【正文】 （ 3） 構(gòu)建 23 個（其中扇貝 1－ 2 個，牡蠣 1－ 2 個）主要育種性狀的 GP 模型和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫 。 （ 1）完成基因功能注釋與分類 ， 得到完整的牡蠣轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和表達譜信息； 完成理想高代作圖家系的構(gòu)建；開發(fā) SNP 標(biāo)記 15002020 個，微衛(wèi)星標(biāo)記 10002020 個。 （ 2） 篩選 生長發(fā)育等主要經(jīng)濟性狀相關(guān)的功能基因、 挖掘候選基因的SNP。 （ 3） 完成扇貝和牡蠣核心種質(zhì)、骨干親本的性狀測量、 SNP 分型和養(yǎng)殖條件參數(shù)監(jiān)測 。 （ 1） 完成牡蠣全基因組精細圖譜的構(gòu)建； 完成牡蠣材料體系的構(gòu)建； 驗證 SNP 變異位點 500 個，微衛(wèi)星標(biāo)記 1000 個。 （ 2） 篩查 、分析和克隆與貝類 生長發(fā)育 、抗 性性狀、 珍珠質(zhì)形成 相關(guān)基因， 構(gòu)建適合 QTL 定位和 SNP 多態(tài)性分子標(biāo)記功能分析的遺傳材料 、篩選模型。 經(jīng)費比例： % 承擔(dān)單位： 中國海洋大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 胡景杰 學(xué)術(shù)骨干： 黃曉婷、李琪、汪小龍、王昭萍、于瑞海、張志峰、鄭小東 四、年度計劃 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 （ 1）構(gòu)建牡蠣全基因組精細圖譜 。 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)測各種可能基因型的表現(xiàn)型，構(gòu)建的育種模擬信息平臺；對貝類從基因到整體不同層次上，在計算機平臺上對育種程序中 的各種因素進行模擬、篩選和優(yōu)化，提出分子設(shè)計育種策略和可行性途徑。 3）知識產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) ：完成 SCI論文 40篇，其中影響因子 ? 2篇，申請發(fā)明專利 58項，培養(yǎng)博士研究生 10名，碩士研究生 12名。運用碳酸鈣體外結(jié)晶和免疫金標(biāo)等方法研究 基質(zhì)蛋白在珍珠質(zhì)形成過程中的調(diào)控作用。 2）珍珠質(zhì)形成相關(guān)基因與珍珠質(zhì)量的相關(guān)性 ：從珍珠質(zhì)形成相關(guān)基因中發(fā)掘 SNP 標(biāo)記，確定等位基因型；分析 SNP 標(biāo)記基因型對珍珠珠層厚度和珍珠顏色的遺傳效應(yīng)，確定功能 SNP 基因型與珍珠質(zhì)量有關(guān)性狀的連鎖關(guān)系。 3）知識產(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， 培養(yǎng)碩士、博士及博士后研究人員 40 名。 經(jīng)費比例： % 承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院南海海洋研究所、中國科學(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 課題 貝類珍珠質(zhì)形成的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制 預(yù)期目標(biāo)： 1）功能基因 /QTL 分析 ：篩選和鑒定 3040 個與貝類珍珠質(zhì)形成相關(guān) 的功能基因， 30 個 QTL 并分析其效應(yīng)。 研究內(nèi)容： 1）抗病相關(guān)功能基因與表型相關(guān)關(guān)系、作用機制和調(diào)控機理 ：通過全基因組序列確定的抗病 /免疫相關(guān)基因，研究候選基因多態(tài)性，篩查 SNP 等 分子標(biāo)記；利用特定抗病的貝類樣本材料，采用連鎖分析、關(guān)聯(lián)分析、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組等技術(shù)方法，開展 QTL 定位，確定貝類抗性候選功能基因與抗性性狀相關(guān)關(guān)系，進行功能驗證，分析研究其表達特征和作用機理，解析、闡明相關(guān)基因在抗性相關(guān)過程的調(diào)控規(guī)律和網(wǎng)絡(luò)途徑。 經(jīng)費比例： % 承擔(dān)單位： 廈門大學(xué)、中國科學(xué)院海洋研究所 課題負(fù)責(zé)人： 黃河清 學(xué)術(shù)骨干： 陳軍、董波、黃輝洋、匡世煥、柳承璋、王德祥、王鴻霞、趙晶 課題 貝類抗病和抗逆的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制 預(yù)期目標(biāo)： 1）功能基因 /QTL 分析 ：篩選和鑒定 70 個以上重要 抗性性狀相關(guān)的功能基因， 30 個 QTL 并分析其效應(yīng)； 2）功能基因 鑒定 ： 明確 510 個重要抗性性狀關(guān)鍵基因的作用和調(diào)控機制；篩查 35 個功能 SNP 多態(tài)分子標(biāo)記，明確其對性狀的遺傳效應(yīng)，建立基因型與表型的關(guān)系。 2）生長發(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，申請國家或國際發(fā)明專利 58 項 ，培養(yǎng)碩士 15 名，博士 10 名，博士后 3 人。 經(jīng)費比例： % 承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院海洋研究所、中國海洋大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 李莉 學(xué)術(shù) 骨干： 郭希明、胡曉麗、亓海剛、齊潔、邵明瑜、王海艷、吳富村 課題 貝類生長和發(fā)育的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制 預(yù)期目標(biāo)： 1）功能基因 /QTL 分析 ：篩選和鑒定生長發(fā)育基因 70 個、 QTL30 個并分析其效應(yīng)。 研究內(nèi)容： 1）貝類 SNP 的規(guī)模發(fā)掘 利用牡蠣 等貝類 基因組序列信息， 以 SOAP 等軟件 大規(guī)模篩選 SNP，利用各種不同通量的 SNP 分型技術(shù)開發(fā) SNP 標(biāo)記。 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。 基因組結(jié)構(gòu)與特征 貝類生長和發(fā)育的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制 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)濟性狀分子解析 分子設(shè)計育種技術(shù)途徑 貝類分子設(shè)計育種關(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)控機制 養(yǎng)殖貝類重要經(jīng) 濟性狀分子解析與設(shè)計育種基礎(chǔ)研究 圖 研究內(nèi)容： 1）牡蠣全基因組序列組裝和精細圖譜構(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 文庫等資源，對基因組序列進一步拼接與組裝，構(gòu)建牡蠣全基因組精細圖譜。 3）構(gòu)建貝類基因組數(shù)據(jù)庫 ：可在線查詢貝類基因組序列、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、注釋基因、 SNP 及其定位信息、基因家族的基因拷貝數(shù)及分布，并提供同源比對等服務(wù)功能。 課題 貝類基因組的比較與功能基因批量發(fā)掘 預(yù)期 目標(biāo)： 1）構(gòu)建牡蠣全基因組精細圖譜 ： 在原有的基因組框架圖的基礎(chǔ)上進一步構(gòu)建牡蠣全基因組精細圖譜 。課題一、二是后面課題的基礎(chǔ)，課題三、四、五是本項目的重點，而課題六為整個項目的出口。針對分子設(shè)計育種技 術(shù)途徑，設(shè)置 1 個研究課題，主要 分析基因、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的反應(yīng) ， 建立 GP 鏈接模型 ， 開發(fā)生長和抗性性狀的復(fù)合 /聚合技術(shù) ， 構(gòu)建模擬育種技術(shù)平臺 ， 模擬育種與實際分子育種過程的 驗證 。 （五）課題設(shè)置 各課題間相互關(guān)系 針對基因組結(jié)構(gòu)和特征，設(shè)置 2 個課題，構(gòu)建基因組序列圖譜，批量開發(fā) SNP標(biāo)記和功能基因，構(gòu)建高密度的遺傳圖譜。項目建議的首席科學(xué)家與美、法等國科學(xué)家合作，領(lǐng)導(dǎo)了 “牡蠣基因組計劃（ OGP） ”研究。本項目就是以這支團隊為框架基礎(chǔ)，聚集了我國貝類一創(chuàng)育種領(lǐng)域的核心力量，吸納了一批具有博士學(xué)位和國外留學(xué)經(jīng)歷的青年科學(xué)家，通過對科學(xué)目標(biāo)的進一步凝練，使本研究在牡蠣全基因框架圖譜的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)貝類分子設(shè)計育種理論和技術(shù)的突破有了人才的保障。這些研究為本項目研究奠定了堅實的材料和技術(shù)基礎(chǔ)。 項目組在貝類遺傳育種領(lǐng)域具有堅實的研究積累 在國家 863 計劃、自然科學(xué)基金項目、支撐計劃等有關(guān)項目的支撐下，項目組在牡蠣等貝類的遺傳育種基礎(chǔ)理論研究和材料體系建設(shè) 方面 已取得豐碩成果，培育出 多 個 水產(chǎn)養(yǎng)殖 新品種 （系） 。 核心技術(shù)研發(fā)已提前布局并獲可喜進展 項目 組已先期開展相關(guān)的核心技術(shù)研究，在貝類大規(guī)?；蚪M、比較基因組分析技術(shù)、 SNP 高通量篩查檢測技術(shù)、基因克隆和功能分析技術(shù)，基因 性狀關(guān)聯(lián)分析技術(shù)等方面已獲可喜進展；分子模擬育種技術(shù)已應(yīng)用 Quline 平臺開展了初步探索。 （四）可行性分析 項目的立項依據(jù)充分、技術(shù)路線可行 本項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)濟性狀的分子解析與調(diào)控機制奠定分子育種的理論基礎(chǔ)研究，進而通過分子設(shè)計育種的技術(shù)研發(fā)實現(xiàn)良種培育的 “精準(zhǔn)化 ”。 重要經(jīng)濟性狀的關(guān)鍵基因作用機理及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)獲得深入解析 重點抓住生長、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 有別于陸生動物的海洋變溫動物基因互作、基因 環(huán)境互作模式和機理。 貝類分子設(shè)計育種的關(guān)鍵技術(shù)研究 利用 QTL定位、家系分析、遺傳環(huán)境方差組分分析，研究變溫動物類型貝類的基因 表型關(guān)聯(lián)體系對環(huán)境變動的反應(yīng)效應(yīng)；應(yīng)用混合線性方程和貝葉斯函數(shù)等數(shù)量遺傳學(xué)方法，建立基因型和表型性狀關(guān)聯(lián)的 GP模型，開發(fā)分子育種計算機模擬技術(shù)和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建基于 QuGENE和 Quline系統(tǒng)的貝類育種模擬信息平臺，通過模擬、篩選和優(yōu)化，提出最佳育種策略，開展生長和抗逆性狀的復(fù)合/聚合育種，建立分子設(shè)計育種技術(shù)平臺。 貝類抗病和抗逆的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制 利用比較基因組學(xué)和生物信息學(xué)方法，基于牡蠣等全基因組序列信息篩查抗性相關(guān)候選基因；利用轉(zhuǎn)錄組、蛋白組技術(shù)、 RNA 干擾、 DNA 重組技術(shù)等鑒定主效基因，研究基因功能，建立基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、調(diào)控模型、表達特征和作用機理；應(yīng)用連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析，開展抗性相關(guān)的 QTL 定位，確定牡 蠣等經(jīng)濟貝類抗性候選功能基因與抗性性狀相關(guān)關(guān)系，并確定基因型和表型的關(guān)系。 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)進行驗證，獲得SNP 標(biāo)記；利用高代參考家系和已獲得的標(biāo)記，進行連鎖分析，構(gòu)建高密度遺傳圖譜。上述技術(shù)途徑如圖 1 所示。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為本項目研究提供了強有力的工具。通過構(gòu)建高密度遺傳圖譜，對QTL 進行精細定位，并解析基因 基因、基因 環(huán)境相互作用和基因與 QTL 對性狀表現(xiàn)的效應(yīng)，為分子育種提供理論和技術(shù)支持。 （二）技術(shù)途徑 本項目將針對海水養(yǎng)殖貝類功能基因、經(jīng)濟性狀、分子設(shè)計等關(guān)鍵問題，開展海洋貝類重要經(jīng)濟性狀的分子解析和分子設(shè)計育種的基礎(chǔ)理論研究。選取產(chǎn)業(yè)影響大，研究基礎(chǔ)好，并已完成全基因組測序的牡蠣作為代表種類，貫穿六個課題所有的研究內(nèi)容，同時選取與牡蠣近源但主要經(jīng)濟性狀有明顯差異的扇貝和珍珠貝作為研究對象，聚焦關(guān)鍵科學(xué)問題、突出重點，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)濟性狀形成的分子基礎(chǔ)和調(diào)控機制，探究分子設(shè)計育種的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。發(fā)表 SCI 論文 200 篇，其中 10 篇影響因子 ，頂級刊物研究論文 12 篇，申請國家或國際發(fā)明專利 ?40 個。 良種分子設(shè)計理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究 構(gòu)建 23 個主要育種性狀的 GP 模型； 實現(xiàn)生長和抗逆性狀的復(fù)合 /聚合育種，研發(fā)出計算機模擬育種技術(shù)， 構(gòu)建育種模擬技術(shù)平臺并進行育種驗證，輔助應(yīng)用于新品種的培育。 （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)覆蓋度分別達到 95%、 98%以上；實現(xiàn)全基因組的基因功能分類 ； 對牡蠣、扇貝和珍珠貝進行全基因組比較， 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。 構(gòu)建貝類設(shè)計育種技術(shù)平臺，突破一些設(shè)計育種關(guān)鍵技術(shù)，為實現(xiàn)設(shè)計育種提供可能。 構(gòu)建牡蠣的基因組精細圖譜，比較扇貝、珍珠貝和牡蠣的基因組差異；獲得批量 牡蠣、扇貝和珍珠貝功能基因和 SNP 標(biāo)記；構(gòu)建高密度遺傳圖譜。 分子設(shè)計育種的理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究 研究變溫動物貝類的基因 表型關(guān)聯(lián)體系對環(huán)境變動的反應(yīng) 效應(yīng)，建立基因型和表型性狀的 GP模型和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)分子育種計算機模擬技術(shù)，開展生長和抗逆性狀的復(fù)合 /聚合育種， 建立貝類分子設(shè)計育種技術(shù)平臺，進行 模擬育種與實際育種的 驗證和相互促進 。 重要經(jīng)濟性狀的分子解析 以貝類基因組學(xué)研究為基礎(chǔ)，發(fā)掘貝類生長、發(fā)育過程的關(guān)鍵基因，進行功能 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制；建立基因與性狀的關(guān)聯(lián)性。 （二）主要研究內(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圖譜和高密度遺傳圖譜。 分子設(shè)計育種的技術(shù)途徑 貝類育種的分子設(shè)計尚處于起步階段，亟待開展良種分子設(shè)計和預(yù)測模型的理論和技術(shù)研究，構(gòu)建模擬育種平臺，為分子設(shè)計育種提供技術(shù)支撐。 重要經(jīng)濟性狀的分子解析 貝類生長、發(fā)育、抗性和珍珠質(zhì)