人工诱导泥鳅雌核发育的细胞学研究和诱导参数优化

为培育泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)全雌品种,研究通过细胞荧光染色后进行细胞学观察确定人工诱导泥鳅雌核发育的热休克起始时间,并进一步利用核型和流式细胞分析等方法对人工诱导雌核发育泥鳅进行鉴定。结果显示,二倍体泥鳅受到灭活的鲤(Cyprinus carpio)精子刺激后,第二极体与卵核分开的时间在人工授精后3—5min;卵子在人工授精后3.5min后再热休克2min的诱导孵化率达到10.26%。通过分析野生型泥鳅胚胎、人工诱导雌核发育泥鳅胚胎、泥鳅×鲤杂交胚胎和单倍体泥鳅胚胎的发育,发现部分雌核发育的胚胎可以正常发育,而杂交胚胎和单倍体胚胎会出现明显的发育障碍。核型和流式细胞检测分析表明利用本研究获得的热休克参数进行处理可得到二倍体雌核发育子代,二倍率达64.71%。研究从细胞学层面获得泥鳅雌核发育的诱导参数,可为利用人工诱导雌核发育开展全雌泥鳅育种提供指导。     

雌核发育兰州鲇胚胎发育和形态特征的研究

该研究通过紫外线(UV)灭活的黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)精子利用冷休克方法诱导兰州鲇(Silurus lanzhouensis)雌核发育二倍体(G_(2n))、单倍体(N)、杂交二倍体(H_(2n)),以及同源精子诱导的普通二倍体(2N)的胚胎发育时序和发育生物学特征进行了观察比较。结果显示,(1)受精率为2NH_(2n)NG_(2n),孵化率为2NG_(2n)N,畸形率为NG_(2n)2N。(2)在水温23 °C下,普通二倍体48 h孵化出膜,雌核发育二倍体51 h孵化出膜,杂交二倍体在神经胚期(26 h 20 min)停止发育,单倍体在出膜前期(43 h)停止发育。(3)各组胚胎发育形态上的差别主要表现在杂交二倍体未形成正常胚体,单倍体表现出典型的单倍体综合征,雌核发育二倍体初孵仔鱼在形态学上与普通二倍体无明显差异。该研究为兰州鲇雌核发育技术提供了技术支撑,同时也为单倍体、杂交和雌核发育胚胎的细胞生物学研究提供了理论依据。     

微卫星评价牙鲆雌核发育二倍体纯合性

采用8个微卫星座位分别对牙鲆减数雌核发育二倍体家系和卵裂雌核发育二倍体家系的纯合性进行检验。卵裂雌核发育二倍体在所有检测座位全部纯合。减数雌核发育二倍体在部分座位发生纯合,但未发现在所有座位全部纯合的个体,在Poli9TUF、Poli9-8TUF、Poli11TUF、Poli13TUF、Poli23TUF、Poli30TUF、Poli123TUF和Poli130TUF座位,杂合子比例分别为1·0000、1·0000、0·1944、0·9459、0·8611、1·0000、0·7778和0·8000,平均杂合子比例为0·8224。由此表明,牙鲆除了Poli11TUF外,在其余7个座位均具有很高的重组率。研究结果显示,牙鲆卵裂雌核发育二倍体一代即可形成纯合子;而减数雌核发育二倍体由于具有较高的重组率,使其与母本的遗传同质性较高。     

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.       

秋水仙素诱导大青杨同源三倍体

以黑龙江省苇河、带岭的大青杨为亲本,采用正交设计L16（4^5）对授粉后的雌花序施加0．2％～O．6％的秋水仙碱溶液进行染色体加倍试验,通过流式细胞术和染色体镜检方法检测变异植株的染色体倍性,共获得12株大青杨同源三倍体。结果表明,在授粉36～60h后用O．5％秋水仙碱溶液浸泡24h的诱导效果最好。大青杨三倍体植株叶长和叶宽分别高出二倍体2l％和45％;其叶片气孔长、宽高出二倍体55％和45％,气孔密度是二倍体的18％。     

雌核发育二倍体鲫鲤杂交克隆品系建立

研究了雌核发育二倍体鲫鲤第2代(G₂)产生的二倍体卵子在无染色体加倍情况下形成第3代(G3)的雌核发育细胞学行为,G₃,G₂×散鳞镜鲤和G₂×四倍体鲫鲤的染色体数目.研究结果表明:(ⅰ)G₂产生的二倍体卵子无需染色体加倍处理,仅在灭活散鳞镜鲤精子激活下,形成了大量G₃.(ⅱ)G₃和雌核发育二倍体鲫鲤第1代(G₁)、G₂一样,也表现出杂交特征,并且都是二倍体(2n=100);G₂与二倍体散鳞镜鲤和四倍体鲫鲤分别交配形成了三倍体(3n=150)和四倍体(4n=200)鱼;(ⅲ)二倍体G₂产生的二倍体卵子在雌核发育过程中,有明显第二极体排出,排除了二倍体卵子源于第二极体保留的可能.另外,还对二倍体鲫鲤产生二倍体卵子的机制进行了讨论.雌核发育二倍体鲫鲤杂交克隆品系建立证明二倍体卵子通过雌核发育形式可形成一个能产生二倍体卵子的新型二倍体鲫鲤品系,二倍体鲫鲤产生二倍体卵子的特殊繁殖方式在生物进化和生产应用方面都具有重要意义.     

人工诱导雌核发育日本白鲫

分别用遗传失活的散鳞镜鲤(Cyprinus carpio L.)、团头鲂(Megalobrama amblycephala)精子诱导日本白鲫(Carassius cuvieri)进行雌核发育.未经冷休克处理,用UV照射过的镜鲤的精子(其最佳UV照射剂量为4 200 mJ/cm2)与日本白鲫卵子受精获得(32.4±3.3)%雌核发育单倍体和(0.7±0.3)%杂交二倍体,而照射过的团头鲂精子(其最佳UV照射剂量为3 600mJ/cm2)与日本白鲫卵子受精得到了(33.8±1.4)%雌核发育单倍体和(0.5-±0.3)%杂交二倍体.日本白鲫卵子分别经灭活的镜鲤、团头鲂的精子激活(精子经各自最佳UV剂量处理),施以冷休克处理(受精后2min,0-4℃,40min),其孵化率分别为(27.8±2.1)%和(29.4±3.3)%,发育到摄食期,其正常的雌核发育二倍体鱼苗分别为(15.7±3.4)%和(23.6±4.1)%,在镜鲤实验组中,其正常的雌核发育二倍体鱼苗占孵化鱼苗总数的56%,这比团头鲂实验组中正常雌核发育二倍体鱼苗的比率(达到80%)低,结果表明诱导日本白鲫雌核发育,与母本遗传关系远的团头鲂精子较镜鲤的更有效.从染色体数目、外形特征和性腺结构等方面证实雌核发育后代的生物学特性.雌核发育日本白鲫全为雌性,这表明其雌性是同配XX型.雌核发育日本白鲫在生产上将有着潜在的价值,如比普通日本白鲫长得更快,抗病能力强等.所有的雌核发育日本白鲫的染色体数目都是100,而所有的团头鲂与日本白鲫的杂交后代都是三倍体(3n=124),新三倍体鱼在鱼类养殖和理论研究中将存在潜在的价值.     

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.     

6-DMAP抑制栉孔扇贝（♀）×虾夷扇贝（♂）受精卵第一极体释放后染色体的分离状况

三倍体贝类因其具有生长快、个体大、肉质佳和成活率高等优良的经济性状而存水产养殖业中具有重要的应用价值。获得100％三倍体贝类的最佳途径是通过四倍体贝类与二倍体贝类杂交来获得。目前已经发展出多种诱导四倍体的方法,包括抑制受精卵第一极体的释放、抑制受精卯的卵裂、细胞融合和利用人工雌核发育等方法。人工诱导四倍体技术已经在多种鱼类上获得成功。     

虹鳟spindlin基因克隆及不同倍性的表达分析

spindlin基因是减数分裂纺锤体相关因子, 为了研究spindlin基因在二倍体和三倍体雌性虹鳟减数分裂过程中出现的差异, 通过cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得spindlin基因cDNA 4529 bp(GenBank登录号: MN378564), 其中3′非编码区(UTR)和5′非编码区(UTR)分别长3662 bp和141 bp, 开放阅读框(ORF)长726 bp, 编码241个氨基酸, 该蛋白质序列的相对分子量为28.3 kD, 理论等电点值为5.94, 无跨膜结构。同源性分析表明, 虹鳟(Oncorhynchus mykiss)与银大马哈鱼(Oncorhynchus kisutch)同源最高, 高达99.59%。系统发育进化树显示, 虹鳟与大鳞大马哈鱼(Oncorhynchus tshawytscha)和红点鲑(Salvelinus alpinus), 聚为一支。实时荧光定量(RT-PCR)结果显示, spindlin基因在二倍体雌性虹鳟卵巢、肾、肝、脾、肌、鳃、心、眼、肠和鳍组织中均有表达, 其中, 在卵巢中的表达量极显著高于其他组织(P<0.01)。对于二倍体雌性虹鳟, 在受精后240—300d (days post fertilization, dpf)发育阶段, spindlin基因在卵巢组织中的相对表达量显著下降。对于三倍体雌性虹鳟, 该基因在240—330 dpf阶段的表达量显著上升。在同一发育阶段中, spindlin基因在二倍体雌性虹鳟卵巢中的表达量较三倍体雌性虹鳟相对较高, 且均存在极显著差异(P<0.01)。通过免疫组化结果发现, 二倍体雌性虹鳟在240 dpf阶段, Spin蛋白在初级卵母细胞核内信号最强, 在270—330 dpf阶段逐渐减弱; 三倍体虹鳟卵巢在240—330 dpf发育阶段, 在卵原细胞中信号逐渐增强。减数分裂异常是性腺败育的关键原因, 研究结果表明三倍体虹鳟在减数分裂过程中出现异常与spindlin基因的低表达有关, 这可能是卵巢发育阻滞的原因之一。