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大口黑鲈(Micropterussalmoides)是我国重要的淡水养殖经济品种之一。在养殖产业中,由于亲本培育不规范,筛选不严格,多数苗种生产单位或养殖户为了生产上的方便,选择体重小、性成熟早的个体作为亲本,再加上引进时的基础群体数量小,致使其种质质量急剧下降,主要表现在生长速度下降、性成熟年龄提前、饵料转化效率低和抗逆性能下降等,制约了大口黑鲈养殖业的健康稳定发展,亟待培育出优良性状的养殖品种。生长性状是决定生产成本和经济效益并由众多基因调控的数量性状。采用分子标记辅助育种技术对其进行遗传改良时往往需要同时对多个基因或连锁标记进行选择才能取得好的选育效果。目前针对水产动物生长性状开展基因聚合育种研究鲜见报道。大口黑鲈基因组序列信息匮乏,生长调控分子机理及遗传基础研究薄弱,先前研究从生长轴功能基因中筛选到数个与生长性状相关的分子标记。本研究开展大口黑鲈快长品种选育,采用RNA-seq技术筛选生长相关基因,从中发掘与生长性状相关的SNP标记,分析生长相关优势基因型的聚合数量与生长性状的相关性,了解选育过程中优势基因型富集情况,探索应用优势基因型进行辅助育种的可行性。本研究获得的主要结果和结论如下: 1.快长大口黑鲈群体选育及效果评价 开展大口黑鲈快长品种选育及选育群体生长性状的选育效果评价,大口黑鲈“优鲈1号”第9代选育群体的平均体重、体长和体高分别比对照组增加29.38%、7.78%和8.25%。选育群体的平均日增重率为2.05g·d-1,比对照组提高30.6%。选育群体的体重变异系数和畸形率分别比对照组降低29.26%和80.95%。 2.大口黑鲈生长性状相关候选基因筛选 基于RNA-seq技术分析大口黑鲈快长组和慢长组肌肉组织的转录组和基因表达谱,获得3,530个差异表达基因,包括快长组中的1,441个上调基因和2,889个下调基因,其中涉及GH-IGF1轴及信号通路、糖酵解通路和myostatin/TGFβ信号通路上的差异表达基因和热激蛋白、细胞骨架和肌原纤维成分基因是与生长相关的重要候选基因,影响大口黑鲈肌肉生长。 3.大口黑鲈生长相关基因中SNP筛选 采用SNaPshot方法对42个生长相关候选基因中EST-SNP标记进行验证,获得16个具有多态性的标记,位于IGF2R、PCK1、FOXO3b、myosin、PFKFB4和HSPB1等基因中。采用PCR技术扩增到长度为9,759bp的大口黑鲈MYH基因组序列,由37个外显子和36个内含子组成,编码1,940个氨基酸,从中筛选到8个SNP标记,其中2个为错义突变。大口黑鲈IGFBP1基因编码区包含4个外显子和3个内含子,编码263个氨基酸,从中筛选到4个SNP标记,其中A-141C和C-791T位点分别为同义突变和错义突变。采用RT-PCR和RACE技术扩增得到长度分别为2,602bp和1,953bp的HSP70和HSC70-1cDNA序列,分别编码639个和650个氨基酸。HSP70基因组编码区不含内含子,从中筛选到4个SNP标记,其中G-1313A为同义突变。HSC70-1基因组编码区序列长为3,390bp,从中筛选到4个位于内含子上的SNP标记。 4.候选基因中SNP位点与生长性状关联分析 采用SNaPshot方法检测430尾大口黑鲈个体中各SNP标记的基因型,结果显示,A-2784C和A-2816G标记,A-2436G和C-2676T标记以及HSP70基因中的4个标记分别完全连锁。各标记与生长性状的关联分析结果表明,PCK1基因中Unigene33789_All-658标记、FOXO3b基因中CL1689.Contig2_All-302标记、HSPB1基因中Unigene19479_All-121标记、MYH基因中C-6811T标记和IGFBP1基因中单倍型标记H1、HSC70-1基因中C-821G和A-2804T标记与大口黑鲈生长性状显著相关,可用于大口黑鲈分子标记辅助育种。 5.大口黑鲈生长性状相关标记聚合及其效果分析 针对本研究所获得的5个与生长性状相关的分子标记和本实验室先前所筛选出的8个与生长性状相关的分子标记,选择可聚合优势基因型最多的2对亲本分别构建家系,家系1子代个体中含生长相关优势基因型的数量为0至6个,对应的个体数依次为8、26、75、74、76、35和11,对应的平均体质量依次为185.03g、196.46g、198.73g、212.59g、222.66g、235.54g和261.27g;家系2子代个体中含生长相关优势基因型的数量为1至6个,对应的平均体质量依次为184.43g、213.17g、243.77g、249.98g、252.11g和266.00g。个体中生长相关优势基因型聚合数量多少与生长性状呈正相关,提示通过对生长相关优势基因型进行聚合可获得生长性状优良的大口黑鲈。 针对上述13个生长性状相关分子标记,2个大口黑鲈“优鲈1号”选育群体中含4个及以上优势基因型的个体数为29尾,而非选育群体和引进群体中含4个及以上优势基因型的个体数为14尾。大口黑鲈“优鲈1号”群体含优势基因型的平均数为3.28,显著高于其余2个群体,表明人工选育使优势基因得到富集。