刘少军教授团队解析异源二倍体杂交鱼品系分子生物学特性

日期:2015-09-21 09:10:38  浏览量:355

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异源二倍体鲂鲌杂交品系鱼外形图


(供稿 生科院)近日,Nature旗下知名期刊《Scientific Reports》刊登了我校生命科学学院刘少军教授研究团队关于异源二倍体杂交鲂鲌品系分子生物学特性的文章,题目为“Global transcriptional and miRNA insights into bases of heterosis in hybridization of Cyprinidae”。

理论上,由于生殖隔离的存在,鱼类远缘杂交后代一般不育。刘少军教授团队经过长期研究,创制了多个源于远缘杂交的可育鱼类品系,对杂交后代不育这一传统理论提出了挑战。异源二倍体鲂鲌品系的创建就是他们成功研制的源于远缘杂交的可育鱼类品系的一种,它是通过团头鲂和翘嘴红鲌这两个不同属的物种远缘杂交而形成的品系。历经6年多的连续研究,目前该品系已经成功繁衍到第四代(F4),形成了一个新型异源二倍体杂交鱼品系(F1-F4),为一个新物种的诞生奠定了坚实基础,也为证明异源二倍体化是形成新物种的可行途径之一提供了重要证据。然而,具有亲本团头鲂和翘嘴红鲌两套基因组的杂交品系的分子生物学特性如何?这是值得揭示的科学问题。

该文介绍了通过高通量技术分析了鲂鲌F1和F2与其亲本转录组和小RNA的表达模式。研究结果显示,鲂鲌F1和F2中大量的基因表达呈现出非加性表达和单一亲本主导表达模式。有意思的是,这些基因表达模式在F1和F2中能够遗传,从而显示了这个杂交品系的遗传稳定性。其中,团头鲂主导表达模式的基因主要集中于细胞发育的生物学功能,而翘嘴红鲌主导表达模式的基因主要集中于适应性和免疫相关的生物学功能。另外,该杂交品系的F1和F2中miRNA也同样呈现出非加性表达模式,这些非加性表达的miRNA功能也集中于个体发育、适应性和免疫等功能途径。该杂交品系中的基因和miRNA的表达模式变化,也与其杂交优势形成的分子生物学机制有关。

目前刘少军教授研究团队已经完成了该品系的重要亲本翘嘴红鲌的全基因组测序工作,将为进一步揭示该杂交品系的分子生物学特性提供了重要的基础。

该杂交品系的建立在生产具有重要价值。利用异源二倍体鲂鲌品系的雌性F1与雄性团头鲂回交,形成了具有多种优良性状的新品种—“杂交翘嘴鲂”。该品种的原始母本为团头鲂,具有草食性特性;其原始父本为翘嘴红鲌,具有肉食性、肉质好的特性。杂交翘嘴鲂保留了团头鲂的草食性优良特性,而其肉质中体现了翘嘴红鲌的肉质风味,其肉质鲜嫩、肌间刺比翘嘴红鲌少7.7%。在生长方面,II冬龄杂交翘嘴鲂可长到1.25kg以上,在相同养殖条件下,杂交翘嘴鲂比团头鲂和翘嘴红鲌增产20.0%以上,其增产效益显著,深受养殖户和消费者的喜爱。杂交翘嘴鲂相继通过农业部淡水鱼类种质监督检测测试中心的种质检测、湖南省畜牧水产局组织的品种初审以及农业部水产原种和良种审定委员会的品种审定之后,于2015年3月获得了国家农业部水产新品种证书。

刘少军教授研究团队历经二十多年对鱼类远缘杂交开展了系统研究,创新地创制了多个源于远缘杂交的同源四倍体鱼品系、异源二倍体鱼品系和同源二倍体鱼品系,形成了系统的鱼类远缘杂交理论体系,同时强调基础研究与应用研究并重,利用这些宝贵的品系研制了多种在生产上有重要应用价值的优良鱼类。