Хромосомное исследование барабинского хомячка (Cricetulus barabensis) на территории Еврейской автономной области

Барабинский, или даурский, хомячок Cricetulus barabensis (Pallas, 1773) (2n=20, NF=38) рассматривается нами в узком понимании, те. без включения в его состав видов-двойников группы «barabensis»: Cricetulus griseus Milne-Edwards, 1867 (2n=22, NF=38) и Cricetulus pseudogriseus Orlov et Iskhakova, 1975 (2n=24, NF=38). Барабинский хомячок распространен в лесостепях, степях и полупустынях северо-востока Казахстана, юга Западной Сибири, Тувы, Прибайкалья, Забайкалья, Монголии, северо-востока Китая, Приморья, Северной Кореи [2]. По данным морфологического анализа выделено пять предположительно изолированных географических участков, для которых описано пять подвидов: Западно-Сибирский участок - С. b. barabensis Pallas 1773; Тувинско-Монгольский участок - С. b. tuvinicus Iskhakova, Lebedev et Lissovsky, 2008; Прибайкальский участок - C. b. tuvinicus; Забайкальский участок (центр Читинской обл. - С. b. ssp., частично северо-восточный Китай - С. Ъ. ferruginous Argyropulo, 1940); участок юга Дальнего Востока России (Амурская область -С. b. xinganensis Wang, 1980 и юг Приморского края - С. b. ferrugineus) [5].

Исследование метрических признаков черепа видов группы «barabensis» [5] показало дифференциацию разнохромосомных видов С. griseus и С. pseudogriseus на уровне комплекса подвидов С. barabensis. В подвидовой комплекс также вошли подвиды барабинского хомячка -С. b. barabensis, С. b. tuvinicus, объединенная дальневосточная группа с двумя дальневосточными подвидами -С. b. ferrugineus и С. b. xinganensis, а также забайкальский подвид с неопределенным названием - С. b. ssp. Эти подвиды в кластерном дереве морфологического исследования были представлены самостоятельными группами, что позволило сохранить за ними подвидовой таксономический статус [5]. Интересно, что авторы выше упомянутой работы затруднялись в определении подвидовой принадлежности амурских популяций хомячков (левобережье среднего течения р. Амур) и временно предложили отнести их к подвиду, описанному из популяций предгорья Малого Хингана в Китае (правобережье среднего течения р. Амур) - С. b. xinganensis. Однако на территорию Дальнего Востока России ареал барабинского хомячка заходит тремя «языками» из северо-восточного Китая [4]. Первый «язык» заходит в Амурскую область - территорию Зейско-Буреинской равнины, на которой, как было выше сказано, обитают хомячки, отнесенные к подвиду С. b. xinganensis. Второй «язык» заходит в южную часть Еврейской автономной области (ЕАО). Подвидовая принадлежность этой формы в настоящее время не определена, возможно, это либо С. b. xinganensis, либо С. b. ferrugineus. В южную часть Приморского края заходит третий «язык», где описана уссурийская форма, отнесенная к подвиду С. b. ferrugineus [5]. К сожалению, хомячки из популяций в ЕАО до сих пор не исследованы, и вопрос таксономического статуса, морфологического и хромосомного сходства с другими формами для них остается открытым.

Исследование хромосомных наборов амурской и уссурийской морфологических форм показало их принадлежность к 20-ти хромосомной форме барабинского хомячка (2n=20, NF=38). Кариотип амурской морфологической формы (С. b. xinganensis) был описан по мейоти-ческим препаратам [14] из окр. г. Благовещенска в Амурской области [1 ] и явился перво описанием хромосомных характеристик вида. Из популяций Приморского края исследовано две особи барабинского хомячка из окр. г. Уссурийска с такими же хромосомными характеристиками [3]. В последней работе не приведены раскладки хромосом С. barabensis. Для хомячков из ЕАО хромосомных исследований до сих пор проведено не было.

Дифференциальное G-окрашивание хромосом барабинского хомячка известно для подвидов С. b. barabensis из Алтайского края [13], С. b. tuvinicus из Тувы [9,10,13], а также вида в целом, без указания точек отлова [15]. Примечательно, что в последней работе использован метод ZooFISH, который позволил провести сравнительный анализ почти всех видов хомячков Старого Света. Данные дифференциального G-окрашивания хромосом и ZooFISH показали, что различие в числе хромосом С. barabensis (2n=20, NF=38) в сравнении с видами-двойниками - С. griseus (2n=22, NF=38) и С. pseudogriseus (2n=24, NF=38) обусловлены робертсоновскими процессами - слияниями акроцентрических пар хромосом с образованием метацентрических пар и перицентрической инверсией Х-хромосом. Дифференциальное окрашивание ядрышкообразующих районов (ЯО-районов) разнохромосомных форм показало стабильное положение ядрышкового организатора в хромосомных парах, несмотря на хромосомные перестройки [13].

Информация о дифференциальном С-окрашивании хромосом в виде раскладок данного вида приведена С.И. Раджабли, О.Л. Саблиной и А.С. Графодатским (без описания и точек отлова, возможно, из популяции Тувы) в Atlas of mammalian chromosomes [11]. Широкое распространение вида с пятью изолированными географическими районами и тремя хромосомными формами позволяет нам предположить внутривидовую изменчивость по распределению гетерохроматинового материала в хромосомах хомячков из различных географических популяций. Дифференциальное G-окрашивание, С-окрашивание (окрашивание на структурный гетерохроматин) и ЯО-районы хромосом барабинского хомячка из популяций территории Дальнего Востока России не изучено.

Целью настоящей работы было исследование хромосомных наборов и характера распределения гетерохроматинового материала в кариотипах барабинского хомячка Cricetulus barabensis (Pallas, 1773) из популяций, локализованных в ЕАО.

Материал и методы

Материалом настоящего исследования послужили хромосомные препараты от 3 экз. барабинского хомячка С. barabensis, отловленных в 2009 и 2011 гг. в двух районах ЕАО: Ленинский р-н, окр. с. Ленинское - 2 5^;

Октябрьский р-н, окр. с. Амурзет - 1 .

Препараты метафазных хромосом готовили в лабораторных и полевых условиях прямым методом из красного костного мозга животных по общепринятой методике [12]. Для анализа хромосомных чисел и морфологии хромосом препараты окрашивали 2 % орсеином и 2 % раствором азур-эозина (краситель Гимза, Merck, Германия). Для выявления структурного гетерохроматина препараты обрабатывали по А. Самнеру [16].

Хромосомные препараты просматривали под микроскопом AxioScop 40 (Zeiss, Германия). Для регистрации и обработки микроизображений использовали CCD-камеру AxioCam HR и программное обеспечение AXIOVISION 4.7 (Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Герма ния) центра коллективного пользования микроскопии БПИ ДВО РАН (г. Владивосток).

Результаты и обсуждение

Хромосомные наборы С. barabensis всех изученных особей имели 2n=20, NF=38. Аутосомы представлены 2-мя парами крупных (№ 1, № 2), 3-мя парами средних (№ 3, № 4, № 5) и 3-мя парами мелких (№ 7, № 8, № 9) мета-субметацентриков, а также 1 парой акроцентриков (№ 6) средних размеров. Х-хромосома - субтелоцентрик средней величины (рис. А).

Рис. Кариотипы Cricetulus barabensis (Pallas, 1773) окр. пос. Ленинское:

А - рутинная окраска самки № 2544; Б - С-окрашенные хромосомы самки № 2545

Из интересных особенностей хромосомного набора хомячков С. barabensis из популяций ЕАО можно отметить достоверное, независимо от спирализации, различие в размерах гомологов Х-хромосом (рис. А). При рутинной окраске хорошо видно, что у одного из гомологов может быть укорочено как верхнее, так и нижнее плечо. При этом морфология Х-хромосомы принципиально не изменяется. Этот гетероморфизм половых хромосом может быть вызван делецией у одного из гомологов. По представленным результатам видно, что гетерохроматиновая структура Х-хромосом барабинского хомячка принципиально не отличается, но верхнее плечо одного гомолога укорочено. Возможно, делеция произош- ла в этом месте, но при полной гетерохроматизации ее выявить не удается. Длинные же плечи существенно не отличаются.

Такое явление не уникально и может быть связанно с инактивацией одной Х-хромосомы самок млекопитающих. Подобные делеции наблюдаются у южноамериканского хомяка Akodon azarae и африканской домовой мышиМш triton [7]. Инактивация создает предпосылку полной элиминации одной Х-хромосомы, что также встречается у некоторых видов млекопитающих. Чаще такие изменения наблюдаются в соматических тканях, в то время как в генеративной ткани половые хромосомы остаются нормальными.

При С-окрашивании на структурный гетерохроматин на двух плечах первой пары аутосом выявлены интер-каллярные блоки: на верхнем плече ближе к теломерному концу и на нижнем плече ближе к центромере. Одна пара средних № 3 и одна мелких № 7 мета-субметацент-риков имеют прицентромерные блоки гетерохроматина. Наиболее ярко окрашены прицентромерные районы пары № 7. На паре аутосом № 6 также обнаружен слабый гетерохроматиновый блок, расположенный в прицент-ромерном районе. У пары № 8 нижнее плечо всегда гетерохроматиновое, а верхнее плечо одного из гомологов может быть либо гетерохроматиновое, либо слабо окрашено. На самой мелкой паре мета-субметацентриков № 9 прицентромерный гетерохроматин занимает большую часть обоих плеч, и эта пара может выглядеть как целиком гетерохроматиновая, однако на многих пластинках видно, что теломерные районы не имеют гетерохроматиновых блоков. Х-хромосомы имеют полностью гетерохроматиновое верхнее плечо и примерно 1 /3 нижнего плеча (рис. Б).

Кариотипы исследованных нами барабинских хомячков ЕАО по числу и морфологии хромосом не отличаются от хромосомных наборов хомячков из других ранее исследованных локалитетов различных частей ареала [3, 6, 8-10,13]. Стабильность кариотипа в числе и морфологии хромосом на обширном ареале может свидетельствовать о молодости этого вида. Для группы хомячков С. barabensis кариотип по-прежнему остается надежным признаком идентификации популяций и позволяет установить систематическую принадлежность и говорить, что исследованные хомячки ЕАО принадлежат к 20-ти хромосомной форме барабинского хомячка - 2n=20, NF=38.

Дифференциальная окраска (C-banding) хромосом С. Barabensis, представленная в Atlas of mammalian chromosomes [И], по неопубликованным данным Раджабли с соавторами, в сравнении с нашими данными имеет некоторые отличия. Так из анализа представленных фотографий раскладок хромосом наблюдается изменчивость по количеству гетерохроматинового материала на второй паре аутосом. В кариотипе хомячков из двух локалитетов ЕАО гетерохроматиновые блоки практически отсутствуют. Мы не исключаем возможности влияния различных режимов обработки хромосомных препаратов, что могло привести к различной картине окрашивания гетерохроматиновых блоков. Для обоснованных заключений по этому вопросу необходимы бо лее обширные исследования кариотипов барабинского хомячка по ареалу.

Таким образом, исследование хромосомных характеристик барабинского хомячка из популяций ЕАО указывает на его принадлежность к 20-ти хромосомной форме С. barabensis. Распределение количества и локализации гетерохроматинового материала в кариотипе хомячков ЕАО свидетельствует о некоторой изменчивости, по крайней мере, в двух различных географических регионах и ставит вопрос о дальнейшем исследовании этого признака у хомячков из популяций Амурской области, Приморского края и других подвидов и хромосомных форм.

Работа частично поддержана грантами РФФИ 12-04-00662 а и ДВО 12-II-CO-06-018.