雌核发育银鲫与两性生殖彩鲫卵壳蛋白组分的比较分析及其受精前后的变化

以雌核发育银鲫和两性生殖彩鲫的成熟卵为材料,分离卵壳,经处理得到卵壳可溶性蛋白组分。SDS－PAGE梯度凝胶电泳分析在雌核发育银鲫中揭示出3条较明显的差异蛋白带。同时,采用相同处理方法对受精前后卵壳蛋白组分进行比较分析后发现,这些差异蛋白带在受精后发生了变化,其带纹表现为减弱或消失,表明这些差异蛋白可能与受精过程相关。 Abstracts:Egg chorions were isolated from unfertilized and fertilized eggs of gynogenetic silver crucian carp and gonochoristic color crucian carp by homogenization and further purification techniques.Then,soluble proteins were extracted from the isolated egg chorions,and were analyzed by gradient SDS-PAGE.Three differential protein bands were revealed between the gynogenetic silver crucian carp and gonochoristic color crucian carp.Furthermore,these differential proteins were demonstrated to undergo obvious changes during fertilization.It was suggested that these differential proteins should be related to the special fertilization process in gynogenetic silver crucian carp.     

天然雌核发育银鲫卵子控制异源精核发育的受精学机制

作者对两性融合生殖鱼和雌核发育银鲫脱膜卵受精的精核发育进行了观察,并采用鱼类卵子无细胞系对以上两类卵质提取物体外诱导经Ｔｒｉｔｏｎ—Ｘ１００处理的精子及其发育进行了初步研究,结果表明在两性融合生殖型脱膜鱼卵中精核通过解凝最终形成原核,而在雌核发育的银鲫脱膜卵子中部分精核体积虽有一定程度的增加,但始终没有观察到原核的发育;在体外诱导实验中,经Ｔｒｉｔｏｎ—Ｘ１００处理的精子在两类卵质提取物中充分发育,都出现了类似体内原核的状态。该现象提示在银鲫卵质中存在有促使精核形成原核的因子,但在正常受精状态下,由于银鲫卵质促使精核核膜解体的功能的异常,使覆盖精子头部的核膜不能象在两性融合生殖受精卵子中进行崩解,精核进一步的原核发育受到抑制。另外,建立体外诱导系统的重要意义,在于它为研究雌核发育调控的分子学机制提供了一条有效途径。     

雌核发育银鲫和两性融合发育鱼（红鲫和彩鲫）卵壳结构及其组成的比较研究

作者以两性融合发育鱼（红鲫、彩鲫）为对照,对雌核发育银鲫卵壳的表面结构及其可溶性蛋白的组成进行了研究：（１）雌核发育银鲫卵壳表面比较平滑,没有明显的嵴和沟;（２）雌核发育银鲫卵壳可溶性蛋白的含量略高于两性融合发育鱼（红鲫、彩鲫）,并且在ＩＩ区段存在一条分子量为１０万Ｄａｌｔｏｎ的特异蛋白区带。并对银鲫卵壳结构及组成的特殊性与银鲫卵初级控制作用间的关系进行了初步探讨。     

银鲫种内的遗传标记及其在选种中的应用

用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳分析了银鲫和异育银鲫的血清蛋白和肝脏酯酶,发现这两种鱼的血清蛋白和肝脏酯酶各具有4种不同的表型。由同一母本银鲫繁殖的子代——银鲫或异育银鲫,具有与母本相同的表型,只是在异育银鲫的肝脏酯酶谱型中另有一些无规律的变化,显然这是异源精子的作用所致。此外,这4种不同表型的鱼具有不同的生长能力,其差距最大可达50％．这些结果表明,天然雌核发育的银鲫种内含有若干个不同的雌核发育系,这对于开展银鲫的选育研究具有重要的实践意义。     

银鲫(Carassius auratus gibelio)成熟精子染色质的结构和碱性蛋白的研究

银鲫属行雌核发育的遗传系统,其精子入卵后不能形成雄性原核。如同其它种类的精子一样,在精子发生过程中其染色质形成高度浓缩的具有一定结构的DNA和碱性蛋白的复合物。为了研究分析银鲫成熟精子的碱性蛋白、染色质的结构及其与体细胞染色质的异同,我们用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析了银鲫精子碱性蛋白的组分,并结合核酸酶解的结果,以电镜铺片和超薄切片法探讨了银鲫染色质的结构。聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,银鲫精子的碱??性蛋白为含H_1、H_2a、H_2b、H_3及H_4五个主要组分的组蛋白,且与体细胞核组蛋白无明显差异。电镜铺片法观察精子染色质,可见染色质丝的近100A粗细的串珠状结构。小球菌核酸酶水解精子染色质,DNA的琼脂糖电泳呈“阶梯型”电泳条带,证实了银鲫成熟精子保存了核小体基本单元,在低渗处理后的精子超薄切片中,可以见到直径为300A左右的染色质纤维,这个结果提示了精子染色质与体细胞染色体有类似的二级结构。根据以上所得到的结果推测,行雌核发育的银鲫,其精子在入卵后不能原核化,与精子染色质的基本结构及碱性蛋白组分无明显直接关系。     

异育淇鲫及其双亲同工酶的比较研究

用4.5％聚丙烯酰胺凝胶平板电泳研究了异育淇鲫及其母本淇鲫和父本兴国红鲤的肌可溶性蛋白以及肾、肝、眼、背白肌和心等五种组织的乳酸脱氢酶(LDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)和酯酶(EST)。结果发现:异育淇鲫的肌可溶性蛋白以及同工酶的电泳图谱与母本淇鲫相同而与父本兴国红鲤显著不同,因而认为异育淇鲫是淇鲫雌核发育的产物,父本基因对子代基本无影响。在此基础上,本文对异源精子在雌核发育中所起的生物学作用进行了初步探讨。     

Hira基因产物在银鲫和彩鲫卵子发生过程中的动态变化

为进一步研究Hira基因在卵子发生和雌核发育过程中的作用,通过原位杂交和免疫荧光定位的方法检测了Hira mRNA和蛋白质在雌核发育银鲫和两性生殖彩鲫卵子发生过程中的动态变化。结果表明,银鲫和彩鲫卵子发生过程中Hira基因转录产物的变化基本一致,在Ⅰ期卵母细胞的细胞核中大量表达,至Ⅱ期卵母细胞时转至细胞质中均匀分布,在Ⅲ期卵母细胞中,杂交信号逐渐移向细胞的周边,到Ⅳ期时随着卵黄物质大量积累,杂交信号几乎不见。HIRA蛋白在银鲫和彩鲫卵子发生过程中的变化略有差别。HIRA蛋白在银鲫Ⅰ期卵母细胞中没有表达,在Ⅱ期卵母细胞的细胞质中有弱表达,在Ⅲ期早期卵母细胞的周边有强烈表达;而在彩鲫Ⅰ期卵母细胞中就有HIRA蛋白的弱表达,至Ⅱ期时HIRA蛋白在细胞质中大量表达,Ⅲ期早期卵母细胞的细胞质中有弱表达。在银鲫和彩鲫Ⅲ期末和Ⅳ期卵母细胞中都很难观察到荧光信号。Hira mRNA和蛋白质在银鲫和彩鲫早期卵母细胞中有较强表达,且在银鲫和彩鲫卵子发生过程中没有显著差异,说明其可能对于脊椎动物卵子发生和减数分裂没有显著影响,而是在受精和/或胚胎发育过程中起作用。       

雌核发育银鲫和两性融合彩鲫卵母细胞体外诱导成熟过程中周期蛋白 …

采用体外诱导卵母细胞成熟技术,比较研究了雌核发育银鲫和两性融合发育彩鲫卵母细胞成熟过程中周期蛋白合成和ＭＰＦ活性变化情况。结果表明：１７α,２０β－二氢孕酮（简称ＤＰ）浓度为０．５μｇ／ｍｌ,温度为２４℃,光照时间２０小时为最适诱导条件。在相同条件下,两性生殖彩鲫卵母细胞体外诱导成熟速度明显快于银鲫。相应的细胞学研究表明,在体外诱导时,银鲫和彩鲫卵母细胞的发育成熟是正常的。银鲫卵母细胞生发泡破裂（     

银鲫与彩鲫卵母细胞cDNA文库构建及周期蛋白A1的cDNA克隆

分别取行天然雌核发育繁殖的银鲫和两性生殖的彩鲫的卵母细胞为材料,提取总RNA,分离mRNA,进而反转录合成cDNA并定向插入λgtll Sfi-Not克隆载体,经体外包装构建了银鲫与彩鲫卵母细胞的表达型cDNA文库。测试结果表明库容量分别达到3.1×106(银鲫)和1.6×106(彩鲫)。进一步人工合成Cyclin A1保守引物,采用PCR扩增文库的方法,克隆了银鲫(1616bp)与彩鲫(1626bp)的Cyclin A1全长cDNA。序列分析结果表明:两种鱼编码区长度均为1173bp,起始于一个包含在脊椎动物起始密码子ANNATG基元内ATG的单一开放读码框,编码391个氨基酸;5'-端非编码区长度也同为70bp,3-'端非编码区长度略有不同,银鲫为373bp,而彩鲫则为383bp;二者3'-端均带有AATAAA的Poly(A)加尾信号以及24bp(银鲫)和27bp(彩鲫)的Poly(A)尾巴。比较银鲫、彩鲫和金鱼与人、爪蟾Cyclin A1氨基酸序列同源性的结果表明,Cyclin A1在人、爪蟾与鱼类之间具有较高同源性;而在银鲫、彩鲫和金鱼之间,Cyclin A1仅在周期蛋白框外存在5个氨基酸的差异,且这些差异均是由个别碱基的变异造成的。       

银鲫与彩鲫卵母细胞cDNA文库构建及周期蛋白A_1的cDNA克隆

分别取行天然雌核发育繁殖的银鲫和两性生殖的彩鲫的卵母细胞为材料 ,提取总RNA ,分离mRNA ,进而反转录合成cDNA并定向插入λgtllSfi Not克隆载体 ,经体外包装构建了银鲫与彩鲫卵母细胞的表达型cDNA文库。测试结果表明库容量分别达到 3 1× 1 0 6(银鲫 )和 1 6× 1 0 6(彩鲫 )。进一步人工合成CyclinA1 保守引物 ,采用PCR扩增文库的方法 ,克隆了银鲫 (1 61 6bp)与彩鲫 (1 62 6bp)的CyclinA1 全长cDNA。序列分析结果表明 :两种鱼编码区长度均为 1 1 73bp ,起始于一个包含在脊椎动物起始密码子ANNATG基元内ATG的单一开放读码框 ,编码 391个氨基酸 ;5’ -端非编码区长度也同为 70bp ,3-’端非编码区长度略有不同 ,银鲫为 373bp ,而彩鲫则为 383bp ;二者 3’ -端均带有AATAAA的Poly(A)加尾信号以及 2 4bp(银鲫 )和 2 7bp(彩鲫 )的Poly(A)尾巴。比较银鲫、彩鲫和金鱼与人、爪蟾CyclinA1氨基酸序列同源性的结果表明 ,CyclinA1 在人、爪蟾与鱼类之间具有较高同源性 ;而在银鲫、彩鲫和金鱼之间 ,CyclinA1 仅在周期蛋白框外存在 5个氨基酸的差异 ,且这些差异均是由个别碱基的变异造成的。     

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。     

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。       

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     

彭泽鲫两个雌核发育克隆的染色体组型分析

采用PHA和秋水仙素体内注射法直接制作肾细胞染色体标本,对彭泽鲫种群内两个不同雌核发育克隆的亲本进行染色体数目及组型分析。结果表明,彭泽鲫种群内的两个不同克隆存在染色体数目及组型差异,其中克隆H包含6条超数染色体在内的染色体众数是156,150条基本染色体的组型公式为：42M 36SM 39ST 33T,NF=228;克隆L包含12条超数染色体在内的染色体众数是162,150条基本染色体的组型公式为：36M 45SM 33ST 36T,NF=231。两个不同雌核发育克隆的发现及其染色体的差异说明彭泽鲫种群内同样存在着类似银鲫种群内的遗传多样性。     

Differential gene expression in fully-grown oocytes between gynogenetic and gonochoristic crucian carps.

Silver crucian carp (Carassius auratus gibelio) is a unique triploid bisexual species that can reproduce by gynogenesis. As all other gynogenetic animals, it keeps its chromosome integrity by inhibiting the first meiosis division (no extrusion of the first pole body). To understand the molecular events governing this reproduction mode, suppression subtractive hybridization was used to identify the genes differentially expressed in fully-grown oocytes of the gynogenetic and gonochoristic crucian carp (gyno-carp and gono-carp). From two specific subtractive cDNA libraries, the clones screened out by dot blots and virtual Northern blots were chosen to clone full-length cDNA by RACE. Four differentially expressed genes were obtained. Two are novel genes and are expressed specifically in the oocytes. The gyno-carp stores much more mRNA of cyclin A2, a new member of the fish A-type cyclin gene, in its fully-grown oocyte than in the gono-carp. The last gene is histone H2A. The histone H2As of these two closely related crucian carps are quite different in the C-terminus. Preliminary characterization of the four genes has been analyzed by nucleotide and deduced amino acid sequence and Northern analysis.     

雌核发育和两性融合发育鱼卵调控精核受精发育的生化特性研究

两性融合生殖的鱼卵受精后,精核能疏松、解凝,形成雄性原核：雌核发育银鲫卵子受精后,精核发育受到抑制,无法形成原核。采用显微注射去膜精核以及细胞学和电镜观察的方法,本文对两类鱼卵受精后精核早期发育的生化性质进行了初步探讨,并着重研究了雌核发育银鲫卵子控制精核发育的生化特征。实验结果显示,两性融合生殖鱼类卵质中,一定量的Ｃａ２＋的存在,二硫键的还原作用对于精核的发育显然是必要的;而在雌核发育银鲫卵中,Ｃａ２＋的功能和二硫键的还原作用与精核发育受到抑制之间并无直接联系。银鲫卵质中似乎显示出异常的磷酸酶脂解活性,导致磷酸化过程无法进行,使精核解凝受到阻碍。另外,两性融合生殖的鱼卵重质层中具有大量诱导精核原核化的有关因子,而银鲫卵质中则缺少该因子（或活性极低）。银鲫卵质中还可能缺乏某些与雄性原核的核膜重组装有关的大分子物质。     

异精效应在雌核发育彭泽鲫胚胎发育中的同工酶证据

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术 ,对同源和异源精子激发雌核发育彭泽鲫子代胚胎发育过程中四种同工酶 (EST ,LDH ,MDH ,ME)的表达情况进行了比较研究。结果表明同源和异源精子激发的胚胎在MDH和LDH同工酶表达上存在明显差异。MDH同工酶的差异主要表现为 :在孵出期 ,异源精子激发的胚胎比同源精子激发的胚胎多出两条谱带MDH4’和MDH5’ ;LDH同工酶的差异表现为 :在原肠中期至肌肉收缩期的五个时期中 ,异源精子激发的胚胎比同源精子激发的胚胎多出 4条谱带 (LDH9’— 12’)。这种差异说明同源与异源精子对子代胚胎发育过程中同工酶表达的影响不同 ,可能属于“异精生物学效应”的一种表现形式