湖南师大最新文章解析杂交后代的遗传变异

　　

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生物通报道：来自湖南师范大学生命科学学院, 教育部蛋白质化学及鱼类发育生物学重点实验室的研究人员以雌性日本白鲫和雄性红鲫为亲本进行杂交, 获得了杂交子代合方鲫，并由此对该杂交子代及其亲本的形态特征、繁殖特性和遗传特性进行了较系统的研究. 这一研究证明了合方鲫在遗传组成和外形方面都与其亲本有本质区别, 是一种有杂种特性的后代, 该杂交品种的形成在鱼类遗传育种方面具有重要意义.

杂交能够将遗传组成不同的2 个个体或群体的遗传物质重新组合从而形成新的具有杂种优势的后代. 通过杂交可以形成具有遗传变异的群体, 如果这个群体可以继续稳定繁衍下去, 就有可能形成有遗传变异的品系乃至新的物种. 杂交品系的建立和研究在进化和育种方面都具有重要意义. 把杂交品系应用到生产实践中, 是鱼类遗传育种中的重要手段和重要研究内容. 根据亲缘关系的远近, 杂交可分为远缘杂交(种间或种间以上的杂交)和近缘杂交2大类.

在这篇文章中，研究人员在鱼类远缘杂交方面开展了系统研究并取得了一系列有意义的实验成果, 首先他们通过远缘杂交的方法建立了异源四倍体鲫鲤品系(F3~F24)、同源四倍体品系(F2~F9), 二倍体鲂鲌品系(F1~F3), 以及鲂鲴、鲫鲌等多个远缘杂交群体, 并把它们应用到生产中, 培育了优良的三倍体鱼(如三倍体湘云鲫和三倍体湘云鲫2号)和优良的二倍体鱼。

在理论上, 近缘杂交也可以形成杂交品系, 并通过选育将杂交品系中有杂交优势的后代应用到生产中. 在鱼类中利用近缘杂交来建立遗传变异品系并用之于生产实践中的报道较少. 日本白鲫(Carassius auratus cuvieri)和红鲫(C. auratus, red variety)都隶属于鲤形
目、鲤科、鲫属, 染色体数都为100. 日本白鲫体色为白色, 具有体背高、头部小、尾柄短、繁殖力强、生长速度快等优点; 红鲫体色为红色, 具有抗逆性强、肉质甜而鲜嫩等优点. 日本白鲫虽然生长速度快, 但是肉质欠佳; 红鲫虽然肉质甜而鲜嫩, 但是生长速度比不上日本白鲫, 另外, 红鲫的红色体色在消费方面受到限制. 因此培育一种具有生长速度快、肉质好、体色为灰色等优点的鲫鱼, 这项研究的研究目标之一.

研究人员对雌性日本白鲫和雄性红鲫进行杂交实验, 获得了F1代合方鲫, 合方鲫自交得到F2代, 形成了1个杂交鲫鱼品系(F1~F2). 他们对合方鲫及其亲本的体型、体色等形态学特征以及性腺发育开展了研究. 另外, 在细胞遗传方面, 对合方鲫及其亲本的染色体数目、DNA含量等开展了研究. 在分子遗传方面, 选取核糖体DNA为研究对象. 核糖体DNA包括45S rDNA和5S rDNA. 45S rDNA 具有2 个内转录间隔区ITS1(internal transcribed spacer 1)和ITS2, 这2个区域中DNA进化速度较快, 碱基易发生突变从而可以作为物种特异性的标记基因. 5S rDNA由120 bp保守编码区和长度及序列都具有物种特异性的非转录间隔区(nontranscribed spacer, NTS)组成. 这2种核糖体DNA常作为研究亲缘关系和进化的依据.

研究结果表明, 二倍体合方鲫有100 条染色体, 性腺发育正常, 外形特征介于父母本之间. NTS 和ITS 序列分析表明, 与双亲相比, 合方鲫发生了基因重组和碱基突变. 这些研究结果共同表明, 日本白鲫和红鲫杂交后代在分子遗传上具有明显的重组和突变现象, 并在外形上表现出杂交特性. 雌性白鲫和雄性红鲫的F1代合方鲫在分子遗传方面表现出的变异性为后续建立遗传变异品系奠定了坚实基础, 并且合方鲫表现出的杂交优势是育种实践中所需求的. 合方鲫的形成及对其生物学特性的研究在进化和鱼类遗传育种方面具有重要意义.

原文检索：

王静, 肖军, 曾鸣, 等. 白鲫×红鲫杂交后代的遗传变异. 中国科学: 生命科学, 2015, 45: 371–380
Wang J, Xiao J, Zeng M, et al. Genomic variation in the hybrids of white crucian carp and red crucian carp: evidence from ribosomal DNA. Sci China Life Sci, 2015, 58, doi: 10.1007/s11427-015-4835-2