“種業(yè)是農(nóng)業(yè)的芯片”，2022年中央一號文件明確提出，全面實施種業(yè)振興行動方案，推進種業(yè)領(lǐng)域國家重大創(chuàng)新平臺建設(shè)，強化種業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護?！笆?號”液相育種芯片，是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國芯”，是前沿生物技術(shù)為石斑魚種質(zhì)資源保護和種業(yè)科技創(chuàng)新提供的重要基石。
日前，由中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張勇教授科研團隊聯(lián)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、深圳市華大海洋研究院、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和博瑞迪生物技術(shù)有限公司共同完成了“石斑1號”石斑魚40K基因組育種液相芯片的研發(fā)，現(xiàn)在海南晨海水產(chǎn)有限公司、廣東海威農(nóng)業(yè)集團有限公司、廣東海元農(nóng)業(yè)科技有限公司、陽江市漁鄉(xiāng)子水產(chǎn)科技實業(yè)有限公司開展應(yīng)用，為石斑魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展，培育更加優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病和抗逆的石斑魚良種提供種業(yè)支撐。
“石斑1號”芯片采用博瑞迪GBTS技術(shù)體系中的GenoBaits?技術(shù)，含有5種主養(yǎng)石斑魚（鞍帶石斑魚、棕點石斑魚、斜帶石斑魚、赤點石斑魚、清水石斑魚）的全基因組重測序SNP標(biāo)記和重要經(jīng)濟性狀關(guān)聯(lián)SNP、InDel標(biāo)記?！笆?號”芯片的標(biāo)記可均勻覆蓋全基因組、涵蓋多種石斑魚多態(tài)性標(biāo)記，在石斑魚群體中有較好的應(yīng)用表現(xiàn)。該芯片含有來源于數(shù)百份重測序數(shù)據(jù)變異信息的45608個背景多態(tài)性SNP標(biāo)記和基于千份重測序樣本數(shù)據(jù)得到的氨氮耐受性、赤點石斑神經(jīng)壞死病毒（RGNNV）抗性、生長、飼料利用率等重要經(jīng)濟性相關(guān)的108個功能關(guān)聯(lián)SNP、InDel標(biāo)記。利用該芯片可以對5種石斑魚育種個體的基因遺傳信息進行快速精準(zhǔn)的檢測和分析。經(jīng)樣本測試，“石斑1號”芯片對5種石斑魚檢測后的標(biāo)記平均檢出率為91.09%，其中鞍帶石斑魚檢出率為99.6%～99.7%，棕點石斑魚檢出率為90.82%～91.03%，均表現(xiàn)出較好的基因型分型檢測效果。
注：5種石斑魚研究對象
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產(chǎn)品信息 | 關(guān)鍵參數(shù) | GenoBaits? Grouper 40K Panel |
標(biāo)記信息 | 標(biāo)記類型 | SNP，InDel |
生長、抗病、抗逆等重要功能關(guān)聯(lián)標(biāo)記數(shù) | 108個 | |
標(biāo)記總數(shù) | 45716個 | |
物種名稱 | 棕點石斑魚，鞍帶石斑魚，斜帶石斑魚，赤點石斑魚，清水石斑魚 | |
參考基因組 | ASM528154v1 | |
研發(fā)團隊采用具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的靶向測序基因型分型（Genotyping by Targeted Sequencing，GBTS）技術(shù)原理的液相芯片，實現(xiàn)了高通量、低成本、高精度、高靈活度的基因型分型檢測。
- “石斑1號”40K液相芯片標(biāo)記在染色體分布情況
注：目標(biāo)標(biāo)記在不同染色體上的個數(shù)統(tǒng)計結(jié)果：a.橫坐標(biāo)為染色體ID；b.左示例為標(biāo)記數(shù)/區(qū)段數(shù)；c.右示例為染色體長度（單位bp）。
注:本產(chǎn)品45716個標(biāo)記均勻分布在石斑魚24條染色體上。
- “石斑1號”40K液相芯片標(biāo)記MAF分布情況
注：MAF（Minor Allele Frequency）:最小等位基因頻率（次等位基因頻率）。MAF結(jié)果顯示，本產(chǎn)品所包含的45716個標(biāo)記的多態(tài)性較高。
- 基于“石斑1號” 樣本基因型數(shù)據(jù)的種群聚類分析
石斑魚是世界重要的海水經(jīng)濟魚類,又是重要海水增養(yǎng)殖對象，其種類多，分布廣，合理保護與開發(fā)石斑魚資源具有不可估量的生態(tài)與經(jīng)濟地位，但就目前石斑魚遺傳多樣性的研究還十分有限。
見下述分析結(jié)果，采用“石斑1號”芯片對5種石斑魚進行檢測，根據(jù)40K
標(biāo)記基因型數(shù)據(jù)進行分析，獲得了較全面的5種石斑魚的種群結(jié)構(gòu)等結(jié)果，為種質(zhì)資源鑒定、家系與親緣關(guān)系分析、分子標(biāo)記輔助育種等奠定了重要基礎(chǔ)。
石斑魚全基因組共線性分析
基于5種石斑魚全基因組共線性分析發(fā)現(xiàn)，有相同染色體的5種石斑魚共線性關(guān)系良好，未發(fā)生染色體大片段插入、重復(fù)、缺失和復(fù)雜染色體重排事件等，再次驗證了此款芯片“石斑1號”可同時檢測5種石斑魚基因遺傳信息的可行性。采用“石斑1號”芯片，擬通過對候選雜交親魚的大規(guī)?；蚝Y查，進行分子標(biāo)記輔助育種或全基因組選擇育種研究，從而大大縮短育種周期，為加快經(jīng)濟魚類的育種進程提供重要手段。
科研和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
“石斑1號”芯片項目研發(fā)團隊
『關(guān)于張勇』，博士，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任廣東省水生經(jīng)濟動物良種繁育重點實驗室主任，教育部高等學(xué)校水產(chǎn)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，中國動物學(xué)會理事，中國動物學(xué)會比較內(nèi)分泌學(xué)專業(yè)委員會秘書長，中國水產(chǎn)學(xué)會水產(chǎn)生物技術(shù)專業(yè)委員會委員，廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系海水魚產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊崗位科學(xué)家。
從事水生經(jīng)濟動物良種繁育研究工作，解析重要生產(chǎn)性狀的形成機理，通過性別控制等技術(shù)手段培育優(yōu)良新品種。建立了魚類性別控制技術(shù)和高效育苗技術(shù)，構(gòu)建了草魚、鱖魚、石斑魚等全基因組精細(xì)圖譜和高密度遺傳連鎖圖譜，建立復(fù)雜性狀遺傳網(wǎng)絡(luò)解析技術(shù)，開展全基因組選擇育種技術(shù)，基因操作技術(shù)和基因芯片等現(xiàn)代精準(zhǔn)育種技術(shù)研究，與企業(yè)合作培育三個水產(chǎn)新品種“虎龍雜交斑”“云龍石斑魚”和全雌翹嘴鱖“鼎鱖1號”。研究成果發(fā)表于Nature Genetics、Genomics、Aquaculture、Endocrinology、Biology of Reproduction等國際權(quán)威期刊；發(fā)表論文210多篇，其中SCI收錄160多篇，申請專利40多項，獲得授權(quán)20多項；獲得教育部自然科學(xué)獎一等獎2項，教育部科技進步獎一等獎1項，廣東省科技進步獎一等獎1項，廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣獎一等獎1項，全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎二等獎1項。
*該項工作得到了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、深圳市華大海洋研究院、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、博瑞迪生物技術(shù)有限公司的支持。
來源：中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院
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