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海南首次完成豹纹鳃棘鲈基因组图谱绘制

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原标题:海南首次完成豹纹鳃棘鲈基因组图谱绘制据海南日报报道,日前,海南省海洋与渔业科学院设施渔业工程与技术团队联合海南热带海洋学院热带海洋生物资源利用与保护教育部重点实验室、海南大学海洋学院、海南晨海水产有限公司,借助华大基因平台成功破译豹纹鳃棘鲈基因组,绘制了豹纹鳃棘鲈基因组染色体图谱,这在国内尚属首次。据省海洋与渔业科学院设施渔业工程与技术团队负责人陈傅晓研究员介绍,该图谱主要利用第二、三代测序和Hi-C染色体构象捕获技术,构建了豹纹鳃棘鲈染色体水平的基因组图谱。该项工作的完成,可深入解析豹纹鳃棘鲈生长快、体色红这些经济性状的遗传基础,有效解决养殖规模不断扩大过程中出现的种质退化、病害频繁等问题,为开展基因组选育优良品种奠定了基础。

良种配套良法,助力增产增效。珠江所联合相关合作单位熟化了大口黑鲈优鲈1号亲本选择与强化培育、人工催产、鱼苗分级培育等的种苗生产技术,制定并实施了大口黑鲈优鲈1号繁殖和制种规范和养殖技术规范,指导各繁殖场和养殖场的生产,显著提高了大口黑鲈亲本的产卵量和鱼苗培育的成活率,互相残杀大大降低,每尾大口黑鲈雌鱼平均产苗量达2.2万尾,养殖成活率提高了15%以上。在优鲈1号成鱼养殖方面,利用增氧机增氧和水质调控等相关技术,增加养殖密度,实现了池塘精养平均亩产为3000千克,最高产量达到4500千克,有效提高了养殖亩产量和效益。

鲤鱼是全球分布和养殖范围最广泛的经济鱼类之一,同时是我国最具代表性的淡水养殖鱼类之一,也是我国最有条件利用基因组资源进行品种改良的水产养殖物种之一。鲤鱼基因组由100条染色体组成,是截至目前完成全基因组测序的脊椎动物中染色体数目最多的,其基因组经历了四轮复制,也是截至目前最为复杂的四倍化脊椎动物基因组之一。

建立了科研院所 技术推广部门 企业
农户多方结合的技术推广模式,初步实现了大口黑鲈良种化养殖。在大口黑鲈优鲈1号的推广过程中,采用了以苗种繁育推广为重点,通过示范养殖基地示范、不同形式的推介会、养殖技术培训讲座、媒体视频宣传、现场技术指导等多种形式相配合,取得了良好的推广效果。大口黑鲈优鲈1号被列入全国渔业主导养殖品种,广东、江苏、四川和天津等大口黑鲈主产区的政府也将其列入当地水产主导养殖品种,2012年江苏省还将优鲈1号的推广列入农业三新工程项目,设立150万元的专项进行推广。政府的介入,大大提高了优鲈1号的推广力度。

破解鱼类性别决定机制

大口黑鲈原产于北美洲,上世纪80年代被引入我国,因具有外形美观、肉质鲜美、无肌间刺、生长快、适应性强、易起捕等特点,深受广大养殖户和消费者欢迎。

该项创新成果集成基因组测序、遗传图谱和物理图谱构建、全基因组甲基化分析等多项技术,完成了半滑舌鳎基因组精细图谱的绘制,构建了截至目前脊椎动物中最完整的ZW性染色体,推演出脊椎动物祖先染色体,发现半滑舌鳎性染色体与鸟类ZW染色体共起源,并具有不完全剂量补偿、富含重复序列等趋同进化现象;绘制了国际上第一张非模式生物的单碱基分辨率甲基化图谱,发现半滑舌鳎伪雄鱼W染色体上存在多个活跃表达基因,补偿了伪雄鱼Z染色体基因剂量不足,解析了半滑舌鳎性别分化的表观修饰机理,揭示了半滑舌鳎伪雄鱼后代更容易性逆转的奥秘;克隆并表征了一批半滑舌鳎性别分化和精子发生相关基因,初步揭示了W精子难以成活的分子机制。

研究成果于2014年发表在国际生物学权威期刊《自然遗传学》上。这些成果对于解析鲤科鱼类生长、品质、抗病、抗逆等重要经济性状的分子机制具有重要意义,同时也为研究脊椎动物基因组进化和基因衍化机制提供了宝贵的数据和模型,为开展全基因组选择育种,培育品质优良的鲤鱼新品种奠定了坚实基础。

建立规模化繁育基地,保障良种的有效供应。珠江所先后在大口黑鲈的主产区广东省佛山市、江苏省苏州市、浙江省湖州市、湖北省荆州市以及天津市建立了12个的规模化繁育场,每年生产“优鲈1号”苗种20多个亿,保证了“优鲈1号”良种鱼苗的充足供应。在江浙地区的苗种繁育基地利用温室加温和强化培育技术促进大口黑鲈性腺发育,实现了在江浙地区早苗的规模化生产,减少对广东省鱼苗的依赖,显著降低当地苗种的生产成本。

破解鱼类性别决定机制

编者按:中国水产科学研究院始终坚持科技创新支撑、引领和服务产业发展的方向,与水产龙头企业建立长期科技合作关系,共同开展渔业生物科学技术研究,不断加强全院重大科技成果的培育、产出与转化,为我国现代渔业发展做出了重要贡献。2014年,中国水科院与广东大华农动物保健品有限公司签订科技合作协议,共同设立了“中国水产科学研究院大渔创新奖”,用于奖励中国水科院在水产科学基础性、前沿性研究和科技成果转化、推广、应用等方面取得的优秀成果。现对评审出的3项第一届“大渔创新奖”获奖成果进行集中宣传,以供了解、交流。

在大口黑鲈养殖业发展的同时,制约其发展的瓶颈问题也日显突出,表现在养殖品种生长速度下降、性成熟年龄提前、饵料转化效率低和抗逆性能严重下降等,此外,繁殖过程中没有严格遵守亲本选择标准要求等因素也导致了大口黑鲈种质质量急剧下降。为了解决大口黑鲈养殖产业缺乏良种的问题,中国水产科学研究院珠江水产研究所从2005年开始了大口黑鲈人工选育研究,经连续5代选育后培育出国内外第一个大口黑鲈养殖新品种优鲈1号,2010年通过了全国水产原种和良种审定委员会的审定,其生长速度比普通大口黑鲈快了17.8%~25.3%,高背短尾的畸形率也由之前的5.2%降低到1.1%,具有明显的养殖优势。良种通过审定仅是科学研究的初步成果,如何将通过审定的新品种推广到养殖户,实现科技成果的有效转化,才是水产科学研究的最终目的。从2011年开始,珠江所联合相关合作单位通过规范和熟化了良种良法配套技术、建立苗种繁育和养殖示范基地、举办技术培训讲座等方式,进行大口黑鲈优鲈1号的推广养殖。

绘制鲤鱼全基因组精细图

近十年来,中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林研究员带领其团队,紧紧围绕鱼类性别决定和分化这一国际前沿,首次筛选到半滑舌鳎雌性特异分子标记,发明了分子标记辅助性别控制技术,突破了半滑舌鳎雌核发育的难题;率先完成了世界上首个比目鱼基因组图谱,揭示并解析了半滑舌鳎性染色体起源及其性别决定机制,取得一系列渔业科技原始创新成果。

建立了“科研院所 技术推广部门 企业
农户”多方结合的技术推广模式,初步实现了大口黑鲈良种化养殖。在大口黑鲈“优鲈1号”的推广过程中,采用了以苗种繁育推广为重点,通过示范养殖基地示范、不同形式的推介会、养殖技术培训讲座、媒体视频宣传、现场技术指导等多种形式相配合,取得了良好的推广效果。大口黑鲈“优鲈1号”被列入全国渔业主导养殖品种,广东、江苏、四川和天津等大口黑鲈主产区的政府也将其列入当地水产主导养殖品种,2012年江苏省还将“优鲈1号”的推广列入农业三新工程项目,设立150万元的专项进行推广。政府的介入,大大提高了“优鲈1号”的推广力度。

上述成果先后在《自然遗传学》和《基因组研究》等国内外重要刊物发表论文。澳大利亚科学院院士J.A.M.Graves教授在《自然遗传学》同期发文,高度评价半滑舌鳎性别决定和分化机制研究,认为是国际上首次系统的揭示表观遗传与脊椎动物性别决定的关系。该创新成果对于提高我国鱼类基因组及性别调控机制的研究水平及其在国际上的影响力具有重要意义,对于助推我国渔业科技原始创新、振兴我国渔业科技基础研究、推动渔业科技进步也将产生深远影响。

半滑舌鳎是中国特有的名贵经济海水比目鱼类,其拥有ZW性别决定系统,其雌性个体比雄性大2倍~4倍。由于存在雌、雄生长差异大,雄性个体小且比例高、生长慢,抗病力差等问题,严重影响了养殖产业的发展。

该项创新成果集成基因组测序、遗传图谱和物理图谱构建、全基因组甲基化分析等多项技术,完成了半滑舌鳎基因组精细图谱的绘制,构建了截至目前脊椎动物中最完整的ZW性染色体,推演出脊椎动物祖先染色体,发现半滑舌鳎性染色体与鸟类ZW染色体共起源,并具有不完全剂量补偿、富含重复序列等趋同进化现象;绘制了国际上第一张非模式生物的单碱基分辨率甲基化图谱,发现半滑舌鳎伪雄鱼W染色体上存在多个活跃表达基因,补偿了伪雄鱼Z染色体基因剂量不足,解析了半滑舌鳎性别分化的表观修饰机理,揭示了半滑舌鳎伪雄鱼后代更容易性逆转的奥秘;克隆并表征了一批半滑舌鳎性别分化和精子发生相关基因,初步揭示了W精子难以成活的分子机制。

上述成果先后在《自然—遗传学》(NatureGenetics)和《基因组研究》(GenomeResearch)等国内外重要刊物发表论文。澳大利亚科学院院士J.A.M.Graves教授在《自然—遗传学》同期发文,高度评价半滑舌鳎性别决定和分化机制研究,认为是国际上首次系统的揭示表观遗传与脊椎动物性别决定的关系。该创新成果对于提高我国鱼类基因组及性别调控机制的研究水平及其在国际上的影响力具有重要意义,对于助推我国渔业科技原始创新、振兴我国渔业科技基础研究、推动渔业科技进步也将产生深远影响。

通过以上的推广形式,近3年累计推广优鲈1号苗种82亿尾,示范及推广养殖面积达22.8万,2013年的推广总面积达10.64万亩,约占全国大口黑鲈总养殖面积的50%,初步实现了大口黑鲈养殖的良种化,经济效益和社会效益显著。我国大口黑鲈总产量由2010年的18.6万吨提高到2013年的34万吨,产量接近翻了一倍,这与大口黑鲈优鲈1号及其相关推广工作对大口黑鲈养殖业发展做出的重要贡献密不可分。

中国水产科学研究院生物技术研究中心、黑龙江水产研究所联合中科院北京基因组所等单位经过4年多的努力,完成了“鲤鱼基因组计划”及相关系列研究,取得一系列研究成果。研究发现,鲤鱼是目前完成全基因组测序研究物种中染色体数目最多的动物,鲤鱼基因组大小约17亿个碱基对,远远大于目前已经完成全基因组测序的鱼类基因组,这也是国际上首个完成全面解析的异源四倍体硬骨鱼类基因组图谱;研究团队从基因组尺度证实了鲤鱼基因组的异源四倍体特征及其独特的全基因组复制事件;通过生物信息学技术挖掘海量单核苷酸多态性和插入/缺失突变位点,绘制了全球首个鲤鱼单碱基分辨率的基因组遗传变异图谱;通过全基因组多态性扫描手段,结合比较表达谱分析,识别和定位了鳞被、体色决定等性状相关的遗传位点、功能基因和调控通路。

新品种优鲈1号推广成效斐然

近十年来,中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林研究员带领其团队,紧紧围绕鱼类性别决定和分化这一国际前沿,首次筛选到半滑舌鳎雌性特异分子标记,发明了分子标记辅助性别控制技术,突破了半滑舌鳎雌核发育的难题;率先完成了世界上首个比目鱼基因组图谱,揭示并解析了半滑舌鳎性染色体起源及其性别决定机制,取得一系列渔业科技原始创新成果。

建立规模化繁育基地,保障良种的有效供应。珠江所先后在大口黑鲈的主产区广东省佛山市、江苏省苏州市、浙江省湖州市、湖北省荆州市以及天津市建立了12个的规模化繁育场,每年生产优鲈1号苗种20多个亿,保证了优鲈1号良种鱼苗的充足供应。在江浙地区的苗种繁育基地利用温室加温和强化培育技术促进大口黑鲈性腺发育,实现了在江浙地区早苗的规模化生产,减少对广东省鱼苗的依赖,显著降低当地苗种的生产成本。

通过以上的推广形式,近3年累计推广“优鲈1号”苗种82亿尾,示范及推广养殖面积达22.8万,2013年的推广总面积达10.64万亩,约占全国大口黑鲈总养殖面积的50%,初步实现了大口黑鲈养殖的良种化,经济效益和社会效益显著。我国大口黑鲈总产量由2010年的18.6万吨提高到2013年的34万吨,产量接近翻了一倍,这与大口黑鲈“优鲈1号”及其相关推广工作对大口黑鲈养殖业发展做出的重要贡献密不可分。

绘制鲤鱼全基因组精细图

在大口黑鲈养殖业发展的同时,制约其发展的瓶颈问题也日显突出,表现在养殖品种生长速度下降、性成熟年龄提前、饵料转化效率低和抗逆性能严重下降等,此外,繁殖过程中没有严格遵守亲本选择标准要求等因素也导致了大口黑鲈种质质量急剧下降。为了解决大口黑鲈养殖产业缺乏良种的问题,中国水产科学研究院珠江水产研究所从2005年开始了大口黑鲈人工选育研究,经连续5代选育后培育出国内外第一个大口黑鲈养殖新品种“优鲈1号”,2010年通过了全国水产原种和良种审定委员会的审定,其生长速度比普通大口黑鲈快了17.8%~25.3%,高背短尾的畸形率也由之前的5.2%降低到1.1%,具有明显的养殖优势。良种通过审定仅是科学研究的初步成果,如何将通过审定的新品种推广到养殖户,实现科技成果的有效转化,才是水产科学研究的最终目的。从2011年开始,珠江所联合相关合作单位通过规范和熟化了良种良法配套技术、建立苗种繁育和养殖示范基地、举办技术培训讲座等方式,进行大口黑鲈“优鲈1号”的推广养殖。

编者按:中国水产科学研究院始终坚持科技创新支撑、引领和服务产业发展的方向,与水产龙头企业建立长期科技合作关系,共同开展渔业生物科学技术研究,不断…

大口黑鲈原产于北美洲,上世纪80年代被引入我国,因具有外形美观、肉质鲜美、无肌间刺、生长快、适应性强、易起捕等特点,深受广大养殖户和消费者欢迎。

半滑舌鳎是中国特有的名贵经济海水比目鱼类,其拥有ZW性别决定系统,其雌性个体比雄性大2倍~4倍。由于存在雌、雄生长差异大,雄性个体小且比例高、生长慢,抗病力差等问题,严重影响了养殖产业的发展。

良种配套良法,助力增产增效。珠江所联合相关合作单位熟化了大口黑鲈“优鲈1号”亲本选择与强化培育、人工催产、鱼苗分级培育等的种苗生产技术,制定并实施了大口黑鲈“优鲈1号”繁殖和制种规范和养殖技术规范,指导各繁殖场和养殖场的生产,显著提高了大口黑鲈亲本的产卵量和鱼苗培育的成活率,互相残杀大大降低,每尾大口黑鲈雌鱼平均产苗量达2.2万尾,养殖成活率提高了15%以上。在“优鲈1号”成鱼养殖方面,利用增氧机增氧和水质调控等相关技术,增加养殖密度,实现了池塘精养平均亩产为3000千克,最高产量达到4500千克,有效提高了养殖亩产量和效益。

中国水产科学研究院生物技术研究中心、黑龙江水产研究所联合中科院北京基因组所等单位经过4年多的努力,完成了鲤鱼基因组计划及相关系列研究,取得一系列研究成果。研究发现,鲤鱼是目前完成全基因组测序研究物种中染色体数目最多的动物,鲤鱼基因组大小约17亿个碱基对,远远大于目前已经完成全基因组测序的鱼类基因组,这也是国际上首个完成全面解析的异源四倍体硬骨鱼类基因组图谱;研究团队从基因组尺度证实了鲤鱼基因组的异源四倍体特征及其独特的全基因组复制事件;通过生物信息学技术挖掘海量单核苷酸多态性和插入/缺失突变位点,绘制了全球首个鲤鱼单碱基分辨率的基因组遗传变异图谱;通过全基因组多态性扫描手段,结合比较表达谱分析,识别和定位了鳞被、体色决定等性状相关的遗传位点、功能基因和调控通路。

新品种“优鲈1号”推广成效斐然

编者按:中国水产科学研究院始终坚持科技创新支撑、引领和服务产业发展的方向,与水产龙头企业建立长期科技合作关系,共同开展渔业生物科学技术研究,不断加强全院重大科技成果的培育、产出与转化,为我国现代渔业发展做出了重要贡献。2014年,中国水科院与广东大华农动物保健品有限公司签订科技合作协议,共同设立了中国水产科学研究院大渔创新奖,用于奖励中国水科院在水产科学基础性、前沿性研究和科技成果转化、推广、应用等方面取得的优秀成果。现对评审出的3项第一届大渔创新奖获奖成果进行集中宣传,以供了解、交流。

研究成果于2014年发表在国际生物学权威期刊《自然—遗传学》(NatureGenetics)上。这些成果对于解析鲤科鱼类生长、品质、抗病、抗逆等重要经济性状的分子机制具有重要意义,同时也为研究脊椎动物基因组进化和基因衍化机制提供了宝贵的数据和模型,为开展全基因组选择育种,培育品质优良的鲤鱼新品种奠定了坚实基础。

鲤鱼是全球分布和养殖范围最广泛的经济鱼类之一,同时是我国最具代表性的淡水养殖鱼类之一,也是我国最有条件利用基因组资源进行品种改良的水产养殖物种之一。鲤鱼基因组由100条染色体组成,是截至目前完成全基因组测序的脊椎动物中染色体数目最多的,其基因组经历了四轮复制,也是截至目前最为复杂的四倍化脊椎动物基因组之一。

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