太平洋牡蛎壳色性状的遗传规律及分子基础研究

The Pacific oyster (Crassostrea gigas), naturally distributed in China, Japan and Korea, is a major global aquaculture species, ranking first in the production among all aquaculture shellfish species. In a breeding program, four shell color lines of C. gigas have been established through successive family selection for three generations. To clarify the inheritance pattern of shell colors and their associations with differences in development, growth, and survival, a complete diallel cross including all parental lines and reciprocal crosses will be performed among four shell color lines of C. gigas. Molecular markers tightly linked to the shell color traits will be identified by combining AFLP- and SSR-based genome scans, and be located on genetic linkage groups of C. gigas. We will take a transcriptomic approach to identify the candidate genes involved in shell color development and variation in C. gigas, clone the full length cDNA sequences of the key genes with color-related expression by using RACE method, conduct the cDNA sequence prediction, the protein prediction and phylogenetic analysis, and investigate mRNA differential expression in different tissues of C. gigas. This work will benefit comprehension of the genetic mechanism of shell color traits, and selective breeding in terms of shell colors in C. gigas.

太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）自然分布于中国、日本和韩国，是世界上养殖范围最广、产量最大的海洋贝类。本项目拟选用经过3代定向选育、性状较为稳定的4种壳色（白色、黑色、金黄色和紫色）太平洋牡蛎为研究素材，通过利用完全双列杂交构建相同壳色的自交家系以及不同壳色间的正反杂交家系，查明太平洋牡蛎壳色的遗传模式及与生长发育的关系；利用基于AFLP和微卫星标记的基因组扫描技术，鉴定太平洋牡蛎壳色性状连锁的分子标记，并进行遗传定位；利用高通量转录组测序，分析不同壳色太平洋牡蛎的基因表达模式，鉴定壳色相关的主要候选基因；利用RACE技术，克隆壳色形成关键基因的cDNA全长，分析基因结构、编码氨基酸序列及同源性，并查清其表达特性。研究结果对于阐明太平洋牡蛎壳色性状的遗传机制、培育壳色相关优良品种具有重要意义。

太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）自然分布于中国、日本和韩国，是世界上养殖范围最广、产量最大的海洋贝类。本项目分析了太平洋牡蛎四种壳色（金黄色、白色、黑色和紫色）家系不同生长阶段的表型性状，发现太平洋牡蛎壳色与其生长和存活性状关联显著。比较了太平洋牡蛎壳色家系间杂交子代生长和存活，发现养成期间6个杂交组中紫色与黑色杂交组的壳高生长最快，各杂交组与自交组的成活率差异均不显著。利用金黄、白和黑色3种壳色太平洋牡蛎的全因子交配实验，分析了太平洋牡蛎壳金性状的遗传模式以及与黑色着色的关系，阐明贝壳金黄色的遗传模式不同于黑色，黑色着色表现为前景色而金黄色和白色为背景色；太平洋牡蛎贝壳背景色由一个位点的两个等位基因控制，金黄色基因对于白色为显性。开展了太平洋牡蛎着色度关联标记的鉴定与定位，筛选到6对AFLP引物产生的7条多态性片段与分离群体的贝壳着色相关联，并全部位于同一个连锁群上，可解释80%的壳色表型变异；所有关联的7个AFLP标记全部用于转化SCAR标记，其中有1个AFLP标记成功转化为共显性的SCAR标记，并成功整合到太平洋牡蛎连锁图谱中。通过转录组测序的方法筛选4种壳色品系间的差异表达基因，发现分别有432，91，43和39个基因在白壳，黑壳，金壳和黑条纹壳色的牡蛎中特异性地高表达；通过基因功能注释分析，三个三磷酸腺苷结合转运子超级家族的基因Abca1，Abca3 和Abcb1与白壳色形成相关，一个酪氨酸酶基因（CGI_10008737）的上调模式与金壳色的出现模式一致。进行了不同壳色太平洋牡蛎外套膜中长链非编码RNA的转录组解析及其与贝壳色素沉积相关性分析，通过差异表达分析，共检测出427个lncRNAs和349个mRNAs呈现显著差异表达，发现分子通路主要涉及生物矿化和色素沉积。通过太平洋牡蛎酪氨酸酶基因CgTyr2的克隆及其特性分析，发现其在外套膜外层表达量最高，与太平洋牡蛎角质层的形成以及贝壳着色有关。研究结果为阐明太平洋牡蛎壳色性状的遗传机制奠定了重要基础，为培育壳色相关牡蛎优良品种提供了重要的理论依据。