鱼类遗传育种发展现状与展望

重要养殖鱼类全基因组解析

全基因组信息解析可为遗传改良提供重要参考和指导。在过去的 10 年中，许多重要养殖鱼类的全基因组，包括大西洋鳕、尼罗罗非鱼、斑点叉尾鮰、大西洋鲑、虹鳟、半滑舌蹋、鲤、大黄鱼和草鱼等纷纷被解析，并为这些养殖鱼类所表现出的一些独特的生命现象和适应性进化的研究提供了大数据支撑。

草鱼以草食性特征而得名，但其在幼鱼阶段主要摄取浮游动物、摇蚊幼虫等食物，在孵化后 45 天左右转以大型植物为食。针对这个有趣但又非常重要的问题，中国科学院水生生物研究所与中国科学院国家基因研究中心等单位合作，完成了草鱼基因组框架图绘制。他们首先采用“鸟枪法”测序获得雌性和雄性草鱼基因组组装序列；接着通过转录组分析发现，草鱼基因组中并不存在纤维素降解酶基因；而是在食性转化适应过程中，草鱼肝脏中甲羟戊酸通路和类固醇生物合成通路被激活，肠道中clock-bmal1、ror等一些昼夜节律相关基因的表达模式发生了重构。因此，草鱼通过持续高强度的吃食水草以支持其快速生长。目前，夏晓勤团队已搭建了可视化的草鱼基因组数据库网站，包含草鱼全基因组分子标记数据库、表达谱数据、草鱼遗传连锁图谱以及和斑马鱼的共线性分析结果等。

在我国淡水养殖鱼类中，银鲫非常有趣。它是一种在鲫发生了四倍化后又经历了一次多倍化的天然六倍体鱼类。它能利用其他鱼类的异源精子刺激发育，通过雌核生殖产生与母本性状一致的全雌性后代；它已被鉴别出众多的克隆系，有些克隆系对来自相同克隆系或不同克隆系的银鲫精子，还能进行有性生殖或类杂种生殖。在自然种群中，银鲫有雄性个体存在，最近还发现基因型性别决定和温度依赖型性别决定同时存在于银鲫中，并发现雄性特异的微小染色体和高温孵育起了雄性决定作用。在“分子模块设计育种创新体系”的支持下，我们与华大基因合作，采用 Pacbio 三代测序，结合 Bionano 光学图谱、10×Genomics 和染色体 Hi-C 技术，完成了拥有 100 条染色体的四倍体彩鲫和拥有 156 条染色体的六倍体银鲫 F 系的全基因组测序和组装。重要的是，草鱼、银鲫等养殖鱼类的全基因组解析，将为生长发育和饲料高效利用、生殖和性别控制、抗病和抗逆等重要经济性状相关基因或分子模块的发掘以及遗传改良，提供重要支撑。