[doc] 中国黄牛Y染色体多态性及品种起源演变的探讨

[doc] 中国黄牛Y染色体多态性及品种起源演变的探讨 中国黄牛Y染色体多态性及品种起源演变 的探讨 中国农业科学1993,26:61—67 Scltfll~QAI山raSinlca 提要 中国黄牛Y染色体多态性及 口 ?口种起源演变的探讨术 L 于汝梁辛彩云陈琳,—————,———, (中国农业科学院畜牧研究所,北京100094) (;2- 用G带,c带,RBA带,常规和c带或RBA带连续染色技术研究了中国9个地 方黄牛品种的66头人工授精用公牛,41头小公牛和12头母牛的染色体,着重研究了它 4f】Y染色体的多态性.北方的蒙古牛和延边牛是无局峰牛,具有普通牛桉型,其Y染色 体分别为亚中和中着丝点.中原地区的秦川牛,晋南牛在每个品种中均发现了亚中,中 和近端着丝点Y染色体,而郏县红牛中存在着中和近端着丝点两种形态Y染色体,这几 个品种应是由肩峰牛和无肩峰牛长期融合形成的.西镇牛,鲁西牛南阳牛,温岭高峰牛 均具有瘤牛类型的Y染色体,是阻瘤牛为基础形成的品种.经RBA带鉴别,西镇牛Y染 色体无短臂,为端着丝点染色体,其余3个品种为近端着丝点Y染色体.结合国内有关 黄牛染色体研究材料,讨论了中国黄牛的分类和起源.认为中国的无肩峰黄牛隙来源于 具亚中着丝点Y染色体的蒙古牛之外,还应来源于另一种分布范围很广的,具中着丝点Y 染色体的无肩瞎牛鉴于现有的问峰黄牛品种中Y染色体形态和带型差异,可能古代生 存于中国的瘤牛已发生分化.中国黄牛诸品种应由不同类型的无瞎牛和肩峰牛经长期 选育和杂交而形成的. 关键词黄牛:核型:Y染色体:多感性 我国习惯上把除牦牛,水牛之外的家牛统称黄牛.关于中国牛种的主要着作都认为 中国黄牛在物种上主要包括普通牛(Bostaurus)和瘤牛(Bogindieus)” 《中国牛品种志》 (1986)根据中国黄牛的地理分布,生态环境,体型特征,分为南方黄牛,中原黄牛和北 方黄牛.并提出南方黄牛较多的保留着瘤牛的特征:中原黄牛从南到北程度不同地具有 瘤牛的体型痕迹:北方黄牛则无瘤牛的影响.随着生物技术的发展,人们得以研究多态性 生化物质,染色体特征,DNA多态性等.为研究中国黄牛的起源,演化及分类提供新的依 据,本文介绍用细胞遗传学技术研究中国若干品种黄牛染色体所得到的结果,并对其起源 做了探讨. 1材料和方法 试验用动物为9个黄牛品种的人工授精用种公牛66头(延边牛11头,秦川牛l0头, 晋南牛9头郏县红牛4头,西镇牛ll头,南阳牛ll头,温岭高峰牛l0头),小公牛4l头 (蒙古牛4头,鲁西牛37头)用常规方法做外周血淋巴细胞短期培养和制备染色体标 收稿开期199]一09—13 国家自然科学基盘赞助项目尹| 62中国农业科学26卷 本,Giemsa染色,选择染色体清晰,分散良好的分裂相做显微照相.为制备RBA带,收获 细胞前7.5小时加人BrdU. C带参照Stmner(1972)的方法. RBA带参照Gusta~son(1976)的方法. G带用胰酶法制备. 常规和c带或RBA带连续染色:做过显微照相的常规染色体载片去油,褪色后,制备 C带或RBA带.将常规染色的和C带或RBA带的同一分裂相的照片进行对比分析. 2结果 C带C带可鉴别存在于染色体上的结构异染色质.经C带处理后,黄牛常染色体着 丝粒区(结构异染色质)深染.从C带深染区的大小看,存在C带多态性,但因C带不能 鉴别染色体,故无法分析.黄牛中存在单臂(近端着丝点)和双臂(中或亚中着丝点)等不 同形态Y染色体,其C带均表现为整个半深染.染色程度介于结构异染色质和常染色质之 问,常染色体臂和x染色体的C带均表现为浅染(常染色质)经常规和C带连续染色后 的分裂相上(如鲁西牛和南阳牛),凡是常规染色时表现出清晰短臂 的Y染色体,经c带染 色后,其短臂也是清晰的(见图版I一1) RBA带研究了温岭高峰牛,鲁西牛,西镇牛等三个肩峰黄牛品种的RBA带.在培 养中加了BrdU,经吖啶橙染色后的载片,在荧光显微镜的紫外光照射下,染色体首先呈 现橙红色的荧光,过一段时间后显现出橙红色与绿色相间的彩色R带.首先显现绿色荧光 的部分在黑白照片上是亮带,随后显现的绿色荧光部分为中等亮度的带,发橙红色荧光的 为暗带.其后荧光亮度逐渐减弱,带纹消失,整条染色体发出浅绿色的荧光. 常染色体着丝点区为弱荧光,染色体臂显现出绿色与橙红色相间的带纹,小短臂清晰 可见,呈中等强度绿色荧光参照Gustavsson(1976)和Berardino(1982) 对牛染色体RBA 带的描述和Reading会议标准做了RBA带的核型分析(见图版?). x染色体着丝点区为弱荧光,长臂中央有2条亮带,近端及末端各有一条中等强度的 亮带.短臂远端近中央有一亮带,末端一窄的亮带. 不同肩蜂牛品种Y染色体的RBA带带型有区别,但共同特点是着丝点区弱荧光,长 臂末端为一亮带,这与小的常染色体的RBA带带型区别很明显.荧光组织化学的方法是 很灵敏的.对西镇牛的RBA带的观察证明,其Y染色体没有短臂,属端着丝点染色体 鲁西牛和温岭高峰牛的Y染色体的短臂是很清楚的.但温岭高峰牛缺少鲁西牛Y染色 体短臂和长臂近着丝点区(约占长臂的1/4)的中等强度的荧光带.上述几种肩峰牛Y 染色体RBA带特点见表3. G带按Reading会议1对牛染色体G带带型的描述和排列次序做了蒙古牛,秦川 牛,温岭高峰牛G带核型分析(见图版?).这几种黄牛的常染色体和x染色体的G 带带型与Reading会议推荐的一致.中和亚中着丝点Y染色体的带型与L1977)报道的 一 致.其特点为着丝点区及其两侧和长臂近端深染,长臂中央浅染,远端近中央处有一深 带,末端为一浅带:短臂近端浅染,中央不着色,末端为一半深染带.近端着丝点Y染色体 的G带带型与Potter报道的一致l.着丝点区及其两侧及长臂近端深染,长臂远端靠 5期于汝粱等:中国黄牛Y染色体多态性及品种起源演变的探讨63 近中央的一半不着色,末端半深染:小短臂半深染,清晰可见.所有常染色体的G带在着 丝点区均浅染,见不到小短臂,但在着丝点区顶端有染色较深的小点,在靠近着丝点区总 有一条深染或半深染的带,一般末端为一浅带. 核型黄牛的核型为2n=6吼58条常染色体和2条性染色体,公牛)(Y,母牛XX.常染色 体为近端着丝点染色体,按大小顺序排列并编号.x为大的亚中着丝点染色体,Y染色体存 在明显的多态现象,l~lJ@f普通牛的中着丝点(延边牛)和亚中着丝点(蒙古牛)Y染色体,也 有瘤牛的近端着丝点(温岭高峰牛,南FI’F,鲁西牛)和端着丝点(西镇牛)Y染色体(见图 版I一2)在秦Jll牛,晋甫牛和郏县红牛品种内,公牛的个体问表现出Y染色体多态性 (表1). 几种黄牛的染色体测量.温岭高峰牛,南阳牛和鲁西牛的测量是在利用常规+c 带和常规+RBA带连续染色并鉴别出Y染色体之后进行的(表2).在常染色体相对长度 变化上,1号和2号染色体之间差别较大,自2号到29号染色体相对长度均匀递减.x染色 表1若干黄牛品种的Y染色体形态 T~o[e1MorphologyoftheYchro~meins0rbnmdsoFtheddneseyalowcattle M:中着丝点的Metac~tlic A:近端着丝的Acrcceatdc SM:亚中着丝点的suh妇咖l T:端着丝点的Teiccxmtric 中国农业科学26卷 体的大小与l号染色体相近.温岭高峰牛Y染色体相对长度在染色体组中居第22和23 号染色体之间,其它几个品种则居于24—27号之间,前者明显地大得多. 表2几个黄牛品种的部分染色体相对长度 Table2R~lativelea~thofseveralchromosomesinsortie】】awcattle 具中或亚中着丝点Y染色体组测量结果 TheresultsofYchromosometypesmetacentticand~bmetacentricwefelil~ll icd 根据测量结果,鲁西牛等3个品种的Y染色体臂比大于3,按Leven(1964)的标准刚应为 亚端着丝点染色体但实际上Y很小,短臂更小,看上去很像近端着丝 点染色体,其他 作者都称近端着丝点染色体,因此本文中依然把这3个品种的Y称为近端着丝点染色体. 常染色体上也存在小短臂,有的染色体上,如28号上的小短臂就显得很明显,有时看 上去像亚中着丝点染色体.西镇牛常染色体上短臂不明显. 染色体易位温岭高峰牛中发现一种新的2/27罗伯逊易位…. 3讨论 牛属动物中可以杂交并且后代雌雄皆可育的普通牛(BOSr?)和瘤牛(Bos indieus)之间存在Y染色体多态性.前者为中或亚中着丝点Y染色体,后者被认为是近端 着丝点Y染色体.也有作者报道了同属普通牛的品种之间还存在着Y染色体大 小的差别l.作为遗传物质的Y染色体不会轻易地发生形态的变异,也不会因杂交而发 生变异,是良好的父系遗传的标记,对探讨黄牛的品种起源和形成是很好的指标. 5期于汝粱等:中国黄牛Y染色体多态性及品种起源演变的探讨65 中国黄牛不同品种中,有普通牛的中或亚中着丝点Y染色体,也有瘤牛的近端着丝点Y 染色体,这与国内外学者论证的中国黄牛来源于上述两个物种的观点一致.根据黄牛染 色体特点,现在按地理分布和生态条件把黄牛分为北方,南方和中原黄牛三大类基本是 合理的.北方黄牛为无肩峰黄牛,具普通牛核型,如延边牛,蒙古牛.南方黄牛为肩峰黄 牛,除本文研究过的西镇牛,温岭高峰牛外,已做过染色体研究的还有峨边花牛{海南高 峰牛】,川西黄牛,云南瘤牛_1等.这些品种都具有瘤牛核型,它们应是瘤牛的后 裔.中原黄牛在地理位置上介于前两类之间.分布于黄河中下游和秦岭以北的秦川牛,晋 南牛,郏县红牛等品种,在每个品种中都存在普通牛的中或亚中着丝点Y染色体和瘤牛的 近端着丝点Y染色体,是由普通牛和瘤牛杂交并经长期融合形成的.黄河和淮河之间的 南阳牛和鲁西牛虽也属中原地区黄牛,但它们具有瘤牛核型,也是以瘤牛为基础形成的肩 峰黄牛品种.它们的公牛有肩峰,但不具典型的瘤牛体型特点,表明它们在一定程度上吸 收了无峰牛的血液.这种现象在许多南方黄牛品种中也存在. 关于中国无肩峰牛的起源,有的专家认为应来源于 Boslat~rusmongolicus【6,71.Bos laurbtsmongolicus是蒙古牛的祖先.蒙古牛具有亚中着丝点Y染色体?中国还存在着 具中着丝点Y染色体的黄牛,如延边牛,云南丽江黄牛等.在秦川牛和晋南牛中也发 现了中着丝点Y染色体.中和亚中两种形态普通牛Y染色体的存在,表明中国无肩峰黄 牛有可能来源于两种类型的野生祖先. 蒙古牛是几千年来生活于蒙古大草原的各游牧民族的家畜华夏族兴起于黄河流 域,公元前2l世纪就已立国.随着北方游牧民族逐渐兴起,公元前8世纪的春秋战国时 代,华夏族与北方游牧民族交往日益频繁,之后在中国历史上曾发生了多次华夏族与游牧 民族的大融合.同时蒙古牛大量进入中原地区.张仲葛先生认为中国牛的驯化应追溯到 伏牺氏时代】.有的学者认为史前时期华夏族就已在黄河流域驯化了分布的瘤原牛,原 牛及其杂种”“.牛染色体研究的材料所揭示的具中着丝点Y染色体黄牛品种和个体 的广泛分布,表明有可能在黄河流域,在史前时期被华夏族先民们驯化的是具中着丝点Y 染色体的无肩峰原牛.黄河中下游地区被驯化的无峰牛和肩峰牛发生融合后,又与进人 中原地区的蒙占牛融合.在这一地区原来的肩峰牛和无肩峰牛早已消失而被秦川牛和晋 南牛取代. 本文研究的几种肩峰黄牛的Y染色体多态性,既表现在形态(近端和端着丝点Y染色 体)和大小上,也表现在带型上.温岭高峰牛Y染色体的RBA带缺少鲁西牛短臂和长臂近 着丝点部位的中等强度的荧光带,与吖啶橙相结合并在紫外光激发下发出亮荧光的是富 含G—c碱基对的DNA.因此温岭牛在Y染色体短臂及长臂近着丝点部位缺少鲁西牛 可以与吖啶橙结合的物质.根据Y染色体形态,大小和带型,本文中所研究的4种肩峰黄 牛的Y染色体有3种不同表现(表3).不同品种肩峰黄牛之间Y染色体的差异,意味着瘤原牛在 进化中形成一个独立的物种之后,又有了进一步的分化.陕西省西镇牛与南方的肩峰牛 除在Y染色体形态上存在差异外,血液蛋白多态性的研究证明,西镇牛与中原地区黄牛遗 传距离较近,与南方牛较远历史文献记载中国古代西北(新疆)和南 方出瘤牛(古称 犁牛).西镇牛这些遗传上的特点表明它与南方肩峰黄牛有不同起源,它们是否代表古代西 北地区瘤牛后裔,还有待进一步研究. 中国农业科学26卷 表3肩峰黄牛Y染色体RBA带特点 ]able3ThechraclofYd1I_.r??rRBA—bandinginhumpedyellowcattle 黄牛Y染色体多态性和黄牛血液蛋白多态性研究0从不同方面反映了黄牛起源上 的多源性和遗传多样性用现代生物技术研究农业动物的品种来源和形成,对于研究这 些动物的遗传多样性及其保存利用是一项基础的工作这方面的研究还有大量的工作有 待完成. 参考文献 lf汝粱.等.温岭高峰1的27罗伯逊易位.遗传1991.13(4):17一埽 r汝粱,等.峨边花牛的染色体分析.黄牛杂志.1989.(I):10—12 t.】正明,等.四个品种牛染色体组型厦其Y染色体多志性的研究.甘肃农夫.1988,(239—44 F毓英,等.巾国黄牛血液蛋白多态性及填亲蟓关系的研究中矧黄中生态种特征厦其利用方向.农业出板社.1990,29 李瑞域.我国古文献中关_f牛种的{载中周畜牧史料集.科学出版社.1986.146 邱怀,等.中国品种志上海科技H5版社,l鲐6 陈琳,等.海南黄牛染色体的柯步l捌察.中脚青被学杂志1988.圆 胨宜蟪,等.哺乳动物染色体科学出版社,l鲐6 陈幼夺.中罔黄牛分类-中目黄十生态种特征及其利用方向农业出板社.1990,3 单祥年,譬中国牛属十种的染色体的比较研究动物学研究1980.1(1):75-81 郑中国家畜品种及其牛志特征.农业出版社,1985 郭爱朴黄『-.牦牛和它们杂种后代犏牛染色体的比较研究畜被兽压.1螂10(2):137143 常洪.巾阿黄牛号源一中闰黄牛根流考之一黄1杂志1990.4 常洪黄牛集团特征的形成——中围黄牛源流考之三.中国黄牛生志种特征及其利用方向.农业出版社,1990,220 黄荣慈.等四川西部黄牛的染色体核型与分类初探四川民旌学院(畜牧兽援版).1,4 DDiB|ets/.high—resaatioaRBA—b|证唱咖ofI~,ine曲删T咖慨C~ogmet-例 G毗1985,溉136—139 CEeta1.Pl呻惦ql”lhent日T叫伽黼forlhesl~danisatimql”Baadnl kIn帅D呻Al如l-l~editas.1蛳92:l艚一162 0鼾咖l,ela1.St,,~ingta1-雌jd删l枷帅0f面cattledI哪瑚邮in衅皤 bsis.J.H啊吐1研积175一I78 HalnanCRLeta1.Yr0.瑚?雌)miresin~tttIetmantii魁Anml~de呻 ddesdeetkmrrHbl啦l4(:1—16 e腑NM.et.Sexdmmmsome叩bI啪『一t锄ind口m?ctmtl~J.Hered.19阻,59(I)34—36 L’NonmLat~efor恤mmlIp~tion0nehmmcmmes.1-l~ditas.1201—220 1j;789m?幢峙巧=宝”博酗 5期于汝梁等:中国黄牛Y染larvJouma1.I.强S劬一S. 25哪AT.Atedlnkl~efordm~sWafing删由阻I甘ic0d舶nnExp.CAIR1972,75(I):304—306 CHROMOSOMESTU[)Y0NS0MEL0CALBREEDS0F CHINESEYELL0WCATTLE YuRudi~gX.nCai~m(]ranLIn (Ins~uteofAnim~ScOnce,CAAS,成枷g1~~094) ABSTRACT 1chromosomes.especiallyYchromosomepolymoq~smofninelocalbreeds of Clljneseyello~cattle,~hichincluded66AIIml41youngbuffsand12coWS.w Ire studiedwitl’G一,C一,RBA—bdi|lgandseq~mtialroutineandC一 0RBA-banding technique.1besubmetacentricandmetacentricYchromosomesofhumplessTauruscattle wererespectivelyfna~dinMongoliaandYanblancattleinilolrff2~llChina.Threetypesof Ychromosomes,metaeentric,submetacentricandacrocentric.werefoundineachbreedof QinchnanandJiananincentral~~lina,lintthereweretwoln叫pb0l0鹧Y chrO[1losonleswhichweremetacentricandac~’ocentricjnJiaallredcattleinthes~fftei’e- g_0n-1YchromosomesofYa~hen,LIIxNanyangandWenlinghumpedcattlewereslmi lartothatofh帅pedZehecattle.Havingbeenidentified州 tl-RBA—Bandingtechnique, YdImm0s0meofXizhen曲0wedDoshort蛐,s0itbel眦霉ed协 telocca~i~dImm0??-e, bIIl0tllertheebreedshadacrocentricY~hronm~omes.Inaddition,therewasadifference inRBA—bandingpatternofYchromosomesbetweenLuxiandWenUngh? pedcattle. Basedonthepresentpaperand0?I口 papersconcenfingcytogeneticalresearchofyeHow cattle,theclassificationandnof(Ymneseyellowcattlew鲢 discussed.Inthehumpless cattle,b~sKlessubmetacentricYchr~rsinMongolia,therearcstillmetacentric YdImTn【蹦 lrbesdrstributinginmanybreeds,eveninIjjinncattleinsouthwesternChina,soapart fromBostaurusmongolicas,itispossiblethattherewasanotherancestorofhan~plessyellow cattle~hichpossessedmetacentricYchromosomesandeYorexistedexten~velyinancientChina Becausetherealedifferencesfromthemogyandhandingpattern0fYchromosomesin thepresenth? pedcattlebreeds’itispossiblethatthedifferentiationakeadyo~curedin thewildancestorsofzebulivinginancientOfina.Allla-eedsofChineseyellowcattle shouldheproducedforalongri0dwhich口sedandbredfromthedifferent typesofhmnpedandhamplesscattle. KeywordsYellowcattle;KayoS;Ychromosome;Polymo~hism