中国南北方红螯螯虾(Procambarus clarkii)种群遗传多样性与结构解析及其育种意义

本研究针对中国红螯螯虾养殖业面临的种质退化问题，通过全基因组重测序(WGS)技术对南北六大地理种群（辽宁盘锦PJ、山东微山WS等）进行遗传分析。研究鉴定出12,090,691个高质量SNPs，发现种群预期杂合度(He)介于0.291-0.314，固定指数(FST)显示WS与PJ种群存在中度分化(0.0717)。通过PCA和NJ树分析将种群划分为长江中下游集群、北方集群和野生WS集群三大类，为种质资源保护和分子育种提供了基因组级标记。

　　

红螯螯虾(Procambarus clarkii)作为中国淡水养殖的支柱产业，2023年产量达316万吨，却长期面临种质退化的严峻挑战。传统多代近亲繁殖模式导致遗传多样性持续下降，而南北气候差异对种群遗传结构的影响更如"黑箱"般未被揭示。这一现状严重制约了产业的可持续发展，亟需从基因组层面解析种质资源现状。

上海海洋大学研究团队在《Aquaculture and Fisheries》发表的研究，首次对中国南北跨度达3000公里的六大养殖区种群（含野生WS种群）进行全基因组重测序(WGS)分析。研究采用DNBSEQ-T7平台完成150bp双端测序，通过GATK4流程鉴定SNPs，结合PCA、NJ树和ADMIXTURE等分析手段，绘制了迄今最全面的红螯螯虾遗传图谱。

3.1 SNP鉴定与基因组特征
研究获得平均10.5×基因组覆盖度的数据，鉴定出12,090,691个可靠SNPs，其中78.1%定位在94条染色体上。转颠换比(Ti/Tv)为1.43，功能注释显示34.43%位于编码区，38.37%为错义突变。这一数据量远超既往甲壳类研究，如三疣梭子蟹仅20万SNPs。

3.2 遗传多样性格局
所有种群均保持较高遗传多样性，预期杂合度(He)以PJ种群最高(0.314)，野生WS种群最低(0.291)。连锁不平衡(LD)分析显示PJ种群衰减最快(r²<0.1仅需40kb)，反映其丰富的基因交流历史。值得注意的是，养殖种群普遍呈现负近交系数(F_is:-0.087至-0.012)，提示存在远交优势。

3.3 三维遗传结构
PCA分析(PC1+PC2=29.7%方差)与NJ树共同揭示三大类群：1)长江中下游集群(WH/JH/GH/HK)高度重叠；2)北方PJ独立成簇；3)野生WS明显分化。ADMIXTURE分析(K=3)证实HK种群基因组成分98.7%源自长江种群，佐证其人为引种历史。

3.4 种群分化程度
F_ST分析显示WS-PJ间分化最显著(0.0717)，符合地理隔离预期。而长江流域种群间F_ST<0.0037，揭示密集水系网络促进基因流。特别的是，虽与长江集群直线距离最远，HK种群仍保持极低分化(F_ST<0.03)，凸显水产运输对遗传结构的重塑作用。

这项研究创纪录地构建了红螯螯虾全基因组SNPs图谱，为解析环境适应与人工选择压力提供了分子基础。发现北方PJ种群独特的快速LD衰减特征，提示其可能蕴含耐寒育种的关键基因。野生WS种群的遗传孤立状态警示需建立特殊保护策略。研究证实中国红螯螯虾养殖业已形成"长江核心-南北辐射"的遗传格局，为制定分区育种策略提供了科学依据。未来整合环境基因组学数据，将有助于揭示温度适应性变异的分子机制。