【正文】 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年 1. 魚類生殖、生長、抗病和抗寒的重要基因的功能分析； 2. 基因啟動子的差異甲基化修飾在表達和生殖調(diào)控中的作用研究； 3. 不同尺寸魚類物種的分子系統(tǒng)學(xué)分析； 4. 創(chuàng)制育種上有價值的雌核發(fā)育系和近交家系； 5. 羅非魚轉(zhuǎn)抗寒基因研究 ； 6. 繼續(xù)遺傳圖譜構(gòu)建和 QTL 標(biāo)記或主效基因的基因型 表型的測量和分析； 7. 穩(wěn)定高效的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)轉(zhuǎn)基因模型和 Cre/lox 基因靶位操作模型的建立；基因敲除斑馬魚的 +/ 子代個體 的獲得 ； 8. 轉(zhuǎn)持續(xù)激活的生長激素受體基因魚 F1 代的篩選、鑒定及其信號通路活性分析 ， 原生殖細胞特異基因的分子設(shè)計和轉(zhuǎn)基因初步試驗 ， 小 RNA作用靶基因的研究，繼續(xù)互作蛋白的研究。 課題 1 魚類生殖基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子設(shè)計育種的基礎(chǔ)研究 主要研究目標(biāo)： 解析魚類生殖質(zhì) (germ plasm)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，揭示魚類生殖質(zhì)主要成分的功能及其作用機制；闡明魚類配子發(fā)生過程中雙親特異性甲基化在生殖調(diào)控中的作用及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；揭示魚類卵母細胞特異組蛋白、 Spindlin等與魚類卵子成熟調(diào)控和卵 胚轉(zhuǎn)換機制；揭示魚類性別決定和性別分化的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機理；篩選鑒定出可用于魚類分子設(shè)計育種的性別特異表達基因和分子標(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)計育 種的可行性途徑。 三、研究方案 （一）、學(xué)術(shù)思路： 針對 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展需求， 以鯽和鯉等為主要研究對象，啟動我國 重要養(yǎng)殖魚類功能基因組和分子設(shè)計育種的基礎(chǔ)研究， 通過研究魚類生殖、生長和抗性的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機理，篩選鑒定進行分子設(shè)計育種的關(guān)鍵基因和分子標(biāo)記，建立魚類分子設(shè)計育種的關(guān)鍵技術(shù) 及其技術(shù)體系，解決魚類分子設(shè)計育種的策略和理論基礎(chǔ)以及魚類分子設(shè)計育種的 可行性途徑這兩個 關(guān)鍵科學(xué)問題，為魚類分子設(shè)計育種的實踐和應(yīng)用以及為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展和漁業(yè)生物技術(shù)的創(chuàng)新做出貢獻。 二、預(yù)期目標(biāo) 本項目的總體目標(biāo)： 針對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展需求，通過開展重要養(yǎng)殖魚類生殖、生長和抗性等主要經(jīng)濟性狀的功能基因組研究，解析魚類生殖的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、魚類生長的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、魚類抗病和抗寒的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，篩選鑒定進行分子設(shè)計育種的主控或關(guān)鍵基因和分子標(biāo)記，建立魚類分子設(shè)計育種的關(guān)鍵技術(shù)及其技術(shù)體系，在理論上闡明魚類生殖、生長、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟性狀和重要生命現(xiàn)象的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機理，提出魚類良種分子設(shè)計的策略；在技術(shù)方法上，建立魚類分子設(shè)計育種的多基因聚合和基因操作技術(shù)，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)育種材料，創(chuàng)建魚類分子設(shè)計育種的可行性途徑。項目的主要研究內(nèi)容、課題設(shè)置的思路、各課題間的聯(lián)系和與項目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和總體目標(biāo)的關(guān)系如下圖所示。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 二 年 1. 重要養(yǎng)殖魚類基因組 BAC 文庫以及與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟性狀相關(guān)組織的比較轉(zhuǎn)錄組 的進一步 分析； 2. 重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟性狀相關(guān)功能基因的克隆及其分子標(biāo)記篩選 ； 3. 差異順式調(diào)控序列與相關(guān)基因啟動子差異甲基化修飾的關(guān)系分析； 4. 可控性卵巢發(fā)育抑制轉(zhuǎn)基因魚類模式品系的構(gòu)建； 5. 抑肌素信號通路研究 ； 6. 牙鲆抗病性狀關(guān)聯(lián)分析基礎(chǔ)群體和 QTL 作圖群體構(gòu)建； 7. 抗 寒基因轉(zhuǎn)基因斑馬魚研究 及 子一代 的 耐寒性能評估 ； 8. 遺傳圖譜構(gòu)建及其鯉魚 QTL 或主效基因在染色體上的同線性分析； 9. 多種轉(zhuǎn)座子元件介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因效率比較， Cre/lox 基因靶位操作效率分析 ， 基因敲除試驗 和表型觀察 ； 10. 轉(zhuǎn)持續(xù)激活的生長激素受體基因 魚 P0 代的建立 ， 原生殖細胞特異表達基因的表達敲落 和啟動子分析，小 RNA 動態(tài)變化規(guī)律 和 互作蛋白的研究。 子代親本 2020 尾以上；分析鯉魚 QTL或主效基因的聚合效應(yīng)、育種效率與潛力； 8. 獲得可用于原生殖細胞操作的、的基因操作載體 ， 獲得具有表型效應(yīng)的基因敲除的純合子個體； 9. 獲得轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長激素受體基因魚 F2 代 ， 獲得原生質(zhì)細 胞發(fā)育被影響的轉(zhuǎn)基因胚胎 ， 揭示小 RNA 及其互作蛋白和靶基因的相互作用。 主要研究內(nèi)容： 魚類下丘腦 /垂體的功能基因組以及魚類生長的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究； 魚類性成熟和生長的相互協(xié)調(diào)及其調(diào)控機理研究； 腦腸肽 /生長激素 /類胰島素生長因子信號通路和對魚類生長調(diào)控機制研究； 抑肌素信號調(diào)控在魚類肌肉細胞增殖和蛋白 /脂肪平衡中作用機理研究； 可控不育性轉(zhuǎn)卵泡抑素等基因的轉(zhuǎn)基因魚品系研制及其生理學(xué)功能分析； 魚類個體大小調(diào)控基因的系統(tǒng)發(fā)育和進化規(guī)律研究； 生長調(diào)控基因和分子標(biāo)記用于魚類分子設(shè)計育種的可行性途徑研究。 9. 采用正常的和人工突變后的基因轉(zhuǎn)移試驗，輔以其它分子生物學(xué)方法如目的基因表達產(chǎn)物體內(nèi)、外誘導(dǎo)處理等來分析目的基因的生理功能； 10. 用顯微注射方法研究基因功能。 采用大規(guī)模測序和基因芯片分析等手段，通過比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)和基因功能分析等研究手段，解析魚類抗寒基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機理，揭示低溫脅迫下不耐寒魚類基因表達譜與耐寒魚類基因表達譜的差異及其關(guān)鍵基因的功能；創(chuàng)制魚類抗寒機理研究模型，開拓魚類抗寒基因用于分子設(shè)計育種的可行性途徑。 2) 精干、務(wù)實的研究團隊，成效突出： 本項目集中了中國科學(xué)院、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院、中山大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等相關(guān)科研單位和高等院校在本領(lǐng)域的優(yōu)秀人才，具有強烈的使命感和責(zé)任感，經(jīng)過五年的合作，已取得了相當(dāng)高的學(xué)術(shù)成績，主要學(xué)術(shù)帶頭人在項目執(zhí)行過程中發(fā)表了高水平的學(xué)術(shù)論文 ，有的還獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助，已形成一支經(jīng)過磨練、對科學(xué)有執(zhí)著追求、精干、務(wù)實、高效的研究團隊，成為本項目順利實施的人才保證。 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 在性別分化中的動態(tài)特性及其作用機理研究； 基于破壞生殖 細胞發(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。 9. 評價利用魚類生殖、生長、抗病和 抗寒基因和分子標(biāo)記進行分子設(shè)計育種可行性。 主要研究內(nèi)容： 魚類耐寒基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、功能分析和作用機理研究； 不耐寒魚類低溫脅迫下基因表達譜與耐寒魚類基因表達譜的 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)控機制的差異的解析； 魚類抗寒機理研究模型的研制； 魚類抗寒基因和分子標(biāo)記用于魚類分子設(shè)計育種的可行性途徑研究。 2) 獨特的研究體系，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、 獨特的研究體系，有利于發(fā)揮我國的特色和優(yōu)勢。 項目名稱： 重要養(yǎng)殖魚類功能基因組和分子設(shè)計育種的基礎(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)計育種的策略和理論基礎(chǔ)以及魚類分子設(shè)計育種的 可行性途徑這 兩個 關(guān)鍵科學(xué)問題， 本項目擬集中在魚類主要經(jīng)