环境与遗传对企鹅珍珠贝贝壳珍珠质颜色和珍珠颜色变异及相关因子的互作效应

Pteria penguin is a new type of oyster to produce marine pearls and the quality and the values of its pearls are determined by the color. The study of pearl color is interesting, but the examination on the mechanism of color variation is still inadequate. Nacre colors of the shells of pearl oysters as quantitative traits, are subject to the interplay of genotype and environment, which is also true of the relevant variations of metallic elements and gene expression. This study will establish two families of Pteria penguin with different shell colors and culture them in different natural environments. We will explore the interaction between environment and genotype and its effects on variations in shell and pearl color, and color-related metallic elements and gene expressions. In this way we can start our exploration of variations from phenotype to structure to gene expression so as to provide a systematic explanation of the contritions of environment and genotype to variation of shell and pearl colors. Our study will lay a theoretical foundation for the improvement of the color and the breeding of Pteria penguin.

企鹅珍珠贝作为培育圆形海水珍珠的新贝类，所产生的珍珠颜色决定了珍珠的质量与品质；而珍珠的颜色又是一个令人感兴趣的研究领域，但对于珍珠颜色变化的机理研究特别缺乏。珍珠贝贝壳珍珠质颜色与所产珍珠颜色作为数量性状，其变异受到遗传与环境以及它们的相互作用的影响，而与颜色相关的金属元素含量变异、与颜色相关的基因表达量变异也同样受到遗传与环境以及它们的相互作用的影响。本项目拟通过构建企鹅珍珠贝贝壳珍珠质颜色差异较大的两类家系，将其分别置于完全不同的环境内养殖（海南三亚、广东徐闻和广西北海），再分别从贝壳珍珠质颜色和所产珍珠颜色的表型变异、与颜色相关金属元素变异、与颜色相关基因表达变异的基因型与环境互作效应，由表型变异到结构组成变异、再到基因表达差异，系统地分析和探索环境与遗传对珍珠贝贝壳珍珠质颜色和所产珍珠颜色变异的相互作用, 从而为制订企鹅珍珠贝的珍珠颜色改良育种规划提供理论依据。

珍珠贝贝壳珍珠质颜色与所产珍珠颜色作为数量性状，其变异受到遗传与环境以及它们的相互作用的影响，而与颜色相关的金属元素含量变异、与颜色相关的基因表达量变异也同样受到遗传与环境以及它们的相互作用的影响。本项目进行了企鹅珍珠贝（Pteria penguin）贝壳珍珠质颜色与金属元素、与颜色相关基因表达变异、贝壳结构等方面的研究工作，构建了以颜色为基础的家系，通过相关家系分析了企鹅珍珠贝贝壳珍珠质颜色与环境相互作用，为制订企鹅珍珠贝的珍珠颜色改良育种计划提供理论依据（重点是附壳珠颜色分析，因插核育珠的建立方法更为复杂，故改用附壳珠来分析更为直接）。因企鹅珍珠贝的性腺成熟需要2年或2年以上的时间，我们构建企鹅珍珠贝第一代家系开始于2020年4-5月份。我们选择养殖企鹅珍珠贝群体内贝壳珍珠质颜色（深色和浅色）差异显著的 2 类个体，分别作为亲本构建 2 类贝壳珍珠质颜色不同的家系，即贝壳珍珠质深色个体繁殖建立贝壳珍珠质深色家系，贝壳珍珠质浅色个体繁殖建立贝壳珍珠质浅色家系，第一代家系直接用于基因型与环境对贝壳珍珠质颜色变异及相关因子的互作效应研究（2020-2021年），第二代家系（2022年计划）用于基因型与环境对所产附壳珠珍珠颜色变异及相关因子的互作效应研究（2022）。同时，应用微卫星分子标记技术分析各家系的遗传结构（观测杂合度、期望杂合度、遗传分化指数 Fst、遗传距离等）；第二代家系正在继续建立中。本项目建立无损方法获得企鹅珍珠贝DNA信息技术，企鹅珍珠贝全基因组测序和经济性状连锁标记的筛查，这些成果为企鹅珍珠贝的珍珠颜色改良育种规划提供理论依据。.发表学术论文8篇，其中5篇为SCI收录论文，3篇中文核心期刊论文。另有2篇中文核心和1篇SCI收录已经接收，获得3项专利。培养研究生5名，其中硕士研究生4名，博士研究生1名。