Кариотип травяной лягушки Rana temporaria
- Авторы: Травина А.О.1, Почукалина Г.Н.1, Подгорная О.И.1, Стефанова В.Н.1
-
Учреждения:
- Институт цитологии РАН
- Выпуск: Том 67, № 1 (2025)
- Страницы: 50-62
- Раздел: Статьи
- URL: https://medjrf.com/0041-3771/article/view/682173
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0041377125010057
- EDN: https://elibrary.ru/DEQITM
- ID: 682173
Цитировать
Аннотация
Работа посвящена цитогенетическому исследованию одного из модельных видов амфибий — травяной лягушки Rana temporaria. Цель работы — создание стандартного кариотипа R. temporaria, выявление хромосомных маркеров и уточнение структуры генома. Мы проанализировали структуру кариотипа, распределение гетерохроматина и специфическую локализацию некоторых повторяющихся последовательностей на хромосомах, используя различные методы окрашивания, включая рутинное окрашивание красителем Гимза, выявление C-дисков, окрашивание флуоресцентными красителями DAPI, CMA3 и SYBR Green и флуоресцентную in situ гибридизацию (FISH) с использованием зондов к 5S рДНК и тандемному повтору S1A. Кариотип состоит из 26 хромосом (NF = 52): 5 пар крупных и 8 пар мелких хромосом. C-окрашивание выявило гетерохроматиновые блоки в центромерных районах большинства хромосом, а на некоторых хромосомах были обнаружены дополнительные интерстициальные С-блоки. Окрашивание как DAPI, так и CMA3 показало в целом равномерную флуоресценцию на всех хромосомах, за исключением единственного DAPI-негативного участка, соответствующего ЯОР. Окрашивание SYBR Green показало интенсивную флуоресценцию в центромерных районах некоторых хромосом. Методом FISH с зондом к 5S рДНК мы подтвердили расположение этого гена на коротком плече 7-й пары хромосом. Картирование методом FISH тандемного повтора S1A показало расположение сигналов на обоих плечах хромосомы 1, на коротких плечах хромосом 2—5 и на длинных плечах хромосом — 7 и 9. Обсуждаются трудности в выявлении G- и Q-дисков на хромосомах амфибий. Полученные данные сравниваются с результатами предыдущих исследований. Впервые использованное нами для описания кариотипа окрашивание SYBR Green может стать полезным методом для анализа хромосом амфибий в связи с трудностями выявления дисков с помощью традиционных методов.
Ключевые слова
Полный текст

Об авторах
А. О. Травина
Институт цитологии РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: alotra1@yandex.ru
Россия, 194064, Санкт-Петербург
Г. Н. Почукалина
Институт цитологии РАН
Email: alotra1@yandex.ru
Россия, 194064, Санкт-Петербург
О. И. Подгорная
Институт цитологии РАН
Email: alotra1@yandex.ru
Россия, 194064, Санкт-Петербург
В. Н. Стефанова
Институт цитологии РАН
Email: alotra1@yandex.ru
Россия, 194064, Санкт-Петербург
Список литературы
- Бирштейн В. Я. 1981. Особенности дифференциальных окрасок хромосом Anura на примере хромосом некоторых видов Rana и Bufo. Зоологический журнал. Т. 60. № 2. С. 246. (Birsttein V. Y. 1981. Specific differential staining patterns of chromosomes in the Anura, some species of the genera Rana and Bufo taken as an example. J. Zool. V. 60. No. 2. P. 246.)
- Манило В. В. 2005. Хромосомные нарушения (миксоплоидия) у бурых лягушек (Anura, Amphibia) из некоторых областей Украины. Збірник праць Зоологiчного музею. № 37. С. 100. (Manilo V. V. 2005. Chromosomal disorders (mixoploidy) in brown frogs (Anura, Amphibia) from some regions of Ukraine. Collection of works of the Zoological Museum. No. 37. P. 100.)
- Песков В. Н., Коцержинская И. М., Манило В. В., Писанец Е. М. 2004. Морфологическая дифференциация и диагностика бурых лягушек Rana arvalis, R. temporaria и R. dalmatina (Amphibia, Ranidae) с территории Украины. Vestnik zoologii. Т. 38. № 6. С. 29. (Peskov V. N., Kotserzhinskaya I. M., Manilo V. V., Pisanets E. M. 2004. Morphological differentiation and diagnosis of brown frogs Rana arvalis, R. temporaria and R. dalmatina (Amphibia, Ranidae) from the territory of Ukraine. Bull. Zool. V. 38. No. 6. P. 29.)
- Ananias F., Modesto Á. D.S., Celi Mendes S., Felgueiras Napoli M. 2007. Unusual primitive heteromorphic ZZ/ZW sex chromosomes in Proceratophrys boiei (Anura, Cycloramphidae, Alsodinae), with description of C‐Band interpopulational polymorphism. Hereditas (London, U. K.). V. 144. P. 206. https://doi.org/10.1111/j.2007.0018-0661.02026.x
- Baldari C. T., Amaldi F. 1977. Length and interspersion of repetitive and non repetitive DNA sequences in four Amphibian species with different genome sizes. Chromosoma. V. 61. P. 359. https://doi.org/10.1007/BF00288619
- Birstein V. J. 1984. Localization of NORs in karyotypes of four Rana species. Genetica. V. 64. P. 149. https://doi.org/10.1007/BF00115338
- Biscotti M. A., Olmo E., Heslop-Harrison J.S. 2015. Repetitive DNA in eukaryotic genomes. Chromosome Res. V. 23. P. 415. https://doi.org/10.1007/s10577-015-9499-z
- Bogolyubov D. S., Shabelnikov S. V., Travina A. O., Sulatsky M. I., Bogolyubova I. O. 2023. Special nuclear structures in the germinal vesicle of the common frog with emphasis on the so-called karyosphere capsule. J. Dev. Biol. V. 11. P. 44. https://doi.org/10.3390/jdb11040044
- Bozzoni I., Beccari E. 1978. Clustered and interspersed repetitive DNA sequences in four amphibian species with different genome size. Biochim. Biophys. Acta, Nucleic Acids Protein Synth. V. 520. P. 245. https://doi.org/10.1016/0005-2787(78)90224-1
- Briggs C., Jones M. 2005. SYBR Green I-induced fluorescence in cultured immune cells: a comparison with acridine orange. Acta Histochem. V. 107. P. 301. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2005.06.010
- Cardone D. E., Feliciello I., Marotta M., Rosati C., Chinali G. 1997. A family of centromeric satellite DNAs from the European brown frog Rana graeca italica. Genome. V. 40. P. 774—781. https://doi.org/10.1139/g97-800
- Davidian A., Koshel E., Dyomin A., Galkina S., Saifitdinova A., Gaginskaya E. 2021. On some structural and evolutionary aspects of rDNA amplification in oogenesis of Trachemys scripta turtles. Cell Tiss. Res. V. 383. P. 853. https://doi.org/10.1007/s00441-020-03282-x
- Feliciello I., Picariello O., Chinali G. 2005. The first characterization of the overall variability of repetitive units in a species reveals unexpected features of satellite DNA. Gene. V. 349. P. 153. https://doi.org/10.1016/j.gene.2004.12.001
- Ferro J. M., Cardozo D. E., Suárez P., Boeris J. M., Blasco-Zúñiga A., Barbero G., Gomes A., Gazoni T., Costa W., Nagamachi C. Y., Rivera M., Parise-Maltempi P.P., Wiley J. E., Pieczarka J. C., Haddad C. F.B. et al. 2018. Chromosome evolution in Cophomantini (Amphibia Anura Hylinae). PLoS One. V. 13. Art. ID: e0192861. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192861
- Flemming W. 1882. Zellsubstanz, kern und zelltheilung. Leipzig, Ger.: F.C.W. Vogel.
- Frost D. R. 2024. Amphibian species of the world: an online reference. Version 6.2. https://amphibiansoftheworld.amnh.org/index.php
- Goodpasture C., Bloom S. E. 1975. Visualization of nucleolar organizer regions in mammalian chromosomes using silver staining. Chromosoma. V. 53. P. 37. https://doi.org/10.1007/BF00329389
- Gregory T. R. 2025. Animal genome size database. http://www.genomesize.com
- Gruzova M. N., Parfenov V. N. 1977. Ultrastructure of late oocyte nuclei in Rana temporaria. J. Cell Sci. V. 28. P. 1. https://doi.org/10.1242/jcs.28.1.1
- Guillemin C. 1967. Caryotypes de Rana temporaria (L.) et de Rana dalmatina (Bonaparte). Chromosoma. V. 21. P. 189. https://doi.org/10.1007/BF00343644
- Hellsten U., Harland R. M., Gilchrist M. J., Hendrix D., Jurka J., Kapitonov V., Ovcharenko I., Putnam N. H., Shu S., Taher L., Blitz I. L., Blumberg B., Dichmann D. S., Dubchak I., Amaya E. et al. 2010. The genome of the Western clawed frog Xenopus tropicalis. Science. V. 328. P. 633. https://doi.org/10.1126/science.1183670
- Ilicheva N. V., Pochukalina G. N., Podgornaya O. I. 2019. Actin depolymerization disrupts karyosphere capsule integrity but not residual transcription in late oocytes of the grass frog Rana temporaria. J. Cell. Biochem. V. 120. P. 15057. https://doi.org/10.1002/jcb.28767
- Iriki S. 1930. Studies on Amphibian chromosomes (I): on the chromosomes of Hyla arborea japonica GUENTHER. Mem. Coll. Sci., Univ. Kyoto, Ser. B. V. 5. P. 1.
- Ivanova N. G., Kartavtseva I. V., Stefanova V. N., Ostromyshenskii D. I., Podgornaya O. I. 2022. Tandem repeat diversity in two closely related hamster species–the Chinese hamster (Cricetulus griseus) and striped hamster (Cricetulus barabensis). Biomed. V. 10. Art. ID925. https://doi.org/10.3390/biomedicines10040925
- Karanova M. V. 2021. Low-temperature adaptation of the Rana temporaria gastrocnemius muscle at the onset of anabiosis. J. Evol. Biochem. Physiol. V. 57. P. 252. https://doi.org/10.1134/S0022093021020071
- Kirov I., Khrustaleva L., Van Laere K., Soloviev A., Meeus S., Romanov D., Fesenko I. 2017. DRAWID: User-friendly java software for chromosome measurements and idiogram drawing. Comparative Cytogenetics. V. 11. P. 747. https://doi.org/10.3897/compcytogen.v11i4.20830
- Kuramoto M. 1972. Karyotypes of the six species of frogs (Genus Rana) endemic to the Ryukyu islands. Caryologia. V. 25. P. 547. https://doi.org/10.1080/00087114.1972.10796509
- Kuwana C., Fujita H., Tagami M., Matsuo T., Miura I. 2021. Evolution of sex chromosome heteromorphy in geographic populations of the Japanese Tago’s brown frog complex. Cytogenet. Genome Res. V. 161. P. 23. https://doi.org/10.1159/000512964
- Kwon T. 2017. AmphiBase: a new genomic resource for non‐model amphibian species. Genesis. V. 55. Art. ID: e23010. https://doi.org/10.1002/dvg.23010
- Mao F., Leung W. Y., Xin X. 2007. Characterization of EvaGreen and the implication of its physicochemical properties for qPCR applications. BMC Biotechnol. V. 7. Art. ID: 76 (2007). https://doi.org/10.1186/1472-6750-7-76
- Matsui M., Seto T., Kohsaka Y., Borkin L. J. 1985. Bearing of chromosome C-banding patterns on the classification of Eurasian toads of the Bufo bufo complex. Amphibia–Reptilia. V. 6. P. 23.
- Mayr B., Rab P., Kalat M. 1986. Localisation of NORs and counterstain-enhanced fluorescence studies in Salmo gairdneri and Salmo trutta (pisces Salmonidae). Theor. Appl. Genet. V. 71. P. 703. https://doi.org/10.1007/BF00263267
- Minouchl O., Iriki S. 1931. Studies on amphibian chromosomes (II): on the chromosomes of Bufo bufo japonicus Schlegelii. Mem. Coll. Sci., Univ. Kyoto, Ser. B. V. 6. P. 39.
- Miura I. 1994. Sex chromosome differentiation in the Japanese brown frog Rana japonica. I. Sex-related heteromorphism of the distribution pattern of constitutive heterochromatin in chromosome no.4 of the Wakuya population. Zool. Sci. V. 11. P. 797.
- Miura I. 1995. The late replication banding patterns of chromosomes are highly conserved in the genera Rana, Hyla and Bufo (Amphibia: Anura). Chromosoma. V. 103. P. 567. https://doi.org/10.1007/BF00355322
- Miura I., Hasegawa Y., Ito M., Ezaz T., Ogata M. 2024. Disruption of sex-linked sox3 causes ZW female-to-male sex reversal in the Japanese frog Glandirana rugosa. Biomolecules. V. 14. Art. ID: 1566. https://doi.org/10.3390/biom14121566
- Morescalchi A. 1967. Le relazioni tra il cariotipo di anuri diplasioceli: I. Il corredo cromosomico di alcuni Ranidae. Caryologia. V. 20. P. 65.
- Nishioka M., Miura I., Saitoh K. 1993. Sex chromosomes of Rana rugosa with special reference to local differences in sex-determining mechanism. Sci. Report Lab. Amphibian Biol. Hiroshima Univ. V. 12. P. 55. https://doi.org/10.15027/14532
- Nishioka M, Okumoro H., Hiroaki U. E.D.A., Ryuzaki M. 1987. Karyotypes of brown frogs distributed in Japan, Korea, Europe and North America. Sci. Report Lab. Amphibian Biol. Hiroshima Univ. V. 9. P. 165.
- Picariello O., Feliciello I., Bellinello R., Chinali G. 2002. S1 satellite DNA as a taxonomic marker in brown frogs: molecular evidence that Rana graeca graeca and Rana graeca italica are different species. Genome. V. 45. P. 63. https://doi.org/10.1139/g01-125
- Picariello O., Safaei-Mahroo B., Chinali G. 2018. S1 satellite DNA confirms the species rank of Rana pseudodalmatina Eiselt & Schmidtler, 1971. Salamandra. V. 54. P. 269.
- Ploskaya-Chaibi M., Voitovich A. M., Novitsky R. V., Bouhadad R. 2015. B-chromosome and V-shaped spot asymmetry in the common frog (Rana temporaria L.) populations. C. R. Biol. V. 338. P. 161. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2014.12.005
- Prokofieva A. 1935. On the chromosome morphology of certain amphibia. Cytologia. V. 6. P. 148. https://doi.org/10.1508/cytologia.6.148
- Rodrigues N., Betto‐Colliard C., Jourdan‐Pineau H., Perrin N. 2013. Within‐population polymorphism of sex‐determination systems in the common frog (Rana temporaria). J. Evol. Biol. V. 26. P. 1569. https://doi.org/10.1111/jeb.12163
- Rodrigues N., Vuille Y., Loman J., Perrin N. 2015. Sex-chromosome differentiation and ‘sex races’ in the common frog (Rana temporaria). Proc. R. Soc. B. V. 282. Art. ID: 20142726. https://doi.org/10.1098/rspb.2014.2726
- Rückert J. 1892. Zur Entwickelungsgeschichte des Ovarialeies bei Selachiern. Anat. Anz. V. 7. P. 107.
- Ruthsatz K., Bartels F., Stützer D., Eterovick P. C. 2022. Timing of parental breeding shapes sensitivity to nitrate pollution in the common frog Rana temporaria. J. Therm. Biol. V. 108. Art. ID: 103296. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2022.103296
- Schempp W., Schmid M. 1981. Chromosome banding in amphibia: VI. BrdU-replication patterns in Anura and demonstration of XX/XY sex chromosomes in Rana esculenta. Chromosoma. V. 83. P. 697. https://doi.org/10.1007/BF00328528
- Schmid M. 1978. Chromosome banding in Amphibia: I. Constitutive heterochromatin and nucleolus organizer regions in Bufo and Hyla. Chromosoma. V. 66. P. 361. https://doi.org/10.1007/BF00328536
- Schmid M. 1980. Chromosome banding in amphibia: IV. Differentiation of GC- and AT-rich chromosome regions in Anura. Chromosoma. V. 77. P. 83. https://doi.org/10.1007/BF00292043
- Schmid M., Haaf T., Geile B., Sims S. 1983. Chromosome banding in Amphibia: VIII. An unusual XY/XX-sex chromosome system in Gastrotheca riobambae (Anura, Hylidae). Chromosoma. V. 88. P. 69. https://doi.org/10.1007/BF00329505
- Schmid M., Steinlein C., Bogart J. P., Feichtinger W., León P., La Marca E., Diaz L. M., Sanz A., Chen S. H., Hedges S. B. 2010. The chromosomes of terraranan frogs. Insights into vertebrate cytogenetics. Cytogen. Genome Res. V. 130. P. 1. https://doi.org/10.1159/000301339
- Schmid M., Steinlein C. 2016. Chromosome banding in Amphibia. XXXIV. Intrachromosomal telomeric DNA sequences in Anura. Cytogenet. Genome Res. V. 148(2—3). P. 211—226. https://doi.org/10.1159/000446298
- Schmid M., Steinlein C., Haaf T. 2003. Chromosome banding in Amphibia. Cytogen. Genome Res. V. 101. P. 54. https://doi.org/10.1159/000073419
- Schultze O. 1887. Untersuchungen über die Reifung und Befruchtung des Amphibieneies. Z. Wiss. Zool. V. 45. P. 177.
- Schweizer D. 1980. Simultaneous fluorescent staining of R bands and specific heterochromatic regions (DA-DAPI bands) in human chromosomes. Cytogen. Genome Res. V. 27. P. 190. https://doi.org/10.1159/000131482
- Session A. M., Uno Y., Kwon T., Chapman J. A., Toyoda A., Takahashi S., Fukui A., Hikosaka A., Suzuki, A., Kondo M., Van Heeringen S. J., Quigley I., Heinz S., Ogino H., Ochi H. et al. 2016. Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis. Nature. V. 538. P. 336. https://doi.org/10.1038/nature19840
- Skorinov D. V., Mizhareva P. S., Pasynkova R. A., Litvinchuk S. N. 2024. What is the true karyotype of Bufotes latastii (Amphibia, Anura, Bufonidae)? Russ. Herpetology. V. 31. P. 265. https://doi.org/10.30906/1026-2296-2024-31-5-265-274
- Spasić-Bošković O., Tanić N., Blagojević J., Vujošević M. 1997. Comparative cytogenetic analysis of European brown frogs: Rana temporaria, R. dalmatina and R. graeca. Caryologia. V. 50. P. 139. https://doi.org/10.1080/00087114.1997.10797393
- Stohler R. 1928. Cytologische Untersuchungen an den Keimdrüsen mitteleuropäischer Kröten (Bufo viridis Laur., B. calamita Laur., B. vulgaris Laur.). Zeits. Zellfors. Mikroskop. Anat. V. 7. P. 400.
- Streicher J. W., Wellcome Sanger Institute Tree of Life programme, Wellcome Sanger Institute Scientific Operations: DNA Pipelines collective, Tree of Life Core Informatics collective, Darwin Tree of Life Consortium. 2021. The genome sequence of the common frog Rana temporaria Linnaeus 1758. Wellcome Open Res. V. 6. P. 286. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.17296.1
- Sumner A. T. 1972. A simple technique for demonstrating centromeric heterochromatin. Exp. Cell Res. V. 75. P. 304. https://doi.org/10.1016/0014-4827(72)90558-7
- Sun Y. B., Xiong Z. J., Xiang X. Y., Liu S. P., Zhou W. W., Tu X. L., Zhong L., Wangh L., Wua D. D., Zhang B. L., Zhua, C.L., Yang M. M., Chen H. M., Li F., Zhou L. et al. 2015. Whole-genome sequence of the Tibetan frog Nanorana parkeri and the comparative evolution of tetrapod genomes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 112. P. E1257. https://doi.org/10.1073/pnas.1501764112
- Sun Y. B., Zhang Y., Wang K. 2020. Perspectives on studying molecular adaptations of amphibians in the genomic era. Zoological Res. V. 41. P. 351. https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2020.046
- Supaprom T., Baimai V. 2005. Characterization of C-banded mitotic chromosomes in four species of anuran amphibians from Thailand. Amphibia–Reptilia. V. 26. P. 367.
- Tagarro I., Wiegant J., Raap A. K., Gonzalez-Aguilera J.J., Fernandez-Peralta A.M. 1994. Assignment of human satellite 1 DNA as revealed by fluorescent in situ hybridization with oligonucleotides. Hum. Genet. V. 93. P. 125. https://doi.org/10.1007/BF00210595
- Ullerich F. H. 1967. Weitere Untersuchungen über Chromosomenverhältnisse und DNS-Gehalt bei Anuren (Amphibia). Chromosoma. V. 21. P. 345.
- Vitelli L., Batistoni R., Andronico F., Nardi I., Barsacchi-Pilone G. 1982. Chromosomal localization of 18S + 28S and 5S ribosomal RNA genes in evolutionarily diverse anuran amphibians. Chromosoma. V. 84. P. 475. https://doi.org/10.1007/BF00292849
- Voitovich A. M., Yeliseeva K. G., Afonin V. Y., Novitsky R. V., Kazhura Y. I. 2006. B-Chromosomes in populations of Rana temporaria (Amphibia: Anura) from Belarus. Acta Zool. Bulg. V. 58. P. 109.
- Wickbom T. 1945. Cytological studies on Dipnoi, Urodela, Anura, and Emys. Hereditas (London, U. K.). V. 31. P. 241.
- Witschi E. 1922. Vererbung und Zytologie des Geschlechts nach Untersuchungen an Fröschen. Zeitschrift Für Induktive Abstammungs- Und Vererbungslehre. V. 29. P. 31. https://doi.org/10.1007/bf01958450
- Zipper H. 2004. Investigations on DNA intercalation and surface binding by SYBR Green I, its structure determination and methodological implications. Nucleic Acids Res. V. 32. Art. ID: e103. https://doi.org/10.1093/nar/gnh101
Дополнительные файлы
