中國(guó)海洋大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)我國(guó)首款虹鱒SNP育種芯片——“虹芯1號(hào)” http://bossanovawear.com　 2025年3月24日　 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) 　　近日，中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高勤峰教授團(tuán)隊(duì)，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(cè)序分型技術(shù)研發(fā)了我國(guó)首款虹鱒SNP育種芯片——“虹芯1號(hào)”（圖1）。這是我國(guó)目前虹鱒育種領(lǐng)域唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行業(yè)專(zhuān)用芯片，意味著國(guó)產(chǎn)虹鱒育種芯片自主攻關(guān)實(shí)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(dòng)力。 　　圖1 虹鱒50K cGPS液相育種芯片“虹芯1號(hào)” 　　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(yú)類(lèi)（圖2）。我國(guó)自1959年從朝鮮引入虹鱒以來(lái)，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(gè)省份，年產(chǎn)量約為4萬(wàn)噸。近年來(lái)，我國(guó)工廠(chǎng)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(jì)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(guó)虹鱒養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的優(yōu)良種質(zhì)資源嚴(yán)重依賴(lài)美國(guó)、加拿大、丹麥和挪威等西方國(guó)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(guó)鮭鱒魚(yú)類(lèi)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(guó)鮭鱒魚(yú)類(lèi)良種匱乏“卡脖子”難題的關(guān)鍵�；�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(shì)，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(yú)類(lèi)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(yú)類(lèi)的2倍至4倍，由此產(chǎn)生的高昂測(cè)序費(fèi)用和巨大計(jì)算資源消耗，成為鮭鱒魚(yú)類(lèi)基因組選擇育種工作廣泛開(kāi)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(duì)種質(zhì)資源海量SNP位點(diǎn)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分型檢測(cè)，并且具有較低的單位檢測(cè)成本。世界第一款虹鱒育種芯片由USDA美國(guó)農(nóng)業(yè)部于2014年開(kāi)發(fā)，共包含57,501個(gè)SNP位點(diǎn)，然而由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，導(dǎo)致芯片中含有約20,000個(gè)SNP位點(diǎn)冗余，影響了其分型效率。2021年，法國(guó)國(guó)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(diǎn)的遺傳信息來(lái)自于美國(guó)農(nóng)業(yè)部和法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院的公共數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)密度過(guò)高且針對(duì)于歐美的虹鱒野生和繁育群體研發(fā)，對(duì)亞洲虹鱒繁育群體的適用性較差，限制了其在我國(guó)虹鱒科學(xué)研究的應(yīng)用。 　　“虹芯1號(hào)”液相育種芯片同時(shí)兼顧了國(guó)內(nèi)外虹鱒繁育和野生群體的遺傳信息，共有51,508個(gè)高質(zhì)量SNP位點(diǎn)，其中超過(guò)67%的位點(diǎn)來(lái)源于國(guó)內(nèi)虹鱒群體。其中，國(guó)內(nèi)虹鱒繁育群體來(lái)自山東濰坊、遼寧本溪、甘肅臨夏、四川攀枝花和新疆博樂(lè)等地區(qū)，國(guó)外虹鱒的遺傳信息則由美國(guó)、加拿大、挪威、丹麥、波蘭和西班牙等國(guó)家主流繁育和野生群體組成�！昂缧�1號(hào)”液相芯片應(yīng)用場(chǎng)景豐富，可同時(shí)滿(mǎn)足國(guó)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(píng)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(shì)一：性狀關(guān)聯(lián)位點(diǎn)豐富 　　“虹芯1號(hào)”SNP背景位點(diǎn)基于國(guó)內(nèi)5個(gè)地區(qū)的虹鱒繁育群體以及美國(guó)、加拿大、挪威、丹麥、波蘭和西班牙等國(guó)家的虹鱒野生與繁育群體的495份高深度全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)構(gòu)建完成。此外，“虹芯1號(hào)”還涵蓋了國(guó)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(diǎn)，主要包括：本研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)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(gè)SNP位點(diǎn)；國(guó)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(gè)高質(zhì)量SNP位點(diǎn)。同美國(guó)農(nóng)業(yè)部以及法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院開(kāi)發(fā)的虹鱒育種芯片相比，“虹芯1號(hào)”在國(guó)內(nèi)虹鱒繁育群體研究的適用性更強(qiáng)，尤其針對(duì)海水環(huán)境下虹鱒的生長(zhǎng)速度和肌肉品質(zhì)，可推動(dòng)我國(guó)海水養(yǎng)殖虹鱒良種的遺傳選育工作進(jìn)程。 　　優(yōu)勢(shì)二：通用性強(qiáng)、成本低、效率高 　　研究團(tuán)隊(duì)前期基于“虹芯1號(hào)”完成了18個(gè)虹鱒群體的遺傳結(jié)構(gòu)分析，其與全基因組重測(cè)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(cè)序方法相比，“虹芯1號(hào)”操作便捷，無(wú)需經(jīng)過(guò)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(jià)格僅為重測(cè)序的四分之一左右，大幅提高了檢測(cè)效率，降低了成本�！昂缧�1號(hào)”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(shí)添加SNP新位點(diǎn)，無(wú)需重新定制。 　　圖3 “虹芯1號(hào)”與重測(cè)序數(shù)據(jù)的PCA主成分分群效果對(duì)比 　　圖4 “虹芯1號(hào)”與重測(cè)序數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)對(duì)比 　　圖5 “虹芯1號(hào)”與重測(cè)序數(shù)據(jù)的STRUCTURE結(jié)果對(duì)比 　　優(yōu)勢(shì)三：位點(diǎn)多態(tài)性高、基因組分布均勻 　　“虹芯1號(hào)”的51,508個(gè)SNP位點(diǎn)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的雜合率、最小等位基因頻率和位點(diǎn)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(diǎn)分布均勻、多樣性信息豐富、分型準(zhǔn)確的突出優(yōu)勢(shì)。 　　圖6 “虹芯1號(hào)”SNP位點(diǎn)的染色體分布以及注釋信息統(tǒng)計(jì) 　　通訊員：田源 　　附：研發(fā)團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介 　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)為深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖鮭鱒魚(yú)類(lèi)遺傳和種質(zhì)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)首席為中國(guó)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(guó)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(jí)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(duì)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(guó)海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請(qǐng)點(diǎn)擊查看　 特別說(shuō)明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（bossanovawear.com）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(guān)點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請(qǐng)以權(quán)威部門(mén)公布的正式信息為準(zhǔn)。