杂交鲂鲌肌肉肌苷酸合成关键基因ampd1多态性功能解析及其分子标记开发

【编辑推荐】针对水产养殖中鱼肉品质退化问题，湖南团队以杂交鲂鲌（BBTB）为模型，揭示了腺苷单磷酸脱氨酶1（AMPD1）通过调控肌苷酸（IMP）补救代谢通路影响鱼肉鲜味物质合成的分子机制，鉴定出4个与IMP含量显著相关的SNP位点（g.9801T>G/g.16920T>C/g.16947T>C/g.16984G>T），为鱼类鲜味品质分子育种提供了首个有效标记。

　　

随着水产养殖业快速发展，种质资源退化导致养殖鱼肉品质下降的问题日益凸显。作为决定鱼肉鲜味的关键物质，肌苷酸（IMP）含量直接影响消费者对水产品风味的评价。然而，目前鱼类IMP合成的遗传调控机制尚不明确，缺乏有效的分子标记制约了优质鱼类的选育进程。

湖南水产研究所团队以新型杂交鱼种——鲂鲌杂交种（BBTB）为研究对象，系统解析了腺苷单磷酸脱氨酶1（AMPD1）在肌肉IMP合成中的核心作用。研究人员通过基因敲降实验首次证实，抑制ampd1表达会显著降低BBTB肌肉细胞中IMP含量，并下调补救代谢通路关键基因（aprt、hprt、impdh、gmps）的表达。通过克隆获得2160bp的ampd1全长编码序列后，发现该基因在亲本钝吻鲂（BSB）和杂交种BBTB肌肉中呈现高表达特征。

研究采用Sanger测序技术对100尾实验鱼（50BBTB/50BSB）进行基因分型，在ampd1基因第8外显子（g.9801T>G）、第16外显子（g.16920T>C）和3'UTR区（g.16947T>C、g.16984G>T）鉴定出4个功能性SNP位点。基因型-表型关联分析显示，这些位点的纯合基因型个体IMP含量显著高于杂合型，且BBTB群体中优势基因型频率明显高于BSB。进一步发现3'UTR区3个SNP（g.16920T>C/g.16947T>C/g.16984G>T）存在强连锁不平衡，可能共同调控AMP代谢通路。

关键技术包括：1）建立BBTB肌肉前体细胞模型（经pax7/myod标记验证）；2）siRNA介导的ampd1基因敲降；3）IMP含量高效液相检测；4）SNP分型与单倍型分析。

【研究结果】

1. ampd1敲降效应：沉默ampd1使肌肉细胞IMP含量下降38.7%，同时导致补救通路基因aprt表达量降低2.1倍，impdh下调1.8倍。
2. 进化分析：BBTB的ampd1编码序列与亲本BSB相似度达99.2%，系统发育显示二者聚为一支。
3. SNP特征：3'UTR区g.16984G>T突变可能破坏miR-29b结合位点，影响mRNA稳定性。
4. 育种应用：基于SNP标记筛选的高IMP基因型个体，其鲜味物质含量比群体均值高22.4%。

【结论意义】
该研究首次阐明ampd1基因多态性通过调控核苷酸代谢网络影响鱼类IMP合成的分子机制，开发的SNP标记为实施分子标记辅助选择（MAS）提供了直接工具。相较于传统表型选育，采用ampd1基因型筛选可将高IMP个体的选育效率提升3倍以上。研究成果发表于《Aquaculture》，为优质水产种质创新提供了理论支撑和技术突破口，对推动渔业提质增效具有重要意义。