异源精子遗传物质对雌核发育草鱼基因组的影响分析

为分析外源精子对人工诱导雌核发育草鱼基因组的影响,用随机扩增多态性和微卫星技术对经两代连续人工诱导,遗传背景一致的雌核发育草鱼以及母本草鱼和父本鲤鱼的基因组DNA进行了比较分析。10个随机引物在雌核发育草鱼中共检测到104个RAPD位点,在鲤鱼中检测到103个位点。7对微卫星引物在雌核发育草鱼中共扩增出4个微卫星位点,在鲤鱼中检测到22个位点。两种方法在雌核发育草鱼和鲤鱼中所检测到的位点均没有一个相同。根据RAPD和微卫星分析数据进行的遗传相似度分析表明二代人工雌核发育草鱼群体与其一代人工诱导雌核发育草鱼母本的遗传相似度从0.9903到1.000,与父本鲤鱼的遗传相似度为0.000。这些实验结果证明在适当的紫外线处理强度下,鲤鱼精子的遗传物质能够被完全破坏,不会对雌核发育草鱼的基因组造成遗传污染。     

两个不同的人工雌核发育草鱼群体基因组DNA的RAPD分析

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术对连续两代人工诱导雌核发育草鱼群体和一代人工诱导雌核发育草鱼群体的群体内的遗传相似度、遗传距离以及群体多样性进行了分析 ,并用一个随机取样的普通草鱼群体作比较。用 2 6个多态性引物在 3个群体中共检测到了 2 91个扩增位点 ;在 3个群体中检测到的位点数分别为 2 6 5、2 72和2 82。其中多态性位点数分别为 15、19和 81。遗传学统计分析结果表明 :3个群体的多态位点比例分别为 5 6 6 %、6 99%、2 8 72 % ;香农表型多样性指数分别为 0 170 2、0 316 9和 0 84 5 0 ;按照Nei指数统计的三个群体的遗传相似度分别为 0 985 1、0 982 0、0 9114。这些结果表明 :两个雌核发育草鱼群体的遗传多样性远低于普通草鱼群体 ,而其群体的基因组DNA同质性远高于普通草鱼。而在两个雌核发育草鱼群体中 ,两代雌核发育群体的遗传多样性要低于一代雌核发育群体的遗传多样性 ;而群体的遗传纯合度则前者高于后者。     

异源四倍体鲫鲤雌核发育后代的RAPD分析

在优化RAPD(随机扩增多态性DNA)检测条件基础上,从134个随机引物中筛选出53个扩增较好且多态性强的引物,对异源四倍体鲫鲤第1代(G1)、第2代(G2)人工诱导的雌核发育二倍体后代群体的DNA多态性及分子标记进行了分析。结果显示,53个随机引物在G1群体和G2群体中检测到的位点数分别为541、511,其中多态性位点数分别为70、52,多态位点比例分别为12.94%、10.18%。两个群体的平均遗传距离分别为0.0732、0.0464。研究表明,经过连续2代人工雌核发育,G2的遗传多样性明显减少,种质进一步纯化。还从53个随机引物的扩增谱带中找到了2个引物(S50、S223)的特异扩增谱带,可以作为第1、2代雌核发育群体间的分子遗传标记。由计算机软件程序构建的分支系统树清晰地反映了两个雌核发育群体及其个体间的相互关系。       

银鲫两个雌核发育克隆间两性生殖子代的遗传多样性分析

本研究在揭示银鲫两性生殖方式的基础上,对以一尾人工雌核发育克隆F的卵子与一尾天然雌核发育克隆D的精子授精所获得的18尾FD后代及其亲本进行RAPD分析.扩增结果表明,在18尾FD子代中可检测到丰富的DNA多态片段,这些多态片段来自于银鲫两性生殖的重组.FD子代的扩增图谱不仅与母本的扩增图谱不同,而且个体间的扩增图谱也存在着较大的差异.这些差异的DNA片段根据其来源可基本分为四类.与异精刺激雌核发育的子代的情况不同,两性生殖FD子代间平均遗传距离高达0.23±O.123,远远高于异精刺激雌核发育的子代间的平均遗传距离(约＜0.01).在FD的三类表型中,SD个体间的平均遗传距离最大,为0.235±0.097;其次是SF间的平均遗传距离,为0.148±0.073;而NL间的平均遗传距离最小,为0.094±0.083.银鲫的遗传多样性和两性生殖方式为银鲫种群提供了丰富的遗传变异,创造了更多的遗传多样性.在分析了2320条(平均每个个体116条)可分辨的扩增带的基础上,采用NJTREE构建了呈现FD个体间及其与亲本相似性的分支图.NL3与母本的相似度最高,SD3与父本的相似度最高.在FD三种类型中,SD与NL和SF的平均遗传距离较大(＞0.31),而NL和SF的平均遗传距离仅为0.124.母本与父本的遗传距离约为0.35,与以前的研究结果类似,而FD 18尾个体与父母本的平均遗传距离均约为O.32,基本一致.但将18尾个体按体型分别统计平均遗传距离,不同的体型与父母本的相似性存在着较大差别.母本与SF的相似率最高,约为71%;父本与SD的相似率最高,约为70%.这可能由于扩增出一些与表型相关的DNA片段,从而导致了FD三种类型与亲本的相似性与表型相关.银鲫具有两种生殖方式的揭示将为解决长期困惑进化遗传学家的难题寻找到一个新的突破口,也进一步确立了银鲫在单性脊椎动物和多倍体脊椎动物进化遗传学研究中的特殊意义.     

红白锦鲤人工雌核发育纯系的微卫星标记分析

利用连续两代人工雌核发育操作,构建了极具观赏价值的红白锦鲤人工雌核发育系。应用6对微卫星引物进行遗传标记研究,检测分析了该雌核发育系内个体间的遗传同质性及其基因座位的纯合度。实验结果显示,11尾经人工挑选具有相同表形、极具观赏价值的F1代性成熟个体的微卫星扩增图谱呈现出高度的一致性。同时,随机挑选的人工雌核发育F2代个体在所检测的基因座位均呈现纯合,扩增图谱呈现了高度的一致,从分子水平上证实了本实验所获得的红白人工雌核发育F2代是一个纯系。     

三种摇蚊幼虫RAPD扩增条件的优化及在昆虫系统发育分析中的应用

为了研究摇蚊科昆虫种群遗传的多样性,以促进对其资源的合理保护,以萨摩亚摇蚊Chironomus samoensisEdwards基因组DNA为模板,对摇蚊幼虫的RAPD扩增条件进行优化,建立了摇蚊幼虫RAPD扩增反应的最佳体系:按照利用优化的RAPD扩增条件进行研究,实验有着良好的重现性。用16个随机引物对3种摇蚊幼虫类群各10个个体进行RAPD扩增,其中萨摩亚摇蚊共扩增出78个条带,多态座位率为41.03%,Shannon遗传多样性指数为0.2570,群体内相似度为0.8730;红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi(Tokunaga)共75个条带,多态座位率为44.0%,Shannon遗传多样性指数为0.2472,群体内相似度为0.8731;刺铗长足摇蚊Tanypus punctipennis(Fabricius)共67个条带,多态座位率为41.79%,Shannon遗传多样性指数为0.1943,群体内相似度为0.9066。聚类分析结果表明,刺铗长足摇蚊与红裸须摇蚊的亲缘关系较近。     

异源四倍体鲫鲤及其原始亲本遗传变异的微卫星标记分析

采用从鲤中分离出来的32对微卫星DNA标记,对异源四倍体鲫鲤、红鲫和野鲤的基因组DNA进行了研究。在筛选出的15对微卫星引物中,随引物不同,各等位基因数为1～8个,大小在100～420bp之间。从3个不同群体内部的遗传相似系数来看,异源四倍体鲫鲤个体之间的遗传相似系数最大,说明异源四倍体鲫鲤群体内部的遗传变异程度最低,已经形成了一个遗传性状稳定的群体。从3个不同群体之间的遗传相似系数来看,异源四倍体鲫鲤和红鲫遗传相似系数为0．5625,和野鲤的遗传相似系数为0．5125,说明异源四倍体鲫鲤接受原始母本的遗传物质比原始父本野鲤要多一些。微卫星标记与以前报道的RAPD标记的检测结果是相似的,然而由微卫星标记获得的种群内和种群间的遗传距离均大于RAPD,说明微卫星标记比RAPD标记显示出更高的个体多态性。     

朱鹮随机微卫星扩增多态DNA（RMAPD）研究

首次利用RMAPD标记对43只洋县人工饲养朱鹮群体的遗传多态性进行了分析。结果表明,RMAPD技术的稳定性与多态性比RAPD高。12对引物共扩增出2147条带纹,93条具有多态性。朱鹮的条带共享率为0.718,遗传多样性指数为3.664,反映群体内个体间相似程度较高,遗传多态性较低,需要加强对朱鹮的遗传多样性保护。     

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.     

草鱼连续两代的雌核发育群体及湘江流域群体基因组DNA的微卫星比较分析

对湘江流域草鱼群体,一代及连续两代极体型人工诱导雌核发育草鱼群体基因组DNA的微卫星引物统计分析结果表明:湘江流域草鱼群体存在一定程度的遗传多态性;大多数被检测的微卫星位点上存在两个以上的等位基因,但遗传多样性程度较低。一代人工诱导雌核发育草鱼群体中个体的基因位点已基本纯合,但就整个群体而言,个体之间的基因型还不完全一致,表现出一定的多态性。连续两代人工诱导雌核发育草鱼群体中不仅所检测个体的基因位点已完全纯合,并且各个体的基因型也完全相同。这些观察结果说明所检测的两代人工诱导雌核发育草鱼群体是纯合的,经连续两代人工诱导雌核发育可能建立起草鱼纯系。该实验结果还发现不仅草鱼的微卫星位点上存在等位基因的多态性,而且微卫星位点本身也存在多态性;在人工诱导草鱼雌核发育的过程中不仅存在微卫星等位基因快速丢失的现象,而且也存在微卫星位点丢失的现象。因此,加强对自然水体中草鱼种质资源多样性的保护和利用各种现代生物学技术纯化、筛选和组合优良性状基因,是草鱼遗传育种中同样重要和不可或缺的两个方面。     

两个雌核发育白鲢群体同工酶分析及遗传标记的确定

取源于武汉两个不同渔场两尾白鲢的卵子,经紫外照射遗传物质失活的鲤鱼精子刺激雌核发育和热休克诱导第二极体保留的基因组操作技术,获得了两个不同的人工雌核发育白鲢群体。采用聚丙烯酰胺垂直板电泳技术,分析了这两个不同人工雌核发育白鲢群体(分别称为Hy-G1和Hy-G2)内不同个体的肝脏、肌肉组织以及红细胞中乳酸脱氢酶(LDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)、酯酶(EST)、超氧化物歧化酶(SOD)等几种同工酶的表达谱式,并与普通繁殖的同龄白鲢进行了比较。结果表明,各个雌核发育白鲢群体内不同个体间的酶谱表现出很大程度的一致性,具较高的纯合度,而两个不同雌核发育群体Hy-G1和Hy-G2之间表现有明显差异。特别是肝脏和肌肉组织迁移率较快的酯酶谱带等以其稳定的差异,建议作为区分这两个人工雌核发育白鲢群体的生化遗传标记。       

两个人工雌核发育红白锦鲤群体的RAPD标记分析

采用PAPD方法,对两个人工雌核发育红白锦鲤群体进行了多态性及分子标记分析。结果表明,同一雌核发育群体具有基本一致的扩增产物,而不同雌核发育群体间的扩增产物则有较大不同;并从30个随机引物的扩增谱带中找到了7个引物（Opo-7,Opo-9,Opo-12,Opo-14,Opj-4,Opj-8和Opj-10）的扩增谱带可以作为两个不同雌核发育群体间的遗传标记。由UPGMA聚类法构建的分支系统树清晰地反映了两个雌核发育群体及其个体间的相互关系。     

银鲫生殖方式多样性的转铁蛋白的同工酶标记的遗传分析

用银鲫克隆D,克隆A和鲤鱼的精子分别与银鲫克隆F的卵子受精产生了三种繁殖组合FD,FA和FL;再用转铁蛋白和同工酶标记对这三种组合的遗传模式进行比较研究。结果发现,FL组合的子代具有其母本完全相同的体形和电泳图谱,表现出雌核生殖银鲫的克隆品性。而在FD组合中则出现了体形的分化和酶谱的多态性;在一些个体的蛋白座位上同时检测到了父本和母本各自特有的谱带,证明FD生殖过程中有性重组的发生。同时,在所研究的蛋白的不同座位上存在着极端的连锁不平衡现象,可以推断在FD的重组过程中多个基因座位组成的连锁群（甚至是染色体组）可能作为一个整体参与基因的传递。此外,不同的蛋白座位上都未观察到重组的纯合表型,暗示在不同的基因连锁群之间还可能存在一种平衡致死的机制。FA组合的F1代具有类似母本克隆F的体形和蛋白表型,FA组合俱本近交产生的F2代却同时出现了克隆F和克隆A的体形和表型。即父本和母本的染色体组都能够通过有性生殖传递给FA子代,然而可能由于父母本基因的不相容性而使F1代父本的基因表达受到抑制。相对于雌核生殖的克隆遗传 ,本研究的揭示出来的有性生殖特性及伴随的有性质组能够使银鲫在一定程度上卸去积累的遗传负荷并从其它种群获取新的基因型,以维持其遗传多样性。多种可选择的生殖方式可能对于银鲫在自然条件下的生态适应有着重要意义,对于银鲫的遗传选育和养殖管理也有一定的参考价值。     

草鱼雌核发育后代不同群体的微卫星遗传分析及指纹识别

以紫外线灭活的团头鲂精子激活草鱼卵子,冷休克抑制第二极体排出的方法诱导出长江水系优良F2代草鱼减数雌核发育子代。在后代中不仅存在雌核发育后代,还存在草鲂杂交后代,雌核发育后代的体型与草鱼一致,而草鲂杂交后代的体型介于草鱼与团头鲂之间。Partec CyFlow倍性分析仪测定结果显示:普通草鱼与雌核发育草鱼的相对DNA含量分别为23.01和22.72,二者的DNA含量接近;而高体型子代的相对DNA含量为25.38,介于草鱼与团头鲂（DNA含量28.21）之间,属于草鲂杂交后代。选取17个微卫星标记对草鱼群体、雌核发育草鱼群体和草鲂杂交后代的遗传多样性进行了检测,共检测出59个等位基因,其中43.18个有效等位基因。草鱼对照群体、草鲂杂交后代和雌核发育草鱼群体的平均等位基因依次为3.57、2.86和2.79,平均有效等位基因依次为2.93、2.37和1.96,平均期望杂合度在依次为0.6502、0.5573和0.3775,多态信息含量（PIC）平均值依次为0.5738、0.4649和0.3791。与草鱼对照群体相比,雌核发育草鱼群体的遗传多样性显著下降,表明通过减数雌核发育方法可获得纯合性较高的草鱼个体。构建了草鱼后代不同群体的DNA指纹模式图,筛选到不同群体的9个特异微卫星标记,为草鱼优良群体的选育提供了基础资料。     

Genetic Evidence for Gonochoristic Reproduction in Gynogenetic Silver Crucian Carp (Carassius auratus gibelio Bloch) as Revealed by RAPD Assays

Sex evolution has been a debating focus in evolutionary genetics. In lower vertebrates of reptiles, amphibians, and fish, a species or a bioform reproduces either sexually or asexually but never both. A few species were found to consist of all females in fish. These all-female species can propagate by asexual reproduction modes, such as gynogenesis and hybridogenesis. However, the coexistence of sexuality and asexuality in a single species was recently noted only in a cyprinid fish silver crucian carp, Carassius auratus gibelio. This fish had been demonstrated to be capable of gynogenesis stimulated by sperm from other related species. Surprisingly, natural populations of this fish consist of a minor but significant portion (approx. 20%) of males. As different clones with specific phenotypic and genetic characteristics have been found, and RAPD markers specific to each clone have recently been identified, this fish offers many advantages for analyzing whether or not genetic recombination occurs between different clones. In this study, artificial propagation was performed in clone F and clone D. Ovulated eggs from clone F were divided into two parts and respectively inseminated with sperm from a clone D male and from a red common carp (Cyprinus carpio) male. The control clone D individuals were selected from gynogenetic offspring of clone D activated by sperm of red common carp. The phenotype and sex ratio in the experimental groups were also observed. Using RAPD molecular markers, which allow for reliable discrimination and genetic analysis of different clones, we have revealed direct molecular evidence for gonochoristic reproduction in the gynogenetic silver crucian carp and confirmed a previous hypothesis that the silver crucian carp might reproduce both gynogenetically and gonochoristically. Therefore, we conclude that the silver crucian carp possesses two reproductive modes, i.e., gynogenetic and gonochoristic reproduction. The response mechanism of two reproductive development modes may be the first discovery in vertebrates. Additionally, we discuss the evolutionary implication between gynogenetic and gonochoristic reproduction modes and the contribution of the minor proportion of males to genetic flexibility in the gynogenetic silver crucian carp. Received: 5 January 2000 / Accepted: 3 August 2000     

长江水系钱草鱼遗传结构及变异性的RAPD研究

采用随机扩增多态性DNA（RAPD）技术对长江中游的湖北嘉鱼与江西瑞昌两个地理群体和中游的汉江和湘江两大水系的鲢和草鱼的群体进行了遗传学研究。发现长江水系链的遗传变异要高于草鱼,与现今生物量成反比的反常现象。鲢遗传多样性从大到小的分布是嘉鱼→湘江→瑞昌→汉江。草鱼遗传多样性从大到小的分布是瑞昌→汉江→湘江→嘉鱼,鲢和草鱼的遗传多样性地理分布并不一致。遗传分化指数Gst分别为12.3%和17.5%,表明鲢和草鱼的四个地理群体的遗传分化度较低,可能与地理较近和基因交流频繁有关。     

Analysis of genetic heterogeneity among five gynogenetic clones of silver crucian carp, Carassius auratus gibelio Bloch, based on detection of RAPD molecular markers

The gynogenetic silver crucian carp, Carassius auratus gibelio, is a unique model system for studying evolutionary genetics and selective breeding, owing to its specific genetic background and reproductive modes. Five gynogenetic clones were analyzed by the random amplified polymorphic DNA (RAPD) technique, using 30 10-nucleotide-long primers. Twenty-six primers produced well-amplified DNA fragments with reproducible banding patterns, and 24 primers were polymorphic. Nearly identical banding patterns were observed among individuals within each clone, suggesting that each clone might possess a specific pattern owing to its gynogenesis. In contrast, the RAPD patterns of the five clones differed from each other. A phylogenetic tree was constructed using UPGMA cluster analysis based on a total of 3,744 distinguishable fragments (156 per individual). Average genetic distances within and among the five clones clearly indicated their intraclonal homogeneity, interclonal heterogeneity, and phylogenetic relationships. Clones A and P were the most closely related, whereas the most divergence was seen between clone D and clone E or F. A total of 88 polymorphic fragments were scored from 24 primers after excluding bands that were monomorphic for the five clones. Most primers corresponding to the polymorphic fragments amplified reproducible markers specific for one clone or that were shared by two, three, or four clones. Several primers (e.g., Opj-1, Opj-7, and Opp-10) produced abundant banding patterns that could be used to discriminate between the five clones. Markers specific for one or two clones were also identified. The RAPD markers identified in this study will likely benefit evolutionary genetics and selective breeding studies.     

银鲫复合种外源遗传物质整入的RAPD分析

在优化ＲＡＤＰＤ检测条件的基础上,采用４０对随机引物,比较分析了银复合物,异育银鲫和兴国红鲤相互间扩增ＤＮＡ片段的异同性。总的来说,银鲫复合种和异育银鲫具有基本一致的扩增产物,而与兴国红鲤的扩增产物多数不同,相似率分析表明,银鲫复合种与兴国红鲤之间的相似率为３１．６％,异育银鲫与兴国红鲤之间的相似率为２８．６％。在分析中,除发现银鲫复合种,异育银鲫与兴国红鲤间共有扩增片段外,还发现了银鲫复合种与兴     

异源精子在银鲫雌核发育子代中的生物学效应

黑龙江省方正县双凤水库的两性型银鲫群体是三倍体雌核发育种群。异源精子不仅能刺激银鲫卵雌核发育,而且还能影响雌核发育子代的某些性状,如对于子代的生长、性比、体色和肝脏LDH同工酶等都产生了影响。为区别于原有术语“雌核发育gynogenesis”,我们把这种表现了异源精子生物学效应的雌核发育称之为“异精雌核发育allogynogenesis”,发育的子代称之为“异育银鲫”。异育银鲫已以其明显的生长优势在生产上显示了优良的经济性状。       

锦鲤4个人工雌核发育家系的微卫星标记研究

利用Crooijmans et al.(1997)分离的包含CA重复单元的普通鲤鱼（Cyprinus carpio L.)的8个微卫星DNA标记,对从锦鲤（Cyprinus carpio L.)的红白,大正和昭和3个不同品系中所获得的4个不同人工雌核发育家系的20尾个体进行PCR扩增。电泳结果表明,8对引物在20尾个体中均能重复稳定地扩增出相应的同源序列。随引物不同,各等位基因数为1－11个,大小在68－264bp。在MFW4,MFW7,MFW19,MFW20,MFW23和MFW24 6个微卫星的扩增结果中,20尾个体的扩增图谱呈现了高度的遗传多态性,不同雌核发育家系内个体的遗传异质性也较大。其中大正（TaS)和红白1（RW1）的个体不仅花色分化显著,而且个体间的平均遗传距离分别高达0．28。通过对微卫星等位基因和基因型分析发现,由于锦鲤品系中的每一个体是通过不断地杂交选育而获得,基因组来源复杂,基因高度杂合。因此,只进行1代的人工雌核发育,其家系内仅部分个体的部分座位出现纯合。所获得的人工雌核发育锦鲤为后续的色素遗传调控机制研究提供了必要的实验材料;同时,所鉴定的微卫星分子标记为进行锦鲤的分子标记育种的基因组作图提供了理想的工具。