草鱼肠系膜脂肪沉积差异的遗传效应及关键调控通路研究

Grass carp (Ctenopharyngodon idella) is an important economic freshwater fish in China. Breeding varieties need to be urgently exploited and utilized. Under intensive aquaculture conditions, the farmed grass carp grow quickly, but is associated with the presence of excess fat accumulation. Current research and practice indicate that genetic factors affect animal body fat deposition. Furthermore, preliminary results showed large variations for body fat traits in grass carp. So we will explore the heredity of body fat traits in this project. The major contents include: building full-sib families, establishing a mixed linear model with intestinal fat index, restricted maximum likelihood estimates of variance components, and thereby acquiring genetic variation characteristics and genetic correlations among different positions of body fat in grass carp. Moreover, the levels of glucose and lipid metabolism will be compared between the fat and lean families. KEGG pathway analysis, IPA and weighted gene co-expression network analysis will be applied to parse differently expressed genes from these families. This study will provide important reference for genetic improvement of lipid traits in grass carp.

草鱼是我国产量居首位的大宗淡水鱼类，优良品种亟待开发。集约化养殖模式下，草鱼长速加快，但伴随出现体脂过度沉积问题。研究实践表明，遗传是影响动物体脂沉积的重要因素。因此，在发现草鱼体脂性状表型变异丰富的基础上，本项目拟以肠系膜脂肪（肠脂）性状为研究对象，通过数量遗传学与分子遗传学相结合的思路，进一步探究草鱼体脂沉积的遗传规律。具体来说，构建系谱完整的草鱼家系群体，以肠脂指数为性状指标，建立混合线性模型，采用约束极大似然法估计方差组分，评估肠脂性状的遗传变异特征，解析肠脂与肝脂、肌脂沉积的内在关系，以及肠脂沉积能力与生长性能间的关联性。同时，基于育种值选择高、低肠脂草鱼家系，比较家系间糖脂代谢水平差异，并对肝脏、肠道组织差异表达基因进行功能注释，IPA、KEGG通路富集，以及加权基因共表达网络分析，旨在从家系水平探究草鱼肠脂沉积差异的关键调控通路。本研究将为草鱼体脂性状选育提供关键科学依据。

草鱼是我国产量居首位的大宗淡水鱼类，优良品种亟待开发。集约化养殖模式下，草鱼长速加快，但也伴随出现体型肥胖、体脂过度沉积问题。为此，本项目以肠系膜脂肪组织为研究对象，通过数量遗传学与分子遗传学方法，初步解析了草鱼体脂沉积的遗传规律。简要来说，为了精确测定草鱼肠系膜脂肪（肠脂）沉积量，避免传统粗糙刮取称量方式，研究利用脂溶性染料油红O可特异性着色脂肪的特性，探索开发出一种可批量便捷定量组织样品的新方法。然后从草鱼选育核心种群中挑选优良亲本，采用人工催产自然繁殖方式，结合STR亲子鉴定技术，构建出83个全同胞家系；养至10月龄时测量发现，同塘养殖随机选取的400尾体质量变异系数8.74%的试验草鱼，肠脂沉积量性状的变异系数达到24.49%，表现出丰富的表型变异特征；进一步估计其遗传力参数为0.64±0.14，属高遗传力水平，预示该性状具备较大的遗传改良潜力。同时结合转录组学和全基因组关联分析（GWAS），初步挖掘出一批与草鱼肠脂沉积相关的候选功能基因位点，如HS6ST3基因多态性在多个经济动物中发现与体脂性状显著关联。基因富集分析发现与白介素生成调控和细胞凋亡相关生物学通路显著关联，调控机制有待进一步探究。另外研究过程中，针对草鱼肠系膜脂肪组织总RNA极易降解难题，摸索出一种高质量提取的改良方法。基于草鱼品种选育实践需要，发现一种适用于草鱼体型性状选育的新型评价指标。本项目研究成果为草鱼“低脂-型优”品种培育提供了理论依据和技术支撑。