第六章雌核發(fā)育和雄核發(fā)育

第六章雌核發(fā)育和雄核發(fā)育第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月動物的受精類型

單精受精多精受精孤雌生殖人工授精雌核發(fā)育雄核發(fā)育第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月單精受精單精受精（Monospermy）：由一個精子入卵而完成受精作用。單精受精的卵體形比較小，卵黃少，對精子的反應比較敏銳

大多數(shù)動物都是單精受精，如棘皮動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物、硬骨魚類、無尾兩棲類、哺乳類第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月多精受精多精受精（Polyspermy）：有多個精子同時或先后入卵，卵體形比較大，卵黃也比較多，對于精子的反應比較遲鈍一些昆蟲、軟骨魚類、有尾兩棲類、爬行類、鳥類等，軟體動物椎實螺和大蝸牛，東方蠑螈精子入卵數(shù)可達16個第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月孤雌生殖孤雌生殖（Parthenogenesis）：在一些有性生殖的動物中，有時動物的卵不經受精過程，也能單獨發(fā)育成幼體的現(xiàn)象，叫孤雌生殖。只有真正不存在精子參與的生殖稱為孤雌生殖。

主要見于無脊椎動物，在甲殼類和昆蟲綱動物是很普遍的，在軟體動物和棘皮動物也存在第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月產雌孤雌生殖（水蚤、輪蟲等）產雄孤雌生殖（蜜蜂）周期性孤雌生殖（蚜蟲）偶然孤雌生殖（家蠶中的某些品種，一些爬行類和鳥類）人工孤雌生殖（魚類、海膽、蟾蜍等的人工孤雌生殖）孤雌生殖類型：孤雌生殖第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月蜜蜂精子卵細胞受精蜂王、工蜂雄峰直接發(fā)育二倍體單倍體第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月人工受精人工受精（Artificialfertilization）：根據成熟精子和卵子的生理特性采用相應的技術措施，促使精、卵相遇而達到受精的目的，以期最大限度的提高受精率第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一、魚類的雌核發(fā)育1.雌核發(fā)育的概念

雌核發(fā)育（Gynogenesis）：是指卵子在精子的刺激下，依靠自身的細胞核發(fā)育成只具有母系遺傳物質的個體的一種有性生殖方式。

同種或異種精子進入卵內只起刺激卵子發(fā)育的作用，不形成雄性原核和提供遺傳物質，其子代的遺傳物質完全來自雌核，因此雌核發(fā)育產生的后裔一般為雌性，只具有母本的性狀。第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雌核發(fā)育與孤雌生殖的異同點雌核發(fā)育是需要精子對卵子激活的孤雌生殖孤雌生殖是由各種外界刺激所引起的，不需精子參與相同點：都是特殊的有性生殖方式不同點：第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3.天然雌核發(fā)育魚類—亞馬遜花鳉亞馬遜花鳉在美洲的亞馬遜河流域中，生活著一種亞馬遜花鳉，它們全都是雌性。世上就沒有雄性亞馬遜花鳉，因此可以說，亞馬遜花鳉是魚類世界中真正的“女兒國”。那么，它們怎么繁衍后代呢？

它們并不是單性繁殖類的生物。到了生殖年齡，它們就四處尋找偷情的對象。它們尋找的是其他種族的雄性鳉類。這個尋找過程是很漫長的，也很沒面子。因為通常情況下，不同種族的雄鳉不愿意和這些不大正常的亞馬遜花鳉通婚。最終，亞馬遜花鳉不得不“破罐子破摔”，找那些沒談上戀愛的異族“老光棍”鳉通婚。

其實，這些借用的“丈夫”并不能真正幫助亞馬遜花鳉傳宗接代，它們的精子只能促使亞馬遜花鳉的卵子孵化，而不能把遺傳物質傳遞給下一代，所以亞馬遜花鳉的后代還能保持種族的純潔——都是雌性。第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月彭澤鯽源自江西省彭澤縣丁家湖、芳湖和太白湖等自然水域經長期人工選育而成的一個鯽魚養(yǎng)殖品系；生長速度比普通鯽魚快249.8%；染色體數(shù)為3n=150±；群體中有雄性，單營雌核發(fā)育天然雌核發(fā)育魚類—彭澤鯽第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月滇池高背鯽上世紀70年代中期在云南滇池及其水系發(fā)展起來的一個優(yōu)勢種群，個體大、生長快、繁殖力強；因背脊高聳而得名；染色體數(shù)為3n=162；群體中無雄性，營雌核發(fā)育天然雌核發(fā)育魚類—滇池高背鯽第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月產自河南省淇河；生長速度為普通鯽魚的2.5倍；脊背厚度為普通鯽魚的2倍，因而被稱為雙背鯽魚；染色體數(shù)為3n=162；雄性個體少，營天然雌核發(fā)育；與興國紅鯉精子受精產生的雌核發(fā)育子代稱為“異育淇鯽”淇河鯽天然雌核發(fā)育魚類—淇河鯽第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月僅生活在廣東翁源縣、湖南綏寧縣等地；因其尾部（約背鰭前基1/3外）的脊椎骨呈萎縮狀而得名；染色體數(shù)為3n=150；無雄性、營天然雌核發(fā)育縮骨鯽天然雌核發(fā)育魚類—縮骨鯽第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月天然雌核發(fā)育魚類—方正銀鯽產自黑龍江方正縣雙鳳水庫，是鯽魚的一個地方品種；生長快、性腺成熟遲、起捕率高；染色體數(shù)為3n=156，營雌核發(fā)育；群體中雄性占15%左右方正銀鯽既以雌核發(fā)育方式生殖，為什么在自然群體中又存在性成熟雄魚？第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月后代雄性比例與精子種類有關如果是鯉魚精子，雄性后代為0如果是二倍體鯽魚精子，雄性后代為2.5%如果是三倍體銀鯽精子，雄性后代為15%☆說明銀鯽的性別是由父本的遺傳物質所決定的；☆父本的基因組由于雌核發(fā)育而被整體排斥，但部分父本遺傳物質進入卵子并傳遞給了子代；☆但進入的是mtDNA、染色體DNA還是微小染色體DNA，目前還不清楚，但子代中沒有50%的父本染色體天然雌核發(fā)育魚類—方正銀鯽第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月銀鯽是二倍體還是三倍體？銀鯽的染色體數(shù)目為150±，而其親緣種鯽魚的染色體數(shù)為100，方正銀鯽為三倍體？銀鯽能產生形態(tài)、游泳速度正常的精子，精子的受精能力也正常；精子的DNA含量為其體細胞的一半方正銀鯽以正常的減數(shù)分裂方式產生精子方正銀鯽是二倍體嗎？☆染色體數(shù)為150±的方正銀鯽是二倍體還是三倍體，染色體應寫為2n=150還是3n=150？第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.銀鯽有兩種配子發(fā)育機制卵子是通過非正常減數(shù)分裂形成的，精子則是通過正常的減數(shù)分裂形成的2.方正銀鯽雌核發(fā)育的生殖機制卵子中到底存在何種物質使精核不能解凝，而處于致密狀態(tài)？銀鯽的生殖特點第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月異育銀鯽興國紅鯉♂雌核發(fā)育中精子僅僅起著激活卵子發(fā)育的作用，但在異域銀鯽的產生過程中，鯉魚精子不僅刺激方正銀鯽卵的發(fā)育，而且還對后代的性狀產生影響，這些影響包括：1.用鯉魚精子受精繁殖的異精雌核發(fā)育銀鯽后代生長速度快2.由不同類型異源精子引起的異精雌核發(fā)育后代雄性所占比例不同3.與銀鯽相比，異域銀鯽的肝臟LDH同工酶譜帶染色反應較快，且第二、三條譜帶活性相對較高銀鯽雌核發(fā)育的“異精效應”☆這也說明雖然父本的基因組由于雌核發(fā)育而被整體排斥，但部分父本遺傳物質仍然傳遞給了后代！第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4.天然雌核發(fā)育魚類的特點1）卵子具有與母本完全相同的染色體組型2）卵子與近緣兩性型雄魚的精子激活后才能發(fā)育，但精子只起激活的作用，并不發(fā)生雌、雄原核的融合。因此后代一般不具父本性狀。

卵子提供核遺傳物質，精子只起著激活卵子發(fā)育的作用第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5）絕大多數(shù)為三倍體，少數(shù)為二倍體和四倍體

銀鯽所生下的后代，從外部特征到內部結構和母親一模一樣，形成一個獨特的魚類“女兒國”。4）后代基因型為母體的，表現(xiàn)型似母體3）雌核發(fā)育后代全部為雌性（少數(shù)種類除外）通常在自然環(huán)境中，一種魚的性比約為1:1。普通鯽魚為4:1，而銀鯽則為9:1第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月天然雌核發(fā)育魚類的染色體組紅鯽的染色體數(shù)目是100,為二倍體(2n=100),扎龍湖銀鯽的體細胞具有100條染色體德、日的某一銀鯽二倍體：三倍體：絕大多數(shù)為三倍體數(shù)目為150左右方正銀鯽的體細胞具有150±條染色體四倍體：日本關東系銀鯽復合四倍體異育銀鯽第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5.天然雌核發(fā)育魚類的形成機制初級卵母細胞只進行一次成熟分裂，排出的卵子處于第一次成熟分裂中期，卵核染色體不減數(shù)來保持其染色體倍性。1）天然雌核發(fā)育型卵子的發(fā)生第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月精子的唯一作用是刺激卵子發(fā)育，精核始終受到控制而不形成雄性原核，保持固縮狀態(tài)2）受精細胞學及其機制雌核發(fā)育過程中使雄性染色體失活或排除的機制是什么？銀鯽卵質促使精核膜解體的功能異常，使復蓋精子頭部的核膜不能象在兩性融合生殖受精卵中那樣進行崩解，所以精核始終受到抑制不能發(fā)育成雄性原核，保持固縮狀態(tài)。第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月受精（fertilization）使精卵細胞的單倍染色體結合成合子的雙倍染色體受精（fertilization）：是指精卵細胞結合形成受精卵的過程，是新個體的開始。受精卵是單細胞受精的作用：活化卵細胞，刺激卵子開始發(fā)育第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月雜交起源兩性融合生殖型雜交雜合發(fā)育型雌核發(fā)育型孤雌生殖型雜交6.天然雌核發(fā)育魚類的起源雌核發(fā)育方式繁殖的魚類起源于兩個物種的雜交，如：方正銀鯽可能是由二倍體鯽魚和鯉魚雜交產生的第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月天然雌核發(fā)育的細胞學原理1.天然雌核發(fā)育的卵子的發(fā)生——與兩性融合生殖的魚類不同，它只進行一次成熟分裂，排出的卵子處于第一次成熟分裂中期。2.雌核發(fā)育的受精細胞學及其機制—銀鯽卵質促使精核膜解體的功能異常，使復蓋精子頭部的核膜不能象在兩性融合生殖受精卵中那樣進行崩解，所以精核不能進一步發(fā)育成雄性原核第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、魚類雌核發(fā)育的人工誘導精子染色體的遺傳滅活“受精卵”染色體的二倍體化2.誘導魚類雌核發(fā)育的關鍵步驟：1.人工誘導雌核發(fā)育的原理成熟的卵→失活精子刺激→“受精卵”→染色體加倍→雌核發(fā)育個體人工雌核發(fā)育：依照人們的需要，通過某些人為因素使一般在自然界進行有性生殖的種群中獲得雌核發(fā)育的后代。

第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一方面必須首先使精子染色體失活，另一方面還得保持精子穿透和激活卵細胞啟動發(fā)育的能力。（一）精子染色體的遺傳滅活Hertwig效應Hertwig效應：表明只有在適當?shù)母咻椛鋭┝肯拢拍軐е戮尤旧w完全失活，這時候，精子雖能穿入卵內，卻只能起到激活卵子啟動發(fā)育的作用。第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.輻射線處理：如γ射線、Χ射線和UV射線等。精子遇水就活動，遺傳失活的精子在水中呈“醉漢狀運動”。1）γ射線、Χ射線：主要起誘發(fā)染色體斷裂的作用。優(yōu)點：穿透力強，可同時處理大量的精子。缺點：需要特別安全的防護設備，且費用昂貴而有許多不便。第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2)UV射線：主要是作用是使精核DNA氫鍵斷裂，形成胸腺嘧啶二聚體，使DNA雙鏈間的鍵減弱，導致DNA局部變形，從而破壞DNA的正常復制和轉錄。優(yōu)點：設備簡單，操作容易，且比較安全。缺點：穿透力較弱注意：用紫外線照射精液時應在暗處進行，

對處理大量精液較為困難，被照的精子不大可能全部失活。第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月紫外線照射儀器第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月化學藥品處理：

常用試劑：甲苯胺藍、乙烯脲、二甲基硫酸鹽、吖

啶黃、噻嗪等

藥物的濃度處理的時間

第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月顯微手術法

顯微手術法：采用顯微操作的方法，直接去除受精卵中的雄性原核將兩個不同品系的近交系進行雜交。交配后，在精核與卵核尚未融合之前，從母鼠子宮內沖取受精卵，并用極細的吸管將精核去掉。在細胞松馳素B的處理下使雌核加倍，形成二倍體細胞。二倍體細胞在體外培養(yǎng)到囊胚期后，移植到養(yǎng)母的子宮內，使胚胎繼續(xù)發(fā)育，直至出生。第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）激活卵染色體的二倍體化一般來說，絕大多數(shù)魚類排出的卵子處于第二次減數(shù)分裂的中期，精子入卵后排出第二極體，此時的卵子僅剩減半的染色體數(shù)目。若用遺傳失活的精子受精，將產生單倍體。卵細胞第二極體

雌核發(fā)育的胚胎是單倍體，孵化時呈現(xiàn)顯著的畸形，具有典型的“單倍體綜合癥”，沒有存活能力。通過加倍卵子的染色體使其恢復二倍性后，便成為外觀正常的具有存活能力的雌核發(fā)育二倍體。第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.水產動物染色體加倍的原理抑制第一極體排出抑制第二極體排出抑制第一次卵裂第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

海產貝類排出的成熟卵子一般停留在第一次減數(shù)分裂的中期，只有在受精或經激活后卵子才完成第一次減數(shù)分裂和第二次減數(shù)分裂。1）

抑制第一極體釋放抑制第一極體排出，即阻止了同源染色體的分離。卵細胞第二極體第一極體第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2）

抑制第二極體釋放

魚類產出的成熟卵子一般處于第二次減數(shù)分裂的中期，第一極體在卵子產出前已排出。抑制第二極體排出，即阻止了姐妹染色單體的分離。第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3）抑制第一次卵裂

一般來講，雌核發(fā)育二倍體的純合度以第一卵裂抑制型為最高，其次為第二極體抑制型，第一極體抑制型最低。第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月減數(shù)雌核發(fā)育（Meioticgynogenesis）：抑制激活卵第二次成熟分裂后期第二極體的形成和排出產生的二倍體雌核發(fā)育稱為減數(shù)雌核發(fā)育，為雜合的。卵裂雌核發(fā)育（Mitoticgynogenesis）：抑制激活卵第一次卵裂產生二倍體稱為卵裂雌核發(fā)育，為純合的雌核發(fā)育的分類第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.卵子二倍體化的誘導方法

在細胞分裂周期中施加物理、化學等影響、干預細胞的正常分裂，以達到染色體加倍、細胞不分裂的目的。物理方法溫度休克和靜水壓法化學方法CB和秋水仙素生物方法遠源雜交第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月遠源雜交誘導雌核發(fā)育遠源雜交往往會抑制第二極體釋放鯉魚♂UV滅活草魚♀雌核發(fā)育二倍體草魚第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月遠源雜交誘導雌核發(fā)育的優(yōu)勢3）雌核發(fā)育后代容易鑒別1）遠源精子不需要紫外線滅活，保證了精子的活力，提高了受精率和雌核發(fā)育成功率；形態(tài)學上的差異染色體數(shù)目的差異性腺分化的差異2）簡化了實驗步驟，省去了摸索精子處理條件的繁瑣步驟；第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3.人工誘導雌核發(fā)育的形成機制人工誘導雌核發(fā)育的原理視頻第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、雌核發(fā)育魚的鑒定天然雌核發(fā)育魚類的鑒別（以方正銀鯽為例）

人工繁殖，仔魚沒有父本特征滅活精子人工受精，仔魚不出現(xiàn)“單倍體綜合癥”受精卵的細胞學觀察，精核不解凝視泡期胚胎腦部形態(tài)觀察，單倍體腦部呈S型畸形第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二正常和“S”型畸形的腦部形態(tài)第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月紅細胞大小，天然雌核發(fā)育魚類多為三倍體肝臟及肝細胞大小，天然雌核發(fā)育魚肝臟、肝細胞大體細胞染色體記數(shù)，天然雌核發(fā)育魚類染色體多為150±側線鱗的數(shù)目，雌核發(fā)育銀鯽側線鱗30.4-31.11，普通鯽

魚為28.65-29.22第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月人工雌核發(fā)育魚類的鑒別2）同源精子1）異源精子形態(tài)學差異染色體數(shù)目差異性腺分化差異形態(tài)學差異受精卵的細胞學觀察遺傳標記技術第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月四、雌核發(fā)育二倍體魚的性別1.XX－XY型：雄性性染色體異型，雌核發(fā)育后代全部為

雌性；2.

ZW－ZZ型：雌性性染色體異型，雌核發(fā)育后代雄性

（ZZ）和超雌性（WW）各占一半；一

般誘導雄核發(fā)育。分析雌核發(fā)育后代的性別結果可以了解被分析魚類的性別決定機制??！第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月五、雌核發(fā)育魚的生長和發(fā)育1.存活率2.可育性天然雌核發(fā)育成活率很高，生活力很強（如方正銀鯽）人工雌核發(fā)育魚成活率低（高度自交，缺乏變異）天然雌核發(fā)育魚類都是可育的人工雌核發(fā)育部分不育（人為因素使染色體斷裂或丟失）第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月六、雌核發(fā)育在水產養(yǎng)殖中的應用

性別控制快速建立純系異域銀鯽第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.性別控制美國為了限制移植的草魚和白鰱的種群繁殖，用紫外線處理過的鯉魚精子誘導白鰱卵的雌核發(fā)育，再經溫差休克處理，獲得了雌核發(fā)育魚，但誘導率較低。（草魚生理性雄魚的生產）利用生長特點，提高產量雌雄生長差異：雌魚快的如鯉魚控制繁殖、調節(jié)種群大小第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.快速建立純系按常規(guī)的育種方法，建立一個遺傳純系一般要經過8-10代的連續(xù)近交來完成，而采用人工雌核誘導發(fā)育的方法，可以大大加速純化的進程，只需要2-3代雌核發(fā)育就能完成。

第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月異育銀鯽興國紅鯉♂3.異域銀鯽1.育種原理興國紅鯉的精子只起誘導作用，其精核不與方正銀鯽的卵核相融合，其子代性狀不分離。但有可能交換極為有限的DNA片段，產生“異精效應”。2.親本母本：方正銀鯽（三倍體）父本：興國紅鯉第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月方正銀鯽體側扁，比普通鯽魚高、短。頭小，下唇厚無須。體背部黑灰色，體側部深銀灰色。體側部鱗片銀白亮麗，故稱為方正銀鯽。以植物性餌料為主的雜食性魚類生長速度快，對不良環(huán)境的忍耐能力強

方正銀鯽第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月親本的選擇標準母本：側線鱗30個～32個，頭小、體高、背厚、體格健壯、無傷病殘，體重在250克以上。父本：要求體高、背厚、外觀強壯、體色紅艷，體重在1公斤～1