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人工诱导雌核发育(artificial induction of gynogenesis)是指采用物理、化学或生物方法,在雄核不参与合子形成的情况下,卵子依靠自身雌核的遗传物质发育成胚胎的技术过程。开展人工诱导雌核发育的研究,对快速建立纯系,并进而开展遗传育种研究具有重要价值。此外,雌核发育后代由于其遗传物质完全来源于母本一方,所以也是研究性别遗传机制、基因-着丝粒重组、基因作图及克隆的珍贵材料。本研究选取我国北方的主要养殖贝类栉孔扇贝作为研究对象,首次采用电刺激的方法诱导栉孔扇贝的雌核发育,并对诱导条件进行了参数优化。利用Hoechst染色法,观察了电刺激诱导后卵内早期核相的变化,并利用流式细胞仪法和染色体计数法对所得雌核发育胚胎的倍性进行了分析。1、电刺激诱导的参数优化:为获得诱导栉孔扇贝雌核发育的最优电刺激条件,本实验选取了影响电刺激诱导的五个主要因素:电场强度、电容、脉冲次数、卵子密度及电刺激缓冲液的种类,采用正交设计的方法,分别研究了这五个因素对诱导栉孔扇贝雌核发育的影响并筛选最优的条件组合。具体结果如下:(1)电刺激缓冲液的选择。设定电刺激诱导条件为场强0.98kv/cm,电容3μF,2次电脉冲,测试3种缓冲液(甘露醇、山梨醇和Zimmerman氏)在3种浓度梯度(0.25mol/L,0.30mol/L和0.35mol/L)下的卵裂率。结果显示:在配制以上3种电刺激缓冲液时,甘露醇、山梨醇和蔗糖的浓度分别选用0.30mol/L,0.25mol/L和0.30mol/L时,获得的卵裂率最高。将电刺激缓冲液、场强和电容设计三因子正交实验,比较不同电刺激缓冲液的诱导效果,结果表明不同缓冲液的诱导效果差异不显著(p>0.05),但甘露醇缓冲液的诱导效果优于Zimmerman氏缓冲液和山梨醇缓冲液。因此后续实验都选用浓度为0.30mol/L的甘露醇电刺激缓冲液。(2)卵子密度值的优化。对卵子密度、场强及电容采用L9(3~4)正交实验设计,对统计结果进行分析得到,在中高度场强(1.30kv/cm和1.62kv/cm)下,卵裂率随卵子密度值的增加而呈上升趋势,最佳卵子密度是11.25×10~4个/ml,结合1.30kv/cm的场强和10μ F的电容时得到的雌核发育卵裂率高达27.46%。(3)场强对诱导效果的影响。单因子分析法结果表明,从0.75kv/cm到1.13kv/cm,随着场强的增加,卵裂率逐步上升,1.13kv/cm时卵裂率达最大,然后随着场强继续增加,卵裂率显著下降(p<0.05)。初步确定场强的最适范围是1.00到1.75kv/cm。(4)电容值的优化及最优参数组合的筛选。对场强、电容及脉冲次数使用L9(3~4)正交实验设计,得到不同电容梯度对雌核发育诱导率的影响差异极显著,其中3μF的诱导效果最佳,25μF的诱导效果最差。同时筛选得到的最优参数组合是:密度值为11.25×10~4个/ml,使用0.30mol/L的甘露醇缓冲液,电场强度1.20kv/cm,电容3μF,2次电脉冲,此时的卵裂率是28.16%,胚胎存活率达98.37%。2、雌核发育胚胎的细胞学分析:(1)胚胎发育情况检测。电刺激能诱导栉孔扇贝卵子的雌核发育,普通光学显微镜下观察到,电刺激处理后部分卵子发生卵裂,但是发育滞缓,而且电刺激处理后卵膜易脱落,卵子易畸形。(2)早期胚胎的核相变化分析。通过Hoechst染色观察,发现胚胎发育时间滞后,大部分激活的卵子进入正常的卵裂进程,只有少数出现只排一个极体或不排极体的现象。(3)倍性分析。染色体计数法结果显示,单倍体的比率占48.98%,非整倍体的比率占45.92%,二倍体的比率占5.10%。流式细胞仪的分析结果显示电刺激处理组主峰的DNA含量值约为对照组的1/2,即得到的胚胎是单倍体。两种倍性分析方法的结果证明,该电刺激诱导条件能有效的诱导栉孔扇贝雌核发育。