养殖贝类重要经济性状的分子解析与设计育种基础研究

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1、项目名称：养殖贝类重要经济性状的分子解析与设计育种基础研究首席科学家：张国范中国科学院海洋研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国科学院山东省科技厅一、研究内容（一）拟解决的关键科学问题从基因组学出发，明确贝类基因组结构与特征，阐明重要经济性状的关键基因及其网络调控机制，建立贝类分子设计育种的理论和技术基础，是贝类分子育种领域的关键科学问题，也是实现贝类高效“精确育种”的必要前提。1、贝类基因组结构与特征基因组信息是解析经济性状和实现分子设计育种的基础。通过对牡蛎基因组结构与特征的全面解析，结合其与扇贝、珍珠贝基因组的比较研究，进行贝类

2、全基因组基因功能研究；批量开发基于基因组信息的功能基因和SNP等标记；构建高密度遗传图谱，为贝类生长、发育、抗性、珍珠形成等性状的基因调控网络解析和分子设计育种奠定理论基础。本关键科学问题包含3个重要内涵：①基因组结构与功能基因；②全基因组SNP和功能基因多态性；③基因组序列图谱和高密度遗传图谱。2、重要经济性状的分子解析贝类生长、发育、抗性和珍珠质形成等是贝类重要或特有的经济性状，以功能基因组学为基础，筛选上述性状的关键基因，研究和验证基因的功能和调控机制，阐明基因对性状的决定机制，解析主要性状基因的调控网络，为分子设计育种奠定理论基础。本关键科学问题包

3、含4个重要内涵：①目标性状基因/QTL的精细定位；②重要经济性状的关键基因及其作用机理；③基因表达调控网络；④基因型与表型的关联性。3、分子设计育种的技术途径贝类育种的分子设计尚处于起步阶段，亟待开展良种分子设计和预测模型的理论和技术研究，构建模拟育种平台，为分子设计育种提供技术支撑。本关键科学问题包含4个重要内涵：①基因、调控网络对环境的反应；②育种性状的G-P链接模型和数据库；③生长和抗性性状的复合/聚合；④模拟育种平台与育种验证。（二）主要研究内容基于牡蛎全基因组框架图，比较贝类基因组结构，规模开发贝类功能基因和SNP标记；构建全基因组序列精细图谱和

4、高密度遗传图谱。1、贝类比较基因组研究和SNP规模开发在已有的牡蛎框架图基础上，利用物理图谱和BAC文库，构建基因组精细图；完善基因组注释、对基因进行预测和分类，批量开发功能基因；开展牡蛎、扇贝和珍珠贝基因组的比较研究；规模开发贝类SNP标记，建立牡蛎等贝类高密度遗传图谱。2、重要经济性状的分子解析以贝类基因组学研究为基础，发掘贝类生长、发育过程的关键基因，进行功能鉴定并确定其调控途径；开展贝类逆境（温、盐）适应和免疫防御（病毒和弧菌）关键功能基因研究，阐明其作用机制，解析抗性相关过程的调控网络；研究参与珍珠质形成的重要功能基因及其表达调控规律，阐明基质蛋

5、白等在优质珍珠形成中的作用机制；建立基因与性状的关联性。定位目标性状基因/QTL，明确基因型与表型关系。3、分子设计育种的理论和技术基础研究研究变温动物贝类的基因-表型关联体系对环境变动的反应效应，建立基因型和表型性状的G-P模型和相应数据库，开发分子育种计算机模拟技术，开展生长和抗逆性状的复合/聚合育种，建立贝类分子设计育种技术平台，进行模拟育种与实际育种的验证和相互促进。二、预期目标（一）总体目标完成牡蛎基因组的全面解析及其与扇贝和珍珠贝基因组比较研究，明确贝类基因组的结构和特征；批量筛选功能基因和SNP标记，构建高密度遗传图谱；发掘生长、发育、抗性和

6、珍珠质形成等性状相关的关键基因，研究和验证基因的功能和调控机制，揭示性状的基因调控网络；开展分子设计育种技术途径研究，为分子设计育种提供理论基础和技术支持。1、构建牡蛎的基因组精细图谱，比较扇贝、珍珠贝和牡蛎的基因组差异；获得批量牡蛎、扇贝和珍珠贝功能基因和SNP标记；构建高密度遗传图谱。2、筛选贝类生长、发育、抗性和珍珠质形成等相关的关键基因，阐明其功能和调控机制，解析性状的基因调控网络；阐明基因与性状的关联性。3、构建贝类设计育种技术平台，突破一些设计育种关键技术，为实现设计育种提供可能。4、取得一批国际一流成果，造就一批学科领军人才，凝炼一支具高度创

7、新能力的研究团队。（二）五年预期目标1、基因组的结构特征与SNP规模开发完成牡蛎全基因组序列图谱构建，全基因组覆盖度、基因区覆盖度分别达到95%、98%以上；实现全基因组的基因功能分类；对牡蛎、扇贝和珍珠贝进行全基因组比较，获取三种贝类的典型性状相关功能基因的差异；开发6000个以上贝类SNP等标记，建立贝类高密度遗传图谱，标记间距小于1cM。2、重要经济性状的分子解析及网络调控机理研究定位重要经济性状相关的功能基因/QTL200-300个，分析QTL的效应；筛选150-200个与重要经济性状紧密相关的功能基因，阐明60-100个重要性状关键基因的功能和调

8、控机制，提出5-10个基因调控模型；筛查10-15个功能SNP多态