東海所成功破譯擬穴青蟹染色體圖譜

中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所(以下簡(jiǎn)稱“東海所”)青蟹遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與院部生物中心水產(chǎn)生物遺傳大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作，成功破譯了擬穴青蟹(Scyllaparamamosain)(以下簡(jiǎn)稱“青蟹”)基因組染色體圖譜，獲得國(guó)際首個(gè)高質(zhì)量的青蟹基因組參考圖譜。研究成果于近日在Molecular Ecology Resources在線發(fā)表。這是該團(tuán)隊(duì)在獲得青蟹高密度遺傳連鎖圖譜以及成功選育生長(zhǎng)速度提高20%的7代品系后的另一大重要進(jìn)展，為青蟹新品種選育奠定了重要基礎(chǔ)。東海所趙明博士、王偉博士為文章的共同第一作者，馬凌波研究員、李炯棠研究員為共同通信作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重要養(yǎng)殖蝦蟹類種質(zhì)創(chuàng)制與健康苗種繁育”項(xiàng)目、國(guó)家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃以及院、所兩級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等的資助。青蟹是我國(guó)兩大海水養(yǎng)殖蟹之一，2019年年產(chǎn)量達(dá)16.06萬(wàn)t，有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但由于缺乏高質(zhì)量的基因組，分子輔助育種一直以來(lái)進(jìn)展較緩慢。大多數(shù)甲殼動(dòng)物基因組雜合度高、重復(fù)序列多、染色體數(shù)目多，對(duì)基因組組裝造成了較大的困難。本研究采用混合測(cè)序和復(fù)合組裝策略，最終完成了青蟹全基因組組裝，獲得49條染色體序列，Contig N50達(dá)到191 kb，平均染色體長(zhǎng)度29 Mb，覆蓋預(yù)測(cè)基因組大小的95.1%。青蟹基因組覆蓋度、連續(xù)性和基因完整性均高于已發(fā)表的三疣梭子蟹和中華絨螯蟹基因組圖譜，是目前蟹類中質(zhì)量最高的基因組數(shù)據(jù)。

基因組水平的進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，青蟹和梭子蟹在42.51百萬(wàn)年前分化，青蟹、三疣梭子蟹和中華絨螯蟹在染色體水平具有多次復(fù)制或融合事件；種群歷史分析發(fā)現(xiàn)，青蟹的有效群體大小在更新世末期經(jīng)歷了1次瓶頸期。對(duì)基因家族的分析發(fā)現(xiàn)，蟹類相對(duì)于對(duì)蝦在視覺(jué)方面呈現(xiàn)出相反的進(jìn)化路徑，與對(duì)蝦相比，蟹類的視覺(jué)基因數(shù)目明顯較少，且在幼體發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，這與兩類物種對(duì)光信號(hào)的敏感性相一致。此外，對(duì)在化學(xué)信號(hào)感知中發(fā)揮作用的谷氨酸受體家族的分析發(fā)現(xiàn)，十足目甲殼動(dòng)物、非十足目甲殼動(dòng)物和昆蟲(chóng)呈現(xiàn)出不同的進(jìn)化方向。

東海所青蟹遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)多年來(lái)對(duì)青蟹種質(zhì)研究和苗種繁育技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)攻關(guān)。在親本越冬保種技術(shù)、抱卵蟹孵化關(guān)鍵環(huán)節(jié)調(diào)控、苗種人工繁育規(guī)范、養(yǎng)殖示范模式等方面取得了系統(tǒng)性突破。通過(guò)聯(lián)合運(yùn)用技術(shù)改進(jìn)與集成，目前選育品系已培育到第7代，親本越冬后抱卵率達(dá)到40%以上。以育苗過(guò)程中餌料組合、水質(zhì)調(diào)控技術(shù)的優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)了繁育過(guò)程的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，建立了優(yōu)質(zhì)苗種穩(wěn)定供應(yīng)體系。近4年累計(jì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青蟹苗種1 500萬(wàn)只以上，所繁育的新品系苗種先后在浙江寧海、上海崇明和金山、江蘇金壇、甘肅蘭州、寧夏銀川、河北唐山等地開(kāi)展養(yǎng)殖試驗(yàn)。該新品系苗種在不同地區(qū)表現(xiàn)出適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快的優(yōu)良性狀，取得了良好的示范推廣效果。