【正文】 殖調(diào)控中的作用； 3. 分析魚類生長(zhǎng)軸負(fù)反饋調(diào)控受阻對(duì)魚體肌肉組織的生長(zhǎng)和肉質(zhì)特征的影響；揭示可控性卵巢組織發(fā)育抑制的轉(zhuǎn)基因魚品系操作特性以及其抑制效率，觀察性成熟受阻對(duì)魚體生長(zhǎng)發(fā)育影響特征； 4. 構(gòu)建所選擇魚類個(gè)體大小調(diào)控基因的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并對(duì)其起源提出假設(shè)； 5. 闡明 23 個(gè)關(guān)鍵抗病毒相關(guān)基因的抗病毒作用及其功能機(jī)理；闡明抗菌肽基因的抗細(xì)菌功能及其功能機(jī)理；鑒定魚類具有重要育種價(jià)值的與抗病性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記或功能標(biāo)記 23 個(gè)； 6. 建立育種上有價(jià)值的抗 細(xì)菌病的牙鲆等魚類雌核發(fā)育系和近交家系 5個(gè)左右； 7. 揭示 4 個(gè)重要抗寒基因的生物學(xué)功能 ； 鑒定 4－ 5 個(gè)有可能用于育種的抗寒基因 ； 獲得具有抗寒性能的轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型 ； 8. MAPPING 到圖譜上 300 個(gè)標(biāo)記以上；建立后備親魚成熟的核心群體年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 100 尾以上；驗(yàn)證鯉魚和銀鯽 10 個(gè)左右基因與生長(zhǎng)、抗?。购┗蝻暳限D(zhuǎn)化率等性狀的關(guān)聯(lián)性，驗(yàn)證 46 個(gè)QTL 或主效基因的遺傳效應(yīng)和育種潛力； 9. 建立穩(wěn)定高效的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)和Cre/lox 基因靶位操作模型 ， 獲得EAF1 等 基因敲除斑馬魚的雜合子個(gè)體； 10. 獲得轉(zhuǎn)持續(xù)激活 的生長(zhǎng)激素受體基因魚 F1 代 ， 完成原生殖細(xì)胞特異表達(dá)基因的分子設(shè)計(jì) ， 揭示小 RNA作用的靶基因。通過對(duì)牡蠣基因組結(jié)構(gòu)與特征的全面解析，結(jié)合其與扇貝、珍珠貝基因組的比較研究，進(jìn)行貝類全基因組基因功能 研究 ；批量開發(fā)基于基因組信息的功能基因和 SNP 等標(biāo)記；構(gòu)建高密度遺傳圖譜，為貝類生長(zhǎng)、發(fā)育、抗性、珍珠形成等性狀的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析和分子設(shè)計(jì)育種奠定理論基礎(chǔ)。 重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析 以貝類基因組學(xué)研究為基礎(chǔ)，發(fā)掘貝類生長(zhǎng)、發(fā)育過程的關(guān)鍵基因，進(jìn)行功能 鑒定 并確定其調(diào)控途徑；開展貝類逆境（溫、鹽）適應(yīng)和免疫防御（病毒和弧菌）關(guān)鍵功能基因研究，闡明其作用機(jī)制，解析抗性相關(guān)過程的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；研究參與珍珠質(zhì)形成的重要功能基因及其表達(dá)調(diào)控規(guī)律，闡明基質(zhì)蛋白等在優(yōu)質(zhì)珍珠形成中的作用機(jī)制；建立基因與性狀的關(guān)聯(lián)性。 （二 ） 五年預(yù)期目標(biāo) 基因組的結(jié)構(gòu)特征與 SNP 規(guī)模 開發(fā) 完成牡蠣全基因組序列圖譜構(gòu)建，全基因組覆蓋度、基因區(qū)覆蓋度分別達(dá)到 95%、 98%以上；實(shí)現(xiàn)全基因組的基因功能分類 ； 對(duì)牡蠣、扇貝和珍珠貝進(jìn)行全基因組比較， 獲取三種貝類的典型性狀相關(guān)功能基因的差異； 開發(fā) 6000 個(gè)以上貝類 SNP 等標(biāo)記，建立貝類高密度遺傳圖譜，標(biāo)記間距小于 1cM。 （二）技術(shù)途徑 本項(xiàng)目將針對(duì)海水養(yǎng)殖貝類功能基因、經(jīng)濟(jì)性狀、分子設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題，開展海洋貝類重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)理論研究。 貝類 SNP 規(guī)模發(fā)掘與高密度遺傳圖譜構(gòu)建 以 SOAP 等相關(guān)軟件來分析確定基因組序列中的 SNP 等變異，利用Tmshift、 HRM、 TaqMan、 SNPstream、 GoldenGate 等分型技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，獲得SNP 標(biāo)記；利用高代參考家系和已獲得的標(biāo)記，進(jìn)行連鎖分析，構(gòu)建高密度遺傳圖譜。 （四）可行性分析 項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)充分、技術(shù)路線可行 本項(xiàng)目所提出的研究方案及技術(shù)路線，即基于牡蠣全基因組框架圖譜已完成的基礎(chǔ)上，通過開展各有關(guān)組學(xué)研究獲得可供育種利用的大量基礎(chǔ)信息，通過開展重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析與調(diào)控機(jī)制奠定分子育種的理論基礎(chǔ)研究，進(jìn)而通過分子設(shè)計(jì)育種的技術(shù)研發(fā)實(shí)現(xiàn)良種培育的 “精準(zhǔn)化 ”。本項(xiàng)目就是以這支團(tuán)隊(duì)為框架基礎(chǔ)，聚集了我國(guó)貝類一創(chuàng)育種領(lǐng)域的核心力量，吸納了一批具有博士學(xué)位和國(guó)外留學(xué)經(jīng)歷的青年科學(xué)家，通過對(duì)科學(xué)目標(biāo)的進(jìn)一步凝練，使本研究在牡蠣全基因框架圖譜的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)貝類分子設(shè)計(jì)育種理論和技術(shù)的突破有了人才的保障。課題一、二是后面課題的基礎(chǔ)，課題三、四、五是本項(xiàng)目的重點(diǎn)，而課題六為整個(gè)項(xiàng)目的出口。 3）貝類基因組及典型性狀相關(guān)基因的比較 ： 利用扇 貝、珍珠貝的基因組序列， 以牡蠣全基因組序列圖譜為參考，開展牡蠣、扇貝、珍珠貝的基因組比較研究，分析相關(guān)性狀的功能基因差異。 2）生長(zhǎng)發(fā)育基因分型和功能 SNP 標(biāo)記的篩選 ：建立性狀分離家系，研究篩選獲得的生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因的多態(tài)性，篩選性狀相關(guān)功能 SNP 標(biāo)記和有利等位基因。 3）知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) ：發(fā)表 SCI 收錄的論文 50 篇；其中影響因子 ?論文 4 篇， 專利 58 項(xiàng)， 培養(yǎng)碩士、博士及博士后研究人員 40 名。 2）模擬育種技術(shù) ：在主要育種性狀 GP 模型的基礎(chǔ)上，建立聚合主要性狀的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)鏈接模型，模擬預(yù)測(cè)各種可能基因型的表現(xiàn)型，構(gòu)建的育種模擬信息平臺(tái)；對(duì)貝類從基因到整體不同層次上，在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上對(duì)育種程序中 的各種因素進(jìn)行模擬、篩選和優(yōu)化，提出分子設(shè)計(jì)育種策略和可行性途徑。 （ 3） 完成扇貝和牡蠣核心種質(zhì)、骨干親本的性狀測(cè)量、 SNP 分型和養(yǎng)殖條件參數(shù)監(jiān)測(cè) 。 （ 3） 構(gòu)建 23 個(gè)（其中扇貝 1－ 2 個(gè)，牡蠣 1－ 2 個(gè)）主要育種性狀的 GP 模型和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù) 。 （ 1） 完成牡蠣全基因組精細(xì)圖譜的構(gòu)建； 完成牡蠣材料體系的構(gòu)建； 驗(yàn)證 SNP 變異位點(diǎn) 500 個(gè)，微衛(wèi)星標(biāo)記 1000 個(gè)。 3）知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) ：完成 SCI論文 40篇，其中影響因子 ? 2篇，申請(qǐng)發(fā)明專利 58項(xiàng)，培養(yǎng)博士研究生 10名，碩士研究生 12名。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 課題負(fù)責(zé)人： 喻子牛 學(xué)術(shù)骨干： 李鳳梅、倪多嬌、王玲玲、王艷紅、吳相云、夏建軍、張揚(yáng) 課題 貝類珍珠質(zhì)形成的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制 預(yù)期目標(biāo)： 1）功能基因 /QTL 分析 ：篩選和鑒定 3040 個(gè)與貝類珍珠質(zhì)形成相關(guān) 的功能基因， 30 個(gè) QTL 并分析其效應(yīng)。 3）知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) ：發(fā)表 SCI 論文 40 篇，其中影響因子 ? 論文 3篇，申請(qǐng)國(guó)家或國(guó)際發(fā)明專利 58 項(xiàng) ，培養(yǎng)碩士 15 名，博士 10 名，博士后 3 人。 基因組結(jié)構(gòu)與特征 貝類生長(zhǎng)和發(fā)育的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制 貝類珍珠質(zhì)形成的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制 貝類 SNP 規(guī)模發(fā)掘與高密度遺傳圖譜構(gòu)建 重要經(jīng)濟(jì)性狀分子解析 分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)途徑 貝類分子設(shè)計(jì)育種關(guān)鍵技術(shù)研究 一 二 六 三 四 五 貝類 基因組 的比較與 功能基因 的批量 發(fā)掘 貝類抗病和抗逆的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制 養(yǎng)殖貝類重要經(jīng) 濟(jì)性狀分子解析與設(shè)計(jì)育種基礎(chǔ)研究 圖 研究?jī)?nèi)容： 1）牡蠣全基因組序列組裝和精細(xì)圖譜構(gòu)建 ：基于已完成的牡蠣全基因組框架圖，結(jié)合已有的遺傳圖譜、物理圖譜和 BAC 文庫(kù)等資源，對(duì)基因組序列進(jìn)一步拼接與組裝，構(gòu)建牡蠣全基因組精細(xì)圖譜。針對(duì)分子設(shè)計(jì)育種技 術(shù)途徑，設(shè)置 1 個(gè)研究課題，主要 分析基因、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的反應(yīng) ， 建立 GP 鏈接模型 ， 開發(fā)生長(zhǎng)和抗性性狀的復(fù)合 /聚合技術(shù) ， 構(gòu)建模擬育種技術(shù)平臺(tái) ， 模擬育種與實(shí)際分子育種過程的 驗(yàn)證 。這些研究為本項(xiàng)目研究奠定了堅(jiān)實(shí)的材料和技術(shù)基礎(chǔ)。 重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因作用機(jī)理及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)獲得深入解析 重點(diǎn)抓住生長(zhǎng)、發(fā)育、抗 病、抗逆 和珍珠質(zhì)形成等貝類重要或特有的經(jīng)濟(jì)性狀，闡明決定性狀的關(guān)鍵基因和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；揭示 有別于陸生動(dòng)物的海洋變溫動(dòng)物基因互作、基因 環(huán)境互作模式和機(jī)理。上述技術(shù)途徑如圖 1 所示。選取產(chǎn)業(yè)影響大，研究基礎(chǔ)好，并已完成全基因組測(cè)序的牡蠣作為代表種類，貫穿六個(gè)課題所有的研究?jī)?nèi)容，同時(shí)選取與牡蠣近源但主要經(jīng)濟(jì)性狀有明顯差異的扇貝和珍珠貝作為研究對(duì)象，聚焦關(guān)鍵科學(xué)問題、突出重點(diǎn)，基于組學(xué)等前沿生物學(xué)技術(shù)，深入解析貝類重要經(jīng)濟(jì)性狀形成的分子基礎(chǔ)和調(diào)控機(jī)制，探究分子設(shè)計(jì)育種的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 構(gòu)建貝類設(shè)計(jì)育種技術(shù)平臺(tái)，突破一些設(shè)計(jì)育種關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)育種提供可能。 （二）主要研究?jī)?nèi)容 基于牡蠣全基因組框架圖，比較貝類基因組結(jié)構(gòu)，規(guī)模開發(fā)貝類功能基因和SNP 標(biāo)記；構(gòu)建全基因組序列精細(xì)圖譜和高密度遺傳圖譜。 項(xiàng)目名稱： 養(yǎng)殖貝類重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析與設(shè)計(jì)育種基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 張國(guó)范 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 中國(guó)科學(xué)院 山東省科技廳 一、研究?jī)?nèi)容 （一）擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 從基因組學(xué)出發(fā)，明確貝類基因組結(jié)構(gòu)與特征，闡明重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制，建立貝類分子設(shè)計(jì)育種的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，是貝類分子育種領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題，也是實(shí)現(xiàn)貝類高效 “精確育種 ”的必要前提。 7. MAPPING 到圖譜上 300個(gè)標(biāo)記以上；建立后備親魚的核心群體 100尾以上；圖譜定位 QTL1020個(gè)，獲得基因同線性分析的結(jié)果； 8. 獲得可用于魚類轉(zhuǎn) 基因的高效的轉(zhuǎn)座子 和 Cre/lox基因靶位操作體系 ， 獲得 EAF1等基因敲除的斑馬魚胚胎； 9. 獲得轉(zhuǎn)基因魚 P0代 ， 獲得原生質(zhì)細(xì)胞特異表達(dá)基因敲落 的胚胎和 原生殖細(xì)胞特異啟動(dòng)子系統(tǒng) ， 揭示小RNA動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，獲得相關(guān)互作蛋白。 承 擔(dān) 單 位 ： 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 課題負(fù)責(zé)人 ： 陳良標(biāo) 主要學(xué)術(shù)骨干 ： 沈玉、曹立雪、譚訓(xùn)剛、尤鋒 經(jīng)費(fèi)比例： 10% 課題 5 魚類數(shù)量性狀多基因聚合育種技術(shù)研究 主要研究目標(biāo)： 建立魚類數(shù)量性狀基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)信息整合技術(shù)；揭示魚類經(jīng)濟(jì)性狀主效基因的圖譜定位、同線性和性狀關(guān)聯(lián)性關(guān)系；闡明魚類經(jīng)濟(jì)性狀主效基因轉(zhuǎn)錄組以及在群體 和家系中的功能；確定魚類經(jīng)濟(jì)性狀主效基因標(biāo)記及基因不同組合的遺傳效應(yīng)，評(píng)估其育種效率；創(chuàng)建可用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的多基因聚合育種的技術(shù)路線。 以下將具體說明各課題的主要研究目標(biāo)、主要研究?jī)?nèi)容、承擔(dān)單位、課題負(fù)責(zé) 人及主要學(xué)術(shù)骨干和經(jīng)費(fèi)比例等。 3) 新 穎 的學(xué)術(shù)思路， 起到前瞻性、戰(zhàn)略性和引領(lǐng)性作用 ： 本項(xiàng)目瞄準(zhǔn)了國(guó)際上有關(guān)魚類分子設(shè)計(jì)育種的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，試圖直接通過解析魚類生殖、生長(zhǎng)和抗性的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來闡明其調(diào)控機(jī)理，篩選鑒定可用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的關(guān)鍵基因和分子標(biāo)記，由此創(chuàng)建魚類分子設(shè)計(jì)育種的關(guān)鍵技術(shù)及其技術(shù)體系，對(duì) 指導(dǎo)并推動(dòng)我國(guó)水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展具有重要的前瞻性、戰(zhàn)略性和引領(lǐng)性作用。 五年預(yù)期目標(biāo) : 1. 解析魚類生殖、 生長(zhǎng)、抗病和抗寒的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 2. 篩選鑒定 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、 可用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的功能基因和分子標(biāo)記 30－ 50 個(gè) ； 3. 揭示魚類性別決定與分化、卵母細(xì)胞成熟和卵 胚轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制； 4. 闡明魚類生長(zhǎng)激素分泌的信號(hào)通路； 5. 闡明魚類 干擾素系統(tǒng)關(guān)鍵基因和重要抗菌基因的抗病功能及其作用機(jī)理；闡明魚類抗寒關(guān)鍵信號(hào)通路及其作用機(jī)理； 6. 建立魚類數(shù)量性狀多基因聚合育種技術(shù)； 7. 創(chuàng)建基于蛋白分子設(shè)計(jì)和遺傳安全的穩(wěn)定高效的基因操作技術(shù)； 8. 建立主要經(jīng)濟(jì)性狀功能基因組研究和分子設(shè)計(jì)育種中間的有機(jī)聯(lián)系，創(chuàng)制 2－ 3 個(gè)在生殖、生長(zhǎng) 或抗性等目 標(biāo)經(jīng)濟(jì)性狀上表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的育種材料； 9. 凝聚和 培養(yǎng)一批有國(guó)際影響的中青年學(xué)術(shù)帶頭人 和學(xué)術(shù)骨干 ；發(fā)表一批高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文，其中在有重要國(guó)際影響的期刊（ 相關(guān)領(lǐng)域引用排名前 15%的期刊或影響因子大于 5 的期刊）發(fā)表論文50 篇以上。 項(xiàng)目名稱： 重要養(yǎng)殖魚類功能基因組和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 桂建芳 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 中國(guó)科學(xué)院 湖北省科技廳 一、研究?jī)?nèi)容 基于擬解決的魚類分子設(shè)計(jì)育種的策略和理論基礎(chǔ)以及魚類分子設(shè)計(jì)育種的 可行性途徑這 兩個(gè) 關(guān)鍵科學(xué)問題， 本項(xiàng)目擬集中在魚類主要經(jīng)濟(jì)性狀如生殖、生長(zhǎng)、抗性 的功能基因組和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)方面， 重點(diǎn)解析這些主要經(jīng)濟(jì)性狀的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，開拓關(guān)鍵技術(shù)，其主要研究?jī)?nèi)容包括： 1） 魚類生殖基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 及其分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究 采用基因轉(zhuǎn)移、 morpholino 介導(dǎo)的基因敲降等技術(shù)，配合整體原位雜交、細(xì)胞示蹤和免疫熒光定位等方法，重點(diǎn)解析魚類生殖質(zhì) (germ plasm)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；揭示重要生殖調(diào)控基因在魚類卵母細(xì)胞成熟和卵 胚轉(zhuǎn)換中的功能作用及其調(diào)控機(jī)制；探討魚類配子發(fā)生過程中雙親特異性甲基化在生殖調(diào)控中的作用及其及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；通過大規(guī)模 RFLP 分析等呈現(xiàn)技術(shù)，篩選雌雄個(gè)體間性別特異的 DNA 片段標(biāo)記，進(jìn)而通過 Genomic Walking 克隆分離與性別決定和性別分化相關(guān)基因；揭示魚類性別決定和性別 分化的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機(jī)理；篩