泥鰍的天然多倍體與二倍體共存的現(xiàn)象使之成為研究魚類的細(xì)胞地理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和遺傳育種學(xué)等領(lǐng)域的理想原材料。本書重點(diǎn)探討了中國自然多倍體泥鰍的起源及形成機(jī)制,對(duì)成熟的卵母細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞的減數(shù)分裂行為進(jìn)行了分子細(xì)胞遺傳學(xué)觀察,可為業(yè)內(nèi)專業(yè)人士提供較高研究參考,具有較高的出版價(jià)值。
序言
泥鰍是一種獨(dú)特的魚類,其一:具有多倍化現(xiàn)象(中國除二倍體外還存在自然三倍體、四倍體和六倍體);其二:具有獨(dú)特的生殖方式(泥鰍存在有性生殖、雌核生殖、雜種生殖三種生殖方式);其三:個(gè)體小、適應(yīng)性強(qiáng)、好飼養(yǎng)、易繁殖。上述這些特點(diǎn)不僅為探討多倍化起源提供了重要的生物學(xué)平臺(tái),也為水產(chǎn)動(dòng)物遺傳和育種的研究提供了理想原材料。
自2006年以來,李雅娟教授及其所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在中國自然多倍體泥鰍的遺傳學(xué)研究方面取得了顯著成績(jī),在理論和技術(shù)上都有創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。她們將多倍體以及與多倍體同分布的二倍體的減數(shù)分裂方式、配子形成和生殖方式與多倍體的產(chǎn)生聯(lián)系了起來;從細(xì)胞和分子水平上揭示了中國泥鰍自然三倍體、四倍體的生殖特性及其形成機(jī)制。查清了中國泥鰍自然多倍體的分布頻率;明確泥鰍自然多倍體的生殖特性及其形成機(jī)制;闡明中國泥鰍種內(nèi)遺傳關(guān)系及變異程度。利用天然四倍體泥鰍與二倍體雜交制備了1種新型的雜交三倍體,將雜交育種和三倍體育種結(jié)合,獲得種內(nèi)雜交三倍體,其方法簡(jiǎn)單,操作方便,避免理化處理對(duì)胚胎發(fā)育的影響,是實(shí)現(xiàn)魚類產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的一條切實(shí)可行的途徑,具有良好的應(yīng)用前景。她們還從表觀遺傳學(xué)的角度對(duì)雜交三倍體泥鰍及其親本DNA甲基化水平差異和關(guān)鍵基因的甲基化調(diào)控機(jī)制進(jìn)行分析,探索雜交三倍體優(yōu)勢(shì)性狀的表觀遺傳機(jī)理,從而促進(jìn)雜交三倍體泥鰍雜種優(yōu)勢(shì)的形成,為今后魚類三倍體雜種優(yōu)勢(shì)形成機(jī)理提供理論與技術(shù)支持。
《中國自然多倍體泥鰍的遺傳學(xué)研究》是以20062011年李雅娟承擔(dān)的日本學(xué)術(shù)振興會(huì)論文博士獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目中國產(chǎn)自然多倍體泥鰍分布、生殖、起源及養(yǎng)殖特性研究(CSC10610);20112014年主持的遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目自然三倍體泥鰍的分子細(xì)胞遺傳學(xué)研究(201102019);20122016年主持的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目泥鰍雜交三倍體染色體組穩(wěn)定性及其表觀遺傳機(jī)制解析(31272650)取得的研究成果為基礎(chǔ)編寫而成。該書是一部研究遺傳理論與育種實(shí)踐相結(jié)合的專著,集科學(xué)性、技術(shù)性和知識(shí)性為一體。作為國內(nèi)第一部系統(tǒng)介紹中國自然多倍體泥鰍的遺傳學(xué)專著,相信本書將對(duì)從事泥鰍遺傳育種研究的工作者有所幫助,可供有關(guān)研究人員和研究生學(xué)習(xí)及參考。作為長(zhǎng)期從事魚類遺傳學(xué)和魚類遺傳育種研究的一員,是為序。
中國科學(xué)院院士、發(fā)展中國家科學(xué)院院士前言
泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)是亞洲特有的鰍科魚類之一,也是我國常見的小型淡水魚類,除青藏高原外在我國各地均有分布。泥鰍肉質(zhì)鮮美,營(yíng)養(yǎng)豐富,是重要的養(yǎng)殖種類。泥鰍的倍性一直受國內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注。Arai等對(duì)日本產(chǎn)自然三倍體泥鰍的分布有詳細(xì)報(bào)道,但沒有發(fā)現(xiàn)自然四倍體。以往我國多倍體泥鰍分布的報(bào)道也僅在長(zhǎng)江流域發(fā)現(xiàn)有大量的四倍體(4n=l00)的存在,但沒有發(fā)現(xiàn)自然三倍體。2006年筆者所在的課題組對(duì)我國黑龍江、遼河及長(zhǎng)江三大水系的泥鰍倍性的分布情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研,首次發(fā)現(xiàn)在湖北省的洪湖、赤壁、沙市3個(gè)地方同一棲息場(chǎng)所既有二倍體也有三倍體和四倍體泥鰍。雖然魚類中多倍體現(xiàn)象較為普遍,但是同一種魚類同時(shí)存在自然三倍體和四倍體的現(xiàn)象則較為少見,這種自然的多倍體與二倍體共存現(xiàn)象為探討多倍化起源提供了重要的生物學(xué)平臺(tái)。不僅可以作為模式魚來研究多倍體的進(jìn)化生物學(xué),還為水產(chǎn)動(dòng)物遺傳和育種的研究提供了理想原材料。
自然四倍體泥鰍具有生長(zhǎng)快、耗氧率低、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn),在遺傳育種上有著重要的種質(zhì)價(jià)值,是我國特有的、非常珍貴的種質(zhì)資源。因此,利用自然四倍體泥鰍進(jìn)行遺傳學(xué)和育種學(xué)研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。筆者從2006年至今對(duì)我國特有的自然四倍體泥鰍的起源、染色體組構(gòu)成及生殖特性等進(jìn)行了詳細(xì)研究,從細(xì)胞及分子水平上闡明了我國天然四倍體泥鰍是遺傳的四倍體(4n=100)、能產(chǎn)生正常的2n卵子和2n精子,是同源四倍體、正在二倍化途中等重要的遺傳學(xué)特性。利用天然四倍體泥鰍與二倍體泥鰍雜交制備了1種新型的雜交三倍體泥鰍,并以雜交三倍體泥鰍育性為切入點(diǎn),從細(xì)胞及分子水平對(duì)雜交三倍體泥鰍的染色體組穩(wěn)定性及表觀遺傳學(xué)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,為我國三倍體魚類的產(chǎn)業(yè)化探索高效易行的新途徑奠定了基礎(chǔ)。
另外,卵核減數(shù)分裂染色體標(biāo)本制備技術(shù)在多倍體研究上國內(nèi)外屬首例,該項(xiàng)技術(shù)的突破,為多倍體魚類的起源及形成機(jī)制的研究起到推動(dòng)作用,并為三倍體魚類的開發(fā)和利用提供了細(xì)胞學(xué)依據(jù)。筆者首次將染色體熒光原位雜交技術(shù)及初期胚胎DAPI熒光染色方法應(yīng)用到魚類多倍體研究上,建立多倍體泥鰍鰭細(xì)胞系,研究了氯化鎘和殺蟲單對(duì)不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的毒性和作用機(jī)理,尤其是引起的遺傳學(xué)損傷,建立了檢測(cè)水體中氯化鎘和殺蟲單污染的細(xì)胞模型。該技術(shù)取得授權(quán)國家發(fā)明專利5項(xiàng)。
本書是一部研究遺傳理論與育種實(shí)踐相結(jié)合的專著,也是我們十余年在中國多倍體泥鰍遺傳與育種研究的部分成果的總結(jié),既有基本理論,又有關(guān)鍵技術(shù)。全書共15章,緒論(第1章);中國自然多倍體泥鰍的分布、染色體核型及形態(tài)特征(第2章);中國自然多倍體泥鰍線粒體DNA控制區(qū)的序列分析(第3章);中國自然四倍體泥鰍分子細(xì)胞遺傳學(xué)(第4章);中國自然四倍體泥鰍染色體構(gòu)成(第5章);中國自然四倍體泥鰍染色體減數(shù)分裂行為(第6章);中國自然多倍體泥鰍生殖特性(第7章);不同倍性及親子代泥鰍的DNA甲基化差異分析(第8章);雜交三倍體泥鰍培育及染色體組穩(wěn)定性(第9章);雜交三倍體泥鰍減數(shù)分裂及配子染色體研究(第10章);雜交三倍體泥鰍的生殖特性(第11章);雜交三倍體泥鰍配子染色體組構(gòu)成研究(第12章);不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的建立及生物學(xué)特性分析(第13章);氯化鎘對(duì)不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的毒性效應(yīng)(第14章);殺蟲單對(duì)不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的毒性作用(第15章)。作為國內(nèi)第一部系統(tǒng)介紹中國自然多倍體泥鰍的遺傳學(xué)專著,相信本書將對(duì)從事泥鰍遺傳育種研究的工作者有所幫助,可供有關(guān)研究人員和研究生學(xué)習(xí)及參考。
本書是以碩士研究生王佳博、袁旭、田萍萍、李瑩、錢聰、高養(yǎng)春、王玉生、劉博、徐雯、隋燚、齊紅蕊、麻天宇、馬辰、向陽、吳迪等部分研究結(jié)果為基礎(chǔ),加上最新研究成果編寫而成。研究工作得到日本北海道大學(xué)荒井克俊教授、黑龍江水產(chǎn)研究所孫效文研究員及中國海洋大學(xué)張全啟教授的幫助和指導(dǎo),其出版得到國家自然科學(xué)基金(31272650)項(xiàng)目的資助。在此表示衷心的感謝。
由于筆者對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的理論認(rèn)識(shí)不足,錯(cuò)誤和欠妥之處在所難免,懇請(qǐng)各位專家和同志批評(píng)指正。
著者2017年5月目錄
李雅娟,系大連海洋大學(xué)職工,李雅娟,博士,大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院教授,承擔(dān)國家863、國家自然科學(xué)基金、省重大、重點(diǎn)項(xiàng)目、省基金等多項(xiàng)科研項(xiàng)目。
第1章緒論
11魚類染色體的多倍性
12魚類自然多倍體形成機(jī)制
13魚類多倍體誘導(dǎo)
14人工誘導(dǎo)多倍體產(chǎn)生的方法
15多倍體的鑒定
16多倍體的生物學(xué)特性
17多倍體的應(yīng)用
18多倍體泥鰍研究現(xiàn)狀
第2章中國自然多倍體泥鰍的分布、染色體核型及形態(tài)特征
21中國自然多倍體泥鰍的分布
22中國自然多倍體泥鰍染色體核型及形態(tài)特征
第3章中國自然多倍體泥鰍線粒體DNA控制區(qū)的序列分析
31引言
32材料與方法
33結(jié)果
34討論
第4章中國自然四倍體泥鰍分子細(xì)胞遺傳學(xué)研究
41二倍體、四倍體泥鰍的銀染核型
42CMA3/DA/DAPI三重?zé)晒馊旧?br />43人58S 28SrDNA-FISH
第5章中國自然四倍體泥鰍染色體構(gòu)成研究
51引言
52材料與方法
53結(jié)果
54討論
第6章中國自然四倍體泥鰍染色體減數(shù)分裂行為
61引言
62材料與方法
63結(jié)果
64討論
第7章中國自然多倍體泥鰍生殖特性研究
71引言
72材料與方法
73結(jié)果
74討論
第8章不同倍性及親子代泥鰍的DNA甲基化差異分析
81泥鰍MSAP技術(shù)反應(yīng)體系的建立及優(yōu)化
82不同倍性及親子代泥鰍的DNA甲基化差異分析
第9章雜交三倍體泥鰍培育及染色體組穩(wěn)定性研究
91雜交三倍體泥鰍早期胚胎染色體組成研究
92不同倍性泥鰍雜交后代染色體數(shù)目組成的研究
93二倍體泥鰍四倍體泥鰍F1的不同發(fā)育階段染色體核型分析
第10章雜交三倍體泥鰍減數(shù)分裂及配子染色體研究
101雜交三倍體泥鰍的減數(shù)分裂
102雜交三倍體泥鰍精母細(xì)胞染色體的帶型及rDNA定位
第11章雜交三倍體泥鰍的生殖特性
111引言
112材料與方法
113結(jié)果
114討論
第12章雜交三倍體泥鰍配子染色體組構(gòu)成的研究
121引言
122材料與方法
123結(jié)果
124討論
第13章不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的建立及生物學(xué)特性分析
131引言
132材料與方法
133結(jié)果
134討論
第14章氯化鎘對(duì)不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的毒性效應(yīng)
141引言
142材料與方法
143結(jié)果
144討論
第15章殺蟲單對(duì)不同倍性泥鰍鰭細(xì)胞系的毒性作用
151引言
152材料與方法
153結(jié)果
154討論
參考文獻(xiàn)
附圖171