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刘少军院士研究团队等在鱼类远缘杂交研究领域取得新进展

发布人:日期:2019-12-31 09:10浏览数:

近日,我校刘少军院士研究团队与百迈客公司等单位合作在鱼类远缘杂交研究领域取得重要进展。相关研究成果以封面文章发表在国际权威刊物Genome Research(《基因组研究》)上,该文章题为:The subgenomes show asymmetric expression of allelesinhybrid lineages ofMegalobrama amblycephala ×Culter alburnus(杂交鲂鲌和鲌鲂品系亚基因组的等位基因非对称表达)。

鱼类具有32000多种,是脊椎动物中数目最多的类群。远缘杂交在鱼类的进化过程中具有重要作用。众多的鱼种数目为远缘杂交提供了丰富的亲本资源。远缘杂交可使其后代在基因型和表型方面发生显著变化。远缘杂交起源的异源杂交品系在繁衍后代的早期世代中,其亚基因组之间可能发生激烈的震荡,其基因组和转录组为克服基因组休克作用将产生一系列变化,包括基因结构和基因表达的变化。创制和系统研究两性可育的远缘杂交品系在鱼类遗传育种和鱼类进化具有重要意义。

世界上绝大多数鱼类的食性为杂食性或者肉食性,目前仅发现少数草食性鱼类(如团头鲂、草鱼和遮目鱼)。对自然界中以草类为主要饲料的鱼类进行改良具有重要意义。我校刘少军院士领导的科研团队通过10年的连续研究,将草食性团头鲂(Megalobrama amblycephala)和肉食性翘嘴红鲌(Culter alburnus,2n=48)进行远缘杂交,成功建立了二倍体杂交鲂鲌品系(F1-F6)和鲌鲂品系(F1-F3),增加了新型草食性鱼类种质资源。在遗传组成方面,这两个品系都具有来自亲本的两个亚基因组,在繁殖特性方面,这两个品系为两性可育,形成了两个可代代相传的异源二倍体杂交品系。用鲂鲌品系新型品系进一步研制了草食性杂交翘嘴鲂(获得国家水产新品种证书)等优质鱼类。

该文利用多种测序技术(Illumina、PacBio和Sanger),在基因组DNA水平和转录组水平,在鲂鲌和鲌鲂品系的前三个世代中,发现来源于团头鲂和翘嘴红鲌的145-974个表达基因产生了基因重组现象,这些重组基因可以降低两个亚基因组之间的不协调性,有利于远缘杂交鱼的存活和繁衍后代。他们比对了鲂鲌和鲌鲂品系与原始双亲的直系同源基因的表达情况,揭示了一系列基因表达模式,这些模式展示了二倍体杂交品系中加性效应、显现效应和超显现效应;发现加性效应伴随着世代更替逐步降低,而显现效应和超显现效应伴随着世代变化逐步增加的变化规律。上述研究结果表明,随着世代更替,杂交品系的遗传结构和基因表达发生了快速变化。这些快速变化将帮助杂交品系快速适应新的环境,有利于新物种形成。

原文链接:https://genome.cshlp.org/content/29/11/1805.full

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