物种之间的杂交往往导致杂种失活和杂种不育，远缘杂交导致生殖隔离的一个可能机制是杂种后代中来自不同物种的基因不相容和核质冲突。另一方面，基因组之间冲突和核质冲突是物种进化的动力。本论文基于红鲫（carassius auratus red var.）(G)和团头魴（megalobrama amblycephala）(B)远缘杂交实验中的重要结果，以红鲫为母本和团头魴为父本得到能够存活的子代，而反交后代却100％不存活。鉴于以上现象与有关理论基础，我们推断“核质冲突可能是导致反交后代致死重要原因之一”。为了验证我们的假设，本实验以团头魴早×红鲫♂（鲂鲫F1）(BG)为实验组，以红鲫♀×团头魴♂（鲫鲂F1）(GB)、红鲫自交，团头魴自交为对照组，对其四个代表性胚胎发育时期（囊胚期，原肠期，心脏跳动期，出苗期）的线粒体DNA进行了研究分析。首先我们对胚胎内的父母本线粒体DNA变化进行了研究，探究线粒体的变化与胚胎致死的相关性，另外我们还利用显微注射线粒体技术，探究外源线粒体对胚胎发育的影响及其在胚胎发育过程中的变化。在转录组水平，我们对四个物种的四个时期的胚胎进行了转录组测序比较分析，对鲂鲫致死的可能基因进行了进一步的研究。通过对红鲫和团头魴杂交系统的分析，我们发现了父本线粒体在鲤科杂交鱼中的行为，同时也说明了核质冲突在鲂鲫致死的相关关系。本论文获得的具体研究结果如下:　　1.基于对父母本线粒体变化在实验组（鲂鲫）与对照组（红鲫、团头魴和鲫鲂）的研究。我们设计了针对红鲫和团头魴线粒体基因cytb特异的引物，对父母本线粒体DNA在胚胎发育中的变化进行了系统检测。结果发现在两个杂交物种的胚胎中，父本mtDNA在鲤科鱼的胚胎发育过程中消除滞后并且所有线粒体基因表达沉默。父本mtDNA在受精卵时期存在，但是在鲫鲂F1成鱼组织中和幼苗中均没有发现父本线粒体DNA，这就意味着父本mtDNA的传递和消除是为了确保严格的线粒体的母本遗传。令人惊讶的是，父本mtDNA在胚胎发育过程中一直到心脏跳动期都是可以被检测到的，直到出苗时期才消失，这也暗示着它的滞后消失导致早期胚胎发育的胚胎异质性。更重要的是，在整个胚胎发育过程中，我们并没发现任何线粒体基因的表达，说明父本线粒体基因在整个胚胎发育过程中都是表达沉默的，从而排除胚胎在发育过程中线粒体异质对胚胎发育的影响。因此，在理科杂交鱼中，父本线粒体滞后消除并且表达沉默。清楚的是，线粒体基因的表达沉默揭示出一种新的线粒体母性遗传机制，同时也意味着可能可以通过线粒体转植和替换来达到治疗线粒体相关疾病。　　2.在大部分真核生物中，线粒体和线粒体DNA总是严格母系遗传，而精子mtDNA通常在受精过程中进入卵子，但是在受精后很快被消除。有报道称显微注射精子和肝脏小鼠mtDNA到胚胎中，线粒体一直存在直到出生后。同时鲤科杂交鱼中精子线粒体在胚胎发育过程中滞后消除并且转录沉默。本论文我们利用来自红鲫和斑马鱼的肝脏、心脏和精子的线粒体互相注射到对方的1细胞的受精卵中，然后再对显微注射的四个时期（囊胚期、原肠期、心脏跳动期和出苗期）的胚胎中线粒体的mtDNA和mtRNA进行检测。不同于杂交鱼中通过受精传递到胚胎中精子线粒体DNA，他们在心脏跳动期后消失并且在整个胚胎发育过程中表达沉默。这些通过显微注射到胚胎中外源线粒体，在胚胎发育的整个过程中不仅一直存在而且也持续表达。更令人惊奇的是，显微注射的线粒体的斑马鱼胚胎发育正常，这也就说明线粒体异质并不影响胚胎的形成和发育。因此，外源线粒体的持续存在以及表达是依赖于线粒体的传递方式而不是线粒体的来源，这也暗示着胚胎中存在着负责清除并沉默受精来源的精子线粒体DNA，而不能清除通过显微注射进入胚胎的线粒体，这些发现为关于胚胎中mtDNA命运及其在正常和疾病中异质性机制提供了新的解释。　　3.不同物种之间的杂交往往存在不同程度的核质不相容，而导致其后代不育、不能存活以及表型上的不正常。近年来科研工作者也在核质不相容的方面开展了许多的相关研究，然而直接的实验相关的证据还是很少。红鲫(2n=100)和团头魴(2n=48)同属于鲤科，但分别隶属于鲤亚科鲌亚科。本实验将团头魴和红鲫进行人工远缘杂交，发现反交后代BG严重畸形并且致死，而正交交后代GB成活。考虑到正交能存活后代GB的母本基因组远大于父本，而线粒体为严格意义上的母系遗传，所以核基因组与线粒体基因组之间的冲突相对较少。然而反交后代致死且反交后代中母本核基因组远小于父本核基因组，所以我大胆猜想正交后代严重畸形且致死的重要原因之一可能是远大于母本的父本核基因组与母源性细胞质基因组之间不相容。为了验证我们的猜想，我们提取红鲫的精子线粒体注射到BG的1-2细胞胚胎中，结果发现显微注射的父源性线粒体虽然没能改变BG因内脏裸露而致死命运，但却在很大程度上缓解了胚胎的畸形程度，有部分鱼苗甚至可以正常游动。因此，我们推测核质冲突在导致BG畸形和能量供给方面有重要影响，而其最终致死是由于核质冲突与核-核冲突共同作用的结果。　　4.综合上述研究结果，我们认为尽管父本线粒体在杂种胚胎中滞后消除却一直表达静止，从而防止了父本线粒体基因在胚胎发育过程中的作用，同时实验也说明父本线粒体在胚胎中的滞留与鲂鲫致死没有直接关系。另外显微注射线粒体到BG受精卵中，试图通过注射线粒体来改变其致死的结局，然而结果却显示注射了线粒体的胚胎能够增强胚胎的活性及其存活时间，但是却不能改变其致死的结局。这些结果表明我们没能从线粒体角度探究其与杂交胚胎致死的直接相关关系，因此，为了进一步探究杂交胚胎致死与核质冲突相关关系，我们利用高通量测序的优势，我们对实验中的四个物种的四个具有代表性的胚胎进行了转录组测序。通过对整体基因表达水平的考察，以及将BG各胚胎时期与其他三个物种同一时期的胚胎基因表达水平进行比较分析，获得了许多差异表达基因。同时我们利用红鲫和团头魴的unigenes构建了一个模拟杂交转录组参考序列，再对杂交鱼中的个胚胎时期的父母本基因表达差异分析，从而获得了父母本基因在杂交胚胎中的差异表达谱。这些早期转录本分析为我们从转录组角度探索双亲表达的核基因与母源性的线粒体基因的不相容关系，以及这种核质冲突与鲂鲫F1致死的相关关系打下了重要的基础。