盘羊与绵羊杂交后代55条染色体分离规律及机制初探

Mammalian heteromery allodiploid's sterility is a hot spot in genetics and developmental biology research, mule is the typical representative. It is universally accepted that the odd-numbered chromosomes (2n =63) lead to gametogenesis failure. But argali and sheep first filial generation with 55 chromosomes are fertile. It is an important material for the research of heteromery allodiploid's sterility. This research will make use of karyotype analysis and G banding techniques research chromosomal karyotype and chromosomal differences between first filial generation and it's parents, and use androgenetic embryos and karyotype analysis techniques to confirm the sperm karyotype and analysis the characteristics of univalent. Then we will culture the spermatogonial stem cells and induce to differentiation. Immunofluorescence will be used to study formation and change of spindle and centromere in meiosis of spermatocytes to explore odd number of chromosomes separate laws in meiosis, reveals fertile mechanism of argali and sheep first filial generation with odd number of chromosomes. The result will provide new knowledge for research of heteromery allodiploid hybrid sterility, riching and perfecting the theory of reproductive biology, cytogenetics and animal reproduction studys.

哺乳动物异数异源二倍体不育一直是遗传与发育生物学研究的热点，骡子是典型代表，普遍的观点认为是由于其奇数条染色体（2n=63）配子形成失败而导致不育。盘羊与绵羊杂交后代具有55条染色体却普遍可育，是研究异数异源二倍体杂种不育的宝贵材料。本项目拟以盘羊与绵羊杂交后代为研究材料，利用染色体核型分析及G带显带技术研究其与亲本的染色体核型及差异；利用孤雄胚胎及染色体核型分析相关技术确认精子核型，分析单价体特性；利用精原干细胞体外培养、诱导分化及免疫荧光染色技术研究精母细胞减数分裂过程中纺锤体、着丝粒的形成及变化，探讨减数分裂过程中奇数条染色体分离的规律，揭示盘羊与绵羊杂交后代可育机制，其结果将为异数异源二倍体杂种不育的研究提供新的事实依据，丰富完善生殖生物学、细胞遗传学、动物繁殖学理论。

在自然界中，哺乳动物异数异源二倍体杂种大多不育，普遍的观点认为是由于奇数条染色体配子形成失败而导致。盘羊与绵羊杂交后代具有55条染色体却普遍可育，因此本项目以盘羊与绵羊杂交F1代为研究材料，利用盘羊基因组测序技术研究盘羊与绵羊的进化关系；利用染色体G带核型分析、胚胎核型分析、精子核型分析、荧光原位杂交技术研究杂交F1代与亲本染色体差异，确认其精子核型，分析单价体特性，并结合基因组测序结果探讨减数分裂过程中奇数条染色体分离规律，揭示盘羊与绵羊杂交F1代可育机制。.染色体G带核型分析结果表明盘羊具有56 条染色体，第l、2号为中部着丝粒染色体，第3～27号为端部着丝粒染色体， X为最大的端部着丝粒染色体，Y为最小的中部着丝粒染色体；与盘羊相比，绵羊多一对中部着丝粒染色体，少2对端部着丝粒染色体；其杂交F1代55条染色体，28条来源于盘羊，27条来源于绵羊，根据体细胞G带核型分析及Fish结果，推断其来源于绵羊的2 号染色体长、短臂分别与来源于盘羊的 3 号及 7 号染色体配对；且研究显示，杂交F1代雄性生殖细胞具有 27、28 条两种染色体核型，而且两种精子都可支持胚胎发育得到后代，其后代比例3:7，这证明盘羊与绵羊杂交F1代羊虽然55条染色体，但可正常进行减数分裂。综合盘羊全基因组测序结果盘羊与绵羊基因组的相似度高，亲缘关系较近，这就为在减数分裂过程中来源于绵羊的单条的 2 号染色体长、短臂分别与来源于盘羊的 3 号及 7 号染色体配对这一观点提供理论依据。综上所述，我们推测盘羊与绵羊杂交F1代在减数分裂过程中，来源于绵羊的2号染色体与来源于盘羊的3号与7号染色体配对，可正常形成配子，产生后代，所以盘羊与绵羊杂交F1代具有55条染色体却可育。.盘羊与绵羊杂交F1代具有55条染色体却可育，为研究奇数条染色体的减数分裂过程及机制提供了宝贵的研究材料，本项目的结果将为异数异源二倍体杂种不育的研究提供新的事实依据，极大的丰富完善生殖生物学、细胞遗传学、动物繁殖学理论。