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近日，盐城师范学院药学院2021级生物制药专业本科生刘融晨和导师宣富君教授等在基于生殖谱系探究大规格中华绒螯蟹为亲本育种的子代分子优势的相关研究中取得重要进展，研究以“Analysis of molecular advantages in offspring of large-sized Chinese mitten crabs based on reproductive lineage”为题，发表于农林科学1区TOP期刊《Aquaculture》。该研究通过基于生殖血统的比较转录组分析，首次系统地探讨了来自大型亲本的中华绒螯蟹其子代的分子优势。研究发现，大型亲本后代的分子优势主要体现在生长发育、抗性和风味营养方面。并推测，中华绒螯蟹生长和发育的优势主要是通过母系遗传，而抗性和风味特征主要由父系遗传。其研究为指导中华绒螯蟹的育种策略以及种质资源的保护提供了重要见解。
第一作者简介：刘融晨，盐城师范学院药学院2021级生物制药专业的本科生，已发表多篇SCI期刊论文，并成功开发BioMLToolkit R包。擅长转录组学、基因组学和表观组学的融合并精于处理二代和三代转录组测序数据，且在单细胞转录组学方面拥有丰富的经验。能够运用GWAS分析方法处理已知基因物种的重测序数据，并采用高通量测序技术精准组装未知物种的基因组。在表观组学研究中，致力于研究lncRNA、miRNA等非编码RNA的调控机制及全基因组的甲基化过程。此外，他也精通Linux和R语言，通过其开发的BioMLToolkit R包，运用多种机器学习算法来筛选关键基因，可以快速锁定相关性状的关键基因及相关通路。
通讯作者简介：宣富君，博士，教授，毕业于华东师范大学，上海海洋大学博士后，南京工业大学硕士生导师。长期从事甲壳动物生殖生物学和经济虾蟹类增养殖工作。目前作为江苏省河蟹产业体系首席团队核心成员，对河蟹遗传育种、大规格亲本选择投放和生态养殖开展工作；作为省挂县富民强农项目稻-虾综合种养方向专家组负责人和淮安稻渔综合种养产业研究院核心成员，积极开展稻-虾、稻-蟹等综合种养技术进行创新集成和推广。主持各类项目10余项，发表论文20余篇。
成果简介：
此研究全面分析了不同规格亲本中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）相关生殖期刊及其子代在受精卵和大眼幼体阶段的基因表达模式。研究发现，子代的生长发育优势可能来源于母系，而抗逆性和风味特质则可能由父系传递。具体而言，大规格母本的卵巢中与激素合成和代谢相关的基因如CYP15A1和CYP3A4显著高表达，这些基因参与了保幼激素的生物合成、代谢及脱壳和变态过程，影响子代的生理结构特征。大规格父本的精巢和附属腺中表现出与抗逆性相关的高表达基因，如ALDH3A2和PTGR2，这些基因参与关键途径以增强子代的抗逆性和病原体抵抗能力。此外，影响螃蟹风味的基因，如GLUL和AGXT2，在父本附属腺中也有高表达，有助于改善关键风味组分的合成与分解，从而丰富螃蟹的口感。本研究为中华绒螯蟹的遗传改良和目标育种策略提供了分子基础，展示了大型亲本在生长、抗逆性和风味方面的分子级优势，对水产养殖业的技术进步和可持续发展具有重要意义。
在大型雄性螃蟹中，精巢组织中有407个基因上调和1520个基因下调；附属腺中442个基因上调和445个基因下调。而在雌性中，大型蟹的卵巢相较于小型蟹上调了828个基因，下调了804个基因。研究进一步在受精卵和藻蟹阶段分别富集了683和947个GO条目，通过基因集富集分析（GSEA）识别了654和715个显著富集的GO条目。这些结果表明，较大个体的后代在发展、抗压力和风味特性方面展现出潜在的分子级优势（图1）。
具体来说，大个体后代在激素合成与代谢相关的途径中表现出显著的基因表达上调，特别是在幼虫激素代谢和生物合成、细胞内激素代谢和激素代谢过程中。此外，研究还发现，大个体后代在视觉系统的发展方面可能具有先天优势，这通过NAD视黄醇脱氢酶活性途径的上调得到支持。在代谢途径方面，大个体后代在胶原蛋白代谢过程和胶原蛋白分解过程中表达上调，这可能积极影响甲壳类动物外骨骼的生长和维护。此外，维生素和碳水化合物代谢途径的上调也暗示了与个体生长、发展和整体健康状态的潜在联系（图2、3）。
在研究中华绒螯蟹的亲本优势通路时，对雄性蟹的睾丸和副性腺以及雌性蟹的卵巢进行了基因表达集富集分析（GSEA）。结果显示，雄性睾丸中鉴定出630个有利途径，其中包括20个与抵抗力和免疫相关的途径，如体细胞免疫受体多样化，这表明大型雄性蟹的精子可能具有更强的疾病抵抗力和抗压性。在雌性卵巢中，鉴定了478个与发展相关的有利途径，如上皮细胞增殖和肺组织发展，显示大型雌性蟹的卵具有增强的发展潜力。副性腺的660个有利途径中，39个与风味化合物产生相关，暗示大型蟹的副性腺可能有助于风味的形成。此外，针对大型母体卵巢产生的卵在视觉、绒毛、外骨骼和神经发展方面的有利途径进行了深入分析，揭示了特定领域的显著上调，如晶状体发展和毛细胞分化。这些研究成果表明，大型母体的卵不仅支持广泛的发展过程，还在结构和功能上为后代提供了显著优势。（图4）
为验证RNA-seq鉴定的DEGs的表达水平，作者选择了八个DEGs进行了qRT-PCR分析。选择ACTB作为参考基因，每种组织类型选择三个基因进行验证。结果表明，在不同组织中，这些基因的表达水平在大型个体中显著高于小型个体（图5）。
本研究得到了江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目对通讯作者宣富君的支持（编号：JBGS [2021] 031），部分研究资金来自江苏省农业产业技术体系专项资金（编号：JATS [2023] 380）以及江苏省滩涂生物资源与环境保护重点实验室的开放资金项目对宣富君的支持（编号：K2022-03）。
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