牙鲆和半滑舌鳎是我国重要海水养殖鱼类,但其雌雄差异大、抗病力差、苗种成活率低等问题严重影响了其养殖业的可持续发展。有关牙鲆变 态、抗病和性别分化等性状形成的分子机理报道很少,影响了分子育种技术的建立,限制了养殖产业的发展。本项目近8年来对牙鲆和半滑舌鳎变 态发育、抗病及性别分化等性状的遗传基础及基因组育种技术进行了系统研究,取得了如下创新性成果: 1.揭示变 态发育的分子机制:通过比较基因组和转录组鉴定到21个甲状腺素信号通路基因以及9个视黄酸信号通路基因,发现视黄酸通过干扰甲状腺激素对视黄酸受体/甲状腺激素受体形成的异二聚体作用而抑制眼睛移动,揭示了牙鲆眼睛移动受甲状腺激素和视黄酸信号通路的双重拮抗调控的机制;发现视蛋白通过促进视黄酸合成调控比目鱼体色不对称发育,揭示了比目鱼体色左右不对称的形成机制。 2.揭示抗细菌病性状的分子机制:通过牙鲆高密度SNP遗传连锁图谱和QTL精细定位,鉴定到多个抗细菌病相关QTL位点,结合蛋白组学分析,鉴定到多个抗病免疫基因(C1ql3、CCR6A和CCR6B等);通过对半滑舌鳎抗病家系和不抗病家系800多个体的基因组重测序和GWAS分析,筛选到抗细菌病关键基因-Perforin-like,其在抗病家系的表达水平明显高于不抗病家系,其重组蛋白具抑菌活性,初步揭示了抗病家系抗病力升高的分子机制。 3.揭示性逆转的表观遗传调控机制:首次绘制了国际上第一张非模式生物的单碱基分辨率甲基化图谱;发现半滑舌鳎性逆转后发生的甲基化改变,显著富集于性别决定通路有关基因;发现伪雄鱼的Z染色体并没有发生全局剂量补偿,而是存在一个局部的剂量补偿区域,该区域富集甲基化位点以及存在与精 子发生相关的基因。克隆和表征了半滑舌鳎15个性别分化和配子发生相关基因,初步揭示性别分化和精 子发生的机制。 4.创建鲆鳎鱼类基因组编辑和基因组选择育种技术:首次建立半滑舌鳎基因组编辑技术,证明dmrt1基因是半滑舌鳎雄性决定基因。通过对牙鲆参考群体和候选群体1000多个体的全基因组重测序,鉴定出1934475个SNP位点,利用BayesCπ和GBLUP算法进行基因组估计育种值计算,指导牙鲆抗病良种选育,建立了牙鲆抗病性状全基因组选择育种技术。 5.创制抗病高产牙鲆新品种:采用基因组选择技术,培育出牙鲆鲆优2号新品种,2016年通过国家水产良种审定,并获新品种证书。该品种比普通牙鲆生长速度提高20%左右,养殖成活率提高20%左右。 上述成果发表论文72篇,其中SCI论文48篇,包括Nature Genetics论文1篇,出版《鱼类基因组学和基因组育种技术》专著1部,获授权发明专利8项。培育新品种1个。成果推广应用后产生显著的经济效益,推动我国鱼类基因组研究进入国际领先行业,加快了我国鱼类种业的科技进步,社会效益显著。 |