斑腿蝗科2种短翅型蝗虫染色体的比较

张晓明，张建春，常怀艳，柳 青，3

(1.云南农业大学植物保护学院/云南省生物资源保护与利用国家重点实验室，云南昆明 650201；2.云南省红河热带农业科学研究所，云南河口 661300； 3.保山学院资源环境学院，云南保山 678000)

蝗虫是蝗总科(Acridoidea)昆虫的总称，全世界记载有10 000多种蝗虫。斑腿蝗科(Catantopidae)是蝗总科中最大的科，已知有760多个属近4 000种，种类多、分布广，其中有少数种类是农业、畜牧业和林业生产上的重要害虫。我国记录的有100多个属430多种斑腿蝗科昆虫，主要分布于我国南方地区[1-2]。

染色体是生物遗传物质的载体。在各生物类群中，染色体结构特征具有相对稳定性，不同类群的染色体数目、大小、形态、组型、减数分裂行为及异染色质分布等亦有不同[3]。因此，通过研究和分析染色体数目、结构和行为等细胞学特征，可以为昆虫近缘种的鉴别、物种演化及亲缘关系分析提供依据和参考[4]。蝗总科昆虫因其染色体大而数目少，且材料易得，是开展此类研究的极好类群[5]。据不完全统计，目前已有1 000多种蝗总科昆虫涉及染色体研究，其中斑腿蝗科中有近1/3的种已被相关研究报道[2，5]。

云南云秃蝗[Yunnanacrisyunnaneus(Ramme)]和云南拟裸蝗(ConophymacrisyunnanensisCheng)是在云南省境内分布的2种短翅型蝗虫，分别隶属斑腿蝗科云秃蝗属(Yunnanacris)、拟裸蝗属(Conophymacris)，未见其染色体的相关报道。因此，本研究采用常规的液氮冰冻压片法及BSG显带法对2种蝗虫的染色体核型和C带带型进行研究，以期为蝗总科昆虫的细胞遗传学研究提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用标本均采自野外，具体的采集时间、采集地点和个体数量等信息见表1。

表1 标本来源与研究个体数量

1.2 试验方法

1.2.1 染色体标本制备 将采集到的蝗虫雄虫按个体编号，并依据个体大小活体腹腔注射4～6 μL 0.05%秋水仙素溶液，经6～8 h后取出精巢，放入0.08%生理盐水中低渗 10～15 min，再浸入体积比为3：1的甲醇冰醋酸固定液内固定6～12 h，然后移入75%乙醇内常温保存。取出预先保存好的蝗虫精巢材料，用解剖针挑取精小管2～3根，置于洁净的载玻片上，除去其表面的结缔组织，然后切下精小管盲端部分。滴加45%冰醋酸进行软化，5～10 min后加盖玻片压片，然后置于液氮罐中冷冻3～5 min，取出后快速揭开盖玻片，室温下自然干燥老化2～6 d[1]。

1.2.2 C带核型分析 C带处理采用BSG显带法进行。将老化好的载玻片置于5%新配制的饱和Ba(OH)2溶液中 50 ℃ 恒温水浴处理15～20 min，取出后用相同温度的蒸馏水冲洗，再经2×柠檬酸钠缓冲液于60 ℃恒温水浴中处理1 h，用相同温度的蒸馏水冲洗晾干，用5% Giemsa染液(pH值=6.8)染色 10～15 min，用蒸馏水冲洗后自然干燥，镜检[6-7]。使用Nikon ECLIPSS E800进行显微拍照，每种蝗虫选取5～10个染色体形态清晰、分散良好的分裂相细胞进行染色体数目统计、测量和计算。

染色体相对长度(relative length，简称RL)=每条染色体实测长度/染色体组总实测长度×100%；臂指数=长臂长度/短臂长度×100%；着丝点指数(centromere index，简称CI)=短臂长度/该条染色体全长×100%；各染色体异染色质含量(heterochromatic content，简称HC)=各条染色体C带带纹总实测长度/该条染色体实测长度×100%；染色体组异染色质总含量(total heterochromatic content，简称THC)=染色体组C带带纹总实测长度/染色体组总实测长度×100%。

2 结果与分析

2.1 云南云秃蝗染色体C带核型

由图2可知，云南云秃蝗染色体有16条C带带纹，其中有11条着丝粒带，5条端带，端带分别位于L1、L2、L3、M4、M6上，性染色体无端带。

由表2可知，云南云秃蝗异染色质在整个染色体组中的总含量为22.26%，M6染色体异染色质含量最高，为 48.34%，M4次之，为33.14%，M8染色体的异染色质含量在整个染色体组中最低，为13.10%，性染色体X的异染色质含量为13.33%。

2.2 云南拟裸蝗染色体C带核型

表2 云南云秃蝗有丝分裂中期染色体数据测量记录结果

注：∞表示染色体短臂长度为0；t表示端着丝粒染色体；st表示亚端着丝粒染色体。下表同。

由图4可知，云南拟裸蝗染色体有18条C带带纹，其中有12条着丝粒带，还有6条端带，分别位于L2、L3、M4、M6、M7、M9染色体上。

由表3可知，云南拟裸蝗异染色质在整个染色体组中的总含量为22.99%，M9染色体异染色质含量最高，为 41.85%，M4染色体次之，为32.20%，性染色体X的异染色质含量在整个染色体组中最低，为12.63%。

3 结论与讨论

与形态学数据一样，染色体特征资料已经成为生物鉴别分类和亲缘关系界定的基本数据之一[8-9]。大量的研究表明，染色体的数目、组式可以作为科级或属级阶元的分类指标，而染色体C带异染色质分布位置、大小、数量、异染色质总含量及性染色体X的位次等可以作为属、种及种下阶元的分类指标[3，10-17]。研究的2种短翅型蝗虫云南云秃蝗和云南拟裸蝗属同科不同属，两者除了具有相同的性别决定机制外，在染色体核型和C带带型等方面均表现出一定差异(表4)，研究结果进一步证实了上述观点。

表3 云南拟裸蝗有丝分裂中期染色体数据测量记录结果

表4 2种短翅型蝗虫染色体性状比较

此外，研究发现云南拟裸蝗少数个体细胞中具有1个超数染色体，呈小点状。有关超数染色体在云南拟裸蝗种群中的起源、数量分布、遗传学意义与作用还须进行更深入地研究。