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三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)养殖面临生长率下降等问题,传统育种周期长、遗传增益有限。研究人员开展 233 个高质量单核苷酸多态性(SNP)与生长性状关联分析,发现 11 个相关 SNP 及候选基因。为育种提供标记,推动产业发展。
在水产养殖业蓬勃发展的今天,三疣梭子蟹作为我国沿海重要的养殖物种,因其肉质鲜美、营养丰富,深受消费者喜爱,在渔业经济中占据重要地位。然而,近年来三疣梭子蟹的养殖却遭遇了诸多困境。一方面,由于长期的密集养殖、环境恶化以及过度捕捞等因素,野生种群的遗传多样性不断减少,养殖群体的生长速度也逐渐放缓,这不仅影响了养殖户的经济效益,也对整个产业的可持续发展构成了威胁。另一方面,传统的育种方式主要依赖于选择具有优良性状的家族或个体,这种方法不仅育种周期漫长,而且遗传增益十分有限。
为了打破这些困境,河北大学的研究人员挺身而出,开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于三疣梭子蟹的生长性状,试图揭开其背后的遗传奥秘。研究人员深知,找到与生长性状相关的遗传标记,对于三疣梭子蟹的遗传改良至关重要。于是,他们精心设计实验,对 244 只四个月大的三疣梭子蟹进行了研究,这些三疣梭子蟹均来自多个全同胞家系,且都源于先前研究中的 G3 代速生品种。
研究人员运用了一系列先进的技术手段来深入探索。首先,他们利用高通量测序技术开发了大量高质量的单核苷酸多态性(SNP)标记。SNP 是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的 DNA 序列多态性,具有分布广泛、检测方便等优点。接着,他们对 233 个高质量 SNP 与三疣梭子蟹的七个生长性状,包括全甲宽(FCW)、甲宽(CW)、甲长(CL)、螯固定长(FLC)、螯长节长(MLC)、体高(BH)和体重(BW),进行了关联分析。
通过严谨的实验和深入的数据分析,研究取得了令人瞩目的成果。他们成功鉴定出 11 个与生长显著相关的 SNP,这些 SNP 分布在多条染色体上,充分表明三疣梭子蟹的生长性状是由多基因控制的。进一步对双倍型进行多重比较后发现,双倍型 D1(AA - AT)在所有七个生长相关性状上都表现出显著优势。此外,研究人员还对位于这些显著 SNP 附近的 33 个候选基因进行了注释,其中包括细胞色素 c 氧化酶亚基(COX)、NADH 脱氢酶亚基(ND)、细胞色素 b(CYTB)和 15 - 羟基前列腺素脱氢酶(15 - PGDH)等。这些基因在氧化磷酸化、ATP 合成以及能量代谢等关键过程中发挥着重要作用,而这些过程对于细胞的功能和生长至关重要。
从研究结果来看,在样本采集和 DNA 提取环节,研究人员从河北黄骅国家三疣梭子蟹养殖场同一池塘的多个全同胞家系中采集了 244 只四个月大的三疣梭子蟹个体,并提取了它们的 DNA,为后续研究提供了样本基础。在生长性状统计方面,研究人员对七个生长性状进行了详细测量和统计分析,发现体重(BW)性状的变异系数最高,所有生长相关性状都符合正态分布。在关联分析结果中,11 个与生长相关的 SNP 被成功鉴定出来,且许多 SNP 能同时影响多个性状,其中 SNP2 对性状的影响最为突出。在双倍型分析上,双倍型 D1(AA - AT)展现出明显的生长优势。而在候选基因注释方面,确定的 33 个候选基因在关键代谢过程中意义重大。
研究结论和讨论部分进一步强调了这些发现的重要意义。生长是三疣梭子蟹最重要的经济性状之一,此前的研究已表明其部分生长性状具有较高的遗传力,这为遗传改良提供了潜力。此次研究鉴定出的 SNP 标记和候选基因,为三疣梭子蟹的遗传改良提供了宝贵的资源。通过将这些 SNP 标记应用于标记辅助选择(MAS)育种计划中,可以大大提高育种效率,培育出更具优良性状的品种,这对于提升水产养殖的生产力、保护三疣梭子蟹的遗传多样性以及推动整个三疣梭子蟹养殖产业的可持续发展都具有深远的意义。该研究成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》上,为相关领域的研究提供了重要的参考和借鉴,有望引领三疣梭子蟹养殖产业迈向新的发展阶段。