東海所成功破譯擬穴青蟹染色體圖譜

中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所(以下簡稱“東海所”)青蟹遺傳育種創(chuàng)新團隊與院部生物中心水產(chǎn)生物遺傳大數(shù)據(jù)研究與應用創(chuàng)新團隊合作，成功破譯了擬穴青蟹(Scyllaparamamosain)(以下簡稱“青蟹”)基因組染色體圖譜，獲得國際首個高質(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。這是該團隊在獲得青蟹高密度遺傳連鎖圖譜以及成功選育生長速度提高20%的7代品系后的另一大重要進展，為青蟹新品種選育奠定了重要基礎。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。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃“重要養(yǎng)殖蝦蟹類種質(zhì)創(chuàng)制與健康苗種繁育”項目、國家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、上海市科技創(chuàng)新行動計劃以及院、所兩級基本科研業(yè)務費等的資助。青蟹是我國兩大海水養(yǎng)殖蟹之一，2019年年產(chǎn)量達16.06萬t，有非常重要的經(jīng)濟價值。但由于缺乏高質(zhì)量的基因組，分子輔助育種一直以來進展較緩慢。大多數(shù)甲殼動物基因組雜合度高、重復序列多、染色體數(shù)目多，對基因組組裝造成了較大的困難。本研究采用混合測序和復合組裝策略，最終完成了青蟹全基因組組裝，獲得49條染色體序列，Contig N50達到191 kb，平均染色體長度29 Mb，覆蓋預測基因組大小的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)。

基因組水平的進化分析發(fā)現(xiàn)，青蟹和梭子蟹在42.51百萬年前分化，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。對基因家族的分析發(fā)現(xiàn)，蟹類相對于對蝦在視覺方面呈現(xiàn)出相反的進化路徑，與對蝦相比，蟹類的視覺基因數(shù)目明顯較少，且在幼體發(fā)育過程中的表達呈現(xiàn)相反的趨勢，這與兩類物種對光信號的敏感性相一致。此外，對在化學信號感知中發(fā)揮作用的谷氨酸受體家族的分析發(fā)現(xiàn)，十足目甲殼動物、非十足目甲殼動物和昆蟲呈現(xiàn)出不同的進化方向。

東海所青蟹遺傳育種創(chuàng)新團隊多年來對青蟹種質(zhì)研究和苗種繁育技術(shù)進行了持續(xù)攻關。在親本越冬保種技術(shù)、抱卵蟹孵化關鍵環(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。通過聯(lián)合運用技術(shù)改進與集成，目前選育品系已培育到第7代，親本越冬后抱卵率達到40%以上。以育苗過程中餌料組合、水質(zhì)調(diào)控技術(shù)的優(yōu)化組合，實現(xiàn)了繁育過程的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，建立了優(yōu)質(zhì)苗種穩(wěn)定供應體系。近4年累計生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青蟹苗種1 500萬只以上，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、河北唐山等地開展養(yǎng)殖試驗。該新品系苗種在不同地區(qū)表現(xiàn)出適應能力強、生長速度快的優(yōu)良性狀，取得了良好的示范推廣效果。