脊尾白虾回交群体的构建及育种应用

The ridgetail white prawn Exopalaemon carinicauda is one of the major economic shrimp species in China. The aquaculture of E. carinicauda mainly rely on natural seeds and wild spawning broodstock, which result in unknown genetic background and hysteresis of breeding, seriously affecting industrial development. Backcorss population is often used to construct genetic linkage map and QTL mapping due to direct reflection of separation of F1 gametes and higher mapping efficiency than F2 population. The aim of this project is to choose the BC1 population of backcross as a mapping population, screen polymorphic markers (SSR and SNP) from the previous genomic library and transcriptome data, construct the first high-density reciprocal-cross genetic linkage map of E. carinicauda and mapping growth-related QTLs, identify and verify the main QTLs and markers stably inherited, and reveal the number and effects of growth-related genes. The results can lay the groundwork of marker-assisted breeding in E. carinicauda and provide references for the related researches of marine Palaemonidae species.

脊尾白虾俗名白虾、五须虾和迎春虾，是我国重要的中小型经济虾类。目前脊尾白虾养殖主要依靠捕捞天然苗种或投放野生抱卵亲虾自行繁殖，亲本遗传背景不清，育种工作滞后，严重影响产业发展。回交群体因直接反映F1代配子的分离比例且作图效率高于F2群体，经常被用于动植物遗传连锁图谱的构建及重要性状QTL定位研究。本项目利用脊尾白虾一年多次性成熟的繁殖特性，构建回交BC1代正反交群体作为作图群体，基于前期基因组文库和转录组数据发掘多态性分子标记（SSR和SNP），首次构建脊尾白虾高密度正反交遗传连锁图谱；进一步对生长性状相关QTLs进行定位分析，并通过正反交遗传连锁图谱的验证，筛选出能稳定遗传的生长性状主效QTL及其紧密连锁的分子标记，揭示控制生长性状的基因数量及效应大小，为脊尾白虾的分子标记辅助选择育种奠定坚实基础,同时可为海水长臂虾科相关研究提供参考和借鉴。

水产动物高密度遗传连锁图谱构建及经济性状QTL定位是水产遗传育种研究的热点。脊尾白虾是我国黄渤海地区重要的中小型经济虾类，作为新开发的海水养殖虾类，脊尾白虾养殖依靠捕捞野生抱卵亲虾放入池塘自然繁殖，存在亲本遗传背景不清、缺乏良种、野生亲虾携带病原及病害频发等问题，严重制约产业健康可持续发展。本项目针对目前产业中存在的关键问题，利用脊尾白虾一年可多次繁殖的特性，成功构建正反回交家系作为作图家系，利用SLAF-seq技术首次构建了脊尾白虾正反回交高密度遗传连锁图谱，正交图谱总图距为2,939.27 cM，上图标记4,050个，平均图距为0.73 cM，图谱覆盖率为97.65%；反交图谱总图距为3460.28 cM，上图标记6,334个，平均图距为0.55 cM，图谱覆盖率为98.44%；基于构建的高密度遗传连锁图谱和生长性状数据，采用复合区间作图法进行了脊尾白虾生长性状的QTL定位，正交图谱中鉴定出7个生长性状QTLs，位于连锁群1、2和20，贡献率>12%；反交图谱中鉴定出生长性状QTLs 16个，主要位于连锁群1、17和19，贡献率均>8.8%；通过基因组Survey估计脊尾白虾基因组大小约为9.18 Gb，预测得到65, 772个基因，杂合率约0.26%，GC含量约40.01%，重复序列比例约76.62%，获得2,977,338个微卫星标记，该基因组具有高重复、大基因组等特点；对脊尾白虾眼柄和血细胞转录组文库进行了高通量测序，获得162,056条ESTs，同时获得13,467个SSRs和125,112个SNPs；利用脊尾白虾基因组和转录组信息，开发了脊尾白虾多态性微卫星标记110个和多态性SNP标记97个，筛选出9个SNP标记与生长性状显著相关，可作为分子标记辅助育种的候选标记。本项目研究结果可以为解析脊尾白虾生长性状的分子调控机制提供理论依据，同时也可为脊尾白虾新品种的选育和分子设计育种提供有用的基因和标记资源。