雌核发育二倍体鲫鲤产生二倍体卵子的遗传机制研究

The allotetraploid (AT) population was obtained by crossing red crucian carp (♀) with common carp (♂), which stably produced diploid gametes. Gynogenesis was applied to the diploid eggs produced by AT. An all female gynogenetic diploid hybrid clone line (G1-G6), which possessed the unique reproductive trait of producing diploid eggs, was established. The results of the gonad development process, germ cell DNA content and ploidy, gonad microstructure and ultrastructure observation and early-stage gonad tissue culture indicated that this unique reproduction form associated with the genetic material doubled. In this program,we aimed to establish germ cell line of the diploid hybrids and study the mechanism of diploid hybrids produce diploid gametes. We will culture the early-stage gonad of the diploid hybrids and the control group red crucian carp, summarize the fish germ cell culture conditions, separation and identification methods and use the living cells workstation to real-time monitor the growth and development of germ cell in vitro.This program has great significance in developmental biology and fish genetic breeding.

通过鲫、鲤远缘杂交获得了异源四倍体鲫鲤群体（AT），它们能稳定产生二倍体配子，对其产生的二倍体卵子进行雌核发育研究，建立了雌核发育二倍体鲫鲤克隆体系（G1-G6）。雌核发育二倍体鲫鲤是一种全雌杂交二倍体鱼，它们具有产生不减数二倍体卵子的繁殖特性。通过对雌核发育二倍体鲫鲤性腺发育过程、生殖细胞DNA含量和染色体倍性、性腺显微和超微结构、早期性腺体外培养等方面进行观察，发现这种独特的繁殖方式与早期生殖细胞遗传物质的加倍有关。本课题将在已有的研究基础上以二倍体红鲫为对照对雌核发育二倍体鲫鲤的早期性腺进行体外组织培养，在体外活细胞条件下观察生殖细胞生长发育的动态过程，同时结合细胞和分子生物学方法深入研究这种二倍体杂交鱼产生二倍体卵子的生物学机制，并从中探索鱼类生殖细胞体外培养条件及其分离和鉴定方法，所取得的研究成果将在发育生物学和鱼类遗传育种方面具有重要意义。

通过雌核发育方法在鲫、鲤远缘杂交后代中培育出雌核发育二倍体鲫鲤克隆体系，它们能稳定产生不减数的二倍体卵子。目前，脊椎动物中不减数配子的形成机制还不是很清楚。本课题以红鲫和鲤鱼为对照组对雌核发育二倍体鲫鲤进行研究，来探讨不减数配子的形成机制。研究结果表明：1）卵巢组织体外培养时主要形成生殖细胞和成纤维细胞，分选出圆形、细胞核较大、贴壁性较差的细胞经vasa、dazl、nanos和 dnd鉴定为生殖细胞，活细胞工作站观察发现雌核发育二倍体鲫鲤的生殖细胞存在大量的细胞融合现象；2）雌核发育二倍体鲫鲤性腺显微和超微切片观察中发现大量的双核和多核细胞，这为生殖细胞在体内发生融合提供了证据。在对照组红鲫和鲤鱼中没有发现细胞融合和多核细胞形成的现象；3）在雌核发育二倍体鲫鲤性腺发育中I期卵巢发育持续10个月左右，而对照组二倍体红鲫和鲤鱼I期卵巢发育持续2-3个月，这表明雌核发育二倍体鲫鲤性腺在进入减数分裂前会经历一个特殊的发育时期。本课题的研究不仅发现在脊椎动物中可以通过细胞融合的方式来产生不减数配子而且在鱼类性腺体外培养和鉴定方面也取得了重要成果，这在进化生物学和繁殖生物学中都具有重要意义。