重要養(yǎng)殖魚類全基因組解析

全基因組信息解析可為遺傳改良提供重要參考和指導(dǎo)。在過去的?10?年中，許多重要養(yǎng)殖魚類的全基因組，包括大西洋鱈、尼羅羅非魚、斑點(diǎn)叉尾鮰、大西洋鮭、虹鱒、半滑舌蹋、鯉、大黃魚和草魚等紛紛被解析，并為這些養(yǎng)殖魚類所表現(xiàn)出的一些獨(dú)特的生命現(xiàn)象和適應(yīng)性進(jìn)化的研究提供了大數(shù)據(jù)支撐。

草魚以草食性特征而得名，但其在幼魚階段主要攝取浮游動(dòng)物、搖蚊幼蟲等食物，在孵化后?45?天左右轉(zhuǎn)以大型植物為食。針對(duì)這個(gè)有趣但又非常重要的問題，中國科學(xué)院水生生物研究所與中國科學(xué)院國家基因研究中心等單位合作，完成了草魚基因組框架圖繪制。他們首先采用“鳥槍法”測序獲得雌性和雄性草魚基因組組裝序列；接著通過轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，草魚基因組中并不存在纖維素降解酶基因；而是在食性轉(zhuǎn)化適應(yīng)過程中，草魚肝臟中甲羥戊酸通路和類固醇生物合成通路被激活，腸道中clock-bmal1、ror等一些晝夜節(jié)律相關(guān)基因的表達(dá)模式發(fā)生了重構(gòu)。因此，草魚通過持續(xù)高強(qiáng)度的吃食水草以支持其快速生長。目前，夏曉勤團(tuán)隊(duì)已搭建了可視化的草魚基因組數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，包含草魚全基因組分子標(biāo)記數(shù)據(jù)庫、表達(dá)譜數(shù)據(jù)、草魚遺傳連鎖圖譜以及和斑馬魚的共線性分析結(jié)果等。

在我國淡水養(yǎng)殖魚類中，銀鯽非常有趣。它是一種在鯽發(fā)生了四倍化后又經(jīng)歷了一次多倍化的天然六倍體魚類。它能利用其他魚類的異源精子刺激發(fā)育，通過雌核生殖產(chǎn)生與母本性狀一致的全雌性后代；它已被鑒別出眾多的克隆系，有些克隆系對(duì)來自相同克隆系或不同克隆系的銀鯽精子，還能進(jìn)行有性生殖或類雜種生殖。在自然種群中，銀鯽有雄性個(gè)體存在，最近還發(fā)現(xiàn)基因型性別決定和溫度依賴型性別決定同時(shí)存在于銀鯽中，并發(fā)現(xiàn)雄性特異的微小染色體和高溫孵育起了雄性決定作用。在“分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系”的支持下，我們與華大基因合作，采用?Pacbio?三代測序，結(jié)合?Bionano?光學(xué)圖譜、10×Genomics?和染色體?Hi-C?技術(shù)，完成了擁有?100?條染色體的四倍體彩鯽和擁有?156?條染色體的六倍體銀鯽?F?系的全基因組測序和組裝。重要的是，草魚、銀鯽等養(yǎng)殖魚類的全基因組解析，將為生長發(fā)育和飼料高效利用、生殖和性別控制、抗病和抗逆等重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)基因或分子模塊的發(fā)掘以及遺傳改良，提供重要支撐。