皱纹盘鲍耐低氧性状的全基因组关联分析

The Pacific abalone, Haliotis discus hannai, is one of the most commercially important species in China. While, because of increased temperature, high stocking density, Red tide and its special culture mode, hypoxic or anoxia condition is inevitable, and it can pose threats to Chinese abalone culture. In this study, by applying Arrhenius breadpoint oxygen (ABO) and hypoxic stress attachment time (HSAT), the tolerance to low oxygen of differnet individuals could be measured. Then a genome-wide association study (GWAS) would be conducted with whole-genome resequencing (WGS) to identified significant quantitative trait locis (QTLs) for hypoxia tolerance. The results would supply a basis for further marker-assisted selection of super lines with a high level of tolerance against low oxygen stress in Pacific abalone.

福建是我国鲍的主产区，其产量约占全国的80%。但水温升高、养殖密度过大、水流交换不畅、赤潮以及福建特有的养殖模式等都使得低氧胁迫成为鲍养殖实践中无法回避的问题，而且在海水溶氧水平不断下降的大背景下，这一问题将愈发严峻，因而，培育耐低氧的鲍鱼新品种（系）对产业的持续健康发展具有重要意义。针对这一问题，项目组以我国最主要的养殖品种——皱纹盘鲍为实验材料，以阿氏拐点氧溶度(ABO)与低氧胁迫附着时间(HSAT)为指标，对鲍的耐低氧性能进行多维度精准无损测定，采用全基因组重测序技术，在全基因组水平探查突变位点，然后进行关联分析，进而获得与鲍耐低氧密切相关的关键基因（位点）以及最佳的育种值预测模型，研究结果可为皱纹盘鲍耐低氧品系的基因组选择育种提供基础条件，也将为深入研究鲍低氧胁迫反应的分子机理提供参考。

低氧已成为威胁福建鲍养殖业健康发展的关键环境因子之一，探讨鲍对环境低氧胁迫的生理和分子响应模式、开发相关的分子标记，对于贝类环境适应性的研究以及培育耐低氧的鲍新品种/品系具有重要意义。本项目针对鲍的耐低氧性状，首先建立了以心率拐点氧浓度作为鲍耐低氧性状的测评方法，通过与附着时间和存活时间的相关分析验证了该方法的准确性，并比较了不同驯化和实验温度对结果的影响。在此测评方法的基础上，我们以皱纹盘鲍南方群体（晋江、洋下、东山）和北方选育系（山东长岛）为亲本构建了全同胞家系，对多家系混合群中的590个个体进行了基于心率拐点氧浓度的耐低氧能力表型测定、全基因组重测序以及耐低氧性状全基因组关联分析（genome-wide association analysis, GWAS），定位到全基因组显著相关的SNP（P-value < 1.0e-5）14个、染色体SNP（P-value < 1.5e-5）20个，通过这些SNP，鉴定与鲍耐低氧性状相关的基因16个，包括半乳糖基转移酶B3GT1、谷氨酸受体2 GRIA2、清道夫受体F级成员1 SREC、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶PP14、线粒体翻译因子GUF1等，并利用BLUP、Bayes等不同模型评估了基因组估计育种值和预测准确性。另外，我们对皱纹盘鲍进行了急性低氧和复氧暴露，取足肌样进行非靶向代谢组学检测，在低氧组和复氧组分别筛选到11、16种差异代谢物以及3种可以作为生物标记物的代谢物，涉及信号转导、碳水化合物和氨基酸代谢等重要生物学过程，说明皱纹盘鲍的代谢途径在低氧胁迫和低氧后恢复条件下会发生快速变化，以应对环境溶解氧水平剧烈变化的情况。本项目获得的与耐低氧相关的SNP和筛选的育种值预测模型对分子育种的开展将提供巨大的助益，同时获得的相关基因和代谢组结果加深了对贝类响应低氧胁迫的认识.