【研究进展】张勇教授团队成功研发全球首款石斑鱼40K基因组育种液相芯片“石斑1号”

       “种业是农业的芯片”，2022年中央一号文件明确提出，全面实施种业振兴行动方案，推进种业领域国家重大创新平台建设，强化种业知识产权保护。“石斑1号”液相育种芯片，是我国具有完全自主知识产权的“中国芯”，是前沿生物技术为石斑鱼种质资源保护和种业科技创新提供的重要基石。

       日前，由中山大学生命科学学院张勇教授科研团队联合华南农业大学、深圳市华大海洋研究院、广东省农业科学院和博瑞迪生物技术有限公司共同完成了“石斑1号”石斑鱼40K基因组育种液相芯片的研发，现在海南晨海水产有限公司、广东海威农业集团有限公司、广东海元农业科技有限公司、阳江市渔乡子水产科技实业有限公司开展应用，为石斑鱼养殖产业健康和可持续发展，培育更加优质、高产、抗病和抗逆的石斑鱼良种提供种业支撑。

       “石斑1号”芯片采用博瑞迪GBTS技术体系中的GenoBaits®技术，含有5种主养石斑鱼（鞍带石斑鱼、棕点石斑鱼、斜带石斑鱼、赤点石斑鱼、清水石斑鱼）的全基因组重测序SNP标记和重要经济性状关联SNP、InDel标记。“石斑1号”芯片的标记可均匀覆盖全基因组、涵盖多种石斑鱼多态性标记，在石斑鱼群体中有较好的应用表现。该芯片含有来源于数百份重测序数据变异信息的45608个背景多态性SNP标记和基于千份重测序样本数据得到的氨氮耐受性、赤点石斑神经坏死病毒（RGNNV）抗性、生长、饲料利用率等重要经济性相关的108个功能关联SNP、InDel标记。利用该芯片可以对5种石斑鱼育种个体的基因遗传信息进行快速精准的检测和分析。经样本测试，“石斑1号”芯片对5种石斑鱼检测后的标记平均检出率为91.09%，其中鞍带石斑鱼检出率为99.6%～99.7%，棕点石斑鱼检出率为90.82%～91.03%，均表现出较好的基因型分型检测效果。

注：5种石斑鱼研究对象

       研发团队采用具有完全自主知识产权的靶向测序基因型分型（Genotyping by Targeted Sequencing，GBTS）技术原理的液相芯片，实现了高通量、低成本、高精度、高灵活度的基因型分型检测。

1“石斑1号”40k液相芯片标记在染色体分布情况   

注：目标标记在不同染色体上的个数统计结果：a.横坐标为染色体ID；b.左示例为标记数/区段数；c.右示例为染色体长度（单位bp）。

注:本产品45,716个核心位点均匀分布在石斑鱼24条染色体上。

2“石斑1号”40k液相芯片标记MAF分布情况      

注：MAF（Minor Allele Frequency）:最小等位基因频率（次等位基因频率）。MAF结果显示，本产品所包含的45716个标记的多态性较高。

3基于“石斑1号” 样本基因型数据的种群聚类分析 

       石斑鱼是世界重要的海水经济鱼类,又是重要海水增养殖对象，其种类多，分布广，合理保护与开发石斑鱼资源具有不可估量的生态与经济地位，但就目前石斑鱼遗传多样性的研究还十分有限。

       见下述分析结果，采用“石斑1号”芯片对5种石斑鱼进行检测，根据40K标记基因型数据进行分析，获得了较全面的5种石斑鱼的种群结构等结果，为种质资源鉴定、家系与亲缘关系分析、分子标记辅助育种等奠定了重要基础。

4 石斑鱼全基因组共线性分析                             

       基于5种石斑鱼全基因组共线性分析发现，有相同染色体的5种石斑鱼共线性关系良好，未发生染色体大片段插入、重复、缺失和复杂染色体重排事件等，再次验证了此款芯片“石斑1号”可同时检测5种石斑鱼基因遗传信息的可行性。采用“石斑1号”芯片，拟通过对候选杂交亲鱼的大规模基因筛查，进行分子标记辅助育种或全基因组选择育种研究，从而大大缩短育种周期，为加快经济鱼类的育种进程提供重要手段。

5科研和产业应用领域广泛   

       来源：生命科学学院