在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助下，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員喻子牛團(tuán)隊(duì)首次成功構(gòu)建了香港牡蠣和熊本牡蠣的高密度遺傳連鎖圖譜，精準(zhǔn)定位了與殼生長相關(guān)的QTL位點(diǎn)，并證實(shí)Polycystin基因在牡蠣殼形成過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。相關(guān)研究近日發(fā)表于《交叉科學(xué)》（iScience）。
高密度遺傳連鎖圖譜。研究團(tuán)隊(duì)供圖，下同香港牡蠣和熊本牡蠣作為華南沿海地區(qū)極具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的牡蠣物種，具有重要的養(yǎng)殖價(jià)值。近年來，研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了這兩種牡蠣間的人工遠(yuǎn)緣雜交，為后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
該研究中，研究團(tuán)隊(duì)以兩種牡蠣的正反交家系作為研究材料，精心構(gòu)建了它們的高密度遺傳連鎖圖譜。在正交家系中，母本香港牡蠣構(gòu)建出10個(gè)連鎖群，這一數(shù)量與其染色體數(shù)完全一致。標(biāo)記間的平均間隔為1.5cM，圖譜總長度達(dá)899.37cM，圖譜覆蓋率高達(dá)97.30%；父本熊本牡蠣同樣獲得了10個(gè)連鎖群，與染色體數(shù)相符，標(biāo)記間平均間隔、圖譜總長度、圖譜覆蓋率分別為1.22cM、836.94cM、97.40%。
在反交家系中，母本熊本牡蠣構(gòu)建出10個(gè)連鎖群，與染色體數(shù)一致，標(biāo)記間平均間隔為0.94cM，圖譜總長度為1096.09cM，圖譜覆蓋率達(dá)98.63%；父本香港牡蠣也獲得10個(gè)連鎖群，與染色體數(shù)一致，標(biāo)記間平均間隔、圖譜總長度、圖譜覆蓋率分別為1.23cM、653.36cM、97.04%。據(jù)悉，熊本牡蠣整合遺傳圖譜標(biāo)記間的平均間隔更是精細(xì)至0.75cM。
基于兩個(gè)作圖家系的表型數(shù)據(jù)以及構(gòu)建的遺傳連鎖圖譜，研究團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)定位了35個(gè)與殼生長相關(guān)的QTL位點(diǎn)。這些位點(diǎn)對表型遺傳變異的解釋程度在殼高方面為6.1-26.4%，在殼長方面為4.9-20.0%。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕蚪M基因比對，在QTL上共鑒定出22個(gè)候選基因。其中，Polycystin基因表現(xiàn)尤為突出，具有最大的LOD值以及最高的可解釋表型變異（殼高為26.4%、殼長為20.0%）。
功能驗(yàn)證Polycystin基因參與了牡蠣殼形成。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深入研究，在兩種牡蠣中率先克隆了Polycystin基因的全序列。通過q-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，該基因在牡蠣外套膜中的表達(dá)水平最高。在破殼試驗(yàn)中，其表達(dá)水平隨著貝殼形成過程呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化。原位雜交結(jié)果顯示，該基因表達(dá)于外套膜外褶和中褶邊緣區(qū)域。對不同發(fā)育階段的定量表達(dá)分析表明，在兩種牡蠣中，該基因從受精卵開始表達(dá)量逐漸升高，并在囊胚期達(dá)到最高峰。
這暗示該基因可能參與了牡蠣殼早期發(fā)育過程中的鈣離子儲存，為擔(dān)輪幼蟲及后期牡蠣殼的發(fā)育提供關(guān)鍵基礎(chǔ)。利用RNAi技術(shù)成功抑制該基因表達(dá)后，通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，新生貝殼出現(xiàn)礦物層沉積不規(guī)則的現(xiàn)象。研究結(jié)果表明，可以有力推斷，Polycystin基因很可能通過介導(dǎo)鈣離子運(yùn)輸?shù)姆绞剑疃葏⑴c牡蠣殼的形成過程。
該研究成果將為香港牡蠣和熊本牡蠣的分子育種工作提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和有力的技術(shù)支撐，有望推動(dòng)牡蠣養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)向更高質(zhì)量、更高效益的方向發(fā)展。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113986
本文鏈接：遺傳圖譜和數(shù)量性狀位點(diǎn)定位及牡蠣殼形成獲揭示http://m.sq15.cn/show-11-28642-0.html
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