由鲤(Cyprinus carpio)和鲫(Carassius auratus)染色体组叠加构建的 两个单性人工多倍体克隆

具有天然雌核发育的多倍体杂种鱼可防止杂种优势的分离并保持其后代的杂种优势. 由于假设诱发的多倍体鱼类的生殖模式是天然雌核发育的, 我们进行了鲤鲫杂种的多倍体诱发, 目的是描述经染色体组叠加由有性鲤鲫二倍体转化为异源三倍体及异源四倍体克隆谱系. 鲤鲫杂种产生未减数而具有两亲本染色体组杂种卵子, 未减数的雌核可与入卵的雄核融合叠加形成三倍体合子. 鲤鲫异源三倍体胚胎发育正常, 部分异源三倍体雌性个体可产生未减数的、仍保留母本的三套染色体的成熟卵子. 绝大部分鲤鲫异源人工三倍体个体的成熟卵子的雌核不与入卵的雄核融合, 具有天然雌核发育特性. 异源三倍体卵子在入卵精子的激动下由雌核发育产生全雌后代, 并形成一个单性克隆系, 后代保留异源三倍体母本的形态特征, 并靠雌核发育的生殖方式形成异源三倍体克隆系. 极少数异源三倍体个体的成熟卵子的雌核可与入卵的雄核融合, 再通过染色体组叠加形成鲤鲫异源四倍体. 所有异源四倍体的雌性产生未减数的、含有4个染色体组的成熟卵子. 异源四倍体的成熟卵子保持雌核发育特性, 在近类的精子诱发下产生单性后代, 形成一个异源四倍体单性克隆.     

60Co-γ射线诱导鱼类雄核发育的研究

关于鱼类单倍体育种,近年来很多遗传工作者利用辐射处理的方法(6Co-r射线、X-射线、紫外线等)成功地获得了人工雌核发育鱼2-9。但直到目前为止,鱼类雄核发育的研究资料却非常罕见。本研究采用不同剂量的6Co-r射线处理几种鱼的成熟卵,再以正常精子诱发雄核发育,其结果予以报道。       

鱼类遗传育种中生物学方法的应用及研究进展

鱼类遗传育种是指利用生物学方法对鱼类进行遗传选择或改造,从而获得新型改良鱼类的过程;它可以通过人为选择优势遗传性状或者通过整合或改变已有的遗传性状而达到遗传改良的目的.鱼类遗传育种是一个从稳定品系中筛选或研制变异品系,再从变异品系中培育稳定品系的循环过程.鱼类良种的培育成功将在很大程度上带动良种的饲养、加工、销售、休闲等后续产业的发展,这在渔业经济发展中具有重要意义.本文系统地总结了包括传统选择育种、分子标记辅助育种、全基因组选择育种和单性控制育种在内的选择育种技术,综述了杂交育种(近缘和远缘杂交)、细胞核移植、生殖干细胞和生殖细胞移植、人工雌核发育和雄核发育技术、多倍体育种在内的性状整合育种技术,以及以转基因育种为代表的性状改造育种技术,乃至这些育种技术在鱼类育种中的应用情况,同时结合本实验室在鱼类远缘杂交、雌核发育和雄核发育等染色体倍性育种方面的研究成果,对国内外鱼类育种的研究现状以及存在的问题进行了系统的概述.     

Cytological Mechanism on the Integration of Heterologous Genome or Chromosomes in the Unique Gynogenetic Carassius auratus gibelio

银鲫（ＣａｒａｓｉｕｓａｕｒａｔｕｓｇｉｂｅｌｉｏＢｌｏｃｈ）是行天然雌核发育生殖的两性型三倍体鱼类,与普通两性融合生殖鱼类相比,具有独特的育种优势。八十年代以来,异育银鲫、复合四倍体异育银鲫的发现表明,雌核发育卵子不但具有保持自身全部染色体的能力,还能整合异源精子的部分遗传物质或整个基因组,影响雌核发育后代的性状。因此,搞清楚异源基因组的整合机制对于进一步弄清其发育模式以及诱导复合多倍体银鲫均具有十分重要的作用。两性融合发育鱼类的精子入卵后,精核在促精核活化因子的诱导下,可以逐渐解凝并形成雄性原核;而在天然雌核发育银鲫受精卵中,精核的解凝和原核化却被抑制。去掉卵壳的控制作用后,精核虽能在卵质中解凝却仍不能形成雄性原核（Ｆｉｇ．１）。可见,雌核发育银鲫与两性融合发育鱼类的卵质间必定存在某些差异。对哺乳类和两栖类卵质诱导精核原核化作用的研究表明,ＤＴＴ和蛋白水解酶能够分别还原精核组蛋白中ＳＳ和水解精核组蛋白,从而诱导精核在卵质中形成雄性原核。本文通过显微注射以及冷休克处理等诱导方法,探讨了人工诱导外源精核在银鲫卵中解凝和原核化,培育银鲫复合种的细胞学机制。实验结果显示,向银鲫卵质中注入胰蛋白酶、ＤＴＴ和     

银鲫染色体组型研究

黑龙江水系的银鲫(Carassius auratus gibelio)属天然三倍体鱼类,是实行天然雌核发育的两性种群4,7。关于它的染色体数目和组型国内外报道为3n=1564。但是我们在银鲫天然雌核发育机制研究中,有时涉及染色体数目鉴定,常见染色体数目超过156。鉴于昝瑞光报道滇池高背型鲫染色体数目为3n=162,有10个超数染色体5,为此我们对黑龙江省方正县双凤水库的雌、雄银鲫进行了染色体组型研究。       

湖南师范大学鱼类发育学研究室最新研究成果展示

湖南师范大学鱼类发育生物学研究室在成功研制了四倍体鲫鲤群体(F3-F18)的基础上,利用四倍体鲫鲤群体产生的二倍体卵子本身具有2套染色体组的特点,通过雌核发育技术,在没有染色体加倍处理情况下,经灭活的散鳞镜鲤精子刺激,建立了一个能大量产生二倍体卵子的雌核发育二倍体克隆体系(G1-G5)。有关该研究     

两种发育型鱼类卵母细胞成熟过程中促精核发育现象的研究

采用实验细胞学技术,比较研究了红鲤精核在雌核发育鱼类(银鲫)和两性融合发育鱼类(红鲤、彩鲫)卵母细胞成熟各阶段中的发育状况,结果表明:在两性融合发育鱼类中,当卵母细胞发育到胚泡破裂期吋,精核开始解凝发育,及至第一次成熟分裂中期后阶段,高度解凝的精核才开始原核化,相应地,在雌核发育银鲫中,精核也只有在与胚泡物质接触后,才能开始解凝,并且在三极纺锤体形成后期初步原核化,但与两性融合发育鱼类相比,精核的原核化程度明显降低。这些实验结果初步揭示,在两性融合和雌核发育鱼类卵中均可产生促精核解凝和原核化的两类因子(SNDFs和SPDFs),其中SNDFs的活性表达起始于卵母细胞胚泡破裂时期,而SPDFs活性则产生于第一次成熟分裂中期后或三极纺锤体形成后阶段,并且两性融合发育鱼类卵中的SPDFs活性远远高于雌核发育鱼类卵母细胞。     

远缘杂交导致不同倍性鱼的形成

远缘杂交可以使基因组从一个物种转移到另一个物种中,从而导致杂交后代的表现型和基因型都发生改变.本文描述了在红鲫(♀)与鲤鱼(♂)的远缘杂交后代中,形成了F3~F18两性可育异源四倍体鲫鲤群体(4n=200,简称为4nAT).4nAT的雌、雄个体分别产生的二倍体卵子和二倍体精子,经过雌核发育和雄核发育,在没有染色体加倍处理情况下,分别发育成雌核发育二倍体后代和雄核发育二倍体后代.其中雌核发育体系衍生出具有遗传变异的改良四倍体鲫鲤和改良二倍体鱼,二倍体杂交鱼产生不减数的配子的现象与减数分裂前核内复制或者核内有丝分裂或者生殖细胞融合有关.用雄性4nAT与雌性二倍体鱼进行倍间交配大规模制备了不育三倍体鱼.在红鲫(♀)与团头鲂(♂)的远缘杂交后代中,成功地获得两性可育的天然雌核发育红鲫(2n=100),不育的三倍体鲫鲂(3n=124)以及两性可育的四倍体鲫鲂(4n=148),此外,还制备了两种五倍体鲫鲂(5n=172;5n=198).该文在细胞和分子水平上对不同倍性鱼的生物学特点和形成机制进行了比较,揭示了远缘杂交或者将远缘杂交与雌核发育和雄核发育相结合的方法在具有遗传变异的不同倍性鱼的形成中发挥着积极作用,这在生物进化和鱼类遗传育种方面都具有重要意义.     

草鱼和鲤杂交的细胞学研究—鱼类远缘杂交核质不同步现象

以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为母本、鲤(Cyprinus carpio)为父本进行人工杂交,杂种胚胎发育至孵化期全部死亡;同时获得了少数雌核发育草鱼和雄核发育的鲤。分析比较了草鲤杂种胚胎染色体变化及胚胎发育情况。发现杂种胚胎染色体数目变化较大,一般在24—73之间,绝大部分细胞染色体在发育过程中不断丢失而出现非整倍体;极少数细胞在受精后雌性原核和雄性原核不结合而引起雌核发育和雄核发育;草鱼和鲤胚胎发育时序有较大差别;因此细胞分裂不能同步。可能是杂种胚胎染色体不断丢失的主要原因。     

远缘杂交形成的二倍体鱼和多倍体鱼生殖细胞染色体研究

本文采用性腺染色体制片及组织学切片方法,系统地研究了不同发育时期的鲫鲤杂交第二代(F2) (2n=100)、异源四倍体鲫鲤(4n=200)、三倍体鲫鱼(3n=150))、雌核发育二倍体鲫鲤第二代(G2)(2n=100)及鲤鱼(Cypninus carpio L)(2n=100)(对照组)生殖细胞的染色体特征.研究结果表明,对照组中鲤鱼精原细胞染色体数与体细胞染色体数一致,为二倍体精原细胞(2n=100),而远缘杂交形成的二倍体鱼和多倍体鱼的生殖细胞中则观察到明显的染色体数加倍现象,其中,鲫鲤杂交第二代(F2)精巢生殖细胞染色体数加倍现象特别丰富,占检测的染色体分裂相的21.6%,为其产生不减半的二倍体配子提供了直接的细胞学证据,同时也说明远缘杂交是导致生殖细胞染色体数加倍的一个重要因素.该研究在探讨多倍体鱼的发生及鱼类遗传育种方面具有重要意义.     

小麦(Triticum aestivum)雄核发育的细胞学研究

本工作对小麦花粉胚和愈伤组织的诱导条件和雄核发育的细胞学现象作了研究。结果如下:(1)N_6培养基诱导花粉愈伤组织的效果显著优于 MS 培养基。外源激素对于雄核发育的启动不是必需的,但对愈伤组织进一步的生长却是不可缺少的。(2)用花药整体制片法研究了雄核发育的各种途径,结果表明,不均等分裂和均等分裂的小孢子都能形成花粉胚,但前者占较大比例。(3)在部分多细胞花粉和白化苗中观察到染色体断片和微核,推测白化或畸形的花粉植株可能起源于具微核的花粉。(4)细胞的核内再复制和游离核的融合是产生二倍体和多倍体花粉植株的重要原因。     

虾夷扇贝雄核发育单倍体的人工诱导研究

人工雄核发育,是利用遗传失活的卵子与正常精子受精,再利用染色体加倍技术使受精卵恢复为二倍体的遗传操作技术。利用该技术可大大加速品系纯化的过程,对遗传育种学研究有重要意义。目前有关鱼类雄核发育的研究已见于鲤( Gyprnus carpio)1,2、虹鳟( Oncorhynchus mykiss)3、红点溪鳟(Salvelinus fontinalis)4、泥鳅(Misgurnus anguilicaudatus)5,6、斑马鱼(Danio rerio)7、马苏大麻哈鱼(Oncorhynchus masou)8等种类。人工诱导贝类雄核发育的研究资料在国内外都很少,目前只有栉孔扇贝和太平洋牡蛎雄核发育诱导条件及其发育早期荧光显微观察方面的报道9,10。虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis) 原产于日本,目前已成为北方沿海地区一种重要的增养殖种类,具有很高的经济价值,同时也是目前海洋贝类育种研究的对象之一。本实验首次研究了紫外线照射对虾夷扇贝卵子遗传失活的影响,成功诱导出雄核发育单倍体,为今后开展虾夷扇贝雄核发育二倍体的人工诱导奠定了基础,现将其结果予以报道。       

银鲫精子在两性融合生殖鱼类卵质中的受精特征

红鲤(♀)×银鲫(♂)的杂种胚胎均不能成活。受精细胞学研究结果表明,雌核发育银鲫的精核在两性融合生殖的鲤鱼卵质中能转化为雄性原核,并和雌性原核融合成合子核。但在卵裂开始后,可观察到某些异常现象,如染色体丢失,多极纺锤体形成,以及第二次卵裂时受精卵的两分裂球的非同步性分裂等。我们初步认为,雌核发育银鲫的染色体和两性融合生殖的鱼类染色体之间存在某种不相容性,表现为彼此间的互相排斥。出现这种现象可能和银鲫染色体组的雌核发育遗传背景有关。     

鱼类雄核发育的研究进展

雄核发育是在雄核控制下发育的一种特殊的有性生殖方式,它是鱼类单性发育的重要组成部分。本文全面综述了国内外鱼类雄核发育研究的进展状况。主要包括雌核染色体灭活和雄核二倍化诱导技术。雌核染色体灭活主要通过γ、X和紫外线(UV)等辐射处理完成的,其辐射剂量和方法因研究者不同而不同。雄核的二倍化诱导则主要是采用静水压和温度休克阻止第一次有丝分裂来实现的,其二倍化诱导条件与研究的种类不同而有所差异。同时,本文对鱼类雄核发育在遗传育种中的应用前景作了评价。 Abstract：Fish andtogenesis is a kind of secial sexual development which is controlled by male nucleus and it is an important part of fish unisexual development. This paper summarizes the progress of fish androgenesis comprehensively in the world.It includes the techniques of inactive female nucleus of eggs and diploidization of male nucleus. The methods of inactive female nucleus are carride out by using γ,X and ultraviolet (UV)rays to irradiate the eggs,the irradiation dosages and methods are different based on the different researchers. The techniques of diploidization of male nucleus are carried out by using hydrostatic pressure, heat and cold shock to restrain the fish mitosis,the diploidization condition are different from species to species.Meanwhile,the paper evaluates the application perspectives of fish androgenesis on the genetics and breeding.     

鱼类性别控制在水产养殖上的应用

近十年来,生物技术在水产养殖上的应用日益受到重视,并已见初效.现就鱼类性别的控制,包括性反转法、人工雌核发育、雄核发育、种间杂交法、三倍体不育性的利用,简述如下:一、性反转法首先,Yamamoto(1968)在金鱼上用甲基睾丸素进行性反转的试验,并证明金鱼的性决定为XY型.Schreck(1974)综述了在鱼类上用性激素来处理控制性别是有效的.Hunter(1983)也总结了性反转法及其在鱼类养殖上的应用.菲律宾的Guerrero     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代花药培养的研究

本试验研究了八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代愈伤组织的诱导频率、雄核发育和秋水仙碱诱导小孢子染色体加倍的效果。结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1愈伤组织的产量具有明显的杂种优势;其雄核发育存在均等分裂和不均等分裂等类型,这与小麦中的观察结果相似;在培养基中加入秋水仙碱可以有效地诱导小孢子第一次有丝分裂时染色体加倍。     

雌核发育团头鲂的形态和遗传特征分析

利用团头鲂(Megalobrama amblycephala)正常二倍体群体作为对照组, 对团头鲂减数分裂雌核发育二倍体群体的形态特征、染色体组型、性腺发育及遗传特征进行了分析. 结果表明: 雌核发育群体与正常群体在外部可数、可量性状上没有显著性差异(P0.05); 但雌核发育群体出现了尾鳍条数为12的畸形个体, 与正常个体之间有较大的差异; 两个群体的染色体条数都是48, 核型均为18 m+26 sm+4 st; 观察了20尾雌核发育个体的性腺, 均为雌性个体且卵巢发育良好; 采用10个微卫星标记对2个群体的遗传多样性分析, 结果表明正常群体和雌核发育群体平均等位基因数分别为3.8个和1.7个, 雌核发育群体的多态性显著低于正常群体, 表明减数分裂雌核发育二倍体具有高度的遗传相似性, 可作为一个很好的育种材料.       

黑龙江方正银鲫雌核发育的细胞学初步探讨

雌核发育是一种特殊的繁殖方式,同种或异种精虫进入卵细胞内只刺激其发育,精虫头部并不形成有功能的雄性原核,结果卵细胞的发育只是在一个雌性原核的参与下进行(洛马索夫,1960)。许多研究报告证实银鲫用这种方式繁殖后代。Berg 1949年首次提出银鲫(Carassius auratus gibelio)雌核发育的假设,其后洛马索夫和哥洛温斯卡娅(1947,1954)用黑龙江移殖的银鲫雌鱼与鲫、野鲤、家鲤等雄鱼杂交,得到的后代完全与银鲫同型,并用细胞学方法证实了雄性精核在卵细胞的发育过程中没有与卵核融合。1966年,Cherfas报道了黑龙江一种雌核发育银鲫的染色体为三倍体。1971、1978年,小林弘先后发表了日本关东系三倍体银鲫(Carassius auratus lagsdorfii)雌核发育的细胞学研究报告,     

雌核发育银鲫微卫星突变速率和突变模式

银鲫是天然雌核发育的三倍体两性型种群, 因其遗传背景和生殖方式的特殊性, 已经成为研究单性和多倍体脊椎动物进化遗传学的理想模式鱼类。利用33个微卫星序列对雌核发育银鲫的突变速率和突变模式进行研究, 结果表明: (1) 22个子代个体中, 检测到1尾个体在15个微卫星位点具有18个突变等位基因; (2) 每个微卫星位点每代总体平均突变率是1.16×10-2, 95%置信区间是6.87×10-3~1.83×10-2, 与其他鱼类相比, 雌核发育银鲫的突变率明显偏高, 这与天然雌核发育鱼类处在单性生殖和两性生殖的过度阶段有密切关系; (3) 具有突变等位基因的13个位点的重复单元数目都在10次以上, 11个复合型微卫星位点的突变率(1.31×10-2)与21个完美型位点(1.00×10-2)的突变率没有明显差异(P = 0.67), 微卫星突变率受到重复单元数目的影响, 然而与重复结构类型和侧翼序列GC碱基含量无相关性; (4) 序列分析表明, 雌核发育银鲫的微卫星突变模式并不严格遵守逐步突变模型。     

复合四倍体异育银鲫产生的细胞学机制

银鲫是行天然雌核发育生殖的鱼类。以往对其繁殖生物学的研究一般都认为:异源父本的性状不能或仅能少量地在子代群体中得到表达。但桂建芳等(1991)在人工繁育的异育银鲫群体中发现了具有一整套父本染色体组的复合四倍体鱼,其出现率为0.2％左右。此外,Kobayasi