【正文】 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 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： 中國科學(xué)院 湖北省科技廳 一、研究內(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、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)，其主要研究內(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；篩選鑒定出可用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的性別特異表達(dá)基因和分子標(biāo)記；開拓生殖調(diào)控基因和分子標(biāo)記用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的可行性途徑。通過這些研究，使我國在魚類功能基因組研究中居國際領(lǐng)先水平，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖新品種奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和漁業(yè)生物技術(shù)的創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)。 2) 獨(dú)特的研究體系，注重發(fā)揮中國特色和優(yōu)勢： 銀鯽多倍體的遺傳背景和同時(shí)具有的雌核發(fā)育生殖和有性生殖雙重生殖方式以及性逆轉(zhuǎn)魚類奇特的性別分化現(xiàn)象為解析魚類生殖和性控的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了 新穎、 獨(dú)特的研究體系，有利于發(fā)揮我國的特色和優(yōu)勢。 項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容、課題設(shè)置和課題間的聯(lián)系 與項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和總體目標(biāo)的 學(xué)術(shù)思路圖 項(xiàng)目設(shè)置的 6 個(gè)課題是： 課題 1 魚類生殖基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究； 課題 2 魚類生長基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究； 課題 3 魚類抗病基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究； 課題 4 魚類抗寒基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究； 課題 5 魚類數(shù)量性狀多基因聚合育種技術(shù)研究； 魚類主要經(jīng)濟(jì)性狀的功能基因組 魚類生殖功能基因組 魚類分子設(shè)計(jì)育種的策略和理論基礎(chǔ) 魚類生長功能基因組 魚類抗性功能基因組 主要研究內(nèi)容 解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 總體目標(biāo) 魚類生殖基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)研究 魚類生長基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的 基礎(chǔ)研究 魚類抗病基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的 基礎(chǔ) 研究 魚類 抗寒基因 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計(jì)育種的 基礎(chǔ)研究 課題設(shè)置的 思路 魚類分子設(shè)計(jì)育種的基因操作技術(shù)研究 魚類數(shù)量性狀多基因聚合 育種 技術(shù)研究 魚類分子設(shè)計(jì)育種的可行性途徑 魚類分子設(shè)計(jì)育種的實(shí)踐與應(yīng)用 課題 6 魚類分子設(shè)計(jì)育種的基因操作技術(shù)研究。 主要研究內(nèi)容： 魚類耐寒基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、功能分析和作用機(jī)理研究； 不耐寒魚類低溫脅迫下基因表達(dá)譜與耐寒魚類基因表達(dá)譜的 差異比較及其關(guān)鍵基因的鑒定和功能研究； 耐寒與不耐寒魚類溫度適應(yīng)調(diào)控機(jī)制的差異的解析； 魚類抗寒機(jī)理研究模型的研制； 魚類抗寒基因和分子標(biāo)記用于魚類分子設(shè)計(jì)育種的可行性途徑研究。 1. 鑒定調(diào)控魚類生殖、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 1015個(gè)； 2. 揭示差異順式調(diào)控序列與相關(guān)基因啟動(dòng)子差異甲基化修飾的關(guān)系及其功能特征； 3. 構(gòu)建可控性性腺發(fā)育抑制轉(zhuǎn)基因穩(wěn)定遺傳品系； 4. 完成對(duì)養(yǎng)殖魚類肌肉組織中抑制抑肌素功能受阻的 F0個(gè)體篩選，并對(duì)其進(jìn)行肌肉生長性狀特征的初步觀察； 5. 獲得構(gòu)建牙鲆抗病性狀關(guān)聯(lián)分析基礎(chǔ)群體和 QTL作圖群體； 6. 獲得 3 個(gè)抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因斑馬魚 F1 代 ； 獲得 5 個(gè)抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因羅非魚 F0 代。 9. 評(píng)價(jià)利用魚類生殖、生長、抗病和 抗寒基因和分子標(biāo)記進(jìn)行分子設(shè)計(jì)育種可行性。 第 四 年 1. 魚類生殖、生長、抗病和抗寒的重要基因 的 功能分析； 2. 重要功能基因的啟動(dòng)子分析； 3. 重要功能基因的信號(hào)傳遞及其調(diào)控機(jī)制研究； 4. 魚類病原與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用 研究； 5. 雌核發(fā)育和近交家系中抗病性狀與抗病分子標(biāo)記的關(guān)聯(lián)性分析及QTL 定位； 6. 建立多基因聚合的轉(zhuǎn)羅非魚載體，獲得轉(zhuǎn)基因子一代 ； 7. 繼續(xù)遺傳圖譜構(gòu)建及其品系或不同作圖群體間的雜交、回交分 析與測量； 8. 原生質(zhì)細(xì)胞操作相關(guān)的基因操作載體設(shè)計(jì) ， 基因敲除純合體 的獲得 ； 9. 轉(zhuǎn)基因魚 F2 代的獲得和擴(kuò)群 ， 不同轉(zhuǎn)基因 F2 代家系的生長比較和信號(hào)通路活性比較 ， 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)干1. 鑒定調(diào)控魚類生殖、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 410個(gè)； 23個(gè)重要基因在生殖質(zhì) 的形成和遷移、卵母細(xì)胞成熟、卵胚轉(zhuǎn)換以及性別決定和分化中的 功能及其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò) ； 3. 揭示 23 個(gè)重要基因在魚類生長中的功能及其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 4. 揭示 23 個(gè)抗病關(guān)鍵基因表達(dá)產(chǎn)物在預(yù)防魚類病毒性和細(xì)菌性疾病中的作用及其機(jī)理；闡明抗病候選功能基因和分子標(biāo)記與魚類抗病性狀的關(guān)系； 5. 闡明 13 個(gè)重要病原基因的生物學(xué)功能及其免疫原性； 6. 獲得能提高斑馬魚和羅非魚抗寒性能的多基因聚合體 ； 7. 獲得 MAPPING 標(biāo)記 500 個(gè)以上；年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 擾原生殖細(xì)胞的正常發(fā)育 ， 小 RNA及其互作蛋白與靶基因的作用研究。 主要研究內(nèi)容： 基于 BAC 克隆、轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)、 Cre/lox 基因靶位操作的穩(wěn)定、高效的魚類轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究； 基于蛋白質(zhì)鋅指結(jié)構(gòu)魚類基因快速敲除系統(tǒng)的優(yōu)化和完善； 持續(xù)激活的生長激素受體的分子設(shè)計(jì)及其轉(zhuǎn)基因魚的研制； 轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長激素受體基因魚與轉(zhuǎn)生長激素基因魚的效應(yīng)及生長激素信號(hào)通路上下游關(guān)鍵因子的比較研究； 性腺特異的小分子 RNA 在性別分化中的動(dòng)態(tài)特性及其作用機(jī)理研究； 基于破壞生殖 細(xì)胞發(fā)生或維持的具有遺傳安全的魚類轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系研究。 承 擔(dān) 單 位 ： 中國科學(xué)院水生生物研究所、浙江大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ： 桂建芳 主要學(xué)術(shù)骨干 ： 周