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基因组学:在鲑鱼水产养殖中的应用

Caird E. Rexad. III,PH.D.

研究成本高

基因组学
作者(左)和鱼类文化主义者James Everson样品组织用于开发彩虹鳟鱼的遗传图。照片由斯蒂芬Ausmus,USDA-ARS。

水产养殖研究的最新进展包括基因组学的整合 - 基因的研究及其功能 - 进入追求水产养殖生产效率的项目。每种物种的遗传物质或基因组含有引导其生物过程的蓝图。因此,基因组研究可以了解驾驶这些过程的机制并提供知识以操纵所需结果的机制。

鲑鱼基因组学

Salmin基因组学的主要目标与水产养殖有关是鉴定影响生产性状的基因,并将其信息整合到旨在遗传改善的选择性育种计划中。所需结果包括菌株的发展,这些菌株是抗病,耐胁迫,快速增长和生殖易于管理的。

为此,基因组工具和技术必须与其他科学学科相结合,这些学科参与了特征的特征,例如定量遗传学以及生理学,鱼类健康和生产系统的研究。

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遗传倍增

Salmons对基因组研究的特殊困难之一涉及他们在大约1亿年前进化的基因组重复。在这种情况下,遗传物质的量加倍,以产生与其祖先不同的生物体。

最初这导致每种染色体的两份副本,因此每个基因。随着时间的推移,染色体和基因序列发散到与祖先版本不同。虽然基因序列在随着时间的推移的过程中继续发散,但它们通常在同一时间同时进行类似的功能。这使得遗传学研究复杂化,因为研究人员可能认为他们正在研究单个基因的影响,但实际上可能会处理两个或更多。

通常,参与基因组研究需要开发特定的资源。然而,由于最近鲑鱼的进化分歧,为一个物种开发的许多工具对其他人有用。例如,大西洋三文鱼中发育的许多微卫星遗传标记也适用于彩虹鳟鱼和艺术字符,反之亦然。

这种基因组相似性通常被利用,因为基因组工具和试剂非常昂贵且耗时的发展。因此,基因组项目通常由由多个大学,政府和行业实验室组成的整个学术界,并包括国际合作。有限的比较基因组信息可以从学习的种类如斑马鱼,河豚,较小程度,人和小鼠获得。

基因组学
遗传学研究有助于研究人员生产较快,抗抗病患者更好,耐受更大的压力。照片由Stephen Ausmus - USDA-ARS。

功能基因组学,蛋白质组学

1956年,Francis Crick首次列出的分子生物学中央教条描述了细胞中信息的流程。简而言之,将DNA分子转录成RNA分子,然后将其翻译成蛋白质分子,其进行特异性生物学功能。因此,基因组研究必须与功能基因组学和蛋白质组学进行大量集成。

功能基因组学专注于RNA转录,更具体地在哪些组织中和在何种组织中转录的方法特异性RNA序列。蛋白质组学中心在蛋白质存在及其功能。

目前,正在开发资源以以高通量方式研究基因组,转录组和蛋白质组,其允许在单一实验中观察许多基因。关于所有三种分子的信息可以与性能数据相关,以鉴定影响生产性状的基因。

基因组工具

基因组贸易的工具可以作为序列信息或染色体地图进行分类。序列信息可以衍生自DNA,RNA和蛋白质序列。所有这些序列都可以在Genbank,由美国国家生物技术信息中心维护的公共数据库,部分卫生研究院。

在过去的两年中,鲑鱼的序列信息量急剧增加。这些信息的大部分信息 - 虹鳟鱼和大西洋鲑鱼的转录组序列 - 来自旨在基因发现的项目。

物理地图

染色体地图落入两个子类别中的一个:物理地图或遗传地图。大多数物理地图包含关于染色体数量,基因形状,基因的位置和来自其他物种的染色体的比较方面的染色体物理结构的信息。这些物种的全基因组序列的测定将提供最终的物理图和序列信息,并大大提高了我们在这些物种中完成研究的能力。

例如,而不是许多鱼卫生实验室花费多年以识别和序列相关基因在实验室中,整个基因组序列将允许基因鉴定 在Silico. 通过计算。这将极大地加速这一领域的发现。国际联盟目前正在努力获得资金来序列彩虹鳟鱼和大西洋鲑鱼的整个基因组。

遗传地图

遗传地图包含有关如何遗传遗传标记的信息。诸如微卫星的遗传标记是最常是DNA的随机序列,但有时与基因相关。将标记遗传与重要性的性质相关可以给予影响该特征的基因的线索。

遗传标记已与盐度耐受性,耐盐性耐受性,耐高温,敏感,产卵时间,胚胎发育率和虹鳟鱼病毒性疾病抗性相关。

从遗传标记移动到影响特征的基因的鉴定需要利用物理图,遗传映射和DNA,RNA和蛋白质序列信息进行大的研究努力。然后,通过标记辅助选择可以将这些信息集成到选择性繁殖计划中。遗传地图已经创建或目前正在建设彩虹鳟鱼,大西洋鲑鱼,北极炭和奇努克鲑鱼。

结论

基因组研究包括用于研究生物体特征的工具和信息集。 Salmonid基因组研究最近与特定物种资源的发展出来的阶段。

随着研究人员在鉴定影响水产养殖生产性状的基因方面前进,在研究实验中使用商业相关的种质将是极为重要的,以促进将分子数据纳入商业支养成计划。虽然基因组研究的应用具有巨大的潜力,但本物种的高成本和这些物种的两年至四年生成间隔是对水产养殖业立即影响的障碍。

(编辑’说明:本文最初发表于2004年4月的印刷版 全球水产养殖倡导者 。)


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