基于SNP微阵列技术的硬壳蛤耐热性全基因组关联分析及其在水产育种中的应用

为解决硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)在夏季高温胁迫下的高死亡率问题，研究人员通过66K SNP微阵列技术开展全基因组关联分析(GWAS)，发现染色体7上1个显著关联SNP(p=1.98×10-5)及TLR4、ADAMTs等耐热相关基因，揭示其遗传力达0.680±0.063，为耐热品种选育提供分子标记。

　　

随着全球气候变化加剧，美国东海岸重要养殖物种硬壳蛤面临夏季高温导致的群体性死亡危机。佛罗里达州作为主要产区，2024年监测显示水温已达34.09℃，严重威胁着年产值5750万美元的产业。尽管历史上尝试过三倍体培育和种间杂交等传统育种手段，但始终缺乏稳定耐热品系。这一背景下，由纽约州立大学石溪分校Huiping Yang团队联合多家机构，通过高通量基因组技术揭示了硬壳蛤耐热性的遗传基础，成果发表于《BMC Genomics》。

研究采用三大养殖场1050只12-14月龄硬壳蛤，设计三阶段温度胁迫实验：以1℃/天速率从24℃升至35℃（Ⅰ期），骤降至27℃（Ⅱ期），最终恢复24℃直至无死亡（Ⅲ期）。通过66K SNP芯片对705个样本（含早期死亡个体和幸存者）进行基因分型，结合主成分分析(PCA)和fastSTRUCTURE解析群体结构，采用线性混合模型(MLM)进行GWAS分析，并通过REML方法计算遗传力。

生存率差异与表型特征
三养殖场硬壳蛤在Ⅰ期死亡率差异显著（38%-55%），幸存者体重无显著变化(p=0.265）。壳体测量显示农场1个体显著小于其他两组(p<0.0001)，暗示体型可能影响耐热表现。

遗传结构与多样性
PCA分析揭示农场3(UF)存在三个遗传簇，其中早期死亡个体聚集于特定簇。fastSTRUCTURE显示K=4时，农场1死亡个体58.7%基因组成分在幸存者中仅占20.5%，而农场2(SC)遗传结构最均质。负近交系数(Fis=-0.056)表明农场3Ⅰ期死亡群体存在远交现象。

GWAS核心发现
染色体7上AX_657645701位点与死亡时间显著相关(p=1.98×10^-5)。50Kbp范围内发现TLR4/6、丝氨酸/苏氨酸激酶31（参与MAPK应激通路）、糖类磺基转移酶11及ADAMTs（组织修复金属蛋白酶）等候选基因。这些基因涉及免疫应答（TLR识别损伤信号）、蛋白质稳态（激酶调控热休克蛋白）和细胞外基质重塑。

讨论与意义
研究首次量化硬壳蛤耐热性遗传力(0.68)，高于牡蛎等贝类报道值，表明该性状更适合基因组选择育种。发现的SNP标记和候选基因为分子辅助育种提供靶点，特别是TLR通路基因和ADAMTs的调控可能增强高温下组织修复能力。群体结构分析指导育种时应避免农场3特定基因型，而农场2的均质群体可作为理想育种材料。该研究建立的66K SNP芯片平台将加速耐热品系选育，应对日益严峻的气候挑战。

研究局限性在于未对候选基因进行功能验证，未来需结合转录组（如前期发现的p38 MAPK上调）深入解析耐热分子机制。作者建议将热胁迫温度优化至34℃以平衡选择压力与存活率，为产业化应用提供更可行方案。