1-2. P.27-31.

7. Горлов И.П., Гусаченко A.M., Высоцкая JI.B. Цитогенети-ческий анализ рекомбинационных взаимодействий // Генетика.

1993. Т.29, » 2. С.288-285.

8. Гусаченко A.M., Высоцкая Л.В., Бугров А.Г. Цитогенети-ческий анализ сибирской кобылки (Orthoptera, Aorididae) из Горного Алтая // Докл.Акад.н., 1993. Т.328, JS 2. С.250-252.

9. Гусаченко A.M., Агапова О.А., Высоцкая Л.В. Рекомбинацн-онные параметры некоторых 23-хромосомных видов саранчовых // Генетика. 1994. Т. 30, » 6. С. 801-805.

10. Гусаченко A.M., Высоцкая Л.В., Бугров А.Г. Система внутривидового кариотипического полиморфизма как таксономический признак на примере триб Gomphooerini и Bryodemini (Orthoptera, Aorididae) // Кариосистематика беспозвоночных кивотных

11. СПб. 1993. С.21-23.

11. Sergeev M.G., L.V.Yysotskaya, A.G.Bugrov, O.A.Agapova, A.M.Gusaohenko, I.G.Kazakova. The karyotypio and phenotypio features as the markers of grasshopper evolution // Metaleptea. 1993. V.14, N 3. P.21.

12. Gusaohenko A.M., Bugrov A.G., Vysotskaya L.Y. B-ohro-mosomes in Gomphooerine grasshoppers Stauroderus soalaris and Chorthippus saxatilis. // 1-st B-ohromosome oonferenoe. Madrid. 1993. P.12.

13. Vysotskaya L.Y., Bugrov A.G., Gusaohenko A.M. B-ohro-moBomes and supernumerary segments in some populations of the grasshopper Aeropus (=Gomphooerus) sibirious from Asian Russia. // 1-st B-chromosome oonferenoe. Madrid. 1993. P.18.

Подписано к печати 20.01.95г.

Формат бумага 60x84 1/16. Печ. л. 1. Уч.-изд. л. 0.7

Тираж 100 экз. Заказ 36.

АООТ "НОЗ ПТСиС"

630058, Новосибирск-58, ул. Русская 39.