牙鲆渤海自然群体的遗传多样性分析

为分析牙鲆自然群体的遗传多样性并筛选出能有效鉴定群体遗传特征的特异性微卫星标记,实验收集了渤海流域74尾野生个体组成实验群体。选择牙鲆24个连锁群上不同区域的72个微卫星标记进行遗传分析,其中,近着丝粒区域包含17个标记,连锁群中部包含19个标记,远着丝粒区域包含36个标记。结果显示:在连锁群不同区域上等位基因数(A)介于6.400～7.389,有效等位基因数(N_e)介于4.469～5.129,Shannon多样性指数(I)介于1.565～1.683;观测杂合度(H_o)、无偏倚杂合度期望值(H_e)和多态信息含量(PIC)的范围分别为0.568～0.593、0.738～0.753和0.707～0.746;Hardy-Weinberg遗传偏离指数(d)在-0.200以下;群体内个体之间的遗传距离在0.620以上。各项遗传参数表明该实验群体具有较为丰富的遗传多样性,个体之间具有相对较远的遗传距离,适宜作为基础群体进行选育。位于连锁群不同区域的微卫星标记获得的遗传参数并无明显差异,验证了标记所在位置与标记多样性高低不存在必然联系,但这些多态性标记可以作为分析牙鲆群体遗传结构的候选标记。     

半滑舌鳎微卫星标记遗传连锁图谱的构建

利用全基因组测序方法筛选出微卫星标记,以渤海近海野生个体和人工养殖的半滑舌鳎(Cynoglossus semi-laevis)为亲本交配产生的F1全同胞家系为作图群体,构建了半滑舌鳎雌、雄微卫星标记遗传连锁图谱。用320对引物对父母本和92个F1个体进行遗传分析,共得到288个分离标记,其中包含112个偏分离标记(P<0.05)。其中雌性框架图包含242个标记,分布在21个连锁群上,总长度1 311.9 cM,标记间平均距离为4.9 cM,图谱覆盖率为83.3%;雄性框架图定位标记218个,21个连锁群,总长度1 316.2 cM,标记间平均距离为5.5 cM,覆盖率为82%。半滑舌鳎遗传连锁图谱的构建为半滑舌鳎重要经济性状QTL定位、分子标记辅助育种和性别控制奠定了重要基础。     

半滑舌鳎养殖群体中自然性逆转伪雄鱼的发现

利用雌性特异标记遗传性别鉴定技术,对71尾4龄半滑舌鳎的生理和遗传性别进行鉴定,结果显示32尾生理型雌鱼均能扩增出205bp的雌性特异条带;39尾生理型雄鱼,仅一尾鱼体重显著高于其他雄鱼并扩增出了雌性特异条带,因此这尾鱼遗传上为雌性,是一尾伪雄鱼。对养殖的600尾半滑舌鳎生理雄鱼大规模检测发现,养殖群体自然性逆转伪雄鱼比例为1.66%。对正常雌、雄鱼和1龄自然性逆转伪雄鱼的性腺组织学观察显示,与正常雄鱼相比,伪雄鱼性腺中也有大量的精母细胞,但数量比正常雄鱼的要略少;且未在伪雄鱼的性腺组织中观察到卵母细胞,说明半滑舌鳎性逆转发生在性腺分化期。半滑舌鳎自然性逆转现象的发现有助于解释当前半滑舌鳎养殖群体中雄性率偏高的现象,为半滑舌鳎全雌苗种生产提供了一条新的技术途径,并丰富了鱼类性别分化理论。     

牙鲆遗传作图及生长性状QTL定位

采用牙鲆日本群体和韩国群体杂交的92个F₁个体作为分离群体, 利用微卫星标记和Joinmap 4.0作图软件构建了牙鲆遗传连锁图谱。共有221个SSR标记用于连锁图谱构建, 雌性图谱中, 共178个微卫星标记定位到22个连锁群上, 观测总长度为(G _oa )599.0 cM, 覆盖率(C _oa )达76.27%。雄性图谱中, 共194个微卫星标记定位到23个连锁群上, G _oa 为693.4 cM, C _oa 为78.82%。对全长、体质量、体高3组数据进行主成分分析处理, 得到可解释3个性状的89.6%特征的一组数据, 命名为牙鲆生长性状GT。用WinQTLCart 2.5软件的复合区间作图,在已构建的遗传连锁图谱上对牙鲆生长性状GT进行QTL定位, 取LOD经验值2.5为QTL存在的阈值; 对微卫星标记进行性状—标记之间的回归分析。本研究共定位3个与牙鲆生长性状GT相关的QTLs, qGT-f4 qGT-m20 qGT-f20,可解释表型变异率分别为27.60%, 13.74%, 10.27%。在性状—标记之间的回归分析中, 得到22个与生长性状GT相关(P<0.05)的微卫星标记, 单个标记可解释表型变异率介于3.70%~10.42%, 其中6个微卫星标记scaffold558_51720、scaffold558_26183、scaffold903_69232、scaffold485_47120 、scaffold1262_77386、scaffold809_65154与生长性状GT之间呈极显著相关(P><0.01), 可解释表型变异率分别为10.42%、7.31%、10.07%、10.07%、8.39%和11.26%。     

半滑舌鳎雌性特异扩增片段长度多态性标记的筛选与应用

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevisGünther)为东北亚特有的名贵冷温性比目鱼类,为我国养殖业的新宠。半滑舌鳎雌鱼生长速度是雄性的2~3倍,若能实现单雌化养殖将大大提高养殖业的经济效益。本研究利用扩增片段长度多态性(AFLP)技术,应用64个引物组合,检测了半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevisGünther)雌雄基因组DNA的多态性,筛选与半滑舌鳎性别相关的AFLP分子标记。实验经过3轮筛选和验证,4个引物组合扩增出7个雌性个体出现频率为100%的DNA片段,我们认为这7个标记是半滑舌鳎雌性特异的AFLP标记,分别命名为CseF382、CseF575、CseF783、CseF464、CseF136、CseF618和CseF305。同时,将标记CseF382成功转化为SCAR标记,测定了该标记的DNA序列,建立了半滑舌鳎遗传性别鉴定的PCR技术,为半滑舌鳎性别决定机制的研究和性别控制奠定了重要基础。     

长江、珠江、黑龙江水系野生鲢遗传多样性的微卫星分析

采用34个微卫星分子标记,对长江（湘江、监利、枞阳）、珠江、黑龙江（抚远）鲢共5个群体的观测杂合度(H_o)、期望杂合度(H_e )、多态信息含量(PIC)和有效等位基因数(N_e)等进行了遗传检测,根据基因频率计算遗传相似系数和Nei氏标准遗传距离,以卡方检验估计Hardy-Weinberg平衡,以近交系数(F_ST)和基因流(Nm)分析群体的遗传分化。同时,基于Nei氏标准遗传距离获得NJ聚类图。共检测出154个等位基因,其中有80个共有基因。位点等位基因1～9个不等,平均等位基因4.666 7,平均有效等位基因2.948 9。5群体平均观测杂合度为0.329 5～0.461 9,平均期望杂合度为0.500 2～0.552 9,平均多态信息含量为0.443 5～0.493 0。表明5群体为中度多态,遗传多样性较低,且长江不同地理群体的遗传多样性也有差异,但差异不显著。通过群体间遗传相似性和遗传距离比较显示：长江3个群体间遗传相似系数最大,遗传距离最小;黑龙江与长江鲢群体间相似系数较大（平均0.871 8）,遗传距离较小（平均0.137 4）表明二者遗传分化亦最小;珠江鲢与长江鲢间的相似系数最小（平均0.831 0）,遗传距离最大（平均0.185 2）,其遗传分化差异较大,结果未显现出群体间遗传差异的大小与其地理距离远近呈正相关。     

马氏珠母贝红色壳家系不同世代遗传变异的SRAP分析

利用SRAP（sequencerelated amplified polymorphism,序列相关扩增多态性）标记对马氏珠母贝红色壳家系第一代到第三代（F₁、F₂、F₃）及回交家系（BC₁）的遗传变异进行了分析。7对SRAP引物共产生63条扩增带,其中多态性条带55条,平均每对引物组合产生7.86条多态标记。 在F₁,F₂及F₃三代中,Shannon信息指数和Nei氏基因多样性指数显示世代群体的遗传多样性呈下降趋势,但差异并不显著（P>0.05）。随着世代的增加,相邻世代群体之间的遗传分化有逐渐降低的趋势,而世代内遗传相似性逐渐增加。BC₁与F₁的遗传相似度高于F₃与F₁间,表明回交能使后代个体更趋向轮回亲本。     

不同循环投喂模式对半滑舌鳎的生长、体成分组成、代谢和能量收支的影响

研究了不同循环投喂模式对半滑舌鳎的生长、体成分组成、代谢和能量收支的影响。其中包括5个处理:C(对照组,实验过程中持续投喂);S2F4组(饥饿2 d,投喂4 d);S4F8组(饥饿4 d,投喂8 d);S8F16组(饥饿8 d,投喂16 d);S12F24组(饥饿12 d,投喂24 d),实验时间72 d。结果表明,对照组的特定生长率(SGR_w和SGR_e)显著高于循环投喂各组(P<0.05)。对照组和S2F4组半滑舌鳎幼鱼的末体重没有显著差异(P>0.05),并且均显著高于其它各组(P<0.05)。对照组半滑舌鳎幼鱼的消化率显著低于其它各组(P<0.05),而能量消化率与S12F24组没有显著差异(P>0.05),但显著低于其它3个处理组(P<0.05)。S4F8组半滑舌鳎幼鱼饲料转化率显著低于S12F24组(P<0.05),对照组饲料转化率低于S2F4组和S12F24组但没有显著差异(P>0.05)。对照组半滑舌鳎幼鱼的摄食率显著低于其它各组(P<0.05)。体成分组成中,蛋白含量随饥饿、投喂周期的延长而下降,S2F4组和对照组半滑舌鳎的蛋白含量没有显著差异(P>0.05)。S2F4组的耗氧率和排氨率均较低。对照组的摄食能显著高于其它各组(P<0.05),S2F4组的呼吸能占摄食能的比例显著高于对照组(P<0.05)。研究表明,半滑舌鳎幼鱼在循环投喂模式下,具有较强的补偿生长能力,S2F4组具有完全补偿生长能力;在较长的周期性饥饿条件下,半滑舌鳎幼鱼体内的蛋白质含量会受到显著影响。     

半滑舌鳎养殖群体和减数分裂雌核发育群体的微卫星标记遗传多样性分析

利用24对微卫星分子标记对半滑舌鳎Cynoglossus semilaevis的养殖群体和减数分裂雌核发育群体进行遗传多样性分析。结果表明,两个半滑舌鳎群体平均等位基因数分别为7.0和4.8,平均有效等位基因数分别为3.935和2.411,平均观测杂合度(HO)分别为0.713 5和0.586 5,养殖群体的遗传多样性明显高于减数分裂雌核发育群体。有1个位点在养殖群体中偏离哈代-温伯格平衡,13个位点在减数分裂雌核发育群体中偏离哈代-温伯格平衡。群体间基因分化系数(GST)为0.093 6,遗传距离为0.420 0,表明两群体间遗传分化显著。     

半滑舌鰨养殖群体雌雄比例与自然性逆转率

利用半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis Günther）性别连锁微卫星标记scaffold1128₃43和性腺组织切片的方法,研究半滑舌鳎8个普通家系和养殖场雄性亲鱼遗传性别与性逆转情况。首先,8个普通家系（28、30、38、39、40、44、57、69）遗传性别检测结果显示,遗传雌性比例最低为39家系（37.93%）,最高为38家系和40家系（55.00%）。对其中4个家系（28、39、44、57）的两次遗传性别比例检测结果对比发现,家系间遗传雌性比例存在差异。其次,对4个家系（28、39、44、57）和养殖场雄性亲鱼的遗传与表型性别鉴定结果表明,不同家系表型雌鱼比例为18.75%⁴6.88%,低于各家系的遗传雌性比例,不同家系间自然性逆转率存在显著性差异（P<0.05）。研究还发现,繁育场所用的普通雄性亲鱼中平均有28.42%的伪雄鱼。本研究结果表明,自然性逆转现象在半滑舌鳎养殖群体中普遍存在,半滑舌鳎不同家系的表型雌鱼比例存在显著差异,这为培育半滑舌鳎高雌性苗种提供了理论依据。     

鱼类基因组研究十年回顾与展望

本文回顾了我国鱼类基因组研究从无到有、从小到大的十年发展历程。分别介绍了我国在鱼类BAC文库构建、高密度遗传连锁图谱构建与QTL定位、全基因组测序和精细图谱绘制、基因组选择育种和基因组编辑等方面取得的重要进展和成果。结合国际上鱼类基因组研究进展,通过分析、比较指出,从2008—2013年,我国鱼类基因组研究在国际上处于全面跟跑状态,从2014—2018年,我国水产科学家奋起直追,加快鱼类基因组研究步伐,在短短5年内,在国际顶级刊物Nature Genetics、Nature上相继发表了半滑舌鳎、鲤、草鱼、牙鲆和海马等养殖鱼类的基因组精细图谱,使我国鱼类基因组研究在国际上从全面跟跑进入跟跑、并跑、领跑并存状态,特别是在个别方向和少数种类上实现了领跑。同时,指出了我国现阶段鱼类基因组研究与应用方面存在的不足和问题,并展望了我国鱼类基因组研究今后的发展方向和前景。     

罗氏沼虾种群SSR分析中样本量及标记量对遗传多样性指标的影响

利用60对微卫星分子标记分别对罗氏沼虾3个养殖群体进行遗传多样性分析,通过比较样本量及标记量对遗传多样性指标的影响,探讨最适宜的样本量及标记量。结果显示,样本量和标记量的大小均对遗传多样性指数有较大的影响,其中样本量与平均等位基因数和平均有效等位基因数呈高度正相关,与杂合度和Nei氏遗传多样性指数分别呈中度、高度相关,样本量为10~30时,遗传参数变化差异显著,样本量大于30,变化差异不显著;标记量与遗传参数也存在不同程度的相关性,标记量为5~25时,各遗传多样性指数变化有明显差异,标记量大于25时,各遗传参数变化较小,多态信息含量不同的标记直接影响到群体遗传参数。性别对群体遗传多样性指标无显著性影响。研究表明,应尽可能选择多态信息含量高的微卫星分子标记开展罗氏沼虾群体遗传多样性分析,可不考虑样本性别,样本量不宜小于30,标记量不宜少于25。     

半滑舌鳎微卫星标记的开发及其在F1家系中分离方式分析

利用富集文库-菌落原位杂交的方法筛选半滑舌鳎( Cynoglossus semilaevis)微卫星标记,构建富含(AC)和(AG)序列重复的半滑舌鳎微卫星富集文库,随机从文库中挑选1060个克隆,筛选得到883个(83.3％)阳性信号,菌落PCR检测742个阳性克隆片段的长度在500～1 200 bp范围内,随机挑选其中50个克隆进行测序,共设计引物33对,进行退火温度优化、多态性检测后,共得到20个多态的半滑舌鳎微卫星标记.对其进行分离方式分析,其中有17个位点符合孟德尔分离定律,共表现5种分离方式,可用于半滑舌鳎遗传连锁图谱的构建;另外有3个位点偏离孟德尔分离定律(P＜0.05).结果同时证明富集文库-菌落原位杂交是半滑舌鳎微卫星标记大量筛选和高密度遗传连锁图谱构建的一种行之有效的方法.     

半滑舌鳎养殖群体的性比与雌雄形态差异比较

为研究半滑舌鳎养殖群体幼鱼阶段的性比变化,实验用分子标记法鉴定半滑舌鳎遗传性别,用组织切片方法鉴定表型性别,并比较了表型雌雄的生长差异。结果发现,在半滑舌鳎幼鱼阶段,在遗传性别上,雌雄所占比例约为1∶1,差异不显著(P>0.05)。在表型性别上,雌雄比例约为1∶3,差异极显著(P<0.01)。表型雄性中,由遗传性雄性和遗传上为雌性而表型上为雄性的"伪雄鱼"两部分组成。在养殖群体中,表型雌性、伪雄鱼和雄性三者的比例大致为1∶1∶2。养殖现场反映的雌性约占1/4的情况与本研究结果基本一致。本研究没有发现遗传上为雄性,而表型上为雌性的个体。在6～8月龄间,伪雄鱼的全长、体质量处于表型雌性与正常雄性之间,与两者均无显著差异。在相似全长范围内,雄鱼体高小于雌鱼,雄鱼的全长/体高的平均值为4.05,雌鱼的平均值为3.89,雄鱼的全长/体高比值显著大于雌鱼(P<0.05),此比值可以作为区分雌雄鱼苗种的参考。     

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis) c-Jun基因的克隆及免疫应答分析

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)AP-1家族转录因子c-Jun基因(Jun proto-oncogene)及其在免疫应答中的作用尚无报道.本研究根据半滑舌鳎转录组数据库中预测的c-Jun序列,通过RACE技术和PCR扩增方法获得了半滑舌鳎c-Jun基因cDNA全长2093 bp,CDS区域共981 bp,编码326个氨基酸,5'UTR区域377 bp,3'UTR区域735 bp.SMART分析显示,C-JUN蛋白具有2个结构域:AP-1家族典型结构域Jun,以及高度保守的亮氨酸拉链结构域(BRLZ).经蛋白多序列同源比对、系统进化树分析,发现半滑舌鳎c-Jun与虹鳟(Oncorhynchus mykiss)c-Jun亲缘关系最近.实时荧光定量PCR分析显示,c-Jun基因在半滑舌鳎不同组织中普遍表达,在卵巢中表达量最高.鳗弧菌(Vibrio anguillarum)人工感染半滑舌鳎后,c-Jun基因在肝脏、脾脏、头肾、小肠、鳃、血液中表达量都出现不同程度上调,其中,鳃中变化最明显:感染12h后表达量达到0h时的13.20倍.使用LPS、PGN、PolyI:C和WGP病原模拟物刺激半滑舌鳎外周血淋巴细胞,结果显示,WGP诱导c-Jun基因上调表达,而LPS与PolyI:C均下调基因表达.以上实验结果表明,c-Jun基因在半滑舌鳎的免疫防御中发挥重要作用.     

半滑舌鳎促滤泡激素基因全长cDNA的克隆与组织表达分析

从半滑舌鳎Cynoglossus semilaevis Günther脑垂体中提取总RNA,利用RT-PCR和RACE技术首次克隆得到半滑舌鳎促滤泡激素（FSH）基因全长cDNA序列。半滑舌鳎FSHcDNA全长为541bp,开放阅读框为393bp,编码130个氨基酸（GenBank序列登录号：JQ277933）。发现一个N-糖基化位点：24～27NTT。与其他脊椎动物的FSH成熟肽氨基酸序列同源性比较表明,半滑舌鳎FSH与鲽形目和鲈形目鱼类FSH同源性为42％～49％,与鲤形目和高等脊椎动物FSH同源性为27％～319/5。用MEGA4．0软件构建了NJ树,获得的进化树表明,半滑舌鳎FSH与其他鱼类FSH聚类,亲缘关系较近。实时荧光定量组织表达分析表明,FSHmRNA除在垂体中大量表达外,其他组织也有表达,尤以脑、性腺表达量较高。半滑舌鳎FSHmRNA在垂体以外组织中的广泛表达,暗示FSH可能具有广泛的生理功能。     

半滑舌鳎多聚免疫球蛋白受体(pIgR)基因的克隆和表达分析

本研究根据半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)基因组数据库中预测的多聚免疫球蛋白受体(Polymeric immunoglobulin receptor, pIgR)序列,通过PCR和RACE技术获得了半滑舌鳎pIgR基因cDNA,全长为1419 bp,开放阅读框(ORF)为1020 bp,编码339个氨基酸,5′UTR区域为109 bp,3′UTR区域为290bp。保守结构域分析显示,半滑舌鳎pIgR蛋白包含1个信号肽,2个免疫球蛋白功能域(Ig-like domain, ILD)和1个跨膜结构域。经蛋白序列同源比对和系统进化树分析,发现半滑舌鳎pIgR与大菱鲆(Scophthalmus maximus)和牙鲆(Paralichthy solivaceus)的pIgR亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,pIgR基因在健康半滑舌鳎的不同组织中均有表达,在鳃中表达较高,在肌肉中表达最低。经哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)病原感染刺激后,pIgR基因在半滑舌鳎的5个组织(肝脏、脾脏、肾脏、肠和鳃)中均呈先上升后下降的趋势,其中,在脾脏和鳃中48 h达到最高值,在肝脏、肾脏和肠中72 h达到峰值。与内脏组织不同的是,pIgR基因在皮肤中呈一直上升的趋势。上述结果表明,pIgR基因在半滑舌鳎抵御哈维氏弧菌的免疫应答中发挥重要作用。     

引起半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Günther)鱼苗大规模死亡的神经坏死病毒病

2012和2013年,山东某育苗场15–20日龄的半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Günther)鱼苗出现暴发性大规模死亡,7 d内死亡率高达90%–100%。本研究调查了疾病的发生情况和临床特征,采集病鱼样品进行了组织病理学检查,并运用RT-PCR方法进行了病原的检测和基因序列分析。结果发现,半滑舌鳎鱼苗一般在7月和8月发病,发病时养殖水温为22–24℃。病鱼游泳行为异常,表现为上下翻游、螺旋性游动、全身大幅度波浪状浮动症状,但病鱼体表无出血和溃疡症状。组织病理检查发现,病鱼脑和视网膜组织出现严重的空泡化及坏死。病鱼样品的RT-PCR检测结果全部呈鱼类神经坏死病毒阳性。对得到的RT-PCR产物测序,进行BLAST比对,发现该病毒与鱼类神经坏死病毒的赤点石斑鱼神经坏死病毒(Red-spotted grouper nervous necrosis virus, RGNNV)基因型的相似性达98%以上,而与鱼类神经坏死病毒的其他3个基因型：黄带拟鲹神经坏死病毒(Striped jack nervous necrosis virus,SJNNV)、红鳍东方鲀神经坏死病毒(Tiger puffer nervous necrosis virus, TPNNV)和条斑星鲽神经坏死病毒(Barfin flounder nervous necrosis virus,BFNNV)的相似性仅为71%–78%。由此可以判定,本研究发现的引起半滑舌鳎鱼苗大规模死亡的神经坏死病毒为RGNNV基因型,半滑舌鳎也是鱼类神经坏死病毒的天然宿主。该发现在半滑舌鳎疾病防治和鱼类神经坏死病毒的流行机制研究方面都具有重要意义。     

Molecular cloning,genomic structure and expression analysis of major histocompatibility complex class Iα gene of half-smooth tongue sole (<Emphasis Type="Italic">Cynoglossus semilaevis</Emphasis>)

Major histocompatibility complex (MHC) has a central role in the adaptive immune system by presenting foreign peptide to the T-cell receptor. The full length of MHC class Iα cDNA was cloned from half-smooth tongue sole by homology cloning and rapid amplification of cDNA ends polymerase chain reaction (RACE-PCR), genomic organization and expression of MHC Iα were examined to study the function of MHC gene in fish. The domain structure feature and antigen-binding motifs of other teleost and mammals MHC are conserved in the half-smooth tongue sole MHC Iα gene. The deduced amino acid sequence of half-smooth tongue sole MHC Iα (GenBank accession no. FJ372720) had 12.1–61.8% identity with those of human and other fish. Eight exons and seven introns were identified in MHC Iα gene. Real-time quantitative PCR demonstrated that MHC Iα gene was ubiquitously expressed in normal tissues, while that in Vibrio anguillarum infected fish was significantly increased in intestines and decreased in spleen and liver from 24 to 72 h after infection, followed by a recovery to normal level after 96 h.