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远缘杂交(Distant hybridization)一般是指种间、属间乃至亲缘关系更远的生物类型之间的杂交。杂交可融合不同物种的基因组,是新物种形成和多样化的重要推动力,存活的子代通常具有杂种优势,因此在动植物遗传育种上具有重要作用。由于杂交子代包含了两套甚至多套不同物种的基因组,通常会伴随着基因组不兼容性(Genomicincompatibility)和转录组休克(Transcriptomic shock)的现象发生,主要表现在基因结构和基因表达的改变。本实验室采用人工杂交育种技术,以团头鲂(Megalobrama amblycephala)为母本,翘嘴红鲌(Erythroculter ilishaeformis)为父本进行杂交,获得了两性可育的异源二倍体鲂鲌品系群体(F1-F4)。本实验依据团头鲂和翘嘴红鲌的全基因组测序结果及其杂交后代肝脏转录组的测序结果,来揭示异源二倍体后代鲂鲌F1、鲂鲌F2中来源于母本团头鲂和父本翘嘴红鲌两套基因组的相互作用,致使子代在繁殖力和生长力上表现出杂交优势。 1.从团头鲂和翘嘴红鲌基因组测序数据库中任意选取10个基因-Apob、Asxl、Ccr4、ElF2、Foxa、Hnrpn、Igfals、noct、Nrld、Slc43a,并从转录组测序数据库中任意选取4个代谢途径相关基因—Dhcr7、Idi1、 G6pc、GPat,通过克隆技术获得上述10个基因的部分DNA序列和4个代谢途径相关基因的部分cDNA序列,在基因组和转录组水平分析了鲂鲌杂交品系(鲂鲌F1,鲂鲌F2)及其原始亲本的重组情况。本论文从克隆序列的长度比较、序列相似性与重组信号分析、SNPs位点的重组情况、基因在四种鱼中的系统进化关系几个方面来探讨由于远缘杂交伴随的基因组不兼容性的发生引起的基因结构的改变。由结果可得,在基因组水平上,10个基因中,Apob、Asxl、Foxa、Hnrpn、Igfals、Noct、Nrld、Slc43a共8(80%)个基因发现有重组现象,Ccr4、ElF2共2(20%)两个基因不存在重组。其中鲂鲌杂交子代的序列共296条,存在重组信号的有214条(占72.2%),无重组信号的有82条(占27.7%);结果可知子代序列类型有偏父本型序列、偏母本型序列、父本-母本交替型重组序列、母本-父本交替型重组序列和子代变化型重组序列。在探究基因重组的同时我们还发现基因突变也会在杂交后代中发生。在转录组水平上,4个代谢相关基因均在杂交子代发现重组,其中子代序列共104条,存在重组信号的有69条(占66.3%),无重组信号的有35条(占33.7%)。这表明重组在鲂鲌远缘杂交品系的遗传上是一种普遍的基本现象,基因组不兼容性导致基因组结构的改变为物种遗传进化和多样性提供了分子方面的基础。 2.以转录组测序为基础,探讨代谢途径相关基因在鲂鲌品系中的表达特征,比较杂交子代与父母本在表达上的差异,并把鲌鲂的转录组数据加以比较。由145个相关代谢途径基因的表达热图可知,在同一代谢中同一基因不同种鱼中的表达水平具有显著差异;且有些基因可参与调控多个代谢途径。由非叠加性基因分析可得鲂鲌品系杂交F1和F2代中,超过60%基因的表达都是非叠加性表达,少于30%的差异表达基因在鲂鲌和鲌鲂F1和F2代显示表达的可叠加性,并且F2代比F1代所占比例要大,这表明非叠加性的表达具有遗传性。我们还利用Q-PCR技术分析Dhcr7、Idi1、G6pc、GPat基因在鲂鲌品系中的相对表达水平,结果显示,Dhcr7、Idi1基因表现出了亲本“表达水平优势”模式(Parental expression level dominance),而G6pc是典型的ELD-BSB的表达模式。种种结果表明远缘杂交伴随的转录组休克能够引起表达水平的改变,从而使鲂鲌杂交后代的代谢功能表现出杂种优势。