| Summary: | 牡蛎是全球性分布的重要养殖经济物种之一，然而在养殖过程中，牡蛎大规模的死亡事件频发，对养殖产业造成巨大的经济损失。高温被认为是导致夏季大规模死亡的重要原因之一。因此，对牡蛎温度适应性和热耐受性机制的研究成为迫切需要。 2017 年，我们启动了一个人工选育高温抗性长牡蛎的育种项目，旨在提高长牡蛎的热耐受性，从而提高长牡蛎的度夏存活率。通过从表型和基因组层面比较选育子一代群体和对照群体的差异，评估基于急性应激的选育方法对其提高热耐受性是否有效，并探讨急性应激选择对其遗传结构的影响并进一步解析耐热性机制。 1 . 选育群体与自然群体的耐热性及生理响应差异 我们利用 42℃ ，热激 1 小时 的方式控制选择强度（ 37% ）选育出热耐受牡蛎亲本，比较亲本繁育的子一代选育群体与自然群体热耐受性的差异。具体内容是评估 6 月龄的 F 1 代选育群体与自然群体在生长、热耐受性以及呼吸率和酶活等生理指标的差异；并且统计海上养殖到 19 月龄时，选育群体与自然群体的度夏生长和存活率。结果表明：经一代选育后， 6 月龄的选育群体与自然群体在生长上没有显著差异。高温胁迫下，选育群体的存活率显著高于自然群体，这个结果与野外实验的结果一致，度夏后， 19 月龄的选育群体的死亡率显著低于自然群体，表明我们的选育方法对提高其度夏存活率是有效的。选育群体在 38℃ 时呼吸率相比于 20℃ 显著升高，而自然群体的呼吸率在 35℃ 时便显著提高了，表明自然群体对于高温胁迫更加敏感，选育群体更强的供氧能力。酶活结果显示选育牡蛎在热激过程中与代谢和抗氧化相关的酶（ PK ， SOD ）活性更高。利用多种手段证实经过一代高温急性应激选择后，牡蛎的耐热性显著提升，说明了选育策略的有效性。 2 . 热耐受群体与热敏感群体的遗传结构差异分析 为解析一代应激选择对牡蛎遗传结构的影响并进一步揭示热耐受性的遗传机制,我们比较了选育群体 F 1 代高温热激后存活个体与未选育群体热激后死亡个体的遗传结构。利用简化基因组测序的方法对两群体（每个群体各 50 只牡蛎）进行遗传结构分析，并且定位到受选择区域及候选基因，并检测候选基因在热激下的表达分化差异。测序和质控后得到 379002 个 SNP 位点。基于高质量的 SNP 位点，系统发育树将两群体分为 3 个聚类，群体结构分析也将 100 个个体分为 3 个群组。 PCA 的结果与系统发育树和群体结构分析结果一致。这些结果表明选育群体与对照群体的遗传结构出现了分化，但鉴于只经过一代选育，因此分化是很有限的。根据 F ST 和 θπ 值确定了115个受选择区域，包含 472 个基因。对 472 个基因进行 GO 富集，得到 7 个显著的 GO 注释（ p < 0.05 ），其包含了 18 个受选择基因（实验室已有研究表明 BAG4 在温度适应中可能具有重要作用，因此 BAG4 也被选为候选基因），候选基因的表达结果显示，在两群体中，有 8 个基因 （ IF4A2, IF6, EIF3A, MANBA, DDX43, RECS, CAT2, BAG4 ）在热激过程中表达量发生了分化，说明这些基因的表达分化参与了选育群体与对照群体的分化，而且其中 6 个基因在选育群体中表现出低的基础表达和高的诱导表达，表明大部分选育群体的基因表达具有更高的可塑性。生物的热耐受性对预测生物响应气候变化的潜在适应能力起着重要作用，我们的结果为牡蛎的热耐受研究提供了分子基础。
|
|---|