黄姑鱼基因组精细图谱绘制及性别决定候选基因定位研究

发布时间：2020-08-17 11:51

【摘要】：黄姑鱼(Nibea albiflora)隶属于鲈形目石首鱼科,是我国传统的海水捕捞鱼类之一,其肉质鲜美、营养价值高。与海水养殖产量最大的大黄鱼相比,黄姑鱼生长快、耐应激能力较强且不容易被刺激隐核虫感染引发体表白点病和变形假单胞菌感染引发内脏白点病,其养殖产量逐年攀升,是目前极具潜力的海水养殖品种。本文首先利用二代测序技术绘制出基因组草图,随后又综合应用PacBio、Illumina、10X Genomics和Hi-C等技术,组装出覆盖度为98.2%的高质量参考基因组,并完成了基因组注释,开展了种群和进化特征分析以及性别决定基因定位等研究,为在基因组水平上解析黄姑鱼经济性状遗传控制基础,以及开展全基因组选择育种奠定了基础。主要研究工作及结果如下。1)黄姑鱼混合转录组测序分析。首先,利用Illumina HiSeq 2500平台完成了黄姑鱼从鱼苗到成鱼11种不同器官/组织的混合样品的转录组测序,经拼接获得98.3Mb完整的黄姑鱼转录组。每个基因只保留一条最长转录本,共得到31,183条Unigene,其中,26,728(85.7%)条Unigene获得功能注释。转录组序列用于辅助基因组序列的组装和注释。基于注释信息筛选出15个生长相关和22个免疫相关的基因,为今后相关性状的研究提供了参考。2)黄姑鱼基因组草图绘制及种群和进化特征分析。从连续两代人工雌核发育群体中筛选出纯合度最高的个体,借助Illumina HiSeq X10测序平台进行基因组从头测序,经组装获得565.3Mb的黄姑鱼基因组草图。注释得到22,448个基因,其中21,614(96.3%)个基因获得功能注释。核苷酸多样性分析表明,养殖黄姑鱼相比于雌核发育黄姑鱼和其它野生鱼仍存在较高的多态性;但由于受到选育的影响,其多态性低于野生黄姑鱼。进化分析结果证明黄姑鱼与大黄鱼亲缘关系较近,分化时间约为19.7百万年前(MYA)。此外,基因家族扩张收缩分析结果发现,与大黄鱼的基因家族相比,黄姑鱼中肌动蛋白(Myosin)和钠离子神经递质(SNF)家族发生基因扩张,可能是导致黄姑鱼比大黄鱼游泳能力更强、捕食更凶猛的原因。3)黄姑鱼染色体精细图谱绘制。利用Illumina测序数据组装了黄姑鱼的基因组草图,草图中部分Contig存在片段化的问题。为了拼装更完整的Contig,利用PacBio、Illumina、10X Genomics以及Hi-C四种测序技术重新对黄姑鱼雄鱼个体进行测序,测序总深度达511.4?。经过组装获得578.8Mb的Contig(N50:19.17Mb),利用Hi-C测序数据将103条Contig挂载到24条染色体上,获得了556.8Mb的染色体水平的黄姑鱼参考基因组(N50:24.59Mb)。相比黄姑鱼基因组草图,该参考基因组Contig和Scaffold片段的连续性有了较大的提升。序列一致性评估结果显示该基因组组装的准确性较高,BUSCO评估结果显示其同样具有较高的完整性。从新组装的基因组中注释到21,269个基因,共20,386(95.8%)个基因可以比对到各蛋白数据库,表明绝大部分基因都获得功能注释。4)黄姑鱼性别决定候选基因定位。利用新组装的参考基因组精细图谱对371个GBS测序黄姑鱼样本进行SNP挖掘,经条件过滤后剩余34,082个SNP标记,通过全基因组关联分析(GWAS)定位了18个与性别显著相关的SNP标记,确定了性别决定候选区间。并根据黄姑鱼性腺转录组差异表达基因分析和功能注释结果,鉴定了Fbxl17和Dmrt1为黄姑鱼性别决定候选基因。本文并初步探究了黄姑鱼性别决定调控机制,可为黄姑鱼和其它硬骨鱼类的性别决定研究提供参考。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S917.4
【图文】：

黄姑鱼体色偏黄，体侧有许多灰黑色波状条纹，斜向前下方，在侧线上下方不连续，腹面银白色（图1-1）。其肉质细腻、口味鲜美、营养丰富，鳔有强身健体和滋补功效，具有较高的经济价值。黄姑鱼历来是我国传统渔业的重要捕捞对象，但由于过度捕捞等原因，野生黄姑鱼的渔获量已显著下降，在2006年我国海洋捕捞黄姑鱼产量达到10.2万吨，2017年捕捞产量仅为6.2万吨[4]（图1-2）。近几年黄姑鱼养殖产业的发展，缓解了其野生资源紧张的状况。黄姑鱼养殖相比于海水养殖产量最大的大黄鱼而言，黄姑鱼不易受到刺激隐核虫和变形假单胞菌的感染，不会出现由于白点病的爆发导致养殖鱼类大规模死亡的状况。因此

捕捞产量仅为6.2万吨[4]（图1-2）。近几年黄姑鱼养殖产业的发展，缓解了其野生资源紧张的状况。黄姑鱼养殖相比于海水养殖产量最大的大黄鱼而言，黄姑鱼不易受到刺激隐核虫和变形假单胞菌的感染，不会出现由于白点病的爆发导致养殖鱼类大规模死亡的状况。因此，黄姑鱼是海水养殖经济鱼类中极具潜力的品种，而且组学的发展也为黄姑鱼养殖产业的发展创造了很好的机遇。图 1-1 黄姑鱼（福建省闽东水产研究所谢书秋摄）Fig. 1-1 The yellow drum (Nibea albiflora). The picture of the yellow drum was provided by Shuqiu Xie

黄姑鱼基因组分析流程图

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本文编号：2795285