锦鲤与团头鲂远缘杂交后代遗传及繁殖特性研究

发布时间：2020-05-20 10:23

【摘要】：远缘杂交是指不同种间、属间甚至亲缘关系更远物种之间的杂交。远缘杂交是新物种形成的重要途径。通过锦鲤(Cyprinus carpio haematopterus,KOC,2n = 100,♀)与团头鲂(Megalobrama amblycephala,BSB,2n = 48,♂)远缘杂交培育出两性可育的同源二倍体红鲫(Red crucian carp-like fish,RCC-L,2n= 100)和雌核发育锦鲤(Gynogenetic koi carp,GKOC,2n= 100)。同源二倍体红鲫自交能产生98%的同源二倍体红鲫和2%的同源二倍体金鱼(GF-L)。本文的主要研究内容包括:1)通过对同源二倍体红鲫、雌核发育锦鲤和同源二倍体金鱼的外形特征研究,结果表明:同源二倍体红鲫在外形上酷似普通红鲫(如体型,体色),与母本锦鲤和父本团头鲂有明显差异;同源二倍体红鲫具有白色底子,红、黄色花纹,眼睛乌黑亮丽,身体透明,是研究遗传变异的好材料;雌核发育锦鲤在外形上与母本锦鲤保持一致。同源二倍体金鱼在外形上酷似普通金鱼,具有尾柄短,体背高的特点。2)运用流式细胞仪,染色体计数与核型比较对这两种杂交后代鱼及亲本锦鲤和团头鲂的倍性水平和染色体组成情况进行研究。在锦鲤与团头鲂杂交后代中,同源二倍体红鲫、同源二倍体金鱼和雌核发育锦鲤的染色体数目都为100,均与母本锦鲤的染色体数目一致,其DNA含量与母本锦鲤没有显著性差异(P0.05),与父本团头鲂存在显著性差异(P0.05),其核型公式都为22m+34sm+22st+22t。3)通过石蜡切片对同源二倍体红鲫、雌核发育锦鲤以及同源二倍体金鱼的性腺结构观察,发现同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼一年性成熟,雌核发育锦鲤两年性成熟。对同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼的精液进行扫描电镜观察,发现两者的精子都具有正常大小的头部和正常游动的尾部。运用氨基酸分析仪对同源二倍体红鲫以及亲本的肌肉氨基酸含量测定,发现同源二倍体红鲫的呈味氨基酸含量高于亲本的氨基酸含量。同源二倍体红鲫可以为远缘杂交其它组合提供亲本来源。如:合方鲫和湘云鲫2号。4)运用扩增片段长度多态性(AFLP)对锦鲤、团头鲂和同源二倍红鲫的基因组进行扩增,揭示了同源二倍体红鲫与锦鲤的遗传距离小于同源二倍体红鲫与团头鲂的遗传距离。通过微卫星实验(SSR)揭示同源二倍体红鲫杂合度和多态性含量高于普通红鲫,表明同源二倍体红鲫基因组处于震荡期。5)本研究采用5SrDNA(340bp,GQ485556)和鲫鱼特有重复序列(263bp,JQ086761)为探针对锦鲤、团头鲂、同源二倍体红鲫和普通红鲫进行染色体荧光原位杂交(FISH)。340 bp的探针在同源二倍体红鲫和普通红鲫染色体都发现了两个强信号和两个弱信号。鲫鱼特有的重复序列(263 bp)为探针在普通红鲫的100条染色体上都能找到信号。同样地,在同源二倍体红鲫染色体上也能找到100个信号,这两个探针在锦鲤和团头鲂的染色体上都没有任何信号。6)对锦鲤、团头鲂和同源二倍体红鲫线粒体基因组结构进行分析。在相似性方面:同源二倍体红鲫的线粒体序列与普通红鲫的相似性(98.40%)高于与锦鲤(89.30%)和与团头鲂(75.90%)的相似性。在变异性方面:同源二倍体红鲫与普通红鲫的变异率为1.30%;同源二倍体红鲫与团头鲂的变异率为16.40%,同源二倍体红鲫与锦鲤的变异率为11.10%。通过相似性和变异性说明同源二倍体红鲫线粒体与普通红鲫线粒体序列具有高度的同源性。推测这是由于父本团头鲂基因组片段大幅度的插入导致了同源二倍体红鲫线粒体结构的改变,使其线粒体结构与鲫鱼线粒体结构具有高度的同源性。7)对锦鲤、团头鲂、同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼基因组DNA的5S rDNA,Hox genes和Sox genes的结构进行研究,发现同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼来源于锦鲤的5S rDNA,Hox genes和Soxgenes发生了突变,并且这种突变可以从同源二倍体红鲫遗传到同源二倍体金鱼;还发现在同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼中来自母本锦鲤和父本团头鲂的遗传物质发生了重组,这种重组变化可以从同源二倍体红鲫遗传到同源二倍体金鱼。这为证明在锦鲤鲂远缘杂交品系中的同源二倍体红鲫和同源二倍体金鱼中存在其原始父母本的遗传物质提供分子证据。8)利用全长转录组测序技术对锦鲤、团头鲂和同源二倍体红鲫肝脏进行测序,揭示同源二倍体红鲫与锦鲤的直系同源基因有1257个,同源二倍体红鲫与团头鲂的直系同源基因有389个,同源二倍体红鲫与锦鲤和团头鲂都直系同源的基因有149个。对融合基因分析,来自于鲤鱼-团头鲂型有52个基因,来自红鲫-团头鲂型基因有5个,来自鲤鱼-红鲫型有5个,这从转录组水平上揭示了同源二倍体红鲫含有锦鲤和团头鲂的遗传物质。本文的研究结论:同源二倍体红鲫来源于锦鲤与团头鲂的远缘杂交途径,并且同源二倍体红鲫自交能产生同源二倍体金鱼。该实验结果进一步阐释了金鱼起源于锦鲤-红鲫-金鱼的进化路线。
【图文】：

明高山松是由油松和云南松杂交的结果，其遗传组成上表现为２个叠加着两个亲逡逑本之间的遗传物质［１７］。地理分布图上，大多数存在高海拔地区的高山松与亲本（油逡逑松和云南松）有着少量的重叠，其地理位置是在于油松和云南松之间［１８］（如图１）。逡逑从功能角度来看，高山松与云南松和油松之间有着显著的差异性１１９］。这种差异的逡逑存在表明了极端环境在高山松的基因组发生了一定程度的改变，从而限制基因交逡逑流。逡逑逦＾逦１１０Ｊ逦１３０；逦逡逑ｖ逦Ｍｔ－邋７５ｉ－ｌｓＢ逦／逦＼逡逑＾逡逑＊Ｐ．邋ｔａｂｕｋｅｆｏｍｉｉｓ邋Ｏ邋Ｐ．ｄｅｎｓａｔａ邋？邋Ｐｙｕｍｉａｎｅｎｓｉｓ逡逑图１邋－１高山松（）的亲本分别为油松（）和云南松（）．逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｐａｒｅｎｔｓ邋ｏｆ邋Ｐｉｎｕｓ邋ｄｅｎｓａｔａ邋ｗｅｒｅ邋Ｐ．ｔａｂｕｌｉｆｏｒｍｉｓ邋ａｎｄ邋Ｐ．ｙｕｎｎａｎｅｎｓｉｓ邋ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．逡逑在植物中还有芍药属（ｐａｅｏｎｉａ）邋［２（）］等类群中都有这种杂交，这些倍性与亲逡逑本相同的杂交后代可以通过基因重组产生与双亲不同的遗传组合，因此也称为同逡逑２逡逑

说明其为二倍体，其核型公式与锦鲤一致。对同源二倍体红鲫的染色体进逡逑行检测，发现８７．５％的染色体中期分裂相有１００条染色体，，表明其为二倍体，核逡逑型公式为２２ｍ＋３４ｓｍ＋２２ｓｔ＋２２ｔ邋（图２－４Ａ）。对同源二倍体金鱼进行染色体检测，逡逑９０．０％的染色体中期分裂相有１００条染色体，说明其为二倍体，核型公式为逡逑２２ｍ＋３４ｓｍ＋２２ｓｔ＋２２ｔ邋（图邋２－４邋Ｂ）。逡逑挸＇，，逦0逡逑—逦Ａ逦＿逦，Ｂ逡逑Ｗ？海ｔ辟跃：逡逑＊；邋＊邋：＊．邋＊邋：逡逑＊，？？邋：逦＇邋Ｃ邋＿逦＊＜邋？邋＇邋Ｄ邋＿逦－逦Ｅ逡逑图２－２锦鲤（ＫＯＣ）、团头鲂（ＢＳＢ）、同源二倍体红鲫（ＲＣＣ－Ｌ），同源二倍体金鱼（ＧＦ－Ｌ）逡逑和雌核发育锦鲤（ＧＫＯＣ）染色体中期分裂相逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ邋ｓｐｒｅａｄｓ邋ａｔ邋ｍｅｔａｐｈａｓｅ邋ｉｎ邋ＫＯＣ，邋ＢＳＢ，邋ＲＣＣ－Ｌ，邋ＧＦ－Ｌ邋ａｎｄ邋ＧＫＯＣ邋ｈｙｂｒｉｄｓ．逡逑Ａ．锦鲤染色体分裂相有１００条染色体邋（Ｔｈｅｒｅ邋ａｒｅ邋１００邋ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ邋ｉｎ邋ＫＯＣ邋）；邋Ｂ．团头

本文编号：2672473