中华锯齿米虾红蓝体色差异的分子机制解析

Red and blue trains of Neocaridina denticulata sinensis have been continuously reared more than 15 generations. The F2 bybridization of the two trains have 3 types of color phenotypes. This project prepares to get the statistic analysis of hybridization phenotypes. Moreover, the transcriptomes and metabonomics of different phenotypes will be compared to get different expression genes in pigmentation. About 5 candidate genes will be analyzed in red and blue pigmentation by genomic structure analysis, gene expression analysis, gene function defect and gene function rescue. These results will provide background knowledge of pigmentation in N. denticulate sinesis, and even some target genes for genetic manipulation of body color.

申请人已连续15代筛选培育了红、蓝2种纯色中华锯齿米虾品系。红、蓝品系杂交F2代可产生红色、蓝色和巧克力色3种体色表型。本项目拟统计分析分析杂交各表型的比例。并比较红、蓝品系杂交F2代3种体色表型的转录组和代谢组初步筛选色素沉积相关基因。通过基因结构分析、基因表达分析、基因功能缺失和营救试验等手段分析5个左右的候选基因在红、蓝色素沉积过程的作用机制。希望能够发现中华锯齿米虾不同体色形成的重要基因，为中华锯齿米虾体色基因操作提供背景知识和操作靶点。

丰富多彩的体色是观赏水族重要的生产性状，与其价值关系密切。改善观赏水族体色，培育体色新品种是提高观赏水族品质的一个重要任务。中华锯齿米虾是一种主要的观赏虾，主要依靠人工养殖供应市场。红、蓝和黄是米虾最基本的3种体色品系，品系间杂交可以产生新体色表型，但遗传稳定性差。本项目分析了红、蓝品系杂交F2代体色表型特征和比例，比较了F2代3种体色表型的转录组及其类胡萝卜素代谢，发现类胡萝卜素是米虾的主要呈色物质，虾青素含量在红蓝品质差异显著；红蓝差异基因主要为细胞色素C和细胞色素B各个亚基，类胡萝卜素氧化代谢与线粒体内膜呼吸链有密切关系可能与泛醌生物合成密切相关。筛选了色素转运蛋白、类胡萝卜素氧化代谢、外基质蛋白等46个差异表达基因，获得了转运蛋白ABC等29个差异基因在不同体色品系、发育阶段和不同组织表达谱，获得SPR等4个基因在胚胎和幼体定位情况。上述研究结果表明类胡萝卜素氧化代谢酶、外基质蛋白和色素体蛋白是红蓝品系差异的分子基础。进行了ABGG2和ABCB6的基因敲降，发现ABCG2能影响色素细胞的数量和色素颗粒分布状态是参与米虾色素沉积的重要基因之一。.不同体色品系类胡萝卜素转化能力不同，积累类胡萝卜素种类有异，因此针对不同体色品系添加相应的类胡萝卜素能够有效提升体色。除了透明品系外，所有品系含有的色素细胞种类都相同发生过程也类似，只有色素细胞数量存在显著差异，容易发生突变。大规模生产中群体自我繁育3-5代会产生大量体色变异后代。因此保证米虾体色品质需要持续遗传选育。保留小规模纯合群体作为繁殖亲体是降低大量生产中变异后代的有效措施之一。自然突变产生新的米虾体色突变体概率极低，需要寻找关键基因进行人工编辑才有可能创造新的体色品系。ABC家族基因和类胡萝卜素氧化代谢基因可能是比较理想的操作靶点。