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远缘杂交是一种重要而且有效的鱼类遗传育种方法,通过这种方法可以将染色体组从一个物种转入另一个物种,进而导致杂交后代在基因型和表现型方面的改变,能有效的开发和整合不同鱼类优质遗传资源,在鱼类遗传育种和进化生物学研究方面均具有重要价值。本实验室以团头鲂和翘嘴红鲌为亲本进行属间杂交,正反交得到了不同的杂交后代。以团头鲂为母本、翘嘴红鲌为父本正交产生的F1代成鱼中出现了二倍体鲂鲌(2n=48)和三倍体鲂鲌(3n=72),而以翘嘴红鲌为母本、团头鲂为父本产生的F1代成鱼只有二倍体鲌鲂(2n=48)。正反交产生的两种二倍体鱼雌雄正常可育,分别自交后得到两性可育的二倍体F2代(2n=48)。杂交后代均继承了双亲的遗传特征,体现了杂种优势。本研究对其正交受精细胞学过程和正反交后代相关分子生物学特征进行了深入探讨,具体内容如下:
1.对以团头鲂为母本、翘嘴红鲌为父本杂交产生F1代的受精细胞学过程进行观察发现:在该杂交组合受精过程中,精子入卵后只有一个精子诱导星光并形成雄原核,而卵子在受到精子激活后,继续完成第二次减数分裂排出第二极体,形成雌原核,雌雄原核形成后融合成合子核,随即进行卵裂。整个过程有着完整的受精细胞学程序,由此产生的杂交后代兼具父母本双亲的遗传组成和性状特征。上述研究结果证明了杂交后代的遗传来源于亲本的异源精子和卵子杂交受精,为鱼类远缘杂交的受精细胞学及发育生物学提供了基础实验数据。
2.通过分子克隆和序列比对,分析了以团头鲂为母本、翘嘴红鲌为父本产生的F1代二倍体鲂鲌、三倍体鲂鲌及其二倍体自交后的F2代二倍体鲂鲌,以及反交产生的F1代二倍体鲌鲂及其自交后的F2代二倍体鲌鲂这五种杂交后代鱼与双亲5S rDNA的分子结构和变异特征。研究结果表明:团头鲂的基因组只含一种5S rDNA结构单元(188bp),翘嘴红鲌的基因组含两种5S rDNA结构单元(188bp、286bp);两亲本中的188bp结构单元高度相似,归为一类(简称classⅠ:188bp),他们与翘嘴红鲌的286bp结构单元(简称classⅡ:286bp)拥有高度相似的编码区。这两种结构单元的5S rDNA含有不同的非转录间隔区(NTS)类型(NTS-Ⅰ、NTS-Ⅱ),单体长度分别为68bp、166bp。杂交后代(F1和F2)均遗传了双亲全部5S rDNA单元,含188bp和286bp两种5S rDNA结构单元。杂交后代与双亲的5S rDNA基因区高度保守,而NTS序列则出现各自不同的变异,包括多个碱基的替换以及序列的插入等。与双亲的NTS-Ⅰ相比,杂交后代(F1和F2)的NTS-Ⅰ序列均插入了一段polyA序列,其中二倍体鲌鲂(F1和F2)还插入了一段CATTTT序列。与翘嘴红鲌的NTS-Ⅱ相比,杂交后代(F1和F2)的NTS-Ⅱ序列主要是碱基的替换与缺失。该部分研究揭示了远缘杂交对5S rDNA基因的影响,有助于了解该多基因家族在鱼类基因组中的结构特征和进化特点,并再次证明5S rDNA作为分子遗传标记应用于鱼类遗传鉴定和进化研究的价值。