Проекты

Исследование кариотипов Simulium vernum species group (Diptera: Simuliidae) в Московской области

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биология и генетика»

Направление работы: Генетика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1367
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 12−14 апреля 2018 года

Цель

Изучение кариотипов представителей группы S. vernum в Московской области для определения их видовой принадлежности.

Описание

Большинство видов мошек – злостные кровососы, при массовом нападении которых может развиться симулидотоксикоз (аллергическая реакция на укусы мошек). Часть видов могут переносить различные заболевания. Поэтому знание точного видового состава мошек в любом регионе имеет не только теоретическое, но важное медицинское значение.

Работа посвящена изучению кариотипов Simulium vernum species group мошек в Московской области. Мошки (Diptera: Simuliidae) трудно различаются по морфологическим признакам, из-за чего их точное определение затруднено. В Московской области был обнаружен неопределённый точно вид, отнесённый к группе Simulium vernum. Кариотип «Knebworth» и его цитоформы, соответствующие настоящему «Simulium vernum Macquart, 1826», известны в Англии, Исландии, Норвегии, Швеции, Финляндии, Германии, Италии, на Аляске. Все ранее опубликованные в отечественной литературе фотографии кариотипов S. Vernum относятся к комплексу S. cryophilum, входящему в одну из ветвей Simulium vernum species-group, которая называется клада IIIP-1.

Гипотеза: Можно предположить, что вид, обнаруженный в Московской области, тоже относится к комплексу S. cryophilum.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу о мошках (Diptera: Simuliida) и об исследованиях их хромосом.

2. Научиться готовить морфологические препараты личинок мошек и препараты их политенных хромосом.

3. Научиться делать фотографии политенных хромосом и работать с хромосомными картами.

4. Приготовить и изучить препараты хромосом одной выборки вида S. vernum species-group из Московской области.

5. Картировать хромосомы (сравнить дисковую последовательность изучаемых хромосом со стандартной картой для группы).

6. Определить вид по описанным в литературе кариотипам или описать новый кариотип.

Трудности определения мошек заставили искать новые таксономические признаки, среди которых наиболее перспективным оказалась выявляемая при специальном окрашивании особенность дисковой последовательности политенных хромосом из клеток слюнных желез личинки. Во многих случаях изучение кариотипов, т. е. особенностей строения хромосом, даёт лучшие результаты при диагностике видов мошек, чем молекулярные методы. Благодаря изучению политенных хромосом мошек мы можем различать виды-двойники, которые морфологически не отличаются друг от друга, определять ареалы видов, пути расселения и эволюционные отношения.

Материал для анализа был предоставлен Московским государственным областным университетом.

Для изучения политенных хромосом была выбрана лакто-ацеторсеиновая методика.

Личинка фиксировалась в растворе Карнуа на предметном стекле. Кишечник удалялся для лучшей прокраски слюнных желез. Личинку помещали в краситель (лактоацеторсеин) примерно на 2 часа 20 минут, а затем − в уксусную кислоту, для того чтобы излишняя краска не мешала при работе с препаратом. После этого извлекали слюнные железы, так как в них находятся политенные хромосомы, которые хорошо видны под микроскопом, помещали их на новое предметное стекло в фиксатор и накрывали покровным стеклом. Закрепляли края покровного стекла лаком для герметичности и после этого фотографировали хромосомы под иммерсией при увеличении объектива х100. Одновременно анализировались окрашенные гонады, находящиеся в брюшке. Пол личинок определяли по форме гонад: округленные у самцов и удлинённые у самок. Для морфологического определения вида из оставшихся хитинизированных частей готовились временные морфологические препараты.

Фотографии хромосом собирали с разных фокусных планов, обрабатывали в Adobe Photoshop CS6 и сравнивали последовательность всех 6 хромосомных плеч со стандартными картами, разработанными для группы видов S.vernum Брокхаузом и Хантер. Для того чтобы определить вид мошек, нужно найти инверсию, поэтому использовались специальные «маркеры» и рассматривались плечи хромосом.

В итоге исследованный нами вид имеет стандартную последовательность дисков во всех хромосомных плечах, кроме плеча IIIL, в котором присутствует полиморфная инверсия IIIL-19. Такой кариотип соответствует кариотипу «Knebworth». Таким образом, кариотип исследованного нами вида соответствует типовому кариотипу «Simulium vernum Macquart, 1826», что подтверждает присутствие этого вида в Московской области.

Оснащение и оборудование, использованное в работе:

  • микроскоп под масляной иммерсией при увеличении объектива х100
  • камера для микроскопа
  • бинокуляр
  • предметные и покровные стекла
  • препаровальные иглы
  • скальпель.

Результаты
1. На территории бывшего СССР впервые обнаружен кариотип «Knebworth».

2. Доказано присутствие в Московской области «Simulium vernum Macquart, 1826».

3. Гипотеза не подтвердилась. Обнаруженный нами вид «Simulium vernum Macquart, 1826» впервые обнаружен в Московской области и не относится к комплексу S. cryophilum.

Перспективы использования результатов работы

На сегодняшний день мошки мало изучены, и данная работа направлена на изучение хромосом мошек (их кариотипов).

Сотрудничество с вузом при создании работы

Московский государственный областной университет (МГОУ)

Награды/достижения

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ, межрайонный этап – призер.

Особое мнение

«Генетика всегда привлекала меня, поэтому я искала интересную тему по генетике для своей работы, и мой выбор пал на изучение хромосом мошек, так как на сегодняшний день кариотипы мошек мало изучены. Я собираюсь продолжить свою работу»