锦鲤与稀有鮈鲫远缘杂交后代的形成与遗传特性的研究

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通过远缘杂交得到的各种鱼类品系,在遗传育种和生物进化等方面都具有重要价值。本研究对鲤亚科鱼类中的锦鲤(Cyprinus carpio haematopterus,KOC,2n=100,♀)与鲤科鮈亚科鱼类中的稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus,GR,2n=50,♂)进行远缘杂交,得到了二倍体和三倍体杂交子代。本文的主要研究内容包括:1.对亲本以及F1代中两种不同倍性杂交鲤鮈的外形特征、DNA含量、染色体数目、红细胞形态特征及性腺发育情况进行了比较分析。流式细胞检测及染色体制片结果显示二倍体和三倍体杂交子代的染色体数目分别为75和125条,表明两种杂交子代分别是异源二倍体鲤鮈和异源三倍体鲤鮈。异源二倍体鲤鮈的可量性状(尾柄长/尾柄高、头长/头高、体长/体高等)及可数性状(鳍条数、侧线鳞、侧线上鳞、侧线下鳞等)与父本稀有鮈鲫更接近,而异源三倍体鲤鮈的表型特征则与母本锦鲤更接近。血液涂片结果显示锦鲤、稀有鮈鲫以及F1代中两种不同倍性杂交鲤鮈的细胞核大小与其所含DNA含量成正相关,且异源三倍体鲤鮈的红细胞中出现了细胞核分裂的现象,而异源二倍体鲤鮈的红细胞未观察到细胞核分裂现象。性腺发育情况结果显示两种不同倍性的杂交子代性腺发育均滞后,组织切片显示杂交子代性腺中出现一定比例的皱缩细胞,提示存在凋亡现象。2.对亲本及F1代中两种不同倍性杂交鲤鮈线粒体基因组的12Sr RNA、16Sr RNA、ND1、ND2、ATPase、ND4、ND56、Cytb和CR等基因进行了PCR扩增,比较分析了这些线粒体基因序列的结构变异情况。结果显示两种杂交鲤鮈的线粒体序列基本与母本一致,遵循母系遗传的规律。3.对亲本及F1代中两种不同倍性杂交鲤鮈基因组DNA(5S r DNA与Hox基因)的结构变异情况进行了分析。发现两种不同倍性的F1代杂交鲤鮈的5S r DNA与Hox A4a、Hox A2b、Hox B5b、Hox C4a和Hox D10a中均存在嵌合现象,说明通过远缘杂交导致了两种杂交鱼基因组DNA水平的变异。4.对亲本及F1代中两种不同倍性杂交鲤鮈四个生长相关基因(pik3r1、gh、igf、mstn)的表达偏向性和相对表达量进行了分析。通过对亲本及两种倍性杂交鲤鮈的表达偏向性进行分析,结果显示两种杂交子代的pik3r1、igf和mstn及三倍体鲤鮈gh基因的CDS序列均主要与母本相同,说明其表达偏向于母本,而二倍体鲤鮈gh基因的CDS序列主要与父本相同,说明其表达偏向于父本。两种杂交子代的pik3r1、igf和mstn及三倍体鲤鮈gh基因的表达量均介于父母本之间,而二倍体鲤鮈gh基因的表达量显著低于(P<0.05)父母本和三倍体鲤鮈。其中,促进生长的gh和igf基因在三倍体鲤鮈中的表达量高于在二倍体鲤鮈中的表达量,抑制生长的pik3r1和mstn基因在三倍体鲤鮈中的表达量低于在二倍体鲤鮈中的表达量,这四个基因的表达模式与三倍体鲤鮈的生长显著快于二倍体鲤鮈的现象相符。本研究通过远缘杂交方法成功获得了异源二倍体杂交鲤鮈和异源三倍体杂交鲤鮈,两种杂交鱼在表型特征及Hox基因、5S r DNA、线粒体基因组等分子水平上都呈现出了较大的变异性和遗传性。
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