1、项目名称： 养殖贝类重要经济性状的分子解析与设计育种基础研究首席科学家： 张国范 中国科学院海洋研究所起止年限： 2010 年 1 月-2014 年 8 月依托部门： 中国科学院 山东省科技厅一、研究内容（一）拟解决的关键科学问题 从基因组学出发，明确贝类基因组结构与特征， 阐明重要经济性状的关键基因及其网络调控机制，建立 贝类分子设计育种的理论和技术基础，是贝类分子育种领域的关键科学问题，也是 实现贝类高效“精确育种 ”的必要前提。1、贝类基因组结构与特征基因组信息是解析经济性状和实现分子设计育种的基础。通过对牡蛎基因组结构与特征的全面解析， 结合其与扇贝、珍珠 贝基因 组的比较研究， 进行
2、贝类全基因组基因功能研究；批量开发基于基因组信息的功能基因和 SNP 等标记；构建高密度遗传图谱，为贝类 生长、 发育、抗性、珍珠形成等性状的基因调控网络解析和分子设计育种奠定理论基础。本关键科学问题包含 3 个重要内涵： 基因组结构与功能基因；全基因 组 SNP 和功能基因多态性；基因组序列图谱和高密度遗传图谱。2、重要经济性状的分子解析贝类生长、发育、抗性和珍珠质形成等是贝类重要或特有的经济性状，以功能基因组学为基础，筛选上述性状的关键基因，研究和验证基因的功能和调控机制，阐明基因对性状的决定机制，解析主要性状基因的调控网络， 为分子设计育种奠定理论基础。本关键科学 问题包含 4 个重要内
3、涵： 目标性状基因/QTL 的精细定位； 重要经济性状的关 键基因及其作用机理； 基因表达调控网络；基因型与表型的关联性。3、分子设计育种的技术途径贝类育种的分子设计尚处于起步阶段，亟待开展良种分子设计和预测模型的理论和技术研究，构建模拟育种平台， 为分子设计育种提供技术支撑。本关 键科学问题包含 4 个重要内涵：基因、调控网络对环境的反应；育种性状的 G-P 链接模型和数据 库；生长和抗性性状的复合/聚合； 模拟育种平台与育种验证。（二）主要研究内容 基于牡蛎全基因组框架图，比较贝类基因组结构， 规模开发贝类功能基因和SNP 标记；构建全基因组序列精细图谱和高密度遗传图谱。1、贝类比较基因组
4、研究和 SNP 规模开发在已有的牡蛎框架图基础上，利用物理图谱和 BAC 文库，构建基因组精细图；完善基因组注释、对基因 进行预测和分类，批量开发功能基因；开展牡蛎、扇贝和珍珠贝基因组的比较研究；规模开发贝类 SNP 标记，建立牡蛎等贝类高密度遗传图谱。2、重要经济性状的分子解析以贝类基因组学研究为基础，发掘贝类生长、 发育过程的关键基因， 进行功能鉴定并确定其调控途径；开展贝类逆境（温、盐）适应和免疫防御（病毒和弧菌）关键功能基因研究，阐明其作用机制，解析抗性相关过程的调控网络；研究参与珍珠质形成的重要功能基因及其表达调控规律，阐明基质蛋白等在优质珍珠形成中的作用机制；建立基因与性状的关联性
5、。定位目标性状基因/QTL，明确基因型与表型关系。3、分子设计育种的理论和技术基础研究研究变温动物贝类的基因-表型关联体系对环境变动的反应效应，建立基因型和表型性状的G-P模型和相应数据库，开发分子育种计算机模拟技术，开展生长和抗逆性状的复合/聚合育种，建立 贝类分子设计 育种技术平台，进行模拟育种与实际育种的验证和相互促进。二、预期目标（一）总体目标完成牡蛎基因组的全面解析及其与扇贝和珍珠贝基因组比较研究，明确贝类基因组的结构和特征；批量筛选功能基因和 SNP 标记，构建高密度遗传图谱；发掘生长、 发育、抗性和珍珠质形成等性状相关的关 键基因，研究和 验证基因的功能和调控机制，揭示性状的基因
6、调控网络；开展分子设计育种技术途径研究，为分子设计育种提供理论基础和技术支持。1、构建牡蛎的基因组精细图谱，比 较扇贝、珍珠贝 和牡蛎的基因组差异；获得批量牡蛎、扇贝和珍珠贝 功能基因和 SNP 标记；构建高密度遗传图谱。 2、筛选贝类生长、发育、抗性和珍珠 质形成等相关的关 键基因，阐明其功能和调控机制，解析性状的基因 调控网络；阐明基因与性状的关联性。3、构建贝类设计育种技术平台，突破一些 设计育种关键技术， 为实现设计育种提供可能。4、取得一批国际一流成果，造就一批学科领军人才，凝炼一支具高度创新能力的研究团队。（二）五年预期目标1、基因组的结构特征与 SNP 规模开发完成牡蛎全基因组序
7、列图谱构建，全基因组覆盖度、基因区覆盖度分别达到 95%、98%以上；实现全基因组的基因功能分类；对牡蛎、扇贝和珍珠贝进行全基因组比较，获取三种贝类 的典型性状相关功能基因的差异；开发 6000 个以上贝类 SNP 等标记，建立贝类高密度遗传图谱，标记间距小于 1cM。2、重要经济性状的分子解析及网络调控机理研究定位重要经济性状相关的功能基因/QTL 200-300 个，分析 QTL 的效应；筛选 150-200 个与重要经济性状紧密相关的功能基因，阐明 60-100 个重要性状关键基因的功能和调控机制，提出 5-10 个基因调控模型；筛查 10-15 个功能 SNP多态分子标记，明确其对性状
8、的遗传效应，建立基因型与表型的关系。3、良种分子设计理论和技术基础研究构建 2-3 个主要育种性状的 G-P 模型；实现生长和抗逆性状的复合/ 聚合育种，研发 出计算机模拟育种技 术， 构建育种模拟技术 平台并进行育种验证， 辅助应用于新品种的培育。4、培养和建立一支国际一流的创新团队， 获得一批具自主知识产权的原创成果造就一批在国内外颇有影响力的中青年学科带头人，打造一支以中青年为主体具高度自主创新能力的团队；培养硕士 100 名，博士 80 名、博士后 20 名以上。发表 SCI 论文 200 篇，其中 10 篇影响因子5.0，顶级刊物研究论文 1-2 篇，申请国家或国际发明专利40 个。
9、三、研究方案（一）学术思路 本项目针对我国海水养殖业良种缺乏，遗传育种基础理论薄弱的现状，凝练出贝类基因组的结构与特征、重要经济性状的分子解析和分子设计育种的技术途径等重大科学问题。选 取产业影响大，研究基 础 好，并已完成全基因 组测序的牡蛎作为代表种类，贯穿六个课题所有的研究内容，同时选取与牡蛎近源但主要经济性状有明显差异的扇贝和珍珠贝作为研究对象，聚焦关键科学问题、突出重点，基于组学等前沿生物学技术，深入解析 贝类重要 经济性状形成的分子基础和调控机制，探究分子设计 育种的理论和技术基础。各课题研究内容既各有侧重、又相互关联，形成一个有序 衔接和支撑的有机体；既有重大基础理论研究，又有核
10、心技术研发，符合生命科学 领域重要基础理论发展和重大关键技术突破相伴产生的规律，易形成重大成果。（二）技术途径本项目将针对海水养殖贝类功能基因、经济性状、分子设计等关键问题，开展海洋贝类重要经济性状的分子解析和分子设计育种的基础理论研究。通过牡蛎全基因组序列及其与扇贝、珍珠贝基因组的比较研究，全面了解贝类基因组结构与特征；在基因组水平大规模开发功能基因和 SNP 等标记，明确生长、发 育、抗性和珍珠质形成等重要经济性状的关 键基因、作用机理和途径，为剖析重要性状的分子调控机制和网络奠定基础。通过构建高密度遗传图谱，对QTL 进行精细 定位，并解析基因-基因、基因 -环境相互作用和基因与 QTL
11、 对性状表现的效应，为分子育种提供理论和技术支持。构建基因型和表型性状关联的G-P 模型和相应数据库，为贝类分子设计育种提供关键技术；对贝类从基因到整体不同层次进行设计和操作， 进而在计算机平台上对育种程序中的各种因素和重要经济性状进行模拟、筛选 和优化，提出分子 设计 育种的策略和可行性途径。现代科学技术为本项目研究提供了强有力的工具。借助海洋贝类高繁殖力，可构建理想分析群体，以及易于诱导成多倍体等不同类型的遗传材料，在水产学和水生生物学自身学科发展的基础上，充分利用牡蛎等全基因组测序完成这一有利条件，结合生物信息学等学科的先进研究方法和技术，开展多学科交叉研究，发挥后发优势，借鉴现代生物科
12、学的新概念、新观点和新思路以及种植业、畜牧业等所取得的成功经验，创新起步较晚的海水贝类的分子设计育种理论和方法，从而带动和推进水产育种领域基础研究水平提升，实现质的飞跃。上述技术途径如图 1 所示。主要的技术方法：1、贝类基因组的比较与功能基因批量发掘利用传统 Sanger 技术和第二代 测序技术，并结合物理 图谱和 BAC 文库末端测序， 对基因组序列进行 组装和拼接，构建牡蛎全基因组精细图谱；结合转录组测序，利用 Genscan、GO 和 KEGG 等工具进行基因 预测和注释；采用Blast、PAML、KaKs_Calculator 等工具，比较牡蛎、扇贝和珍珠贝基因组序列，筛选出重要经济
13、性状相关的批量功能基因。2、贝类 SNP 规模发掘与高密度遗传图谱构建以 SOAP 等相关软件来分析确定基因组序列中的 SNP 等变异，利用 Tm-shift、HRM、TaqMan、SNPstream、GoldenGate 等分型技术进行验证，获得 SNP标记；利用高代参考家系和已获得的标记，进行连锁分析，构建高密度遗传图谱。3、贝类生长和发育的关键基因及其网络调控机制利用比较基因组学和生物信息学方法，基于牡蛎等全基因组序列信息筛查生长发育相关候选基因；应用不同发育阶段基因表达谱、蛋白质组学等筛选鉴定参与调控贝类生长发育的关键功能基因，利用 RNA 干扰、酵母双杂交等技术查清基因信号通路及其调
14、控网络；应用连锁分析和关联分析，开展生长发育性状相关的 QTL 定位，应用候选基因法获得生长发育相关基因的功能 SNP 标记， 并确定基因型和表型的关系。4、贝类抗病和抗逆的关键基因及其网络调控机制利用比较基因组学和生物信息学方法，基于牡蛎等全基因组序列信息筛查抗性相关候选基因；利用转录组、蛋白组技术、 RNA 干 扰、 DNA 重组技术等鉴定主效基因，研究基因功能，建立基因调控网络、调控模型、表达特征和作用机理； 应用连锁分析和关联分析，开展抗性相关的 QTL 定位，确定牡蛎等经济贝类抗性候选功能基因与抗性性状相关关系，并确定基因型和表型的关系。5、贝类珍珠质形成的关键基因及其网络调控机制利
15、用比较基因组学和生物信息学方法，基于牡蛎等全基因组序列信息，筛选珍珠质形成相关的功能基因，采用 cDNA 微阵列等技术研究功能和表达；利用体外转录因子结合实验（EMS）、免疫共沉淀、RNAi 和酵母双 杂交等技术研究功能基因的转录调控机理及信号转导通路；利用体外碳酸钙结晶和免疫金标等技术研究基质蛋白对珍珠质形成的调控作用；采用相关/关 联分析，开展生长性状相关的 QTL 定位，鉴定功能性 SNP 位点，确定 单倍型与 优质珍珠形成的关系。6、贝类分子设计育种的关键技术研究利用QTL定位、家系分析、遗传环境方差组分分析，研究变温动物类型贝类的基因- 表型关 联体系对环境变动的反应效应；应用混合线
16、性方程和贝叶斯函数等数量遗传学方法，建立基因型和表型性状关联的G-P模型，开发分子育种计算机模拟技术和相应数据库；构建基于Qu-GENE 和Quline系统的贝类育种模拟信息平台，通过模拟、筛选和优化，提出最佳育种策略，开展生长和抗逆性状的复合/聚合育种，建立分子设计育种技术平台。（三）创新点与特色1、对贝类基因组结构与特征得到全新认识率先建立全基因组序列图谱，解析牡蛎等贝类基因组结构与特征，规模发掘功能基因和 SNP 标记，构建高密度遗传图谱。2、重要经济性状的关键基因作用机理及其调控网络获得深入解析重点抓住生长、发育、抗病、抗逆和珍珠 质形成等贝类 重要或特有的经济性状，阐明决定性状的关键
17、基因和调控网络；揭示有别于陆生动物的海洋变温动物基因互作、基因- 环境互作模式和机理。3、良种分子设计的理论基础和技术取得突破查清基因单倍型与性状的对应关系，构建基因型和表型性状关联的 G-P 模型和相应数据库，从基因到整体不同层次进行设计和操作，研发贝类模拟育种技术平台。（四）可行性分析1、项目的立项依据充分、技术路线可行本项目所提出的研究方案及技术路线，即基于牡蛎全基因组框架图谱已完成的基础上，通过开展各有关 组学研究获得可供育种利用的大量基础信息，通过开展重要经济性状的分子解析与调控机制奠定分子育种的理论基础研究，进而通过分子设计育种的技术研发实现良种培育的“精准化” 。在贝类已有的工作
18、基础上，本项 目借鉴种植业、畜牧业已取得的成功经验， 发挥贝类育种的材料优势，能确保实现项目的预期目标。2、核心技术研发已提前布局并获可喜进展项目组已先期开展相关的核心技术研究，在贝类大规模基因组、比较基因组分析技术、 SNP 高通量筛查检测技术、基因克隆和功能分析技术，基因-性状关联分析技术等方面已获可喜进展；分子模拟育种技术已应用 Quline 平台开展了初步探索。上述技术研发为项 目实施和取得预期成果提供了方法学支撑。3、项目组在贝类遗传育种领域具有坚实的研究积累在国家 863 计划、自然科学基金项目、支撑 计划等有关项目的支撑下， 项目组在牡蛎等贝类的遗传育种基础理论研究和材料体系建设
19、方面已取得丰硕成果，培育出多个水产养殖新品种（系）。已率先开展了牡蛎等的全基因组序列分析，进行了栉孔扇贝大规模 de novo 转录谱分析，筛查了大量的 SNP 和 SSR 标记，构建了多种贝类的遗传连锁图谱，克隆了上百个重要性状的贝类功能基因，建立了贝类 BLUP 育种体系和性状数据库，培育了牡蛎、扇贝和珠母贝数百个不同性状的家系，初步开展了重要经济 性状的基因定位和遗传解析。这些研究为本项目研究奠定了坚实的材料和技术基础。4、已建成一支高素质的研究团队经过国家多年的连续支持，在国内已经形成以中国科学院海洋研究所、中国海洋大学、厦门大学、中国科学院南海海洋所、清 华 大学、海南大学、深圳 华
20、大基因研究院等单位为主的基因组学、生物信息学和贝类遗传育种学基础研究和技术研发团队，培育出一批在国 际上有影响的学术带头人，凝练了一支有很好合作基础、高素 质、强创新能力的研究团队。本项目就是以 这支团队为框架基础，聚集了我国贝类一创育种领域的核心力量，吸纳了一批具有博士学位和国外留学经历的青年科学家，通过对 科学目标的进一步凝练，使本研究在牡蛎全基因框架图谱的基础上，实现贝类分子 设计育种理论和技术的突破有了人才的保障。5、广泛的国际合作基础本项目的主要学术骨干同美国、法国等同行专家建立了良好的合作关系，在相关领域深入开展了实质性合作研究。项目建议的首席科学家与美、法等国科学家合作，领导了“
21、 牡蛎基因组计划（OGP）”研究。通 过 国际合作和学术交流，有利于项目的顺利实施和预期成果的取得。（五）课题设置各课题间相互关系针对基因组结构和特征，设置 2 个课题，构建基因 组序列图谱，批量开 发 SNP标记和功能基因，构建高密度的遗传图谱。 围绕生长发育，抗性和珍珠 质形成等重要经济性状的分子解析， 设置了 3 个课题，以 筛选 和验证重要性状的关键基因，研究其作用机理和调控网络，定位目标性状基因/QTL，明确基因型与表型关系。针对分子设计育种技术途径，设置 1 个研究课题，主要分析基因、 调控网络对环境的反应，建立 G-P 链接模型，开发生长和抗性性状的复合/聚合技术，构建模拟育种技
22、术平台，模拟育种与 实际分子育种过程的验证。整个项目针对 3 个科学问题，课题 格局为 2、3、1 结构，从 总体上构成了层层递进、相互衔接的有机整体。课题一、二是后面课题的基 础， 课题三、四、五是本项目的重点，而课题六为整个项目的出口。六个课题的设 置以及与科学问题的对应关系见图 2。基因组结构与特征贝类生长和发育的关键基因及其网络调控机制贝类珍珠质形成的关键基因及其网络调控机制贝类 SNP 规模发掘与高密度遗传图谱构建重要经济性状分子解析分子设计育种技术途径贝类分子设计育种关键技术研究一二六三四五贝类基因组的比较与功能基因的批量发掘贝类抗病和抗逆的关键基因及其网络调控机制养殖贝类重要经济
23、性状分子解析与设计育种基础研究图 2.六个研究课题及其与关键科学问题的关系课题 1、贝类基因组的比较与功能基因批量发掘预期目标：1）构建牡蛎全基因组精细图谱：在原有的基因组框架图的基础上进一步构建牡蛎全基因组精细图谱。2）基因组注释以及重要性状相关基因的规模筛选：确定贝类基因组特征，实现基于 GO 和 KEGG 的基因功能注释与分类；批量筛选出与生长、抗逆和珍珠质形成等重要经济性状相关的候选基因。3）构建贝类基因组数据库：可在线查询贝类基因组序列、转录组数据、注释基因、SNP 及其定位信息、基因家族的基因拷贝数及分布，并提供同源比对等服务功能。4）知识产权与人才培养：发表 SCI 论文 30
24、篇，其中影响因子5.0 论文 2 篇，顶级刊物发表研究论文 1 篇， 专利 8 个，培养 硕士研究生 15 名、博士研究生 10名和博士后 3 名。研究内容：1）牡蛎全基因组序列组装和精细图谱构建：基于已完成的牡蛎全基因组框架图，结合已有的遗传图谱、物理图谱和 BAC 文库等资源，对基因组序列进一步拼接与组装，构建牡蛎全基因 组精细图谱。2）牡蛎全基因组注释及功能基因的规模开发：借助生物信息学分析软件，对全基因组图谱进行基因组结构分析、基因功能注释与分类，开展转录组研究，丰富已有的 EST 和 cDNA 资 源，规模开发功能基因。3）贝类基因组及典型性状相关基因的比较：利用扇贝、珍珠贝的基因组
25、序列，以牡蛎全基因组序列图谱为参考，开展牡蛎、扇贝、珍珠贝的基因组比较研究，分析相关性状的功能基因差异。经费比例：21%承担单位：中国科学院海洋研究所、深圳华大基因研究院课题负责人：张国范学术骨干：郑洪坤、张素萍、张海滨、王晓通、 许飞、蒋智、吴震州课题 2、贝类 SNP 规模发掘与高密度遗传图谱的构建预期目标：1）SNP 标记开发：开发贝类 6000 个以上 SNP 标记 ；2）遗传图谱构建：构建牡蛎等高密度遗传图谱，标记间距离小于 1cM；3）知识产权与人才培养：发表 SCI 论文 30 篇，其中影响因子5.0 论文 2 篇，专利 3-5 项，培养博士研究生 15 名， 硕士研究生 8 名
26、，博士后 2 名。研究内容：1）贝类 SNP 的规模发掘利用牡蛎等贝类基因组序列信息，以 SOAP 等软件大规模筛选 SNP，利用各种不同通量的 SNP 分型技 术开发 SNP 标记。 2）贝类的高密度遗传图谱构建选择 SNP 等标记，利用参考家系，构建牡蛎、扇贝和珍珠贝高密度的遗传连锁图谱。经费比例：15.8%承担单位：中国科学院海洋研究所、中国海洋大学课题负责人：李莉学术骨干：郭希明、胡晓丽、 亓海刚、齐洁、邵明瑜、王海艳、吴富村课题 3、贝类生长和发育的关键基因及其网络调控机制预期目标：1）功能基因/QTL 分析：筛选和鉴定生长发育基因 70 个、QTL30 个并分析其效应。2）功能基因
27、鉴定：明确 15-20 个关键基因在贝类生长发育中的作用，提出 2个生长和变态基因调控模型；筛查 3-5 个功能 SNP 多态分子标记，明确其对性状的遗传效应，建立基因型与表型的关系。3）知识产权和人才培养：发表 SCI 论文 40 篇，其中影响因子5.0 论文 3 篇，申请国家或国际发明专利 5-8 项，培养硕士 15 名，博士 10 名，博士后 3 人。研究内容：1）贝类生长发育相关基因/QTL 的筛选和功能鉴定：利用 QTL 定位和全基因组序列筛选生长相关基因，运用功能 SNP 分析、关联分析、蛋白组学等技术方法确定主效基因；利用转录组学、蛋白质组学等方法筛选、克隆参与调控贝类发育尤其是
28、幼虫变态和原生壳形成的关键基因；运用生物信息学、RNAi 和蛋白质组学等技术手段对发育相关基因进行功能鉴定。2）生长发育基因分型和功能 SNP 标记的筛选：建立性状分离家系，研究 筛选获得的生长发育相关基因的多态性，筛选性状相关功能 SNP 标记和有利等位基因。3）生长发育基因调控网络：利用贝类特定耐性材料，研究生长相关基因与环境的互作；采用 RNAi、噬菌体展示和酵母双杂交等技术，研究贝类发育尤其是幼虫变态和原生壳形成相关功能基因的转录调控机制及信号转导通路，阐明其表达调控网络。经费比例：15.8%承担单位：厦门大学、中国科学院海洋研究所课题负责人：黄河清学术骨干：陈军、董波、黄辉洋、匡世
29、焕、柳承璋、王德祥、王鸿霞、 赵晶课题 4、贝类抗病和抗逆的关键基因及其网络调控机制预期目标：1）功能基因/QTL 分析：筛选和鉴定 70 个以上重要抗性性状相关的功能基因，30 个 QTL 并分析其效应；2）功能基因鉴定：明确 5-10 个重要抗性性状关键基因的作用和调控机制；筛查 3-5 个功能 SNP 多态 分子标记，明确其对性状的遗传效应，建立基因型与表型的关系。3）知识产权和人才培养：发表 SCI 论文 50 篇以上，其中影响因子5.0 论文4 篇，申 请国家或国际发明 专利 10 个以上；培养硕士 20 名，博士 15 名、博士后3 人以上。研究内容：1）抗病相关功能基因与表型相关
30、关系、作用机制和调控机理：通过全基因组序列确定的抗病/免疫相关基因，研究候 选基因多态 性，筛查 SNP 等分子标记；利用特定抗病的贝类样本材料，采用连锁分析、关 联分析、转录组、蛋白组等技术方法，开展 QTL 定位，确定 贝类抗性候选功能基因与抗性性状相关关系，进行功能验证，分析研究其表达特征和作用机理，解析、阐明相关基因在抗性相关过程的调控规律和网络途径。2）抗逆相关功能基因与表型相关关系、作用机制和调控机理：筛选、克隆与耐盐、耐温相关的功能基因，分析研究其表达特征和作用机理；通过全基因组序列确定耐盐、耐温相关基因；研究候选基因多态性，筛查 SNP 等分子标记；利用特定耐盐、耐温的贝类材料
31、，采用连锁分析、关 联分析、转录组、蛋白组等技术方法，开展 QTL 定位，确定耐 盐、耐温候选功能基因或关键基因与耐性表型相互关系，进行功能验证，解析、阐明关键基因在耐性相关 过程的调控规律和网络途径，分析它们在抗性分子设计育种中的应用途径。 经费比例：15.8%承担单位：中国科学院南海海洋研究所、中国科学院海洋研究所课题负责人：喻子牛学术骨干：李凤梅、倪多娇、王玲玲、王艳红、吴相云、夏建军、张扬课题 5、贝类珍珠质形成的关键基因及其网络调控机制预期目标：1）功能基因/QTL 分析：筛选和鉴定 30-40 个与贝类珍珠质形成相关的功能基因，30 个 QTL 并分析其效应。2、功能基因验证：明确
32、 3-5 个功能基因与珍珠质量的相关性，阐明其表达调控规律及信号转导通路；确定 4-5 种基质蛋白在珍珠质形成过程中的调控作用。3）知识产权和人才培养：发表 SCI 收录的论文 50 篇；其中影响因子5.0 论文 4 篇， 专利 5-8 项，培养 硕士、博士及博士后研究人员 40 名。研究内容：1）珍珠质形成相关功能基因的筛选与鉴定：选取生长和珍珠质量差异显著的珍珠囊或不同珍珠贝家系的外套膜组织，通过表达谱等技术筛选高差异表达基因的 EST，并与珍珠贝全基因 组序列进行同源性比 对，筛选珍珠质矿化相关的功能基因。2）珍珠质形成相关基因与珍珠质量的相关性：从珍珠质形成相关基因中发掘 SNP 标记
33、，确定等位基因型；分析 SNP 标记基因型 对珍珠珠层厚度和珍珠颜色的遗传效应，确定功能 SNP 基因型与珍珠质量有关性状的连锁关系。3）珍珠质形成相关功能基因的表达调控机制：利用 EMS、RNAi、DnaseI -footprinting 和酵母双杂交等技术研究与珍珠质量有关性状相关的功能基因的转录调控规律及信号转导通路， 阐明相关功能基因的表达调控网络及调控机制。运用碳酸钙体外结晶和免疫金标等方法研究基质蛋白在珍珠质形成过程中的调控作用。经费比例：15.8%承担单位：清华大学、海南大学课题负责人：谢莉萍学术骨干：顾志峰、李鹏、李玉明、痲彩萍、石耀华、王爱民、王嫣、张贵友课题 6、贝类分子设
34、计育种的关键技术研究预期目标：1）主要性状G-P模型：构建2-3个主要育种性状的G-P 模型和相应数据库；2）育种模拟技术平台：完成育种模拟技术平台构建，能够对实际育种过程的亲本选配和后代选择提供参考，辅助应用于1-2个新品种培育，检测分子设计育种的策略和可行性。3）知识产权和人才培养：完成SCI论文40篇，其中影响因子5.0论文2篇，申请发明专利5-8项，培养博士研究生10名， 硕士研究生 12名。研究内容：1）构建主要育种性状的G-P 模型：描述基因和基因、以及基因和 环境间相互作用及其对性状的效应，构建基因型和表型性状关联的G-P模型和相应数据库，为贝类分子设计育种提供关键元件。2）模拟
35、育种技术：在主要育种性状G-P 模型的基 础上，建立聚合主要性状的调控网络链接模型，模拟预测 各种可能基因型的表现型，构建的育种模 拟信息平台；对贝类从基因到整体不同层次上，在 计算机平台上对育种程序中的各种因素进行模拟、筛选和优化，提出分子设计育种策略和可行性途径。3）模拟与验证：实现模拟育种与实际分子育种的相互促进和验证，建立贝类分子设计育种技术平台。经费比例：15.8%承担单位：中国海洋大学课题负责人：胡景杰学术骨干：黄晓婷、李琪、汪小龙、王昭萍、于瑞海、张志峰、郑小东四、年度计划研究内容 预期目标第一年（1）构建牡蛎全基因组精细图谱;找寻 SNP 位点和微卫星位点，优化大规模发掘 SN
36、P 等标记技术体系；对作图家系进行传代培养。（2）筛查、分析和克隆与贝类生长发育、抗性性状、珍珠质形成相关基因，构建适合 QTL 定位和 SNP 多态性分子标记功能分析的遗传材料、筛选模型。（3）开展扇贝和牡蛎核心种质、骨干亲本的性状测量、SNP 分型和养殖条件参数监测。（1）完成牡蛎全基因组精细图谱的构建；完成牡蛎材料体系的构建；验证SNP 变异位点 500 个，微卫星标记1000 个。（2）筛选出贝类生长发育相关基因70 个、抗病功能基因 10-15 个、与 贝类珍珠质形成相关的功能基因 5-10个，建立家系等遗传育种材料。（3）完成扇贝和牡蛎核心种质、骨干亲本的性状测量、SNP 分型和养
37、殖条件参数监测。（4）完成论文数 35-42 篇，其中 SCI收录 35-41 篇，申请专利 5-7 项研究内容 预 期目标第二年（1）贝类基因组特征解析、基因功能注释与分类，开展转录组和表达谱研究；作图家系的传代培育；开发SNP 和微卫星标记；开展部分标记的家系分析。（2）筛选生长发育等主要经济性状相关的功能基因、挖掘候选基因的SNP。（3）构建主要育种性状的 G-P 模型和相应数据库。（1）完成基因功能注释与分类，得到完整的牡蛎转录组数据和表达谱信息；完成理想高代作图家系的构建；开发 SNP 标记 1500-2000 个，微 卫星标记 1000-2000 个。（2）分析鉴定一批与贝类生长发
38、育、抗性性状、贝类珍珠质形成相关基因，获得 SNP 分子标记、初步了解相关基因表达和调控模式。（3）构建 2-3 个（其中扇贝 12 个，牡蛎 12 个）主要育种性状的 G-P 模型和相应数据库。（4）完成论文 46-50 篇，其中 SCI 收录 46 篇，申请专利 5-11 项。第三年（1）对重要经济性状相关的基因进行验证；利用重测序等继续开发 SNP、微卫星等标记。（2）进行连锁分析、性状相关的 QTL定位，研究关键基因的转录表达及其调控机制。（3）计算机模拟预测各种可能基因型（1）开发 SNP 标记 2000-3000 个，微卫星标记 1000-2000 个，完成标记的分离分析。（2）克
39、隆确定一批功能基因、完成QTL 定位、明确重要功能性 SNP 的遗传效应。（3）初步构建完成贝类育种模拟信息平台。（4）完成论文 48-52 篇，其中 SCI 收研究内容 预 期目标的表现型，建立聚合主要性状的调控网络链接模型，构建基于 Qu-GENE 和 Quline 系统育种模 拟信息平台录 48 篇，申请专利 10-14 项。第四年（1）分析重要经济性状在牡蛎、扇贝、珍珠贝之间存在差异的分子生物学基础；开展 SNP 和微卫星标记的开发以及家系的分离分析。（2）解析、阐明相关基因在重要经济性状相关过程的调控规律和网络途径。（3）从基因到整体不同层次，对贝类育种模拟信息平台进一步优化，提出最
40、佳育种策略和实现途径。（1）确定重要经济性状在不同贝类之间存在差异的分子生物学基础；完成所有标记的开发和标记的家系遗传分离分析。（2）阐明重要经济性状相关功能基因的转录调控机制及信号转导通路，及其表达调控网络。（3）构建完成贝类育种模拟信息平台。（4）完成论文 50-54 篇，其中 SCI 收录 50 篇，申请专利 9-13 项研究内容 预 期目标第五年（1）构建贝类基因组数据库务；开展标记的家系分离分析与高密度遗传图谱的构建。（2）构建控制贝类重要经济性状的基因调控网络模型，分析基因型与表型的关系，开发功能 SNP 标记。（3）辅助应用于 1-2 个扇贝和牡蛎新品种培育。（1）完成贝类基因组数据库的构建，提供查询、同源比对等服务功能；完成所有标记的家系分离分析以及高密度遗传图谱的构建。（2）构建出控制贝类重要经济性状的基因调控网络模型，获得功能 SNP标记。（3）完成贝类分子设计育种技术平台构建。（4）完成论文 54-58 篇，其中 SCI 收录 54 篇，申请专利 7-12 项。
