山东
齐鲁网·闪电新闻3月24日讯近日，中国海洋大学水产学院高勤峰教授团队，联合山东海洋集团有限公司和华智生物技术有限公司，利用cGPS靶向测序分型技术研发了我国首款虹鳟SNP育种芯片——“虹芯1号”（图1）。这是我国目前虹鳟育种领域唯一拥有自主知识产权的行业专用芯片，意味着国产虹鳟育种芯片自主攻关实现重要突破，为虹鳟精准育种与产业高质量发展注入“芯”动力。
虹鳟50K cGPS液相育种芯片“虹芯1号”
虹鳟（Oncorhynchus mykiss）隶属于鲑科，太平洋鲑属，是全球重要的养殖经济鱼类（图2）。我国自1959年从朝鲜引入虹鳟以来，其养殖产业逐步兴起，并在60余年间迅速发展，目前养殖地区遍布12个省份，年产量约为4万吨。近年来，我国工厂化循环水养殖设施和大型钢结构深远海养殖网箱的设计与建造取得关键技术突破，为海水养殖虹鳟产业规模化发展提供了装备基础。然而，目前我国虹鳟养殖产业的优良种质资源严重依赖美国、加拿大、丹麦和挪威等西方国家，其苗种均以“全雌三倍体”的形式出售，种源被严格控制，制约着我国鲑鳟鱼类海水养殖产业的规模化发展。
虹鳟（Oncorhynchus mykiss）
利用高效的现代分子育种技术和工具，快速培育优质的虹鳟苗种成为突破我国鲑鳟鱼类良种匮乏“卡脖子”难题的关键。基因组选择育种是一种利用覆盖全基因组的高密度标记进行遗传选育的新方法，具有周期短、准确性高等优势，目前已被应用至许多重要水产经济物种的良种选育研究工作，其选育效果显著优于传统的群体选育和家系选育技术。鲑鳟鱼类由于经历了特异性的第四次全基因组复制事件，导致其基因组大小约为普通硬骨鱼类的2倍至4倍，由此产生的高昂测序费用和巨大计算资源消耗，成为鲑鳟鱼类基因组选择育种工作广泛开展的重要限制因素。
育种芯片是重要的现代分子育种工具，可对种质资源海量SNP位点进行快速、准确的分型检测，并且具有较低的单位检测成本。世界第一款虹鳟育种芯片由USDA美国农业部于2014年开发，共包含57,501个SNP位点，然而由于当时的技术限制，导致芯片中含有约20,000个SNP位点冗余，影响了其分型效率。2021年，法国国家农业研究院发布了世界第二款虹鳟SNP育种芯片（667K），其位点的遗传信息来自于美国农业部和法国国家农业研究院的公共数据库以及俄罗斯和加拿大的虹鳟繁育和野生群体。由于芯片位点密度过高且针对于欧美的虹鳟野生和繁育群体研发，对亚洲虹鳟繁育群体的适用性较差，限制了其在我国虹鳟科学研究的应用。
“虹芯1号”液相育种芯片同时兼顾了国内外虹鳟繁育和野生群体的遗传信息，共有51,508个高质量SNP位点，其中超过67%的位点来源于国内虹鳟群体。其中，国内虹鳟繁育群体来自山东潍坊、辽宁本溪、甘肃临夏、四川攀枝花和新疆博乐等地区，国外虹鳟的遗传信息则由美国、加拿大、挪威、丹麦、波兰和西班牙等国家主流繁育和野生群体组成。“虹芯1号”液相芯片应用场景丰富，可同时满足国内外虹鳟野生和繁育群体的种质资源鉴定、遗传多样性评估、全基因组选择育种、全基因组关联分析和遗传图谱构建等多方面研究工作的需求，有助于其重要经济性状遗传基础的解析与优异基因资源的挖掘。
闪电新闻记者 苏佳 通讯员 田源报道
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