[00132995]中国巨蛎属牡蛎的分类及逆境适应机制

本成果受到国家自然科学基金杰出青年基金“水生经济生物遗传育种学”（39825121）、国家自然科学基金重点项目“中国近海牡蛎的种类、分布和系统演化”（40730845）、国家863计划“牡蛎全基因组测序与功能解析”（2010AA10A110）和国家973计划“养殖贝类重要经济性状的分子解析与设计育种基础研究”项目“贝类基因组的比较与功能基因的批量发掘” （2010CB126401）等课题的资助。 牡蛎是全球产量最大的养殖贝类,也是近海生态系统稳定的关键种之一。我国沿海水域分布有多种牡蛎,其中巨蛎属牡蛎是主要的经济种,但长期以来中国的牡蛎分类存在较大的争议。本项目团队基本厘清了中国近海牡蛎的种类组成,确定了7种巨蛎属牡蛎的分布特征。通过对南通牡蛎礁和九龙江口同域分布的几种牡蛎的周年繁殖调查,表明不同种牡蛎的繁殖期相互重叠,无时空生殖隔离,而杂交实验表明,配子隔离是牡蛎生殖隔离的主要途径。 我国的牡蛎养殖规模和产量多年都稳居世界首位,但牡蛎产业效率偏低。牡蛎高死亡率是我国牡蛎养殖产业整体效益长期在低水平徘徊的主要原因。为提升我国牡蛎养殖业可持续发展能力和水产学科发展水平,在国内率先开展了牡蛎全基因组测序,开启了我国水产动物基因组研究新时代。利用二代测序技术,在国际上首次将fosmid pooling和分级组装技术应用于de novo基因组组装,突破了高杂合度基因组组装的难题,成功构建了国际上首张贝类基因组序列精细图谱,全基因组覆盖度、基因区覆盖度分别达到99.8%、98%以上;序列连续片段Contig N50长度达到19.4Kbp,Scaffold N50达到401Kbp,单碱基错误率控制在十万分之一以内,整体测序覆盖深度大于800X;证实了牡蛎基因组的高多态性特征,两个个体间的多态位点比例为2.3%,平均每47bp就有一个SNP,仅MITEs一种就占到基因组序列的10%;注释到牡蛎基因28000多个。 系统分析了牡蛎生长发育、免疫抗性、贝壳形成等典型性状的分子基础,筛选得到一批重要性状相关的关键基因。提出了牡蛎抗性应激调控网络模型,发展了牡蛎贝壳形成机制模型。利用基因组、转录组以及比较进化分析等手段,对牡蛎逆境基因进行了系统梳理和鉴定,发现抗性相关通路基因显著富集,热休克蛋白70（HSP70）、凋亡抑制蛋白基因（IAP）,细胞色素P450（CYP 450）、超氧化物歧化酶（SOD）等逆境适应相关基因家族高度扩张,并且这种扩张为牡蛎或贝类所特有。查明牡蛎抗性应激基因更倾向于存在同源基因,表明逆境适应基因在牡蛎中进化活跃。构建了以HSP70、IAP基因家族以及自由氨基酸（FAA）代谢通路为核心的胞内应激基因调控网模型,提出了牡蛎强大的胞内应激调控能力是其较强逆境适应能力主要原因的新观点。