【正文】 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。 （四）、可行性分析： 1) 厚實的前期研究基礎(chǔ)，目標(biāo)明確： 魚類等水產(chǎn)動物的分子設(shè)計育種研究雖然還處于起步階段，但可喜的是，隨著斑馬魚、河 鲀 和青 鳉 等模式魚類全基因組測序的完成和基因功能研究的不斷深入，一些重要養(yǎng)殖魚類的功能基因組研究已進(jìn)展很快，特別是我們這個團(tuán)隊在上一期 973 計劃 “ 重要魚 類品種改良的遺傳和發(fā)育基礎(chǔ)研究 ” 的支持下，已篩選鑒定出一批與我國主要養(yǎng)殖魚類的生殖、生長、抗性等經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的基因和分子標(biāo)記，建立了 10 多個養(yǎng)殖魚類細(xì)胞系， 積累了 厚實的前期研究基礎(chǔ)。 2) 精干、務(wù)實的研究團(tuán)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(qiáng)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(tuán)隊，成為本項目順利實施的人才保證。 （五）、 課題設(shè)置 圍繞項目所要解決的魚類分子設(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，以 及項目所要達(dá)到為魚類分子設(shè)計育種的實踐與應(yīng)用和為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展與漁業(yè)生物技術(shù)的創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)的預(yù)期目標(biāo)，根據(jù)項目所要進(jìn)行的主要研究內(nèi)容（研究魚類生殖、生長、抗性的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機(jī)理，篩選鑒定可用于分子設(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），項目共設(shè)置 6 個課題。 項目的主要研究內(nèi)容、課題設(shè)置和課題間的聯(lián)系 與項目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和總體目標(biāo)的 學(xué)術(shù)思路圖 項目設(shè)置的 6 個課題是： 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)計育種的 基礎(chǔ)研究 課題設(shè)置的 思 路 魚類分子設(shè)計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)計育種的可行性途徑 魚類分子設(shè)計育種的實踐與應(yīng)用 課題 6 魚類分子設(shè)計育種的基因操作技術(shù)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(jī)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(xì)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(jī)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(jī)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(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)計育 種的可行性途徑。 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 ： 周莉、羅琛、汪洋、鄭康、李忠、李志、魏麗華 經(jīng)費比例： 25% 課題 2 魚類生長基因調(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)： 闡明魚類下丘腦 /垂體控制生長的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；揭示魚類性成熟和生長的相互協(xié)調(diào)及其調(diào)控機(jī)理；闡明腦腸肽 /生長激素 /類胰島素生長因子信號通路及其對魚類生長的調(diào)控機(jī)制；揭示卵泡抑素等抑肌素相關(guān)基因在調(diào)控魚類肌肉細(xì)胞增殖和魚肉蛋白 /脂肪平衡的作用機(jī)理；研制出可控不育性轉(zhuǎn)卵泡抑素等基因的轉(zhuǎn)基因魚品系；闡明魚類個體大小調(diào)控基因的系統(tǒng)發(fā)育和進(jìn)化規(guī)律；開拓生長基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子標(biāo)記尤其是主控基 因用于魚類分子設(shè)計育種的可行性途徑。 承 擔(dān) 單 位 ： 中國科學(xué)院水生生物研究所 、中山大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ： 殷戰(zhàn) 主要學(xué)術(shù)骨干 ： 林浩然 、 李文笙 、黃安林、 賀江燕、 王緒禎 、 陳尚萍 經(jīng)費比例： 16% 課題 3 魚類抗病基因調(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)： 闡明魚類干擾素系統(tǒng)和抗菌肽基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和抗病作用機(jī)理；揭示在魚類抗病免疫反應(yīng)中主效基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)制；闡明重要魚類病原與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用及其作用機(jī)制；研制具有抗病性狀的雌核發(fā)育系和近交家系；鑒別出與魚類抗病性狀密切相關(guān)的分子標(biāo)記和等位基因及其抗病 QTL 定位；建立魚類抗病分子設(shè)計育種的理論和技術(shù)方法， 開拓其可行性途徑； 主要研究內(nèi)容： 魚類干擾素系統(tǒng)基因的功能解析、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和作用機(jī)理研究； 重要魚類病原與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用及其作用機(jī)制研究； 魚類抗細(xì)菌免疫基因的信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、功能分析和抗病機(jī)理研究； 具有抗病性狀的雌核發(fā)育系和近交家系的創(chuàng)制和篩選； 與抗病性狀相關(guān)的分子標(biāo)記和等位基因的鑒定及其抗病 QTL 定位研究； 魚類抗病分子設(shè)計育種的理論和技術(shù)方法的建立及其可行性途徑研究。 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)計育種的可行性途徑研究。 主要研究內(nèi)容： 魚類數(shù)量性狀基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)信息整合技術(shù)研究； 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)性研究； 魚類經(jīng)濟(jì)性狀主效基因轉(zhuǎn)錄組分析以及在群體和家系中的功能研究； 魚類主效基因標(biāo)記及基因不同組合的遺傳效應(yīng)與育種效率評估研究； 可用于魚類分子設(shè)計育種的多基因聚合技術(shù)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(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。 1. 解析重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)組織的轉(zhuǎn)錄組信息； 2. 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 610個； 3. 構(gòu)建在養(yǎng)殖魚類肌肉組織中高表達(dá)抑肌素抑制蛋白的轉(zhuǎn)基因魚 F0代； 4. 建立牙鲆細(xì)菌病抗性群體和易感群體； 5. 建立轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的抗寒候選基因轉(zhuǎn)移體系，使候選基因在子一代魚中出現(xiàn)的頻率比用質(zhì)粒轉(zhuǎn)移提高 3倍以上 ； 6. 獲得多基因性狀基因遺傳分析的鯉魚家系材料 910 個，獲得微衛(wèi)星和 SNP 約 2020 個， AFLP 標(biāo)記 1000多個； 7. 獲得多種轉(zhuǎn)座子元件介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因魚 ， 獲得三聯(lián)體鋅指蛋白表達(dá)質(zhì)粒和哺乳動物細(xì)胞系單雜交系統(tǒng)特異性檢測 質(zhì)粒； 8. 獲得魚類生長激素受體基因及其持續(xù)激活形式的分子設(shè)計 ， 獲得原生質(zhì)細(xì)胞特異表達(dá)基因 ， 獲得性腺相關(guān)的小 RNA。 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； 2. 揭示差異順式調(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. 完成對養(yǎng)殖魚類肌肉組織中抑制抑肌素功能受阻的 F0個體篩選，并對其進(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 個抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因斑馬魚 F1 代 ； 獲得 5 個抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因羅非魚 F0 代。 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(dá)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(xì)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。 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子分析； 3. 重要功能基因的信號傳遞及其調(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 ， 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； 23個重要基因在生殖質(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。 第 五 年 1. 重要功能基因的信號傳遞及其調(diào)控機(jī)制研究； 2. 在雌核發(fā)育和近交家系中候選QTL 與抗病力的關(guān)聯(lián)性分析； 3. 利用重要功能基因或分子標(biāo)記進(jìn)行分子設(shè)計育種可行性評價； 4. 魚類主效基因標(biāo)記及基因不同組合的遺傳效應(yīng)與育種效率評估研究； 5. 基于蛋白質(zhì)鋅指結(jié)構(gòu)的魚類基因快速敲除系統(tǒng) 的 完善和優(yōu)化； 6. 建立穩(wěn)定遺傳、快速生長的轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長激素受體基因魚家系 ， 建立原生殖細(xì)胞操作技術(shù)并獲得可控不育遺傳安全的轉(zhuǎn)基因魚 ， 小 RNA分子在性分化過程 的分子調(diào)控機(jī)理研究。 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(jìn)行分子設(shè)計育種可行性。 貝類基因組結(jié) 構(gòu)與特征 基因組信息是解析經(jīng)濟(jì)性狀和實現(xiàn)分子設(shè)計育種的基礎(chǔ)。本關(guān)鍵科學(xué)問題包含 3 個重要內(nèi)涵： ① 基因組結(jié)構(gòu)與 功能基因 ； ② 全基因組 SNP 和 功能基因 多態(tài)性 ； ③ 基因組序列圖譜和高密度遺傳圖譜 。本關(guān)鍵科學(xué)問題包含 4 個重要內(nèi)涵： ① 目標(biāo)性狀基因 /QTL 的精細(xì)定位； ② 重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因及其作用機(jī)理； ③ 基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； ④基因型與表型的關(guān)聯(lián)性。本關(guān)鍵科學(xué)問題包含 4 個重 要內(nèi)涵： ① 基因、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的反應(yīng)； ② 育種性狀的 GP鏈接模型和數(shù)據(jù)庫； ③ 生長和抗性性狀的復(fù)合 /聚合； ④ 模擬育種平臺與育種驗證。 貝類比較基因組研究和 SNP 規(guī)模開發(fā) 在已有的牡蠣框架圖基礎(chǔ)上，利用物理圖