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    我国学者在鱼类远缘杂交研究领域取得新进展

    日期 2019-12-25   来源:生命科学部   作者:任红艳 王臣 冯雪莲  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(批准号:31730098,31430088 和 31702334)资助下,湖南师范大学刘少军教授研究团队与百迈客公司等单位合作在鱼类远缘杂交研究领域取得重要进展。研究成果以“The Subgenomes Show Asymmetric Expression of Alleles in Hybrid Lineages of Megalobrama amblycephala ×Culteral burnus”(杂交鲂鲌和鲌鲂品系亚基因组的等位基因非对称表达)为题,于10月24日在线发表于Genome Research(《基因组研究》)。论文链接:https://genome.cshlp.org/content/29/11/1805.full。

      鱼类有32000多种,是脊椎动物中数目最多的类群。远缘杂交在鱼类的进化过程中具有重要作用,可使其后代在基因型和表型方面发生显著变化。远缘杂交起源的异源杂交品系在繁衍后代的早期世代中,其亚基因组之间可能发生激烈的震荡,基因组和转录组为克服基因组休克作用将产生一系列变化,包括基因结构和基因表达的变化。创制和系统研究两性可育远缘杂交品系对鱼类遗传育种和鱼类进化具有重要意义。

      世界上绝大多数鱼类的食性为杂食性或者肉食性,目前仅发现少数草食性鱼类(如团头鲂、草鱼和遮目鱼)。对自然界中以草类为主要饲料的鱼类进行改良具有重要意义。刘少军教授团队通过10年的研究,将草食性团头鲂(Megalobrama amblycephala)和肉食性翘嘴红鲌(Culteral burnus,2n=48)进行远缘杂交,成功建立了二倍体杂交鲂鲌品系(F1-F6)和鲌鲂品系(F1-F3),增加了新型草食性鱼类种质资源。在遗传组成方面,这两个品系都具有来自亲本的两个亚基因组,在繁殖特性方面,这两个品系为两性可育,形成了两个可代代相传的异源二倍体杂交品系。用鲂鲌品系新型品系进一步研制了草食性杂交翘嘴鲂(获得国家水产新品种证书)等优质鱼种。进一步利用多种测序技术,课题组发现在基因组DNA水平和转录组水平,在鲂鲌和鲌鲂品系的前三个世代中,来源于团头鲂和翘嘴红鲌的145-974个表达基因产生了基因重组现象,这些重组基因可以降低两个亚基因组之间的不协调性,有利于远缘杂交鱼的存活和繁衍后代。他们比对了鲂鲌和鲌鲂品系与原始双亲的直系同源基因的表达情况,揭示了一系列基因表达模式,这些模式展示了二倍体杂交品系中加性效应、显现效应和超显现效应;发现加性效应伴随着世代更替逐步降低,而显现效应和超显现效应伴随着世代变化逐步增加的变化规律。

      该研究表明,随着世代更替,杂交品系的遗传结构和基因表达发生了快速变化。这些变化将帮助杂交品系快速适应新的环境,有利于新物种形成。

    图. 杂交品系的等位基因表达和顺反式调控

    (A) 在杂交鲂鲌和鲌鲂品系中团头鲂和翘嘴红鲌等位基因的表达值,方框中的黑线代表中间值;(B,C)亲本及其杂交后代中 (翘嘴红鲌 / 团头鲂)密度分布log2值的测定,这幅图描述了三种组织中等位基因表达偏倚的程度: L表示肝脏;G表示性腺; M表示肌肉;(D) 在杂交鲂鲌和鲌鲂品系肝脏中的顺反式调控,箭头和虚线分别代表基因数量从 F1到 F3的逐渐增加和减少的趋势,实线代表没有明显的趋势




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