雌核发育和雄核发育

关于雌核发育和雄核发育动物的受精类型

单精受精多精受精孤雌生殖人工授精雌核发育雄核发育第2页,共72页，2024年2月25日，星期天单精受精单精受精（Monospermy）：由一个精子入卵而完成受精作用。单精受精的卵体形比较小，卵黄少，对精子的反应比较敏锐

大多数动物都是单精受精，如棘皮动物、环节动物、软体动物、硬骨鱼类、无尾两栖类、哺乳类第3页,共72页，2024年2月25日，星期天多精受精多精受精（Polyspermy）：有多个精子同时或先后入卵，卵体形比较大，卵黄也比较多，对于精子的反应比较迟钝一些昆虫、软骨鱼类、有尾两栖类、爬行类、鸟类等，软体动物椎实螺和大蜗牛，东方蝾螈精子入卵数可达16个第4页,共72页，2024年2月25日，星期天孤雌生殖孤雌生殖（Parthenogenesis）：在一些有性生殖的动物中，有时动物的卵不经受精过程，也能单独发育成幼体的现象，叫孤雌生殖。只有真正不存在精子参与的生殖称为孤雌生殖。

主要见于无脊椎动物，在甲壳类和昆虫纲动物是很普遍的，在软体动物和棘皮动物也存在第5页,共72页，2024年2月25日，星期天产雌孤雌生殖（水蚤、轮虫等）产雄孤雌生殖（蜜蜂）周期性孤雌生殖（蚜虫）偶然孤雌生殖（家蚕中的某些品种，一些爬行类和鸟类）人工孤雌生殖（鱼类、海胆、蟾蜍等的人工孤雌生殖）孤雌生殖类型：孤雌生殖第6页,共72页，2024年2月25日，星期天蜜蜂精子卵细胞受精蜂王、工蜂雄峰直接发育二倍体单倍体第7页,共72页，2024年2月25日，星期天人工受精人工受精（Artificialfertilization）：根据成熟精子和卵子的生理特性采用相应的技术措施，促使精、卵相遇而达到受精的目的，以期最大限度的提高受精率第8页,共72页，2024年2月25日，星期天一、鱼类的雌核发育1.雌核发育的概念

雌核发育（Gynogenesis）：是指卵子在精子的刺激下，依靠自身的细胞核发育成只具有母系遗传物质的个体的一种有性生殖方式。

同种或异种精子进入卵内只起刺激卵子发育的作用，不形成雄性原核和提供遗传物质，其子代的遗传物质完全来自雌核，因此雌核发育产生的后裔一般为雌性，只具有母本的性状。第9页,共72页，2024年2月25日，星期天第10页,共72页，2024年2月25日，星期天2.雌核发育与孤雌生殖的异同点雌核发育是需要精子对卵子激活的孤雌生殖孤雌生殖是由各种外界刺激所引起的，不需精子参与相同点：都是特殊的有性生殖方式不同点：第11页,共72页，2024年2月25日，星期天3.天然雌核发育鱼类—亚马逊花鳉亚马逊花鳉在美洲的亚马逊河流域中，生活着一种亚马逊花鳉，它们全都是雌性。世上就没有雄性亚马逊花鳉，因此可以说，亚马逊花鳉是鱼类世界中真正的“女儿国”。那么，它们怎么繁衍后代呢？

它们并不是单性繁殖类的生物。到了生殖年龄，它们就四处寻找偷情的对象。它们寻找的是其他种族的雄性鳉类。这个寻找过程是很漫长的，也很没面子。因为通常情况下，不同种族的雄鳉不愿意和这些不大正常的亚马逊花鳉通婚。最终，亚马逊花鳉不得不“破罐子破摔”，找那些没谈上恋爱的异族“老光棍”鳉通婚。

其实，这些借用的“丈夫”并不能真正帮助亚马逊花鳉传宗接代，它们的精子只能促使亚马逊花鳉的卵子孵化，而不能把遗传物质传递给下一代，所以亚马逊花鳉的后代还能保持种族的纯洁——都是雌性。第12页,共72页，2024年2月25日，星期天彭泽鲫源自江西省彭泽县丁家湖、芳湖和太白湖等自然水域经长期人工选育而成的一个鲫鱼养殖品系；生长速度比普通鲫鱼快249.8%；染色体数为3n=150±；群体中有雄性，单营雌核发育天然雌核发育鱼类—彭泽鲫第13页,共72页，2024年2月25日，星期天滇池高背鲫上世纪70年代中期在云南滇池及其水系发展起来的一个优势种群，个体大、生长快、繁殖力强；因背脊高耸而得名；染色体数为3n=162；群体中无雄性，营雌核发育天然雌核发育鱼类—滇池高背鲫第14页,共72页，2024年2月25日，星期天产自河南省淇河；生长速度为普通鲫鱼的2.5倍；脊背厚度为普通鲫鱼的2倍，因而被称为双背鲫鱼；染色体数为3n=162；雄性个体少，营天然雌核发育；与兴国红鲤精子受精产生的雌核发育子代称为“异育淇鲫”淇河鲫天然雌核发育鱼类—淇河鲫第15页,共72页，2024年2月25日，星期天仅生活在广东翁源县、湖南绥宁县等地；因其尾部（约背鳍前基1/3外）的脊椎骨呈萎缩状而得名；染色体数为3n=150；无雄性、营天然雌核发育缩骨鲫天然雌核发育鱼类—缩骨鲫第16页,共72页，2024年2月25日，星期天天然雌核发育鱼类—方正银鲫产自黑龙江方正县双凤水库，是鲫鱼的一个地方品种；生长快、性腺成熟迟、起捕率高；染色体数为3n=156，营雌核发育；群体中雄性占15%左右方正银鲫既以雌核发育方式生殖，为什么在自然群体中又存在性成熟雄鱼？第17页,共72页，2024年2月25日，星期天后代雄性比例与精子种类有关如果是鲤鱼精子，雄性后代为0如果是二倍体鲫鱼精子，雄性后代为2.5%如果是三倍体银鲫精子，雄性后代为15%☆说明银鲫的性别是由父本的遗传物质所决定的；☆父本的基因组由于雌核发育而被整体排斥，但部分父本遗传物质进入卵子并传递给了子代；☆但进入的是mtDNA、染色体DNA还是微小染色体DNA，目前还不清楚，但子代中没有50%的父本染色体天然雌核发育鱼类—方正银鲫第18页,共72页，2024年2月25日，星期天银鲫是二倍体还是三倍体？银鲫的染色体数目为150±，而其亲缘种鲫鱼的染色体数为100，方正银鲫为三倍体？银鲫能产生形态、游泳速度正常的精子，精子的受精能力也正常；精子的DNA含量为其体细胞的一半方正银鲫以正常的减数分裂方式产生精子方正银鲫是二倍体吗？☆染色体数为150±的方正银鲫是二倍体还是三倍体，染色体应写为2n=150还是3n=150？第19页,共72页，2024年2月25日，星期天1.银鲫有两种配子发育机制卵子是通过非正常减数分裂形成的，精子则是通过正常的减数分裂形成的2.方正银鲫雌核发育的生殖机制卵子中到底存在何种物质使精核不能解凝，而处于致密状态？银鲫的生殖特点第20页,共72页，2024年2月25日，星期天异育银鲫兴国红鲤♂雌核发育中精子仅仅起着激活卵子发育的作用，但在异域银鲫的产生过程中，鲤鱼精子不仅刺激方正银鲫卵的发育，而且还对后代的性状产生影响，这些影响包括：1.用鲤鱼精子受精繁殖的异精雌核发育银鲫后代生长速度快2.由不同类型异源精子引起的异精雌核发育后代雄性所占比例不同3.与银鲫相比，异域银鲫的肝脏LDH同工酶谱带染色反应较快，且第二、三条谱带活性相对较高银鲫雌核发育的“异精效应”☆这也说明虽然父本的基因组由于雌核发育而被整体排斥，但部分父本遗传物质仍然传递给了后代！第21页,共72页，2024年2月25日，星期天4.天然雌核发育鱼类的特点1）卵子具有与母本完全相同的染色体组型2）卵子与近缘两性型雄鱼的精子激活后才能发育，但精子只起激活的作用，并不发生雌、雄原核的融合。因此后代一般不具父本性状。

卵子提供核遗传物质，精子只起着激活卵子发育的作用第22页,共72页，2024年2月25日，星期天5）绝大多数为三倍体，少数为二倍体和四倍体

银鲫所生下的后代，从外部特征到内部结构和母亲一模一样，形成一个独特的鱼类“女儿国”。4）后代基因型为母体的，表现型似母体3）雌核发育后代全部为雌性（少数种类除外）通常在自然环境中，一种鱼的性比约为1:1。普通鲫鱼为4:1，而银鲫则为9:1第23页,共72页，2024年2月25日，星期天天然雌核发育鱼类的染色体组红鲫的染色体数目是100,为二倍体(2n=100),扎龙湖银鲫的体细胞具有100条染色体德、日的某一银鲫二倍体：三倍体：绝大多数为三倍体数目为150左右方正银鲫的体细胞具有150±条染色体四倍体：日本关东系银鲫复合四倍体异育银鲫第24页,共72页，2024年2月25日，星期天5.天然雌核发育鱼类的形成机制初级卵母细胞只进行一次成熟分裂，排出的卵子处于第一次成熟分裂中期，卵核染色体不减数来保持其染色体倍性。1）天然雌核发育型卵子的发生第25页,共72页，2024年2月25日，星期天精子的唯一作用是刺激卵子发育，精核始终受到控制而不形成雄性原核，保持固缩状态2）受精细胞学及其机制雌核发育过程中使雄性染色体失活或排除的机制是什么？银鲫卵质促使精核膜解体的功能异常，使复盖精子头部的核膜不能象在两性融合生殖受精卵中那样进行崩解，所以精核始终受到抑制不能发育成雄性原核，保持固缩状态。第26页,共72页，2024年2月25日，星期天受精（fertilization）使精卵细胞的单倍染色体结合成合子的双倍染色体受精（fertilization）：是指精卵细胞结合形成受精卵的过程，是新个体的开始。受精卵是单细胞受精的作用：活化卵细胞，刺激卵子开始发育第27页,共72页，2024年2月25日，星期天杂交起源两性融合生殖型杂交杂合发育型雌核发育型孤雌生殖型杂交6.天然雌核发育鱼类的起源雌核发育方式繁殖的鱼类起源于两个物种的杂交，如：方正银鲫可能是由二倍体鲫鱼和鲤鱼杂交产生的第28页,共72页，2024年2月25日，星期天天然雌核发育的细胞学原理1.天然雌核发育的卵子的发生——与两性融合生殖的鱼类不同，它只进行一次成熟分裂，排出的卵子处于第一次成熟分裂中期。2.雌核发育的受精细胞学及其机制—银鲫卵质促使精核膜解体的功能异常，使复盖精子头部的核膜不能象在两性融合生殖受精卵中那样进行崩解，所以精核不能进一步发育成雄性原核第29页,共72页，2024年2月25日，星期天二、鱼类雌核发育的人工诱导精子染色体的遗传灭活“受精卵”染色体的二倍体化2.诱导鱼类雌核发育的关键步骤：1.人工诱导雌核发育的原理成熟的卵→失活精子刺激→“受精卵”→染色体加倍→雌核发育个体人工雌核发育：依照人们的需要，通过某些人为因素使一般在自然界进行有性生殖的种群中获得雌核发育的后代。

第30页,共72页，2024年2月25日，星期天第31页,共72页，2024年2月25日，星期天一方面必须首先使精子染色体失活，另一方面还得保持精子穿透和激活卵细胞启动发育的能力。（一）精子染色体的遗传灭活Hertwig效应Hertwig效应：表明只有在适当的高辐射剂量下，才能导致精子染色体完全失活，这时候，精子虽能穿入卵内，却只能起到激活卵子启动发育的作用。第32页,共72页，2024年2月25日，星期天1.辐射线处理：如γ射线、Χ射线和UV射线等。精子遇水就活动，遗传失活的精子在水中呈“醉汉状运动”。1）γ射线、Χ射线：主要起诱发染色体断裂的作用。优点：穿透力强，可同时处理大量的精子。缺点：需要特别安全的防护设备，且费用昂贵而有许多不便。第33页,共72页，2024年2月25日，星期天2)UV射线：主要是作用是使精核DNA氢键断裂，形成胸腺嘧啶二聚体，使DNA双链间的键减弱，导致DNA局部变形，从而破坏DNA的正常复制和转录。优点：设备简单，操作容易，且比较安全。缺点：穿透力较弱注意：用紫外线照射精液时应在暗处进行，

对处理大量精液较为困难，被照的精子不大可能全部失活。第34页,共72页，2024年2月25日，星期天紫外线照射仪器第35页,共72页，2024年2月25日，星期天化学药品处理：

常用试剂：甲苯胺蓝、乙烯脲、二甲基硫酸盐、吖

啶黄、噻嗪等

药物的浓度处理的时间

第36页,共72页，2024年2月25日，星期天显微手术法

显微手术法：采用显微操作的方法，直接去除受精卵中的雄性原核将两个不同品系的近交系进行杂交。交配后，在精核与卵核尚未融合之前，从母鼠子宫内冲取受精卵，并用极细的吸管将精核去掉。在细胞松驰素B的处理下使雌核加倍，形成二倍体细胞。二倍体细胞在体外培养到囊胚期后，移植到养母的子宫内，使胚胎继续发育，直至出生。第37页,共72页，2024年2月25日，星期天（二）激活卵染色体的二倍体化一般来说，绝大多数鱼类排出的卵子处于第二次减数分裂的中期，精子入卵后排出第二极体，此时的卵子仅剩减半的染色体数目。若用遗传失活的精子受精，将产生单倍体。卵细胞第二极体

雌核发育的胚胎是单倍体，孵化时呈现显著的畸形，具有典型的“单倍体综合症”，没有存活能力。通过加倍卵子的染色体使其恢复二倍性后，便成为外观正常的具有存活能力的雌核发育二倍体。第38页,共72页，2024年2月25日，星期天1.水产动物染色体加倍的原理抑制第一极体排出抑制第二极体排出抑制第一次卵裂第39页,共72页，2024年2月25日，星期天

海产贝类排出的成熟卵子一般停留在第一次减数分裂的中期，只有在受精或经激活后卵子才完成第一次减数分裂和第二次减数分裂。1）

抑制第一极体释放抑制第一极体排出，即阻止了同源染色体的分离。卵细胞第二极体第一极体第40页,共72页，2024年2月25日，星期天2）

抑制第二极体释放

鱼类产出的成熟卵子一般处于第二次减数分裂的中期，第一极体在卵子产出前已排出。抑制第二极体排出，即阻止了姐妹染色单体的分离。第41页,共72页，2024年2月25日，星期天3）抑制第一次卵裂

一般来讲，雌核发育二倍体的纯合度以第一卵裂抑制型为最高，其次为第二极体抑制型，第一极体抑制型最低。第42页,共72页，2024年2月25日，星期天减数雌核发育（Meioticgynogenesis）：抑制激活卵第二次成熟分裂后期第二极体的形成和排出产生的二倍体雌核发育称为减数雌核发育，为杂合的。卵裂雌核发育（Mitoticgynogenesis）：抑制激活卵第一次卵裂产生二倍体称为卵裂雌核发育，为纯合的雌核发育的分类第43页,共72页，2024年2月25日，星期天2.卵子二倍体化的诱导方法

在细胞分裂周期中施加物理、化学等影响、干预细胞的正常分裂，以达到染色体加倍、细胞不分裂的目的。物理方法温度休克和静水压法化学方法CB和秋水仙素生物方法远源杂交第44页,共72页，2024年2月25日，星期天远源杂交诱导雌核发育远源杂交往往会抑制第二极体释放鲤鱼♂UV灭活草鱼♀雌核发育二倍体草鱼第45页,共72页，2024年2月25日，星期天远源杂交诱导雌核发育的优势3）雌核发育后代容易鉴别1）远源精子不需要紫外线灭活，保证了精子的活力，提高了受精率和雌核发育成功率；形态学上的差异染色体数目的差异性腺分化的差异2）简化了实验步骤，省去了摸索精子处理条件的繁琐步骤；第46页,共72页，2024年2月25日，星期天3.人工诱导雌核发育的形成机制人工诱导雌核发育的原理视频第47页,共72页，2024年2月25日，星期天三、雌核发育鱼的鉴定天然雌核发育鱼类的鉴别（以方正银鲫为例）

人工繁殖，仔鱼没有父本特征灭活精子人工受精，仔鱼不出现“单倍体综合症”受精卵的细胞学观察，精核不解凝视泡期胚胎脑部形态观察，单倍体脑部呈S型畸形第48页,共72页，2024年2月25日，星期天二正常和“S”型畸形的脑部形态第49页,共72页，2024年2月25日，星期天红细胞大小，天然雌核发育鱼类多为三倍体肝脏及肝细胞大小，天然雌核发育鱼肝脏、肝细胞大体细胞染色体记数，天然雌核发育鱼类染色体多为150±侧线鳞的数目，雌核发育银鲫侧线鳞30.4-31.11，普通鲫

鱼为28.65-29.22第50页,共72页，2024年2月25日，星期天人工雌核发育鱼类的鉴别2）同源精子1）异源精子形态学差异染色体数目差异性腺分化差异形态学差异受精卵的细胞学观察遗传标记技术第51页,共72页，2024年2月25日，星期天四、雌核发育二倍体鱼的性别1.XX－XY型：雄性性染色体异型，雌核发育后代全部为

雌性；2.

ZW－ZZ型：雌性性染色体异型，雌核发育后代雄性

（ZZ）和超雌性（WW）各占一半；一

般诱导雄核发育。分析雌核发育后代的性别结果可以了解被分析鱼类的性别决定机制！！第52页,共72页，2024年2月25日，星期天五、雌核发育鱼的生长和发育1.存活率2.可育性天然雌核发育成活率很高，生活力很强（如方正银鲫）人工雌核发育鱼成活率低（高度自交，缺乏变异）天然雌核发育鱼类都是可育的人工雌核发育部分不育（人为因素使染色体断裂或丢失）第53页,共72页，2024年2月25日，星期天六、雌核发育在水产养殖中的应用

性别控制快速建立纯系异域银鲫第54页,共72页，2024年2月25日，星期天1.性别控制美国为了限制移植的草鱼和白鲢的种群繁殖，用紫外线处理过的鲤鱼精子诱导白鲢卵的雌核发育，再经温差休克处理，获得了雌核发育鱼，但诱导率较低。（草鱼生理性雄鱼的生产）利用生长特点，提高产量雌雄生长差异：雌鱼快的如鲤鱼控制繁殖、调节种群大小第55页,共72页，2024年2月25日，星期天2.快速建立纯系按常规的育种方法，建立一个遗传纯系一般要经过8-10代的连续近交来完成，而采用人工雌核诱导发育的方法，可以大大加速纯化的进程，只需要2-3代雌核发育就能完成。

第56页,共72页，2024年2月25日，星期天异育银鲫兴国红鲤♂3.异域银鲫1.育种原理兴国红鲤的精子只起诱导作用，其精核不与方正银鲫的卵核相融合，其子代性状不分离。但有可能交换极为有限的DNA片段，产生“异精效应”。2.亲本母本：方正银鲫（三倍体）父本：兴国红鲤第57页,共72页，2024年2月25日，星期天方正银鲫体侧扁，比普通鲫鱼高、短。头小，下唇厚无须。体背部黑灰色，体侧部深银灰色。体侧部鳞片银白亮丽，故称为方正银鲫。以植物性饵料为主的杂食性鱼类生长速度快，对不良环境的忍耐能力强

方正银鲫第58页,共72页，2024年2月25日，星期天亲本的选择标准母本：侧线鳞30个～32个，头小、体高、背厚、体格健壮、无伤病残，体重在250克以上。父本：要求体高、背厚、外观强壮、体色红艳，体重在1公斤～1.5公斤。第59页,共72页，2024年2月25日，星期天异域银鲫的品种特点食性广、容易饲养制种简便，子代性状稳定适应性强，成活率高生长快，饲养周期短肉质细嫩、营养丰富第60页,共72页，2024年2月25日，星期天异育银鲫“中科3号”桂建芳高体型(D系)♀平背型(A系)

♂优良个体♀兴国红鲤♂中科3号生长速度快，Ⅰ龄比高体型生长速度快28.43%，Ⅱ龄快18.0%，Ⅲ龄快34.4%；碘泡虫病发病率低；鳞片紧密，不易脱鳞中科3号的特点：雌核发育第61页,共72页，2024年2月25日，星期天第62页,共72页，2024年2月25日，星期天第63页,共72页，2024年2月25日，星期天七、鱼类的雄核发育通过用放射线照射等方法完全破坏卵核