針對我國海水蝦蟹生物種質(zhì)資源創(chuàng)新利用不足、缺乏養(yǎng)殖抗逆良種等問題，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所李健研究員帶領(lǐng)的海水池塘生態(tài)養(yǎng)殖創(chuàng)新團(tuán)隊圍繞“良種培育和綠色養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”研究方向，在海水蝦蟹基因組組裝和生態(tài)適應(yīng)機(jī)理解析與利用等方面取得了重要進(jìn)展。
完成了蝦蟹高質(zhì)量基因組組裝，為海水養(yǎng)殖蝦蟹重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳解析和全基因組選擇育種奠定了基礎(chǔ)。完成了中國對蝦和三疣梭子蟹的高質(zhì)量染色體級基因組組裝，基因組大小分別為1.47 Gb和1.2 Gb，contig N50分別為472.84 Kb和108.7 Kb，組裝的中國對蝦基因組連續(xù)性和完整性在經(jīng)濟(jì)甲殼類物種中處于先進(jìn)水平；發(fā)現(xiàn)中國對蝦基因組中與病毒感染相關(guān)的基因家族顯著收縮，可能與該物種易感病毒性疾病有關(guān)，中國對蝦“黃海1號”生長、視覺和行為等相關(guān)基因在選育過程中受到了人工選擇；首次將中國對蝦性染色體定位在7號染色體上，率先將三疣梭子蟹和脊尾白蝦性別決定區(qū)域特異定位于24號和3號連鎖群，初步判斷中國對蝦和脊尾白蝦為ZW型性別決定類型，三疣梭子蟹為XY型性別決定類型，成功建立了3種蝦蟹高效遺傳性別鑒定技術(shù)。研究成果為養(yǎng)殖蝦蟹重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳機(jī)制解析奠定基礎(chǔ)，為建立蝦蟹性別控制技術(shù)提供重要依據(jù)。
圖1 蝦蟹基因組組裝及相關(guān)研究
解析蝦蟹對環(huán)境脅迫因子的生態(tài)適應(yīng)機(jī)制，為蝦蟹抗逆品種的培育提供科學(xué)依據(jù)。查明氨氮、鹽度、堿度和溫度等環(huán)境因子脅迫能顯著降低蝦蟹非特異性免疫和抗氧化系統(tǒng)功能，造成鰓和肝胰腺組織損傷，機(jī)體可通過p53介導(dǎo)的線粒體通路引發(fā)細(xì)胞凋亡，以適應(yīng)環(huán)境變化；三疣梭子蟹通過激活鳥氨酸-尿素等途徑進(jìn)行信號傳導(dǎo)響應(yīng)氨氮脅迫，谷氨酸脫氫酶去氨化和谷氨酰胺合成是解毒重要途徑；發(fā)現(xiàn)HSP10和HSP40等分子伴侶在脊尾白蝦高溫耐受中發(fā)揮重要作用；脊尾白蝦可耐受10 mmol/L的中等程度碳酸鹽堿度脅迫，揭示其鰓片間細(xì)胞數(shù)目顯著增多，并趨向于分化為離子細(xì)胞的適應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果為蝦蟹抗逆良種選育提供理論支持。
圖2 蝦蟹對不同環(huán)境因子適應(yīng)性
培育3個環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的國審水產(chǎn)新品種，為蝦蟹養(yǎng)殖綠色發(fā)展提供保障。創(chuàng)建了適用于蝦蟹生態(tài)適應(yīng)性狀的基因組選擇育種技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)群體、家系、配套系和近交系等選育方法，培育出耐高pH脅迫能力強(qiáng)的中國對蝦“黃海4號”（GS-01-003-2020，耐高pH脅迫能力提高16.3%-32.2%）、生長速度快的脊尾白蝦“黃育1號”（GS-01-005-2017，生長速度提高18.4%）和耐低鹽能力強(qiáng)的三疣梭子蟹“黃選2號”（GS-01-006-2018，耐低鹽能力提高13.1%）3個國審新品種，還建立了耐鹽堿能力強(qiáng)的脊尾白蝦和耐低溫能力強(qiáng)的日本對蝦新品系各1個。其中，中國對蝦“黃海4號”和脊尾白蝦“黃育1號”新品種分別獲第二十二屆和第二十一屆中國國際高新技術(shù)成果交易會“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”。2016年以來，累計培育中國對蝦良種親蝦6.5萬尾、優(yōu)質(zhì)仔蝦苗種48.9億尾；三疣梭子蟹良種親蟹1.39萬只、優(yōu)質(zhì)苗種1.93億只；脊尾白蝦良種親蝦17.48萬尾；日本對蝦耐低溫新品系親蝦5178尾、苗種1.5億尾。新品種在山東、河北、遼寧、江蘇、浙江等主產(chǎn)區(qū)示范推廣養(yǎng)殖50多萬畝，示范區(qū)內(nèi)蝦蟹良種覆蓋率達(dá)80%以上。“蝦蟹多營養(yǎng)層次綠色養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)與示范”成果獲2019年山東省科技進(jìn)步一等獎。
圖3 部分蝦蟹新品種展示
2016年以來，團(tuán)隊獲授權(quán)國家發(fā)明專利34件；制定國家標(biāo)準(zhǔn)2項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項，地方標(biāo)準(zhǔn)2項；“海水池塘多營養(yǎng)層次生態(tài)健康養(yǎng)殖技術(shù)”“對蝦工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)”“對蝦工廠化循環(huán)水高效生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)”3項技術(shù)被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遴選為農(nóng)業(yè)主推技術(shù)；在Reviews in Aquaculture、Environmental Pollution、Molecular Ecology Resources和Genomics等高水平期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。
研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、國家自然科學(xué)基金和山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才等項目的資助
