水产动物分子标记辅助育种研究进展

本文介绍了水产动物分子标记辅助育种技术的发展。获得与经济性状连锁的标记是开展分子标记辅助育种的基础,因此,本文重点介绍了获得基因/标记技术的进步,探讨了基因/标记与性状间相互关系的复杂性,论述了准确鉴定性状紧密连锁的基因/标记的难度,指出难点主要源于基因组对性状的形成具有非常复杂的影响。近十年来,已有多个利用分子标记辅助育种技术培育的品种在产业上应用,表明这项新技术具有推动产业技术进步的作用;同时指出了分子标记辅助育种包括全基因组选择育种的不足之处,其根本原因在于鱼类性状的形成机制极其复杂、多变,从而决定了分子标记辅助育种技术具有发展阶段论的特征。

水产生物基因组研究进展与趋势

本文综述了水产生物基因组研究相关技术的发展历程和关键技术的应用。以二代测序技术的出现为分界点,首先回顾了早期水产养殖生物在遗传学和分子生物学方面的研究结果,以及为开展全基因组测序所做的相关基础研究,然后重点介绍了二代测序技术应用于水产生物全基因组测序和经济性状遗传基础解析的研究进展,最后展望了水产生物基因组研究发展趋势。水产生物经济性状遗传机制高度复杂,从全基因组角度阐明其遗传机制仍有很多难题,但基因决定性状是生物学法则之一,探索这一过程的奥秘引人入胜。

重要养殖鱼类经济性状QTL定位研究进展

水产养殖动物大多数经济性状诸如生长、肌肉质量和抗病性等都是多个基因控制的数量性状。数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)是染色体上决定一个数量性状的区域,可能包含一个或多个基因。水产养殖鱼类QTL定位的目的是弄清决定一个性状的基因数量和效应,以加快重要经济性状的遗传改良速度。本文综述了几种重要养殖鱼类主要经济性状QTL定位研究进展、存在的问题及发展趋势,为提高标记辅助育种效率提供参考。

黑龙江省连环湖地区3种土著虾肌肉营养成分分析

对具有开发利用前景的黑龙江省连环湖3种土著虾类日本沼虾、秀丽白虾和中华小长臂虾肌肉营养成分进行测定分析,结果显示,3种虾基本营养成分日本沼虾的粗蛋白、粗脂肪和灰分含量较高,中华小长臂虾的水分含量较高。3种虾肌肉蛋白质中均测定出氨基酸17种,3种虾中氨基酸总量分别为68.09%、72.28%、73.00%,必需氨基酸(EAA)总量分别为23.30%、25.88%、26.18%;必需氨基酸指数分别为63.55、67.46、70.39,氨基酸组成比例符合WHO/FAO评分模式标准。3种虾肌肉氨基酸评分(AAS)均不低于0.62,化学评分(CS)均不低于0.43。表明黑龙江省3种土著淡水虾营养价值高,是优质水产产品。

NaHCO_(3)碱度和NaCl盐度对两种规格高体雅罗鱼幼鱼的急性毒理研究

在水温23.12℃~24.35℃下,将体质健壮的1月龄(3.36±0.24)g高体雅罗鱼(Leuciscus idus)幼鱼置于循环可控的水族箱中,暴露在分析纯Na Cl配制的盐度2.1 g·L^(-1)、4.0 g·L^(-1)、6.1 g·L^(-1)、8.0 g·L^(-1)、10.0 g·L^(-1)、12.1 g·L^(-1)和14.0 g·L^(-1)水中;将健康的上述规格和3月龄(17.1±0.05)g高体雅罗鱼暴露在用分析纯Na HCO3配制的碱度浓度分别为10.3 mmol·L^(-1)、20.1 mmol·L^(-1)、30.4 mmol·L^(-1)、41.8 mmol·L^(-1)、50.8 mmol·L^(-1)、60.4 mmol·L^(-1)、69.2mmol·L^(-1)、81.4 mmol·L^(-1)和90.8 mmol·L^(-1)水中。根据单一毒性实验的LC50,进行了碱度和盐度的联合毒性效应实验。盐碱混合梯度中盐度为4 g·L^(-1)、6 g·L^(-1)、8 g·L^(-1)和10 g·L^(-1),碱度为40 mmol·L^(-1)和50 mmol·L^(-1)的双列组合。结果表明,采用概率单位法和线性回归法两种方法得出碱度对1月龄实验鱼12 h、24 h、48 h、72 h、96 h的半致死浓度(LC50)分别为78.93 mmol·L^(-1)、71.47 mmol·L^(-1)、67.33 mmol·L^(-1)、63.38 mmol·L^(-1)、61.46 mmol·L^(-1)和68.73 mmol·L^(-1)、65.59 mmol·L^(-1)、63.72 mmol·L^(-1)、60.74 mmol·L^(-1)、58.51 mmol·L^(-1),安全浓度(SC)为17.93 mmol·L^(-1)和18.04 mmol·L^(-1);碱度对3月龄实验鱼12 h、24 h、48 h、72 h、96 h的LC50分别为89.46 mmol·L^(-1)、78.13 mmol·L^(-1)、72.11 mmol·L^(-1)、68.25 mmol·L^(-1)、68.25 mmol·L^(-1)和73.09 mmol·L^(-1)、67.64 mmol·L^(-1)、65.33 mmol·L^(-1)、61.63mmol·L^(-1)、61.63 mmol·L^(-1),SC为18.43 mmol·L^(-1)和18.28 mmol·L^(-1)。差异分析显示,同一规格实验鱼在同一时间段不同计算方法得到的LC50无明显差异(P>0.05)。盐度对1月龄实验鱼不同时间段的LC50分别为14.03 g·L^(-1)、12.71 g·L^(-1)、12.43 g·L^(-1)、11.52 g·L^(-1)、11.24 g·L^(-1)和11.54 g·L^(-1)、10.79 g·L^(-1)、10.24 g·L^(-1)、10.11 g·L^(-1)、9.89 g·L^(-1),SC为2.71 g·L^(-1)和2.77 g·L^(-1)。96 h内盐度和碱度对两种规格高体雅罗鱼的联合毒性作用均表现为拮抗效应,盐碱混合毒性效应大于单碱和单盐。综合来看,高体雅罗鱼具有较强的耐盐碱特性,是中碱度(10~30 mmol·L^(-1))碳酸盐型盐碱水中良好的养殖对象。

氯化钠盐度和碳酸氢钠碱度对达里湖鲫毒性影响的初步研究

对达里湖鲫Carassius auratus Linnaeus 3月龄幼鱼(体长为4.16 cm±0.47 cm)分别在不同浓度梯度下进行盐度和碱度急性胁迫试验,分析盐度、碱度以及盐碱混合对达里湖鲫的毒性影响,并在此基础上采用水生态毒理联合效应相加指数法进行了氯化钠(NaCl)和碳酸氢钠(NaHCO3)浓度的联合毒性试验,探讨了在不同类型盐碱水质条件下开展增养殖活动的可行性。结果表明:在pH为7.0±0.5,碱度为0.44mmol/L时,盐度对试验鱼的24、48、72、96 h的半致死浓度(LC50)分别为11.57、11.14、10.89、10.61,安全值(SC)为3.10;在pH为8.5±0.5,盐度为1.9～4.3时,碱度对试验鱼的24、48、72、96 h的LC50分别为71.93、67.80、65.80、63.42 mmol/L,SC为18.07 mmol/L;在96 h内NaCl和NaHCO3的关系全部为拮抗作用,且其拮抗效应逐渐减弱并趋向于相加作用。本试验结果可为今后在内陆盐碱水域开展达里湖鲫增养殖提供科学依据。

东北鳈繁殖力的研究

2018年6—7月,在乌苏里江抚远江段采集了284尾东北鳈Sarcocheilichthys lacustris,研究其生物学体征、种群年龄组成及繁殖力。结果表明:284尾东北鳈中有雌鱼226尾、雄鱼58尾,雌雄比例为3.9∶1;年龄范围1~5龄,3~4龄年龄组个体为优势年龄组,占总样本量的68%;性腺成熟系数(GSI)为(11.27±5.62)%,绝对繁殖力(F)为(5924.69±2177.01)粒,相对繁殖力(F1)为(60.81±15.25)粒/g,体长相对繁殖力(FL)为(33.02±10.66)粒/mm,体质量相对繁殖力(FW)为(49.41±11.61)粒/g;个体绝对繁殖力与体长(L)、体质量(W)及GSI的关系分别为:F=1170.8L-2.6L2-119577,F=320.65W-0.9W2-18919,F=143.89GSI1.452。

鲑鳟鱼类育种中常用策略、方法及其应用概述

鲑鳟鱼类是世界上最早采用现代数量遗传学理论指导育种实践的水产动物之一,在近50年育种实践中积累了大量经验,形成了一整套行之有效的育种策略、选择方法,为其他水产动物的遗传选育提供借鉴。育种者为满足消费市场和养殖者对鱼肉品质、鱼体规格、高抗病力、高饲料转化率等需求,利用多种育种策略和选择方法来开发相应的养殖品种和品系。本文从育种策略、选择方法等概括介绍目前我国鲑鳟鱼遗传育种领域的主要支撑技术,以期为其他水产动物育种提供参考。

我国三角鲂种质资源的研究进展

三角鲂Megalobrama terminalis肉质鲜美、适应性强,是一种适合不同地域多种养殖方式的重要淡水经济鱼类。三角鲂曾广泛分布于我国多个流域,但过度捕捞和环境污染严重影响了野生资源。目前,仅在钱塘江、金沙河水库和黑龙江分布有少量三角鲂,且黑龙江种群已处于实质意义上的濒危状态。本文概述了我国三角鲂的命名争议、其种质资源的收集、保存和繁育现状;从形态学、生化和分子生物学及生产性能等方面梳理了三角鲂种质鉴定和评价的最新研究进展;分析了三角鲂种质资源研究中存在的问题,并展望其养殖前景,以期为该优良资源的保护和利用提供参考。

利用AFLP技术检测外源总DNA导入鲫的研究

本研究以鳜Siniperca chuatsi基因组DNA为外源供体基因,以鲫Carassius auratus为受体,采用显微注射法将外源鳜基因组DNA直接导入鲫受精卵中,获得转基因鲫,以了解外源总DNA直接导入鲫方法的可行性。利用AFLP分子标记技术检测了显微介导鳜基因鲫,结果在15对AFLP引物中发现两对AFLP引物在显微介导鳜基因鲫中扩增出和外源鳜基因相同而对照鲫没有的带型。为进一步找到精确的遗传学证据,对5尾阳性显微介导鳜基因鲫的扩增产物进行回收、克隆和测序。结果表明,阳性显微介导鳜基因鲫中均含有供体基因目的片段,在基因水平上证明鳜基因组DNA可通过显微注射方式整合到鲫基因组中,为开发鲫新种质技术提供理论基础。

显微介导中国对虾基因鲤肌肉蛋白差异表达分析

本文通过显微注射方法,将中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)总DNA直接导入鲤(Cyprinus carpio L.)受精卵内,获得显微介导中国对虾基因鲤。为了研究显微介导中国对虾基因鲤蛋白质的表达变化,利用iTRAQ技术定量蛋白质测序分析了未进行显微介导和显微介导中国明对虾基因的2种鲤的肌肉组织,寻找与氨基酸和脂肪酸相关的差异表达蛋白,并分析了差异表达蛋白GO功能注释和KEGG代谢通路。结果共鉴定蛋白质999个,表达差异蛋白92个,其中上调蛋白58个,下调蛋白34个。差异蛋白Pathway富集分析表明,显著富集于脂肪酸和氨基酸等代谢通路上的差异蛋白有13个,其中在精氨酸和脯氨酸代谢通路中发现的上调7.51倍的肌酸激酶(creatine kinase)有促进鱼类肌肉发育的作用;而在脂肪酸代谢通路中发现的下调0.59倍的线粒体三功能蛋白(mitochondrial trifunctional protein),有提高鱼体内多种饱和与不饱和脂肪酸含量的作用。同时对筛选到的两个蛋白进行实时荧光定量PCR验证,证实了蛋白质组的分析结果。

CRISPR/Cas9系统作用机制及研究进展

CRISPR/Cas9技术(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR/CRISPR-associated,Cas9)是进行基因编辑的新方法,通过设计特异性靶点RNA,将Cas9核酸内切酶带到基因组上的具体靶点,通过对特定基因位点切割,从而达到基因编辑目的。该技术自发明以来,迅速应用于人类多种细胞系、小鼠、大鼠、斑马鱼、猪、羊、水稻、小麦、拟南芥、果蝇、细菌等动植物和微生物的研究中,成为当今生命科学技术研究的新热点。文章对CRISPR/Cas9系统的基因座结构、作用机制和研究进展进行综述,旨在为生命科学领域研究人员提供参考。

基于线粒体COⅠ基因序列的梭鲈野生群体遗传结构

为了解梭鲈种群的遗传结构,实验利用线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ亚基(COⅠ)基因部分序列分析了中国6个和中亚2个群体的遗传差异,并与欧洲群体的单倍型序列进行了比较。结果在640 bp的COⅠ基因序列中检测到5个变异位点,定义了7种单倍型,发现Hap1为8个梭鲈群体的共享单倍型,且与欧洲群体的HapA相同,在中国群体所占比例(93.36%)高于中亚群体(72.58%)和欧洲群体(53.85%);Hap2和Hap3是中国群体的特异单倍型,而Hap4~Hap7为中亚群体的特异单倍型。单倍型序列的聚类图和网络图均显示Hap1/A为梭鲈群体的原始单倍型,中国和中亚群体的特异单倍型相对于原始单倍型仅有1~2个位点的变异,属于Hap1/A的亚型,与欧洲群体的特异单倍型具有较大的差异。每个群体检测到1~4种单倍型,斋桑湖(ZS)群体单倍型最多,而中国的腾格里湖(NX)、兴凯湖(XK)和鸭绿江(YJ)群体仅有1个单倍型(Hap1);塔什干(TS)群体的单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(π)最高(Hd=0.514±0.069;π=0.00079±0.00011),其次是ZS群体,而中国梭鲈群体的多样性参数较低。AMOVA分析结果显示,梭鲈群体间遗传变异占20.74%,群体间遗传分化程度较高(0.15≤F_(st)=0.20736<0.25),TS群体与ZS群体和中国群体间的遗传分化极大(F_(st)>0.25),中国群体中仅黑河(HH)群体与其他群体的遗传分化较大,而中国其他5个群体间无遗传分化。基于群体间遗传距离的系统进化树显示,来自中国的6个梭鲈群体与哈萨克斯坦的ZS群体聚为一支,而乌兹别克斯坦的TS群体独立为一支。研究结果为梭鲈群体的繁殖及放流管理提供了参考。

鲤PPARγ基因序列特征及其与脂肪沉积的相关性

为探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor,PPARγ)对鲤(Cyprinus carpio)脂肪沉积的调控机制,采用RACE和实时荧光定量PCR技术克隆体质量(215.20±8.21)g鲤的PPARγ基因,分析其组织表达特征。结果显示,PPARγ基因c DNA全长为3 077 bp,包括233 bp的5′非编码区、1 311bp的3′非编码区和编码510个氨基酸的开放阅读框。鲤PPARγ包括4个功能结构域,即A/B区,DNA结合区(DNA binding domain,DBD区),铰链区和配体结合区(ligand binding domain,LBD区)。鲤PPARγ与鲫(Carassius auratus)、斑马鱼(Danio rerio)的氨基酸序列相似性最高,分别为98.63%和87.28%。PPARγ基因在各组织均有表达,肝脏中相对表达量最高,脑次之,脾和心脏中最少。腹腔脂肪中PPARγ基因表达量多脂鲤显著高于少脂鲤(P<0.05),背部肌肉中PPARγ基因表达量多脂鲤极显著高于少脂鲤(P<0.01)。推测PPARγ具有促进脂肪沉积的作用,PPARγ基因可以作为鲤脂肪沉积候选基因用于分子选择。本研究为进一步解析鲤PPARγ基因调控脂肪沉积分子机制研究奠定了理论基础。

一种保存鱼类鳍条的便捷方法

鳍条是研究鱼类分子生物学常用的组织样本，长期保存的鳍条为实验提供源源不断的基因组DNA。本研究介绍一种便捷保存鱼类鳍条用于DNA提取的方法---干燥法，并说明了用此方法保存鲤（Cyprinus carpio）、施氏鲟（Acipenser schrenckii）和虹鳟（Onchorynchus mykiss）鳍条效果。采集新鲜鳍条，贴在滤纸等吸水性强的纸张上，覆盖另一张滤纸，防止受潮、霉变，自然干燥后在室温保存3个月。剪取部分鳍条样本，用常规酚、氯仿抽提法提取基因组DNA，分别用紫外分光光度计、琼脂糖凝胶电泳、PCR扩增方法检测基因组DNA的质量。结果显示：用干燥法保存的3种鱼类的鳍条样品，提取获得的基因组DNA的OD260/OD280值在1.82-1.89之间， OD260/OD230值在2.29-2.70之间，琼脂糖凝胶电泳条带清晰明亮，可以用于后续的分子生物学研究。本研究证实用干燥法长期保存鱼类鳍条能够获得高质量的基因组DNA，为珍贵样品的长期保存提供了一种行之有效的方法，也为远距离、大样品的采集和保存提供了便捷的选择。

瓦氏雅罗鱼3个养殖群体种质差异分析

对国内3个不同养殖群体瓦氏雅罗鱼的生长可量性状、抗氧化酶活性、肌肉营养成分、群体遗传多样性和遗传结构,采用凯氏定氮、索氏抽提和水解氨基酸等现行国家标准进行分析与评价,旨在为瓦氏雅罗鱼优异种质的筛选、新品种选育及池塘养殖提供数据支撑。结果表明,3个养殖群体的瓦氏雅罗鱼生长情况良好,且在平均体重、平均体长和平均全长无明显差异;在抗氧化酶活方面,肇东(ZD)群体过氧化氢酶活性(CAT)和总抗氧化能力(T-AOC)均高于呼兰(HL)和沈阳(SY)群体,说明酶活性受不同养殖环境、喂食的饲料以及种质因素的影响;各种质群体水分(73.9~76.3%)、灰分(1.17~1.37%)、粗蛋白含量(16.70~19.57%)和粗脂肪含量(1.90~7.70%)有显著差异;3个群体瓦氏雅罗鱼中共检测出17种氨基酸,总量(TAA)为13.96%~15.76%;ZD群体EAAI指数(64.83)、AAS(6.5)和CS(4.82)评分均高于HL和SY群体;23种脂肪酸中包括7种饱和脂肪(SFA)、6种单不饱和脂肪酸(MUFA)和10种多不饱和脂肪酸(PUFA),其含量分别为0.39%~1.36%、0.71%~3.74%、0.48%~2.08%;通过全基因组测序(WGS),在全基因组水平检测SNP,进而计算群体遗传学参数,用以评估群体遗传多样性水平。研究结果表明,3个养殖群体瓦氏雅罗鱼的遗传多样性水平较低,应针对此现象采取科学有效的措施,加强瓦氏雅罗鱼渔业资源的保护和修复。综上所述,3个群体瓦氏雅罗鱼肌肉营养成分较均衡,符合FAO/WHO标准,均为符合人们营养需求的优质蛋白质,其中ZD和HL群体的瓦氏雅罗鱼肉质更鲜美多汁,可作为瓦氏雅罗鱼繁育以及新品种培育的优质资源。

国际虹鳟育种产业简介及其对我国的借鉴意义

虹鳟Oncorhynchus mykiss原产于北美地区,为典型的冷水性鱼类,是世界性重要经济养殖鱼类之一和水产遗传育种领域的重要研究对象。虹鳟是最早采用数量遗传学理论指导遗传选育的水产动物之一,BLUP育种值估计和配合力分析等遗传评定方法以及家系选育、杂交和配套系育种等技术均在虹鳟育种实践中广泛应用。淡水鱼类养殖中,必须使用遗传选育的优良品种的行业共识,最早在虹鳟中确立。目前,在欧洲、北美以及智利等主要鲑鳟鱼养殖国家和地区,虹鳟良种覆盖率均已达到90%以上。鉴于虹鳟仍是我国养殖产量最高的鲑鳟鱼类,其育种工作在许多非原产国都取得了令人瞩目的成就,本文以全球化的视角,从虹鳟养殖与选育的历史概况、虹鳟种业的主要技术手段及产业格局、主要虹鳟育种机构的组织形式与类型特点等方面,简要介绍了国际虹鳟种业的发展及对我国虹鳟种业的借鉴意义。

Tol2转座子的特性及其在转基因鱼类中的应用

Tol2转座子是从青鳉(Oryzias latipes)中发现的唯一一个具有自主转座活性的转座子,是hAT转座子家族的一员。研究表明,Tol2在多种模式动植物中都有转座活性,如斑马鱼(Danio rerio)、小鼠、非洲爪蟾等,并已得到了广泛应用。本文综述了Tol2转座子的特性、转座机制以及其在斑马鱼、青鳉和罗非鱼等鱼类中的最新研究进展,以期为Tol2转座子在转基因养殖鱼类中的应用研究提供参考。

显微介导中国对虾基因鲤转录组测序及差异表达基因分析

运用显微介导的远缘杂交技术,将中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)总DNA直接导人鲤(Cyprinus carpio)受精卵内,创建鲤外源DNA导入系。利用Illumina高通量测序平台,对未进行显微介导和显微介导中国明对虾基因的2种鲤的肌肉组织进行转录组测序分析,结果获得差异表达基因417个,并对其进行GO(Gene Ontology)功能注释和KEGG代谢通路注释,得到18个与氨基酸相关的差异表达基因,其中14个下调基因,4个上调基因。分析发现,其中有2个基因在氨基酸代谢通路中能引起氨基酸含量的升高,即氨甲酰-磷酸合成酶(CPS2)基因和脯氨酰4-羟化酶(P4H)基因。对这2个基因进行实时荧光定量PCR验证发现,其基因的表达趋势与转录组结果一致,从而证实了转录组的分析结果。

镜鲤体质量、体长、体高和体厚的QTL定位分析

利用SLAF-seq高通量测序技术,对107尾6月龄的镜鲤(Cyprinus carpio)F1群体的DNA样本进行基因分型,采用区间作图法定位分析镜鲤体质量、体长、体高和体厚4个生长相关性状的QTL。共检测出4个生长性状显著相关的29个QTL区间,分别定位到11个连锁群上(LG3、LG5、LG6、LG7、LG12、LG16、LG30、LG38、LG44、LG46和LG47),LOD值介于2.50~4.09之间,解释表型变异介于9.0%~24.2%之间。解释表型变异最大的为QTL6_5,分别解释体质量和体长性状表型变异的24.2%和24.1%。LG5、LG6和LG38的连锁群最多,均为6个QTL区间;其次是LG30和LG12,分别为3个和2个,其余6个连锁群(LG3、LG7、LG16、LG44、LG46和LG47)均含有1个QTL区间。本研究还发现17个QTLs在不同生长性状间共享,其余12个QTLs仅与一个性状相关。QTL区间与鲤全基因组物理图谱比对发现,在12个QTL区间存在生长相关候选基因。本研究结果可用于镜鲤生长性状分子标记辅助选择,以提高育种效率。