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染色体操作(Chromosome manipulation)是人为改变有性生殖生物原有的染色体组的技术,主要包括人工诱导多倍体(Polyploidy induction)、雌核发育(Gynogenesis)、雄核发育(Androgenesis)。作为细胞工程和现代遗传育种的一个重要组成部分,染色体操作是当前应用于水产养殖研究中最有发展前景的生物技术之一。 有关染海水鱼类色体操作研究已有许多报道,但其研究的深度及应用的广度较淡水鱼类均差一些。在国外,较为成熟并能应用到生产中的有三倍体大西洋鲑、全雌牙鲆等。而在国内,目前海水鱼类染色体操作研究较少,研究刚刚起步。本研究以我国北方养殖的牙鲆(Paralichthys olivaceus)为研究对象,进行了同源(牙鲆)、异源(石鲽)精子紫外线照射遗传失活的诱导和雌核二倍化参数的优化,并对牙鲆的三倍体、四倍体进行了初步研究和探讨。获得结果如下: 1.详细探讨了不同紫外线照射剂量对牙鲆和石鲽精子的作用,查明了使牙鲆和石鲽精子遗传失活的最佳条件,诱导了雌核发育单倍体。照射用2只平行的20W紫外灯管,中心波长254nm,两灯管相距15cm,照射距离为10cm,结果表明,在此照射条件下同源牙鲆精子时,卵子受精率在照射5-90s范围内变化不大,但照射时间超过100s时受精率明显下降,表明辐射剂量过高,精子已经逐渐被杀死,失去受精能力。受精卵的发育和孵化率随着照射时间的延长而急剧下降,在20s时孵化率为最低,而后又随着照射时间的延长增高,在60s时胚胎成活率到达最高点,随后又降低,表现出典型的Hert-wig效应。对异源(石鲽)精子的照射同样呈典型的Hert-wig效应,但石鲽精子失活的最佳照射时间是40s。染色体观察结果表明,最佳照射剂量组的胚胎有24条染色体,全部为单倍体,证明了辐射处理的有效性。 2.实验同时对牙鲆雌核发育单倍体的胚胎发育过程进行了追踪观察,在胚胎发育初期,单倍体的发育过程与二倍体基本一致,其发育速度和形态上基本没有差别,但从原肠期开始,单倍体的发育速度出现明显的滞缓;胚体形成后,胚胎发育出现明显的异常,胚胎扭曲,出现小头、短尾等发育畸形,表现出典型的单倍体综合症。 3.采用冷休克和静水压抑制第二极体排放,成功地诱导了受精卵染色体的加倍,获得了减数分裂型雌核发育二倍体。染色体观察结果证实了这些雌核发育个体的二倍性。对冷休克处理条件的优化结果表明,受精后的处理起始时刻、冷休克温度以及冷休克持续时间均对雌核发育二倍化率有较大的影响。当受精卵培养在15.5士0.2℃时,获得雌核发育二倍体的最佳条件为是从受精后3min起,用2一4℃的温度冷休克处理45min一 6Omin,最高二倍化率达79.7%。静水压抑制第二极体排放同样受处理起始时刻、静水压的压强及压力持续时间的影响。压力处理的最优条件为是从受精后3min起,用55MPa的压强持续处理6min,孵化率达67.7%。 4.研究还采用静水压处理法成功地抑制了牙坪第一次卵裂,获得了有丝分裂型雌核发育二倍体。二倍化率的最优条件是:从受精后7Omin起,用55MPa的静水压力持续处理6min,最高孵化率为日.5%。 5.研究还对牙虾三倍体、四倍体的诱导进行了初步研究,参照诱导雌核发育二倍体的条件,用静水压诱导出牙鲜的三倍体、四倍体,最大核仁数计数法证明了染色体加倍的有效性,四倍体胚胎细胞具有4个或4个以下的核仁,而三倍体具有3个或3个以下核仁,二倍体只有2个或1个核仁。三倍体诱导率为100%,四倍体最高诱导率为87%。研究还对三倍体和四倍体的胚胎发育进行了观察,对其发育的囊胚率、原肠率、孵化率与二倍体进行了比较。结果显示:三倍体的胚胎发育成活率加高,囊胚率和原肠率分别达70.1%和60.1%;孵化率达48.7%;都比四倍体要高,与正常发育的二倍体没有明显差异。四倍体的囊胚率为56.6%,与二倍体、三倍体相比差别不大,但当到达原肠时胚胎大量死亡,原肠率为7.9%,与二倍体、三倍体有较大差异,四倍体孵化率仅为1 .45%。三倍体和四倍体的发育正常,但发育速度较慢。 本研究用适量的紫外线照射诱发了牙娜精子和石蝶精子的染色体失活;用温度冷休克和静水压的方法有效地抑制牙了牙虾受精卵的第2极体排放和第1次卵裂,诱导出雌核发育二倍体及牙虾的三倍体、四倍体,为进一步开展牙坪多杯体育种及性别控制育种奠定了基础。