ЯДРЫШКОВЫЙ ОРГАНИЗАТОР И ПОЛОВЫЕ ХРОМОСОМЫ: ЕСТЬ ЛИ МЕЖДУ НИМИ СВЯЗЬ? (НА ПРИМЕРЕ ANURA) 

Скоринов Дмитрий Владимирович, кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория стабильности хромосом и клеточной инженерии, Институт цитологии Российской академии наук (Россия, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий проспект, 4), E-mail: skorinovd@yandex.ru
Пасынкова Роза Абрамовна, младший научный сотрудник, лаборатория стабильности хромосом и клеточной инженерии, Институт цитологии Российской академии наук (Россия, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий проспект, 4), E-mail: lilitsraven@yandex.ru
Литвинчук Спартак Николаевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория стабильности хромосом и клеточной инженерии, Институт цитологии Российской академии наук (Россия, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий проспект, 4), E-mail: litvinchukspartak@yandex.ru 

597.6/.9: 576.316.23 

DOI

10.21685/2307-9150-2019-2-16 

Актуальность и цели. Целью работы было изучение гетероморфизма ядрышковых организаторов (ЯОР) и их корреляции с половыми хромосомами у различных видов бесхвостых амфибий.
Материалы и методы. Изучены ЯОРы хромосом у 57 видов бесхвостых амфибий (6 семейств, 14 родов). При анализе кариотипов было рассмотрено количество ЯОРов на одной хромосоме и их общее количество в диплоидном наборе хромосом, размеры, форма и положение ЯОРов на хромосомах.
Результаты. Гетероморфизм по длине и форме ЯОРов был выявлен у всех изученных нами видов. Среди видов, представленных в нашем исследовании и самцами, и самками, у 70 % (14 видов) гетероморфизм по ЯОРам не зависел от
пола. У оставшихся 30 % гетероморфными по ЯОРам были только самцы или только самки. Как правило, ЯОРы расположены только на одной паре гомологичных хромосом. Дополнительные ЯОРы встречались крайне редко.
Выводы. Хромосомы, несущие гетероморфные ЯОРы, могут быть как аутосомами, так и половыми. 

Ключевые слова

амфибии, ядрышковый организатор, половые хромосомы 

 Скачать статью в формате PDF

1. The chromosomes of terraranan frogs, insights into vertebrates cytogenetics / M. Schmid, C. Steinlein, J. P. Bogart, W. Feichtinger, P. León, E. La Marca, L. M. Díaz, A. Sanz, S.-H. Chen, S. B. Hedges // Cytogenetic and Genome Research. – 2010. – Vol. 130–131. – P. 1–568.
2. Ward, O. G. Dimorphic nucleolar organizer regions in the frog Rana blairi / O. G. Ward // Canadian Journal of Genetics and Cytology. – 1977. – Vol. 19. – P. 51–57.
3. King, M. C-banding studies on Australian hylid frogs: secondary constriction structure and the concept of euchromatin transformation / M. King // Chromosoma. – 1980. – Vol. 80. – P. 191–217.
4. Foresti, F. Polymorphic nature of nucleoar organizer regions in fishes / F. Foresti, L. F. A. Toledo, F. S. A. Toledo // Cytogenetics and Cell Genetics. – 1981. – Vol. 31. – P. 137–144.
5. Schmid, M. Chromosome banding in Amphibia. VII. Analysis of the structure and variability of NORs in Anura / M. Schmid // Chromosoma. – 1982. – Vol. 87. – P. 327–344.
6. The comparative analysis of NOR polymorphism detected by FISH and Ag-staining on horse chromosomes / S. E. Derjusheva, J. A. Loginova, R. Parada, O. G. Chiryaeva, A. F. Smirnov, K. Jaszczak // Caryologia. – 1998. – Vol. 51 (1). – P. 1–11.
7. Kasahara, S. Comparative cytogenetic analysis on four tree frog species (Anura, Hylidae, Hylinae) from Brazil / S. Kasahara, A. P. Z. Silva, S. L. Gruber, C. F. B. Haddad // Cytogenetics and Genome Research. – 2003. – Vol. 103 (1-2). – P. 155–162.
8. A Discovery of polymorphism of nucleolar organizer regions (NORs) and whole-arm translocation (WAT) between chromosome 8 and 9 of lowland agile gibbon (Hylobates agilis unko) in Thailand / A. Tanomtong, S. Khunsook, P. Supanuam, S. Kaewsri, N. Srisamoot // Cytologia. – 2010. – Vol. 75 (1). – P. 15–21.
9. Danielak-Czech, B. Size polymorphism survey of nucleolar organizer regions (NORs) in Hampshire boars / B. Danielak-Czech, M. Babicz, A. Kozubska-Sobocinska, B. Rejduch // Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Sectio E. E.: Zootechnica. – 2013. – Vol. 31 (4). – P. 8–13.
10. Zaleśna, A. Variability of NOR patterns in European water frogs of different genome composition and ploidy level / A. Zaleśna, M. Florek, M. Rybacki, M. Ogielska // Comparative Cytogenetics. – 2017. – Vol. 11 (2). – P. 249–266.
11. Yosida, T. R. Sex chromosomes of the tree frog, Hyla arborea japonica / T. R. Yosida // Journal of Faculty of Science Hokkaido University. Ser. VI, Zoology. – 1957. – Vol. 13. – P. 352–358.
12. Mahony, M. J. Heteromorphic sex chromosomes in the Australian frog Crinia biligua (Anura: Myobatrachidae) / M. J. Mahony // Genome. – 1991. – Vol. 34. – P. 334–337.
13. Al-Shehri, A. H. Karyotype of Amphibia in Saudi Arabia. The karyotype of Hyla savignyi / A. H. Al-Shehri, A. A. Al-Saleh // The Journal of Biological Sciences. – 2005. – Vol. 5. – P. 768–770.
14. The first description of kariotype of the spined toad, Bufo spinosus (Amphibia: Bufonidae) / D. V. Skorinov, D. S. Bolshakova, D. Donaire, R. А. Pasynkova, S. N. Litvinchuk // Russian Journal of Herpetology. – 2018. – Vol. 25 (4). – P. 253–258.
15. Abramyan, J. Z and W sex chromosomes in the cane toad (Bufo marinus) / J. Abramyan, T. Ezaz, J. A. M. Graves, P. Koopmanand // Chromosome Research. – 2009. – Vol. 17 (8). – P. 1015–1024.
16. Sessions, S. K. Chromosomes: molecular cytogenetics / S. K. Sessions // Molecular Systematics / eds.: D. M. Hillis, C. Moritz, B. K. Mable. – Sunderland : Sinauer, 1996. – P. 121–168.
17. Schmid, M. Chromosome banding in Amphibia. I. Constitutive heterochromatin and nucleolus organizer region in Bufo and Hyla / M. Schmid // Chromosoma. – 1978. – Vol. 66. – P. 345–349.
18. Серые жабы (Amphibia, Bufonidae, Bufo bufo complex) Предкавказья и северного Кавказа: новый анализ проблемы / Е. М. Писанец, С. Н. Литвинчук, Ю. М. Розанов, В. Ю. Реминный, Р. А. Пасынкова, Н. Н. Сурядная, А. С. Матвеев // Збірник праць Зоологічного музею. – 2009. – T. 40 (2008–2009). – C. 83–125.
19. Anderson, K. Chromosome evolution in Holartic Hyla treefrogs / K. Anderson // Amphibian Cytogenetics and Evolution / eds.: D. M. Green, S. K. Sessions. – San Diego, 1991. – P. 299–331. 
20. Lourenço, L. B. Polymorphism of the nucleolus organizer regions (NORs) in Physalaemus petersi (Amphibia, Anura, Leptodactylidae) detected by silver staining and fluorescence in situ hybridization / L. B. Lourenço, S. M. Recco-Pimentel, A. J. Cardoso // Chromosome Research. – 1998. – Vol. 6. – P. 621–628.
21. Polytypic and polymorphic cytogenetic variations in the widespread anuran Physalaemus cuvieri (Anura, Leiuperidae) with emphasis on nucleolar organizing regions / Y. R. S. D. Quinderé, L. B. Lourenço, G. V. Andrade, C. Tomatis, D. Baldo, S. M. Recco-Pimentel // Biological Research. – 2009. – Vol. 42. – P. 79–92.
22. Hillis, D. M. Evolutionary changes of heterogametic sex in the phylogenetic history of Amphibians / D. M. Hillis, D. M. Green // Journal of Evolutionary Biology. – 1990. – Vol. 3. – P. 49–64.
23. Ezaz, T. Relationships between vertebrate ZW and XY sex chromosome systems / T. Ezaz, R. Stiglec, F. Veyrunes, M. J. Graves // Current Biology. – 2006. – Vol. 16. – P. 736–743.
24. Malcom, J. W. The sex chromosomes of frogs: variability and tolerance offer clues to genome evolution and function / J. W. Malcom, R. S. Kudra, J. H. Malone // Journal of Genomics. – 2014. – Vol. 2. – P. 68–76.
25. Perrin, P. Sex reversal: a fountain of youth for sex chromosomes? / P. Perrin // Evolution. – 2009. – Vol. 63 (12). – P. 3043–3049.
26. Blaser, O. Sex-chromosome turnovers: the hot-potato model / O. Blaser, S. Neuenschwander, N. Perrin // The American Naturalist. – 2014. – Vol. 183. – P. 140–146.
27. Sex-chromosome homomorphy in palearctic tree frogs results from both turnovers and X-Y recombination / C. Dufresnes, A. Borzée, A. Horn, M. Stöck, M. Ostini, R. Sermier, J. Wassef, S. N. Litvinchuck, T. A. Kosch, B. Waldman, Y. Jang, A. Brelsford, N. Perrin // Molecular Biology and Evolution. – 2015. – Vol. 32 (9). – P. 2328–2337.
28. Frost, D. R. Amphibian Species of the World / D. R. Frost. – 2018. – URL: http://
research.amnh.org/herpetology/amphibia/index.html (дата обращения: 11.12.2018).
29. Banerjee, S. N. Chromosomal sex determination in anuran amphibians / S. N. Banerjee, S. Chakrabarti // Hamadryad. – 2003. – Vol. 27 (2). – P. 248–253.
30. Yang, Y. Karyological studies on amphibians in China Asiatic / Y. Yang // Herpetological Research. – 2004. – Vol. 10. – P. 298–305.
31. The identification of sex-chromosomes and karyological analysis of rice frog, Fejervarya limnocharis (Anura, Ranidae) from Northeast Thailand / I. Patawang, A. Tanomtong, S. Phimphan, Y. Chuaynkern, C. Chuaynkern, P. Phaengphairee, W. Khrueanet, N. Nithikulworawong // Cytologia. – 2014. – Vol. 79 (2). – P. 141–150.
32. Coexistence of Y, W, and Z sex chromosomes in Xenopus tropicalis / A. S. Roco, A. W. Olmstead, S. J. Degitz, T. Amano, L. B. Zimmerman, M. Bullejos // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2015. – Vol. 112. – P. 4752–4761.
33. More sex chromosomes than autosomes in the Amazonian frog Leptodactylus pentadactylus / T. Gazoni, S. L. Gruber, A. P. Z. Silva, O. G. S. Araújo, H. Narimatsu, C. Strüssmann, C. F. B. Haddad, S. Kasahara // Chromosoma. – 2018. – Vol. 127 (8). – P. 1–10.
34. Green, D. M. Cytogenetics of the endemic New Zealand frog, Leiopelma hochstetteri: extraordinary supernumerary chromosome variation and a unique sex-chromosome system / D. M. Green // Chromosoma. – 1988. – Vol. 97. – P. 55–77.
35. Wiley, J. E. Replication banding and FISH analysis reveal the origin of the Hyla femoralis karyotype and XY/XX sex chromosomes / J. E. Wiley // Cytogenetic and Genome Research. – 2003. – Vol. 101. – P. 80–83.
36. Cytological evidence for population-specifi c sex chromosome heteromorphism in Palaearctic green toads (Amphibia, Anura) / G. Odierna, G. Aprea, T. Capriglione, S. Castellano, E. Balletto // Journal of Biosciences. – 2007. – Vol. 32. – P. 763–768.
37. Miura, I. An evolutionary witness: the frog Rana rugosa, underwent change of heterogametic sex from XY male to ZW female / I. Miura // Sexual Development. – 2007. – Vol. 1 (6). – P. 323–331.
38. The ZZ/ZW sex-determining mechanism originated twice and independently during evolution of the frog, Rana rugosa / M. Ogata, Y. Hasegawa, H. Ohtani, M. Mineyama, I. Miura // Heredity. – 2008. – Vol. 100. – P. 92–99.
39. Miura, I. Independent degeneration of the W and Y chromosomes in frog Rana rugosa / I. Miura, H. Ohtani, M. Ogata // Chromosome Research. – 2012. – Vol. 20. – P. 47–55.
40. Harms, J. W. Beobachtungen über Geschlechtsumwandlungen reifer Tiere und deren F1-Generation / J. W. Harms // Zoologischer Anzeiger. – 1926. – Vol. 67. – P. 67–79.
41. Ponse, K. La differenciation du sexe et l’intersexualite chez les Vertebres / K. Ponse. – Published by F. Rouge & Sons, 1949. – 169 p.
42. Morescalchi, A. Il corredo cromosomico dei Bufonidi Italiani / A. Morescalchi // Bollettino di Zoologia. – 1964. – Vol. 31. – P. 827–835.
43. Sumida, M. Sex-linked genes and linkage maps in amphibians / M. Sumida, M. Nishioka // Comparative Biochemistry and Physiology. – 2000. – Vol. 126. – P. 257–270.
44. A rapid rate of sex-chromosome turnover and non-random transitions in true frogs / D. L. Jeffries, G. Lavanchy, R. Sermier, M. J. Sredl, I. Miura, A. Borzée, L. N. Barrow, D. Canestrelli, P. A. Crochet, C. Dufresnes, J. Fu, W. J. Ma, C. M. Garcia, K. Ghali, A. G. Nicieza, R. P. O’Donnell, N. Rodrigues, A. Romano, Í. Martínez-Solano, I. Stepanyan, S. Zumbach, A. Brelsford, N. Perrin // Nature Communications. – 2018. – Vol. 9. – P. 4088.
45. Anuran cytogenetics: an overview / C. P. Targueta, S. E. Vittorazzi, K. P. Gatto, D. P. Bruschi, A. C. P. Veiga-Menoncello, R. S. M. Pimentel, L. B. Lourenço // An Essential Guide to Cytogenetics / eds: N. Norris, C. Miller. – 2018. – 165 p.
46. Charlesworth, B. The evolution of restricted recombination and the accumulation of repeated DNA sequences / B. Charlesworth, C. H. Langley, W. Stephan // Genetics. – 1986. – Vol. 112 (4). – P. 947–962.