Пелядь (Coregonus peled Gmelin).

Это эндемичный вид, обитающий на территории нашей страны. Распространен в Сибири — на западе до р. Мезени и на востоке до р. Колымы. Пелядь – один из самых хорошо изученных видов СиГовых рыб, в том числе и в кариологическом отношении, так как является основным рыбоводным и селекционным объектом. При исследовании кариологических Особенностей пеляди мы применяли обе методики – эмбриональную и колхициновую.

Эмбриональный материал.. Вначале остановимся на данных кариологического анализа, проведенного в раннем эмбриогенезе на стадии средней бластулы. В результате исследований кариотипа пеляди на диплоидном уровне было проанализировано свыше 200 метафазных пластинок от 70 эмбрионов, взятых от потомства отдельных самок и из смеси икры от нескольких самок. 

Таблица 6. 10 Результаты кариологического анализа диплоидных эмбрионов пеляди

Рис. 6.22. Хромосомный набор пеляди (2n=74), бластула

Как показывают результаты кариологического анализа, модальное диплоидное число хромосом у пеляди равно 74 (рис. 6.22). Помимо этого, были обнаружены метафазные клетки, число хромосом в которых варьировало от 70 до 76 (табл. 6.10). Из табл. 6.10 видно, что клетки с модальным диплоидным числом хромосом, равным 74, явно преобладают. Разброс по числу хромосом обусловлен двумя причинами. Первая из них – анеуплоидия, вызванная небольшими нарушениями в расхождении хромосом к полюсам в ходе митотических делений. Вторая причина, представляющая гораздо больший интерес, связана с центрическими слияниями и разъединениями, т. е. с хромосомным полиморфизмом по типу робертсоновских транслокаций.

При модальном диплоидном числе хромосом 2n=74 число хромосомных плеч (NF) равно 96. При этом количество двуплечих хромосом в большинстве случаев составляет 22. Последние включают как метацентрические, так и субметацентрические хромосомы. При 2n=71 количество двуплечих хромосом соответственно увеличивается до 25 (рис. 6.23), а при 2n=76, наоборот, уменьшается до 20 (рис. 6.24). Помимо клеток, охарактеризованных в табл. 6.10, в большом количестве встречались клетки на стадии метафазы с резко выраженной анеуплоидией и числом хромосом, значительно меньшим 70, а именно с 54 до 60 (рис. 6.25).

 

 

Рис. 6.23. Хромосомный набор пеляди (2n=71), бластула

 

Рис. 6.24. Хромосомный набор пеляди (2n=76), бластула

Кариологический анализ клеток особей, находящихся на стадии раннего эмбриогенеза, позволил в ряде случаев обнаружить и более грубые хромосомные нарушения. Так, нам встречались случаи очень резко выраженных нарушений митотического цикла, при которых наблюдали групповые мосты в анафазе (рис. 6.26), а в метафазе — случаи анеуплоидии крайней степени выраженности. Также были обнаружены ядра с единичными хромосомами, с которыми соседствовали ядра с полиплоидным набором хромосом (рис. 6.27,6.28). В клетках отдельных эмбрионов наблюдалась фрагментация и слипание хромосомных комплексов (пикноз). Такие эмбрионы практически прекратили дробление (рис. 6.29). Следует подчеркнуть, что в табл. 6.10 охарактеризованы только клетки эмбрионов, фактически не имеющих хромосомных нарушений. Было показано, что у самок в двух стадах пеляди хромосомные нарушения составляют 13+0,17% (в среднем для двух стад). Причем в так называемом местном стаде, в котором долгие годы не велась селекционная работа, этот процент выше среднего показателя по племенным стадам (Андрияшева и др., 1983в; Кайданова, 1986, 1987).

 

Рис. 6.25. Анеуплоидная метафазная пластинка пеляди (2n=65), бластула

Особый интерес представляют полиплоидные эмбрионы, имеющие полиплоидные клетки в большом количестве. Выявленные полиплоидные эмбрионы были, как правило, триплоидами. Установлено, что в потомстве одних самок полиплоидные триплоидные эмбрионы встречаются чаще, чем в потомстве других самок (Thorgaard, Gall, 1979). Это объясняется тем, что отдельные самки чаще других продуцируют гаметы с диплоидным числом хромосом и у них при образовании зрелых половых клеток происходит слияние ядра с направительным тельцем. На этой особенности исключительных самок строятся опыты по гиногенезу.

Наряду с триплоидными эмбрионами при исследовании нескольких особенно крупных икринок пеляди была обнаружена одна (d=2,25 мм), которая имела развивающийся зародыш. В результате подсчета было установлено, что в этой метафазной пластинке содержалось около 270 хромосом (рис. 6.30), что почти в 4 раза превышало количество хромосом в клетках нормальной по размеру икринки (d=1,95 мм). По данным Свердсона (Svardson, 1945), количество таких полиплоидных клеток в эмбрионах рыб может быть значительным. Визуальное сравнение нормальных клеток с клетками крупного эмбриона позволяет считать, что размеры Последних были больше, а весь эмбрион крупной икринки, по-видимому, был полиплоидным.

Рис. 6.26. Групповые мосты

Рис. 6.27. Клетки с единичными хромосомами

Рис. 6.28. Полиплоидная клетка

Рис. 6.29. Пикноз

Рис. 6.30. Метафазные пластинки в эмбрионах, различающихся по размеру: а – Полиплоидная клетка крупной икринки (d=2,25 мм), б диплоидная клетка нормальной по размеру икринки (d=1,95 мм)

Выдвигая такое предположение, мы не можем исключить возможность возникновения таких эмбрионов у ооцитов нормальных размеров ввиду отсутствия цитокинеза на первых этапах дробления бластодиска. Процесс оогенеза принято делить на две большие фазы: генеративную, в которой происходит преобразование генетической информации, и вегетативную, где протекающие процессы ведут к накоплению энергетического материала ооцита (Равен, 1964). Ооциты, содержащие полиплоидный набор хромосом, по нашему представлению, возникают в период прохождения ими генеративной формы развития. На следующем этапе происходит рост ооцита пропорционально количеству генетической информации, приобретенной в предыдущей фазе. Икринки с полиплоидным ядром, возникшим на более поздних стадиях оогенеза или в процессе оплодотворения, по всей вероятности, будут иметь нормальные размеры, так как их рост уже полностью завершен.

Все выше перечисленные нарушения митотического цикла прослеживаются наиболее полно в раннем эмбриогенезе, что вполне понятно. Охромосомных нарушениях в раннем эмбриогенезе у других видов рыб есть литературные данные (Горшкова, 1976; Баршене, 1980). Это еще раз говорит о том, что ведение кариологического анализа в раннем эмбриогенезе в ряде случаев имеет свои преимущества при постановке определенных задач исследования.

 

Рис. 6.31. Фрагменты дробящегося гаплоидного эмбриона пеляди (бластула)

Помимо основных результатов исследования кариотипа пеляди на диплоидном уровне, нам удалось провести анализ некоторого количества гаплоидных метафаз, полученных в ходе опытов по искусственному гиногенезу у пеляди (Полякова, 1987).

В ходе кариологического анализа гаплоидных эмбрионов, который послужил контролем в опытах по гиногенезу, было исследовано несколько сот таких эмбрионов (Мантельман, Кайданова, 1978; Полякова и др., 1983; Полякова, 1987). При этом было показано, что большинство гаплоидных эмбрионов, возникших в результате гиногенеза, практически не содержат нарушений (рис. 6.31) Такие эмбрионы часто выживают до момента выклева. Результаты данного анализа представлены в табл. 6.11, в которой отражена встречаемость разных хромосомных наборов у развивающихся гаплоидных эмбрионов.

Из табл. 6.11 следует, что модальное диплоидное число хромосом на гаплоидном уровне равно 37 (n=37). При этом числе количество двуплечих хромосом в большинстве случаев равно 11 (рис. 6.32). 

Таблица 6.11 Данные кариологического анализа гаплоидных эмбрионов пеляди

 

Оба эти значения соответствуют диплоидному числу хромосом 2n=74, при котором число двуплечих хромосом равно 22. Здесь так же, как и у диплоидных эмбрионов, некоторая доля изменчивости по числу хромосом обусловлена анеуплоидией, тогда как другой причиной изменчивости являются робертсоновские транслокации. Среди клеток, несущих робертсоновские транслокации, чаще всего встречаются клетки с 36 и 38 хромосомами. При гаплоидном числе хромосом, равном 36, число двуплечих хромосом составляло 12, а при n=38 оно было равно 10 (рис. 6.33). Клетки с 35,39 и 40 хромосомами встречались в единичных случаях. В целом картина, выявленная при анализе эмбрионов на гаплоидном уровне, вполне согласуется с картиной хромосомного полиморфизма, Выявленной при анализе диплоидных эмбрионов.

 

Рис. 6.32. Гаплоидная метафазная пластинка пеляди с раскладкой (n=37), бластула

Клетки соматических тканей. Кроме кариологического анализа, проведенного на эмбриональном материале, нами также был исследован кариотип пеляди в клетках соматических тканей (почки и жабры) у сеголеток, а также на клетках головной части личинок (табл. 6.12). Хромосомный анализ был осуществлен на 7 сеголетках и на 20 личинках. Разделение по полу у сеголеток произвести было невозможно, поэтому в таблице 6.12 приведены суммарные данные по всем исследованным особям.  

Таблица 6.12 Результаты кариологического анализа личинок и сеголеток пеляди

 

Как и в случае анализа на эмбриональном уровне, модальное число хромосом у пеляди оказалось равным 74. Изменчивость по числу хромосом в обоих случаях обусловлена анеуплоидией и робертсоновскими транслокациями (табл. 6.13). Клетки с числами хромосом менее 70, чаще выявляемые на личинках, представляет собой случай резко выраженной анеуплоидии, хотя не исключено, что в некоторых случаях их возникновение есть результат методических погрешностей, связанных с применением колхициновой методики. Было обнаружено также большое количество фрагментов метафазных пластинок, что сильно затрудняет анализ. Большая часть данных, представленных в табл. 6.13, получена при анализе личиночного материала.

При модальном диплоидном числе хромосом, равном 74, число хромосомных плеч равно 96 (рис. 6.34). В некоторых клетках на стадии метафазы 11-я пара двуплечих хромосом выглядит скорее как субтелоцентрическая, чем субметацентрическая. Особенно четко это проявляется на метафазных пластинках при сильной спирализации хромосом. В этих случаях число хромосомных плеч можно было бы определить как 94, а не 96 (рис. 6.35). Среди клеток на стадии метафазы с числами хромосом, отличных от модального, наиболее часто встречались клетки с 72 и 76 хромосомами вследствие робертсоновских транслокаций (см. табл. 6.13). 

Таблица 6.13 Варьирование в соотношении двуплечих и одноплечих хромосом в диплоидных наборах пеляди, вызванное робертсоновскими транслокациями.

 

Рис. 6.34. Хромосомный набор пеляди (2n=74), личинка

  

Рис. 6.35. Метафазная пластинка пеляди (2n=74, NF=94-96), жабры

Помимо изложенных выше данных, в другом эксперименте был проведен кариологический анализ соматических клеток у 20 годовиков. В опыт были взяты рыбы весом 40-50 г, у которых практически безошибочно удалось определить пол, что позволило вести анализ раздельно по половому признаку (Кайданова, 1988,1989). Результаты этого анализа представлены в табл. 6.14 и 6.15. Кариологический анализ с помощью колхицинового метода выявил опять два модальных класса по числу хромосом — 74 и 76 при общем числе хромосомных плеч, равном 96. Несколько преобладал кариотип с 74 хромосомами в наборе, среди которых было 22 двуплечих. Относительно часто встречались клетки с 75 хромосомами. Таким образом, как и во всех предыдущих исследованиях, мы обнаружили хромосомный полиморфизм по центрическим слияниям и разделениям как на межиндивидуальном, так и на внутрииндивидуальном уровне. Помимо этого, доля анеуплоидных клеток составила около 15% от числа изученных. Они в подавляющем большинстве случаев имели 70-72 хромосомы. Число двуплечих хромосом при этом варьировало от 18 до 20. Поскольку число хромосом в анеуплоидных клетках достаточно стабильно, можно предположить, что в них происходит утрата хромосом из нескольких определенных пар. Эти данные в полной мере согласуются с развернутым и очень интересным исследованием анеуплоидии хромосомных комплексов рыб, выполненным Е.Ю. Крысановым (1987), и не могут быть отнесены к методическим погрешностям, как это иногда интерпретировалось в литературе. 

Таблица 6.14 Результаты кариологического анализа в клетках соматических тканей годовиков пеляди

Таблица 6. 15 Различия между полами у пеляди по числу хромосом с ядрышковым организатором (ЯОР) в соматических клетках

 

В кариотипе пеляди особое внимание обращает на себя гетероморфная пара мелких субметацентрических (субтелоцентрических) хромосом, у которых короткие плечи несколько истончены и, как правило, слабо окрашены. Хотя нами не проведено дифференциальное окрашивание, есть все основания полагать, что эта пара имеет районы ядрышковых организаторов, число которых, как и у многих видов лососевидных рыб, равно 2 (Phillips, Ihssen, 1985).

Самое интересное, что при исследовании этой пары хромосом был обнаружен значительный половой диморфизм. У самок в большинстве случаев четко видна одна хромосома этой пары с удлиненными короткими плечами. У самцов чаще встречается в большей или меньшей степени гетероморфная пара таких хромосом. Половые различия по этой паре хромосом кариотипа пеляди достоверны (см. табл. 6.15).

Учитывая, что в ходе гиногенетических исследований у пеляди уже встал вопрос о гетерогаметности женского пола (Полякова, 1986), мы полагаем, что цитогенетическая особенность описываемой пары хромосом также может быть косвенным доказательством гетерогаметности самок данного вида.