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奥利亚罗非鱼与鳜远缘杂交的受精机制及杂交子代若干生物学指标研究

王金龙

   远缘杂交(Distant hybridization)是指种间、属间乃至亲缘关系更远的生物类别之间的杂交。国内外学者进行了多种鱼类间的远缘杂交研究,但多集中于亚科以下的杂交,在科以上水平杂交且成功得到后代的国内仅见于奥利亚罗非鱼(Oreochromis aurea)和鳜(Siniperca chuatsi)之间。奥利亚罗非鱼属鲈形目(Perciformes),鲡鱼科(Cichlidae),鳜属于鲈形目,鮨科(Serranidae)。自2001年,本实验室开展了二者间的杂交,经过多次试验,成功地得到了奥利亚罗非鱼(♀)×鳜(♂)的杂交子代(F_1)。经多年对F_1的繁殖和选育,至今已获得奥利亚罗非鱼与鳜杂交F_1组合、杂交F_1与奥利亚罗非鱼的回交组合及回交组合间兄妹交配得到的自交组合。加深对奥利亚罗非鱼和鳜杂交子代的研究既可为其进一步选育提供方向,亦能为研究鱼类远缘杂交的机理增加理论基础。本项研究对奥利亚罗非鱼和鳜远缘杂交的受精细胞学、杂交子代组合与父、母本间的遗传关系、基因表达、血液指标和营养成分等做了一系列的研究,以探讨奥利亚罗非鱼和鳜这种科间杂交的机制及双亲对子代生物学形状的影响,为进一步研究鱼类远缘杂交提供理论基础,也为进一步选育提供理论方向。 对奥利亚罗非鱼和鳜之间的受精生物学观察发现,异源精子入卵后产生星光,并核化成雄性原核,与雌原核互相靠近,接触,最终完全融合为一个合子核,合子核继续分裂。这表明奥利亚罗非鱼和鳜虽属不同科间的远缘杂交,但有正常的受精细胞学程序和常规的细胞分裂(卵裂)方式。 对奥利亚罗非鱼与鳜的杂交子代组合与父母本的遗传关系进行的研究结果表明,奥利亚罗非鱼、鳜、杂交子一代(A)、回交子二代(B)和自交子三代(C)组合的多态位点比例分别为19.32%、15.30%、41.33%,29.80%和32.31%。A、B、C组合与父本的遗传相似性分别为0.3434、0.2937、0.3287,遗传距离分别为1.0689、1.2251、1.1125。与母本的遗传相似性分别为0.9037、0.9168、0.9225,遗传距离分别为0.1013、0.0869、0.0807。找到1个在杂交A、B及C组合均出现的与父本共有的条带。测序结果表明,该条带长362 bp,在子代与父本中的一致性为100%。以上结果说明,奥利亚罗非鱼和鳜杂交子代中导入了父本遗传物质,导致子代组合的多态性增加,与父本的遗传差异变小。而且,这些遗传物质可能已整合进入子代基因组,从而可稳定遗传。 采用抑制性差减杂交对奥利亚罗非鱼和鳜远缘杂交子代与母本奥利亚罗非鱼间差异表达基因进行分离的研究结果表明,子代与母本在部分基因表达量上存在着差异,但未找到子代与母本完全不同的新基因。因此尽管有部分父本遗传物质进入子代,但这些遗传物质可能只是一些DNA片断,而不是完整的功能基因,只能引起子代在部分基因表达量上的差异。 对奥利亚罗非鱼(♀)×鳜(♂)远缘杂交子代(F_2和F_3)与双亲的9种血液常规参数和7种血液生化指标进行的比较结果显示,在多个血液学指标上,远缘杂交子代与双亲之间均存在着显著差异,并且这些差异情况均表现为杂交子代与母本相差的指标相对较少,而与父本鳜具有显著差异的血液指标更多。不管是杂交F_2还是F_3,与双亲均有着类似的差异模式。在两组不同品系来源的杂交子代中,埃及奥利亚罗非鱼杂交子代相对于中心奥利亚罗非鱼杂交子代与对照母本间的差异更大,而两组不同品系来源的杂交子代之间所具有的血液学差异则较少。研究结果表明,由于杂交导致子代与母本间的遗传组成差异,从而使其血液学指标亦相应产生不同,这些血液学指标的差异,可能有助于子代在免疫、抗逆等性状的改良。 对奥利亚罗非鱼×鳜杂交F_3代与母本奥利亚罗非鱼间含肉率和肌肉营养成分的差异进行的比较显示,杂交子3代的含肉率显著低于母本;F_3代肌肉粗蛋白含量显著高于奥利亚罗非鱼,粗脂肪含量显著低于母本;F_3代肌肉4种鲜味氨基酸含量均高于母本,且鲜味氨基酸总量显著高于奥利亚罗非鱼,其余氨基酸含量和必需氨基酸指数基本介于奥利亚罗非鱼和鳜之间。研究结果说明父本鳜在子代品质改良方面具有明显效应,尽管杂交影响F_3代的含肉率,但可显著提高其肌肉的鲜味及蛋白质含量。 综上所述,尽管奥利亚罗非鱼与鳜分属于不同的科,但二者间的杂交仍具有常规的受精模式,且双亲对子代的遗传组成都有影响,并进而导致杂交子代在血液指标、营养成分等生物学指标上产生变化。研究双亲对杂交子代的影响及异源遗传物质的生物学效应,可为揭开该种科间远缘杂交的机制及为对杂交子代群体的进一步选育提供理论帮助。……   
[关键词]:奥利亚罗非鱼;;远缘杂交;子代;受精细胞学;生物学指标
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京农业大学2007年