中國海洋大學(xué)團(tuán)隊成功研發(fā)我國首款虹鱒SNP育種芯片——“虹芯1號” http://m.gerecailiao.cn　 2025年3月24日　 來源：華禹教育網(wǎng) 　　近日，中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高勤峰教授團(tuán)隊，聯(lián)合山東海洋集團(tuán)有限公司和華智生物技術(shù)有限公司，利用cGPS靶向測序分型技術(shù)研發(fā)了我國首款虹鱒SNP育種芯片——“虹芯1號”（圖1）。這是我國目前虹鱒育種領(lǐng)域唯一擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的行業(yè)專用芯片，意味著國產(chǎn)虹鱒育種芯片自主攻關(guān)實現(xiàn)重要突破，為虹鱒精準(zhǔn)育種與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入“芯”動力。 　　圖1 虹鱒50K cGPS液相育種芯片“虹芯1號” 　　虹鱒（Oncorhynchus mykiss）隸屬于鮭科，太平洋鮭屬，是全球重要的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類（圖2）。我國自1959年從朝鮮引入虹鱒以來，其養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)逐步興起，并在60余年間迅速發(fā)展，目前養(yǎng)殖地區(qū)遍布12個省份，年產(chǎn)量約為4萬噸。近年來，我國工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖設(shè)施和大型鋼結(jié)構(gòu)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的設(shè)計與建造取得關(guān)鍵技術(shù)突破，為海水養(yǎng)殖虹鱒產(chǎn)業(yè)規(guī)�；�發(fā)展提供了裝備基礎(chǔ)。然而，目前我國虹鱒養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的優(yōu)良種質(zhì)資源嚴(yán)重依賴美國、加拿大、丹麥和挪威等西方國家，其苗種均以“全雌三倍體”的形式出售，種源被嚴(yán)格控制，制約著我國鮭鱒魚類海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的規(guī)�；�發(fā)展。 　　圖2 虹鱒（Oncorhynchus mykiss） 　　利用高效的現(xiàn)代分子育種技術(shù)和工具，快速培育優(yōu)質(zhì)的虹鱒苗種成為突破我國鮭鱒魚類良種匱乏“卡脖子”難題的關(guān)鍵。基因組選擇育種是一種利用覆蓋全基因組的高密度標(biāo)記進(jìn)行遺傳選育的新方法，具有周期短、準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢，目前已被應(yīng)用至許多重要水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)物種的良種選育研究工作，其選育效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的群體選育和家系選育技術(shù)。鮭鱒魚類由于經(jīng)歷了特異性的第四次全基因組復(fù)制事件，導(dǎo)致其基因組大小約為普通硬骨魚類的2倍至4倍，由此產(chǎn)生的高昂測序費用和巨大計算資源消耗，成為鮭鱒魚類基因組選擇育種工作廣泛開展的重要限制因素。 　　育種芯片是重要的現(xiàn)代分子育種工具，可對種質(zhì)資源海量SNP位點進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分型檢測，并且具有較低的單位檢測成本。世界第一款虹鱒育種芯片由USDA美國農(nóng)業(yè)部于2014年開發(fā)，共包含57,501個SNP位點，然而由于當(dāng)時的技術(shù)限制，導(dǎo)致芯片中含有約20,000個SNP位點冗余，影響了其分型效率。2021年，法國國家農(nóng)業(yè)研究院發(fā)布了世界第二款虹鱒SNP育種芯片（667K），其位點的遺傳信息來自于美國農(nóng)業(yè)部和法國國家農(nóng)業(yè)研究院的公共數(shù)據(jù)庫以及俄羅斯和加拿大的虹鱒繁育和野生群體。由于芯片位點密度過高且針對于歐美的虹鱒野生和繁育群體研發(fā)，對亞洲虹鱒繁育群體的適用性較差，限制了其在我國虹鱒科學(xué)研究的應(yīng)用。 　　“虹芯1號”液相育種芯片同時兼顧了國內(nèi)外虹鱒繁育和野生群體的遺傳信息，共有51,508個高質(zhì)量SNP位點，其中超過67%的位點來源于國內(nèi)虹鱒群體。其中，國內(nèi)虹鱒繁育群體來自山東濰坊、遼寧本溪、甘肅臨夏、四川攀枝花和新疆博樂等地區(qū)，國外虹鱒的遺傳信息則由美國、加拿大、挪威、丹麥、波蘭和西班牙等國家主流繁育和野生群體組成�！昂缧�1號”液相芯片應(yīng)用場景豐富，可同時滿足國內(nèi)外虹鱒野生和繁育群體的種質(zhì)資源鑒定、遺傳多樣性評估、全基因組選擇育種、全基因組關(guān)聯(lián)分析和遺傳圖譜構(gòu)建等多方面研究工作的需求，有助于其重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳基礎(chǔ)的解析與優(yōu)異基因資源的挖掘。 　　優(yōu)勢一：性狀關(guān)聯(lián)位點豐富 　　“虹芯1號”SNP背景位點基于國內(nèi)5個地區(qū)的虹鱒繁育群體以及美國、加拿大、挪威、丹麥、波蘭和西班牙等國家的虹鱒野生與繁育群體的495份高深度全基因組重測序數(shù)據(jù)構(gòu)建完成。此外，“虹芯1號”還涵蓋了國內(nèi)外科研院所篩選獲得的虹鱒重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的SNP位點，主要包括：本研發(fā)團(tuán)隊基于基因組選擇育種、群體遺傳分化研究和全基因組關(guān)聯(lián)分析篩選的虹鱒海水生長速度、肌肉品質(zhì)和高鹽耐受性等關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的1153個SNP位點；國外研究機(jī)構(gòu)鑒定得到的虹鱒低氧耐受，高溫耐受、抗柱狀黃桿菌等性狀相關(guān)的593個高質(zhì)量SNP位點。同美國農(nóng)業(yè)部以及法國國家農(nóng)業(yè)研究院開發(fā)的虹鱒育種芯片相比，“虹芯1號”在國內(nèi)虹鱒繁育群體研究的適用性更強(qiáng)，尤其針對海水環(huán)境下虹鱒的生長速度和肌肉品質(zhì)，可推動我國海水養(yǎng)殖虹鱒良種的遺傳選育工作進(jìn)程。 　　優(yōu)勢二：通用性強(qiáng)、成本低、效率高 　　研究團(tuán)隊前期基于“虹芯1號”完成了18個虹鱒群體的遺傳結(jié)構(gòu)分析，其與全基因組重測序數(shù)據(jù)分析結(jié)果高度一致（圖3-圖5）。此外，同傳統(tǒng)重測序方法相比，“虹芯1號”操作便捷，無需經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析流程，可在一周之內(nèi)快速完成SNP分型，且價格僅為重測序的四分之一左右，大幅提高了檢測效率，降低了成本�！昂缧�1號”液相芯片靈活性高，可塑性強(qiáng)，根據(jù)研究需要，即可在原有芯片基礎(chǔ)上隨時添加SNP新位點，無需重新定制。 　　圖3 “虹芯1號”與重測序數(shù)據(jù)的PCA主成分分群效果對比 　　圖4 “虹芯1號”與重測序數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)生樹對比 　　圖5 “虹芯1號”與重測序數(shù)據(jù)的STRUCTURE結(jié)果對比 　　優(yōu)勢三：位點多態(tài)性高、基因組分布均勻 　　“虹芯1號”的51,508個SNP位點經(jīng)過嚴(yán)格的雜合率、最小等位基因頻率和位點缺失率等參數(shù)篩選，虹鱒基因組的平均覆蓋率為99.73%，平均間距為43Kb （圖6）。相比傳統(tǒng)固相芯片，液相芯片可以捕獲更多mSNP（多核苷酸多態(tài)）標(biāo)記，具有填充位點分布均勻、多樣性信息豐富、分型準(zhǔn)確的突出優(yōu)勢。 　　圖6 “虹芯1號”SNP位點的染色體分布以及注釋信息統(tǒng)計 　　通訊員：田源 　　附：研發(fā)團(tuán)隊簡介 　　研發(fā)團(tuán)隊為深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖鮭鱒魚類遺傳和種質(zhì)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊，團(tuán)隊首席為中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高勤峰教授，核心技術(shù)成員包括中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院田源副教授，山東海洋集團(tuán)有限公司孟祥科高級工程師等，以及水產(chǎn)學(xué)院研究生何景鴻、黃銘、曾祥兵等。該團(tuán)隊主要從事虹鱒種質(zhì)資源收集與保存、基因組圖譜的構(gòu)建與關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)性狀遺傳學(xué)基礎(chǔ)和分子機(jī)制解析等方面研究工作。 　關(guān)于中國海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請點擊查看　 特別說明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（m.gerecailiao.cn）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性，僅供參考，相關(guān)信息敬請以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。