劉月星馬洪雨馬春艷蔣偉李淑娟馬凌波

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

水產(chǎn)動(dòng)物重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)功能基因的研究進(jìn)展

劉月星1，2馬洪雨1馬春艷1蔣偉1，2李淑娟1，2馬凌波1

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

隨著基因組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)在水產(chǎn)動(dòng)物中鑒定出了大量的功能基因，并通過建立基因多態(tài)性與重要經(jīng)濟(jì)性狀之間的關(guān)聯(lián)，挖掘出了與經(jīng)濟(jì)性狀連鎖的優(yōu)勢(shì)等位基因和基因型。對(duì)基因資源的研究不僅有助于理解經(jīng)濟(jì)性狀的分子調(diào)控機(jī)制，而且將為分子輔助育種提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。綜述了近年來(lái)水產(chǎn)動(dòng)物重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)基因的研究進(jìn)展，以期為解析功能基因的分子調(diào)控機(jī)制和分子輔助育種提供基礎(chǔ)理?yè)?jù)和參考資料。

水產(chǎn)動(dòng)物 經(jīng)濟(jì)性狀 功能基因 研究進(jìn)展

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，在保障供給、穩(wěn)定市場(chǎng)、保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)貿(mào)易發(fā)展等方面都發(fā)揮了重要作用。優(yōu)良種質(zhì)資源是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)和前提條件。然而，當(dāng)前我國(guó)的水產(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源主要還是依賴未經(jīng)選育和改良的野生種，優(yōu)良種質(zhì)資源匱乏已成為限制我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)和可持續(xù)方向轉(zhuǎn)變的最大障礙之一。

傳統(tǒng)選育方法主要是基于表型進(jìn)行選擇，這種方法通常較為費(fèi)時(shí)和費(fèi)力。水產(chǎn)動(dòng)物的重要經(jīng)濟(jì)性狀多為數(shù)量性狀（Quantitative traits），這些性狀的表型通常不易觀測(cè)，有些性狀只有在特定時(shí)期才能檢測(cè)到（如壽命、肉質(zhì)只有在生命周期結(jié)束后才能知道），而且通過傳統(tǒng)育種方法獲得的后代遺傳穩(wěn)定性較差、易受環(huán)境影響，已不能滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的要求。分子標(biāo)記輔助育種（Marker-assisted selection，MAS）利用緊密連鎖的標(biāo)記對(duì)目標(biāo)性狀進(jìn)行標(biāo)記，然后通過標(biāo)記進(jìn)行間接選擇，可以很大程度上提高選種的效率。

數(shù)量性狀基因座（Quantitative trait locus，QTL）的檢測(cè)和定位是分子輔助育種的關(guān)鍵。目前，對(duì)QTL的檢測(cè)和定位主要有兩種方法：一種是標(biāo)記-QTL連鎖分析（Marker-QTL linkage analysis），又稱基因組掃描法（Genome scanning approach）；另一種是候選基因法（Candidate gene approach）。標(biāo)記-QTL連鎖分析是基于連鎖不平衡原理，在高密度連鎖圖譜的基礎(chǔ)上，通過分析標(biāo)記與目標(biāo)性狀之間的連鎖關(guān)系，定位出對(duì)目標(biāo)性狀有顯著影響的QTL［1］。該方法的前提是具備高密度連鎖圖譜，以確保目標(biāo)性狀的QTL與標(biāo)記處于連鎖不平衡狀態(tài)。但對(duì)于絕大多數(shù)非模式物種來(lái)說，高密度遺傳圖譜的構(gòu)建仍存在一定的難度。因而，標(biāo)記-QTL連鎖分析法在實(shí)際使用范圍上受到一定的限制。候選基因法是從可能包含QTL的基因或基因片段中對(duì)QTL定位的一種方法，可以找到與QTL直接作用的標(biāo)記。候選基因（Candidate gene）通常是結(jié)構(gòu)基因或參與代謝調(diào)控的基因，它們對(duì)性狀具有直接或間接的影響。通過對(duì)候選基因的多態(tài)位點(diǎn)、單倍型或基因型與表型性狀之間的連鎖分析，篩選出對(duì)數(shù)量性狀具有影響的基因，并估計(jì)出相應(yīng)的效應(yīng)值［2-4］。通過這種方法鑒別出來(lái)的基因是目標(biāo)性狀的主效基因（Major gene）或與之連鎖的基因［4］。候選基因法具有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)效率高、應(yīng)用范圍廣、易于實(shí)施、定位結(jié)果便于應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，是鑒定QTL的最直接有效的方法［4，5］。該方法已成功應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物QTL定位研究。

近年來(lái)，隨著基因組學(xué)等分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水產(chǎn)動(dòng)物的重要經(jīng)濟(jì)性狀的研究備受關(guān)注。關(guān)于性別、生長(zhǎng)、抗病、耐寒和耐低氧等性狀的分子理論機(jī)制的研究取得了一定的成就，大量與之相關(guān)的功能基因也相繼被鑒定出來(lái)。目前，這些基因已在水產(chǎn)動(dòng)物中得到克隆、鑒定和表達(dá)特征分析。此外，對(duì)這些基因的多態(tài)性與重要經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，已發(fā)掘出經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的優(yōu)勢(shì)等位基因和基因型。這些研究為利用候選基因法對(duì)QTL定位奠定了基礎(chǔ)。本文就當(dāng)前水產(chǎn)動(dòng)物的性別、生長(zhǎng)、抗病、耐寒和耐低氧等經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)基因的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為開展相關(guān)分子機(jī)理研究及分子輔助育種提供理論依據(jù)和參考。

1 生產(chǎn)性狀相關(guān)基因研究進(jìn)展

1.1 性別相關(guān)基因

開展水產(chǎn)動(dòng)物性別決定機(jī)制研究，不僅有助于揭示性別決定模式，同時(shí)也有利于促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展。多數(shù)水產(chǎn)動(dòng)物的雌雄個(gè)體之間存在顯著的生物學(xué)差異，如尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）雄性個(gè)體較雌性大且生長(zhǎng)速度快，鯉魚（Cyprinus carpioL.）、半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）等魚類雌性個(gè)體較大；雌性蟹類比雄性具有更高的食用價(jià)值。因此，可以通過對(duì)上述水產(chǎn)動(dòng)物進(jìn)行單性養(yǎng)殖來(lái)降低養(yǎng)殖成本和提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

當(dāng)前，有關(guān)水產(chǎn)動(dòng)物性別決定和分化的研究已取得了重要進(jìn)展。近20多年來(lái)，通過參考哺乳類性別相關(guān)基因進(jìn)而鑒定水產(chǎn)動(dòng)物性別相關(guān)基因，是研究水產(chǎn)動(dòng)物性別機(jī)制的主要途徑。但研究表明，哺乳動(dòng)物性別決定基因的同源基因在絕大多數(shù)水產(chǎn)動(dòng)物中與性別決定無(wú)直接關(guān)系，且多數(shù)基因在雌雄個(gè)體中均有表達(dá)（僅是表達(dá)量或時(shí)空上具有差別）。水產(chǎn)動(dòng)物的性別決定類型和方式因物種而異，性別決定的分子機(jī)制也復(fù)雜多樣。目前，相關(guān)研究已逐漸轉(zhuǎn)向?qū)ふ宜a(chǎn)動(dòng)物自身的性別決定基因。

Sox9（SRY-related HMG-box gene 9）基因是哺乳動(dòng)物性別決定直接相關(guān)的基因，位于常染色體上，其表達(dá)具有性別專一性，僅在精巢中表達(dá)［6］。水產(chǎn)動(dòng)物中存在兩個(gè)Sox9基因的拷貝，分別為Sox9a和Sox9b。雖然其表達(dá)不能像哺乳動(dòng)物一樣具備性別專一性，但其在雌雄中的表達(dá)量存在一定的差異。在已經(jīng)研究過的絕大多數(shù)水產(chǎn)動(dòng)物，如斑馬魚（Danio rerio）［7］、鯉魚［8］、尼羅羅非魚［9］及牙鲆（Paralichthys olivaceus）［10］中，Sox9基因在精巢的表達(dá)量高于卵巢；而在青鳉（Oryzias latipes）［11］中則相反。值得注意的是，少數(shù)物種如史氏鱘（Acipenser schrenckii）［12］的Sox9基因?qū)π詣e分化所起的作用并不明顯，在精巢和卵巢中的表達(dá)量也無(wú)顯著差異。

Dmrt（Double-sex and Mab-3 related transcription factor）是一個(gè)與性別決定相關(guān)的基因家族。目前，已在魚類中發(fā)現(xiàn)5種屬Dmrt家族的基因：Dmrt1、Dmrt2、Dmrt3、Dmrt4和Dmrt5［13］。Dmrt1基因是目前已知的參與性別決定與分化進(jìn)程的唯一的在動(dòng)物門間具有保守性的基因。對(duì)虹鱒（Oncorhynchus mykiss）［14］、尼羅羅非魚［15］、奧利亞羅非魚（Oreochromis aureus）［16］、牙鲆［17］和斑馬魚［18］的研究表明，Dmrt1基因僅在雄性性腺中表達(dá)，在雌性性腺中不表達(dá)或者表達(dá)量很低，暗示其對(duì)性別決定和維持精巢功能起重要的作用。此外，Dmrt家族其他成員也可能與性別發(fā)育相關(guān)，如在青鳉中發(fā)現(xiàn)Dmrt2、Dmrt3和Dmrt4可能與精子發(fā)生有關(guān)［19］；斑馬魚的Dmrt5基因主要在生殖細(xì)胞中表達(dá)，暗示其可能是性腺發(fā)育過程的重要基因［20］。

DMY基 因（DM domain gene on Y-chromosome）是繼SRY基因后在XX-XY性別決定類型中發(fā)現(xiàn)的位于Y染色體上的性別決定基因（在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)性別決定基因，具有起始精巢分化的功能）。該基因是在水產(chǎn)動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)性別決定基因，首次報(bào)道于青鳉［21］中。DMY基因僅在XY個(gè)體中表達(dá)，其表達(dá)始于性別決定之前，并一直持續(xù)到精巢發(fā)育成熟［22］。目前僅在青鳉和弓背青鳉（Oryzias curvinotus）［23］中發(fā)現(xiàn)DMY基因，而在與青鳉親緣關(guān)系較近的物種及其他水產(chǎn)動(dòng)物中均未發(fā)現(xiàn)該基因。由此表明，DMY基因并不是水產(chǎn)動(dòng)物中普遍存在的性別決定基因［24］。種系進(jìn)化分析表明，青鳉的DMY基因是由脊椎動(dòng)物中的Dmrt1復(fù)制而來(lái)，該過程發(fā)生在青鳉與鳉科魚類分化之后［24］。

抗繆勒氏管激素（Anti-Müllerian Hormone，AMH）也叫繆勒氏管抑制物（Müllerian inhibiting substance，MIS），是一種肽類細(xì)胞因子，屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）超家族［25］。雖然魚類缺乏繆勒管，但研究發(fā)現(xiàn)AMH基因?qū)︳~類的精原細(xì)胞的增殖和分化起調(diào)節(jié)作用。在日本鰻鱺（Anguilla japonica）［26］、半滑舌鰨［27］的研究中發(fā)現(xiàn)，AMH基因主要在未成熟的精巢中表達(dá)（表達(dá)止于精子發(fā)生前），而在卵巢中表達(dá)量較低。AMH基因在半滑舌鰨偽雄魚中的表達(dá)模式與雄魚相似［27］。在牙漢魚（Odontesthes hatcheri）中發(fā)現(xiàn)兩種AMH基因，分別位于常染色體上的AMHA和Y染色體上的AMHY［28］。研究表明，AMHY基因在銀漢魚性別決定中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在XY性腺分化早期開始表達(dá)［28］。值得一提的是，AMHY基因是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的在脊椎動(dòng)物性別決定中起重要作用的激素相關(guān)基因。

細(xì)胞色素P450芳香化酶（Cytochrome P450 aromatase，P450 arom / CYP19）是催化雄性激素向雌性激素轉(zhuǎn)化的一個(gè)關(guān)鍵酶，當(dāng)其活性被抑制后可誘導(dǎo)偽雄魚的產(chǎn)生［29］。硬骨魚中存在性腺性芳香化酶基因（Cyp19a/Cyp19a1/Cyp19a1a）和腦芳香化酶基因（Cyp19b/Cyp19a2/Cyp19a1b）兩種類型［30，31］。Cyp19a在魚類中的表達(dá)呈現(xiàn)性別差異模式，在尼羅羅非魚、青鳉等魚類卵巢中的表達(dá)明顯高于精巢。最新的假說認(rèn)為，Cyp19a的表達(dá)水平上調(diào)會(huì)誘導(dǎo)卵巢分化和發(fā)揮功能；而其表達(dá)水平下調(diào)則可誘導(dǎo)精巢分化［32］。Cyp19a雖然可能不是性別決定基因［33］，但一定是在性腺（卵巢和睪丸）分化過程中發(fā)揮重要作用的基因。Cyp19b基因與腦的分化、發(fā)育以及成年個(gè)體的性行為有關(guān)，還可能與腦的增值活性有關(guān)［30］。研究發(fā)現(xiàn)，水產(chǎn)動(dòng)物Cyp19基因的啟動(dòng)子附近存在與哺乳動(dòng)物類似的順式作用元件，其表達(dá)受dax1［34］、wt1［35］、foxl2［36］和sf1［37］等上游基因的調(diào)控。有證據(jù)表明，高溫對(duì)魚類性別分化的影響可能是通過抑制Cyp19基因的活性，使雌性激素合成受阻，從而導(dǎo)致個(gè)體發(fā)育為偽雄魚［38］。在另外一些水產(chǎn)動(dòng)物，如狼鱸（Dicentrarchus labrax）［39］、斑馬魚［40］中還可能存在多基因性別決定系統(tǒng)。

1.2 生長(zhǎng)相關(guān)基因

生長(zhǎng)性狀是水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的性狀之一，其直接影響經(jīng)濟(jì)效益。水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)高度復(fù)雜的過程，受遺傳基因、營(yíng)養(yǎng)、激素和環(huán)境等多種因素的影響。已發(fā)現(xiàn)的生長(zhǎng)候選基因主要包括：（1）與生長(zhǎng)軸及其調(diào)控相關(guān)的基因和（2）參與肌肉組織發(fā)生和分化過程的基因。

1.2.1 生長(zhǎng)軸相關(guān)基因 水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育與哺乳類動(dòng)物相似，主要是由生長(zhǎng)軸控制的，即生長(zhǎng)激素-胰島素樣生長(zhǎng)因子I（Growth hormone-insulin-like growth factor-I，GH/IGF-I）內(nèi)分泌軸［41］。生長(zhǎng)激素（Growth hormone，GH）由垂體分泌后，與生長(zhǎng)激素受體（growth hormone receptor，GHR）結(jié)合，進(jìn)而刺激肝臟等組織分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子（Insulin-like Growth Factor I，IGF-I），后者通過IGF受體的介導(dǎo)發(fā)揮生物功能［42］。生長(zhǎng)軸調(diào)控網(wǎng)絡(luò)由多種因子組成，包括多種神經(jīng)內(nèi)分泌因子和一些外周因子［43］。

GH具有廣泛的生理功能，與水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝等重要生理過程密切相關(guān)［44］。研究發(fā)現(xiàn)，喂食過GH的魚和轉(zhuǎn)GH基因的魚生長(zhǎng)速率均能明顯加快［45，46］。在鱖（Siniperca chuatsi）、大眼鱖（Siniperca kneri）、斑鱖（Siniperca schezeri）［47］和牙鲆［48］中發(fā)現(xiàn)GH基因型與生長(zhǎng)性狀之間存在一定的連鎖關(guān)系。生長(zhǎng)激素受體（Growth hormone receptor，GHR）在生長(zhǎng)激素信號(hào)通路中扮演著重要的角色，其堿基序列的改變直接影響GH功能的發(fā)揮。在牙鲆［49］和建鯉（Cyprinus carpio var.Jian）［50］的GHR基因上已篩選到與全重、全長(zhǎng)、體長(zhǎng)等生產(chǎn)性狀相關(guān)的標(biāo)記位點(diǎn)。

生長(zhǎng)激素釋放激素、生長(zhǎng)激素釋放肽和生長(zhǎng)激素抑制激素是3種調(diào)節(jié)垂體生長(zhǎng)激素分泌的內(nèi)源性物質(zhì)。生長(zhǎng)激素釋放激素（Growth hormone releasing hormone，GHRH）又稱生長(zhǎng)激素釋放因子（Growth hormone releasing factor，GRF），具有刺激垂體細(xì)胞合成和分泌生長(zhǎng)激素的功能［51］。此外，對(duì)細(xì)胞增殖分化和腦垂體形成等也具有重要作用［52］。目前，關(guān)于GHRH基因多態(tài)性與水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性狀之間的研究相對(duì)較少，僅在北極紅點(diǎn)鮭（Salvelinus alpinus）中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與其早期生長(zhǎng)呈顯著相關(guān)的SNP標(biāo)記位點(diǎn)［53］。生長(zhǎng)激素釋放肽（Ghrelin）是生長(zhǎng)激素促分泌素受體（Growth hormonesecretagogue receptor，GHSR）的內(nèi)源性配基，具有促進(jìn)生長(zhǎng)激素的分泌、調(diào)節(jié)攝食、能量平衡以及促進(jìn)生長(zhǎng)等生理功能［54，56］。試驗(yàn)表明，喂食Ghrelin可以促進(jìn)鯉魚（C .auratusL.）快速生長(zhǎng)［57］。在多個(gè)水產(chǎn)動(dòng)物中，Ghrelin基因已被成功克隆并進(jìn)行組織表達(dá)分析［58-61］。生長(zhǎng)激素抑制激素（Growth hormoneinhibiting hormone，GHIH）又稱生長(zhǎng)抑素（Somatostatin，SS），是一種廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織的多肽，同時(shí)具有神經(jīng)遞質(zhì)和激素的功能［62］。大量研究表明，在水產(chǎn)動(dòng)物中，SS不僅能夠抑制垂體中生長(zhǎng)激素的釋放，還具有降低生長(zhǎng)激素與受體結(jié)合效率和抑制IGF-1的合成與分泌的功能［63］。SS通過與相應(yīng)的生長(zhǎng)抑素受體（Somatostatin receptor，SSTR）結(jié)合而產(chǎn)生抑制作用。在水產(chǎn)動(dòng)物中有4種SSTR，分別為SSTR1、SSTR2、SSTR3和SSTR5［63］。此外，還存在一些亞型［64，65］。

垂體腺苷酸環(huán)化酶激活多肽（Pituitary adenylatecyclase activating polypeptide，PACAP）屬于胰高血糖素家族成員［66］。由于PACAP基因與GHRH基因在結(jié)構(gòu)和功能上具有較高的相似性，有假說認(rèn)為兩者可能由同一基因進(jìn)化而來(lái)［67］。在水產(chǎn)動(dòng)物中的研究發(fā)現(xiàn)，PACAP基因具有促進(jìn)垂體生長(zhǎng)激素合成和分泌的功能［66，68］。有報(bào)道稱，重組PACAP多肽可以提高非洲鯰魚（Clarias gariepinus）［69］的生長(zhǎng)速率。

神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）屬于胰多肽家族，脊椎動(dòng)物的NPY具有促進(jìn)垂體激素釋放、增強(qiáng)食欲等功能［70］。在對(duì)金魚（Carassius auratus）［71］、草魚（Ctenopharyngodon idellus）［72］、黑鯛（Acanth-opagrus schlegelii）［73］的研究中發(fā)現(xiàn)，ghrelin可以通過NPY的介導(dǎo)來(lái)調(diào)控?cái)z食、能量平衡和脂類代謝等生理過程。

1.2.2 肌肉組織發(fā)生和分化基因 肌肉的分化、生長(zhǎng)和發(fā)育是水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)節(jié)和過程。目前，已在水產(chǎn)動(dòng)物中鑒定出多個(gè)與生長(zhǎng)相關(guān)的關(guān)鍵基因，其中正向調(diào)控基因包括生肌調(diào)節(jié)因子基因家族和胰島素樣生長(zhǎng)因子，負(fù)調(diào)控基因有肌肉生長(zhǎng)抑制素。

MRFs基因家族包括MyoD、MRF5、MyoG、MRF4四個(gè)成員，共同參與肌肉的發(fā)生和分化過程。對(duì)牙鲆的研究表明，這4種基因?qū)∪獍l(fā)育均具有重要的調(diào)控作用［74，75］。在大口黑鱸（Micropterus salmoide）［76，77］和鯪（Cirrhinus molitorella）［78］的MyoD和Myf5基因中已篩選到與生長(zhǎng)性狀相關(guān)的SNPs標(biāo)記。

胰島素樣生長(zhǎng)因子（Insulin-like Growth Factors，IGFs）又名生長(zhǎng)介素（Somatomedins），除參與GH/ IGF-I生長(zhǎng)內(nèi)分泌軸調(diào)控外，還對(duì)肌肉分化和生長(zhǎng)具有重要的作用。IGF系統(tǒng)包括IGF-I、IGF-II、IGF-I受體（IGFR-I）、IGF-II受體（IGFR-II）和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白（IGF binding-protein，IGFBP）家族。研究發(fā)現(xiàn)，IGF-I能刺激肌肉細(xì)胞的分化［79］，IGF-II能促進(jìn)肌肉相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄［80］。在吉富羅非魚（GIFT，Oreochromis niloticus）［81，82］和甘肅金鱒（Oncorhynchus mykiss）［83］中發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ基因和IGF-Ⅱ基因的多態(tài)性位點(diǎn)與體型和增重等生長(zhǎng)性狀之間具有一定的相關(guān)性。在水產(chǎn)動(dòng)物中存在兩種IGF受體：IGFR-I、IGFR-II，能夠特異識(shí)別相應(yīng)的IGF。關(guān)于IGFR-I的研究有一定的報(bào)道，而IGFR-II則相對(duì)較少［84］。IGFBP是GH信號(hào)通路的重要蛋白。IGFBP作為IGFs的載體延長(zhǎng)了IGF的半衰期，同時(shí)對(duì)IGF的活性起調(diào)控作用［85］。在脊椎動(dòng)物中，該家族有6個(gè)成員，分別為IGFBP-1、IGFBP-2、IGFBP-3、IGFBP-4、IGFBP-5和IGFBP-6［86］。目前，已在鯉魚［87］、草魚［88］和牙鲆［89］中克隆了IGFBP-1、IGF-BP-2和IGFBP-3基因，并進(jìn)行了表達(dá)分析。在建鯉［90］的IGFBP-3基因中篩選到了與增重相關(guān)的SNPs標(biāo)記。

肌肉生長(zhǎng)抑制素（Myostatin，MSTN）又稱為生長(zhǎng)分化因子-8（GDF-8），屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（Transforming growth factor-β，TGF-β）家族，是肌肉細(xì)胞生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控因子［91］。研究表明，阻斷MSTN信號(hào)通路可以在一定程度上促進(jìn)斑馬魚的肌肉生長(zhǎng)［92，93］。目前，已對(duì)大黃魚（Pseudosciaena crocea）［94，95］、大口黑鱸［77］、吉富羅非魚［96］和黃顙魚（Pelteobagrus eupogon）［97］中的MSTN基因進(jìn)行了多態(tài)位性與生長(zhǎng)性狀的關(guān)聯(lián)分析。

1.2.3 其他與生長(zhǎng)相關(guān)的基因 黑素皮質(zhì)素受體-4（Melanocortin receptor-4，MC4R）是黑素皮質(zhì)素受體家族的主要成員之一，在調(diào)節(jié)動(dòng)物的采食量和能量穩(wěn)定等方面發(fā)揮作用著重要的作用［98］。研究發(fā)現(xiàn)，MC4R基因的多態(tài)性與尼羅羅非魚的體質(zhì)量、體長(zhǎng)等生長(zhǎng)性狀之間存在顯著相關(guān)性［99］。

小清蛋白（Parvalbumins，PVAL）是脊椎動(dòng)物體內(nèi)肌漿蛋白的主要成分，在肌肉的舒張運(yùn)動(dòng)中起著重要作用，同時(shí)也是水產(chǎn)動(dòng)物的主要過敏原［100］。在亞洲鱸魚（Latescal carifer）中已克隆到PVAL基因并對(duì)其進(jìn)行了組織表達(dá)分析，另外還發(fā)現(xiàn)該基因中存在與體重和體長(zhǎng)相關(guān)的微衛(wèi)星標(biāo)記［101］。

2 抗逆性狀相關(guān)基因研究進(jìn)展

2.1 抗病相關(guān)基因

疾病一直是制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要因素之一。近年來(lái)，水產(chǎn)動(dòng)物深受病毒、細(xì)菌、真菌、寄生蟲等病害的威脅。目前，已發(fā)現(xiàn)一些抗病相關(guān)基因在水產(chǎn)動(dòng)物的抗病毒防御反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，主要為一些干擾素誘導(dǎo)基因。

主要組織相容性復(fù)合體（Major histocompatibility complex，MHC）是一個(gè)與抗病相關(guān)基因家族。該家族呈現(xiàn)高度多態(tài)性，群體內(nèi)有豐富的等位基因［102］。在水產(chǎn)動(dòng)物的多個(gè)物種中都發(fā)現(xiàn)MHC基因多態(tài)性與抗病力密切相關(guān)［103-107］。

雙鏈RNA依賴的蛋白激酶（Double-stranded RNA-dependent protein kinase，PKR）是干擾素誘導(dǎo)的抗病毒蛋白之一，在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、腫瘤發(fā)生和免疫反應(yīng)過程中起著重要作用［108］。在鯽魚［109］和草魚［109，110］中已克隆到PKR的同源基因。

RNA結(jié)合蛋白（TAR RNA binding protein，TRBP）是雙鏈RNA結(jié)合蛋白家族成員之一，具有抑制PKR活性和調(diào)控HIV-1基因表達(dá)的功能，還在RNA沉默中發(fā)揮作用［111］。研究發(fā)現(xiàn)，TRBP在中國(guó)明對(duì)蝦（Fenneropenaeus chinensis）抗病毒免疫應(yīng)答反應(yīng)中起重要作用［112］。

防御素是廣泛分布于動(dòng)植物界的一類富含半胱氨酸的內(nèi)源性陽(yáng)離子抗菌肽，在先天性免疫系統(tǒng)宿主防御機(jī)制中起著重要的作用，是抵御微生物入侵的重要物質(zhì)［113］。在石斑魚［114］和草魚［115］等多個(gè)物種中已克隆到β-Defensin基因并發(fā)現(xiàn)其能夠特異地抑制革蘭氏陰性菌。

C型凝集素在維持機(jī)體穩(wěn)定、免疫防御以及免疫監(jiān)視等重要生理病理過程中發(fā)揮著重要作用［116］。在中國(guó)明對(duì)蝦［114］中發(fā)現(xiàn)C型凝集素參與機(jī)體應(yīng)答病原微生物的防御過程。

視黃酸誘導(dǎo)基因-I樣受體（RIG-I-like receptors，RLRs）是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的位于胞漿內(nèi)的重要模式受 體（Pattern recognition receptors，PRRs） 之 一。RLRs能夠識(shí)別病毒而并激活相關(guān)信號(hào)分子，進(jìn)而啟動(dòng)干擾素等細(xì)胞因子的表達(dá)，在抗病毒免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要的作用［117］。RLRs共有3個(gè)成員，MDA5（Melanoma-differentiation-associated gene 5）和LGP2（Laboratory of genetics and physiology 2）是其中的兩個(gè)成員?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)MDA5和LGP2基因與草魚抗病毒先天性免疫存在一定的聯(lián)系［118］。

2.2 耐寒相關(guān)基因

耐寒性狀作為重要經(jīng)濟(jì)性狀在很多大程度上影響著水產(chǎn)動(dòng)物的水域分布及其養(yǎng)殖范圍的推廣。研究發(fā)現(xiàn)，生活在寒冷水域中的魚類能夠產(chǎn)生一些抗凍蛋白（anti-freeze proteins，AFPs），通過降低體液冰點(diǎn)使其機(jī)體免受冷凍的損傷［119］。目前，已從大黃魚（Pseudosciaena crocea）［120］中克隆到抗凍蛋白基因。另外，在凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）中克隆到耐寒基因TCP-1-beta和TCP-1-eta，并發(fā)現(xiàn)該基因的不同基因型個(gè)體在耐寒力上存在顯著差異［121，122］。

2.3 耐低氧相關(guān)基因

大規(guī)模水產(chǎn)養(yǎng)殖時(shí)由于養(yǎng)殖密度大，極易導(dǎo)致水中溶解氧減少。溶解氧的缺少可能會(huì)產(chǎn)生一系列不良生理反應(yīng)或異常變化，如攝食量減少，生長(zhǎng)速率變慢，生殖力下降，甚至死亡［123］。因此，開展耐受低氧的分子機(jī)制的研究，不僅有助于預(yù)防低氧損傷，而且可以為抗低氧品種的選育創(chuàng)造條件。目前，已有不少關(guān)于低氧應(yīng)答相關(guān)基因的研究報(bào)道。

低氧誘導(dǎo)因子（Hypoxia inducible factor，HIF）是參與氧穩(wěn)態(tài)失衡調(diào)節(jié)的一個(gè)核心因子，在細(xì)胞低氧適應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞缺氧時(shí)可激活HIF活性，活化后的HIF能夠啟動(dòng)p53、VEGF和Cox-2對(duì)氧敏感基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而調(diào)控能量代謝、血管生成以及細(xì)胞增殖和凋亡等生理過程，從而使機(jī)體能夠在缺氧狀態(tài)下存活［124，125］。在鯉魚［126］和牙鲆［89］等多個(gè)水產(chǎn)動(dòng)物中已克隆到HIF-α基因，并發(fā)現(xiàn)其對(duì)耐受低氧起著非常重要的作用。

血清轉(zhuǎn)鐵蛋白（Transferrin，Tf）又稱鐵傳遞蛋白、運(yùn)鐵蛋白，是魚類血清中一種非血紅素結(jié)合鐵的β-球蛋白，在體內(nèi)鐵離子的運(yùn)輸中發(fā)揮著重要的作用［127］。在淡水魚［128，129］和海水魚［130］中已進(jìn)行了基因多態(tài)性與耐低氧相關(guān)性的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Tf基因突變位點(diǎn)與耐低氧呈正相關(guān)。

IGFBP-1基因除在生長(zhǎng)激素信號(hào)通路中發(fā)揮著重要作用外，還是一個(gè)低氧誘導(dǎo)基因。IGFBP-1基因的表達(dá)受HIF調(diào)控［131］。在草魚［132］、牙鲆［89］和鰱（Hypophthalmichthys molitrix）［133］的低氧脅迫實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)IGFBP-1基因的表達(dá)量會(huì)顯著升高。

血紅素加氧酶-1（Heme oxygenase-1，HO-1）是一種在氧化應(yīng)激反應(yīng)中保護(hù)細(xì)胞的防御酶，可以避免血紅素對(duì)細(xì)胞的損傷［134］。研究表明，HO-1基因在抵抗低氧應(yīng)激反應(yīng)中對(duì)鯽魚細(xì)胞起著重要的保護(hù)作用［135］。

3 展望

隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的研究已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物重要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳改良即將步入分子設(shè)計(jì)育種的新時(shí)期。高通量測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得水產(chǎn)動(dòng)物的全基因組測(cè)序變得可能，多個(gè)模式生物的全基因組序列已經(jīng)相繼公布［136］。相信未來(lái)幾年會(huì)有越來(lái)越多水產(chǎn)動(dòng)物的全基因組被解析，隨之而來(lái)的是大量基因的鑒定和功能解析。此外，隨著重要經(jīng)濟(jì)性狀基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的進(jìn)一步完善，相應(yīng)的關(guān)鍵基因也將被陸續(xù)篩選出來(lái)。這些研究為利用候選基因法進(jìn)行QTL定位研究和重要經(jīng)濟(jì)性狀基因型的發(fā)掘奠定了一定的研究基礎(chǔ)，并提供了豐富的參考資料，將大大促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物分子輔助育種的進(jìn)程，進(jìn)而為優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖新品種的培育和種質(zhì)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Research Progress of Functional Genes Related with Important Economic Traits for Aquatic Animals

Liu Yuexing1，2Ma Hongyu1Ma Chunyan1Jiang Wei1，2Li Shujuan1，2Ma Lingbo1
（1.East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200090；2.College of Fisheries and Life Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306）

With the rapid development of genomics technique, a large number of functional genes have been identified from aquatic animals. Furthermore, many alleles and genotypes of these genes have been found to be associated or linked with economically important traits by constructing the association between genes polymorphisms and traits. Studying on gene resources not only helps to understand the molecular regulatory mechanism on economical traits, but also provides theoretical and technical assistances for molecular marker-assisted selection in aquatic animals. This paper reviewed the progress of functional genes related with economically important traits for in aquatic animals that will be useful to study on gene regulatory network and molecular marker-assisted selection.

Aquatic animals Economical traits Functional genes Research progress

2013-08-16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31001106）；上海市科委“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”基礎(chǔ)研究重點(diǎn)科技項(xiàng)目（10JC1418600）；中央級(jí)科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（2011M05）

劉月星，男，碩士研究生，研究方向：水生生物學(xué)；E-mail：sjslyx@163.com

馬凌波，男，博士，研究員，研究方向：水生生物遺傳資源的調(diào)整和分析；E-mail：malingbo@vip.sina.com