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大菱鲆(Scophthalmus maximus，Linnaeus，1758)，在中国又被称为“多宝鱼”(Turbot)，是一种低温、底层肉食性鱼类，是原产于欧洲的特有种。因其具有生长速度快、适盐广、耐低温、少病害、出肉率高、营养丰富等优点，是在世界范围内具有很高经济价值的鲆鲽类养殖良种。中国水产科学研究院黄海水产研究所(以下简称黄海所)雷霁霖院士于1992年首次将大菱鲆由英国引进到中国，并创立了“温度大棚+深井海水”的工厂化养殖模式。使大菱鲆产业迅速开展起来，2010年以来，中国大菱鲆养殖产量一直维持在6万吨左右。是世界上大菱鲆产量最高的国家。从2006年到现在，黄海所已经开展了十年大菱鲆BLUP选育。取得了一定的育种效果的同时，也暴露出缺乏有效系谱和选育遗传进展较慢的问题。本论文首先利用大菱鲆选育开展十年以来所所记录的收获体重(约15月龄体重)数据和谱系信息，总结了大菱鲆的选育遗传进展。其次针对大菱鲆过去选育过程中暴露的问题，开发建立了两种分子标记结合BLUP技术估计大菱鲆遗传参数和育种值的方法，旨在利用分子标记技术加速大菱鲆BLUP选育遗传进展。
1.大菱鲆体重性状遗传进展研究
利用来自于2006年到2014年间建立的508个家系的10952个个体的表型数据和系谱信息进行体重遗传力和遗传进展的估计。数据来自于7个年份，分别属于3个世代。由单一世代数据估计的遗传力分别为0.11±0.08。0.18±0.09和0.17±0.07，由总体数据得到的估计值为0.19±0.04。由单一世代数据估计的共同环境效应分别为0.10±0.04，0.14±0.04和0.13±0.03。由总体数据得到的结果为0.12±0.01。G0世代的选择差异为18.24g，G1为21.199，世代间平均选择差异19.72g。相应的G1和G2世代的遗传进展分别为22.06g和11.93g，相当于6.36％和3.52％最小二乘均值体重。经两代选择之后，累计遗传进展为10.10％。说明大菱鲆BLUP选育总体上是成功的。
2.利用基于分子标记的亲缘关系估计大菱鲆体重遗传参数和育种值的研究
为了解决大菱鲆育种当中出现的基础群体来源不明和系谱深度相对较浅的问题，本研究开发了一种基于分子标记的大菱鲆遗传参数估计方法，并评价了其准确性。实验群体包括来自于2013级79个家系的843尾15月龄个体，这些个体由50尾雄性亲鱼和34尾雌性亲鱼通过人工授精繁殖得到。20个微卫星位点用于实验群体分型，分型结果进一步计算得到所有个体间的分子亲缘关系。系谱信息和分子亲缘关系分别构建加性遗传矩阵用于同一个动物模型以估计群体遗传参数和个体育种值。随后利用交叉验证进一步比较两种方法对个体育种值的估计准确度。基于系谱的体重体长遗传力分别为0.33±0.15与0.24±0.14;基于分子亲缘则均为0.23±0.04。基于系谱的遗传和表型相关分别为0.96±0.02和0.87±0.01:而基于分子亲缘分别为0.99±0.02和0.89±0.01。交叉验证结果表明系谱法和分子亲缘法估计育种值的准确度分别为0.85和0.92。以上结果表明当系谱信息缺乏或者不准确时，分子亲缘方法估计遗传参数是可行的。
3.大菱鲆5月龄幼鱼体重性状关联SNP验证及分子标记辅助BLUP估计育种值
在本实验室开发的高密度遗传连锁图谱基础之上。筛选出了4个幼鱼体重性状相关候选SNP位点，利用一般线性模型对其在多家系内进行性状关联验证。利用Taqman探针法对这4个SNP位点在2016级7个家系共180尾个体组成的混合群体内分型。首先对家系效应和基因型效应进行方差齐性检验和正态分布检验，结果发现符合一般线性模型分析要求，所得结果具有统计学意义。其次利用包含家系效应和基因型效应的一般线性模型进行分析。结果发现4个SNP位点当中，只有一个，即SNP105在多家系内与幼鱼体重呈极相关关系(P＜0.01)，其它三个标记在多家系内与幼鱼体重相关性不显著。这说明因为遗传背景的差异。在作图群体内得到的性状关联标记在更为复杂的群体内往往与性状并不相关。利用4个性状关联候选SNP进一步用于加个家系组成的育种群体分型。4个SNP分别建立包含基因型固定效应的基因辅助BLUP模型进行分析。结果显示同样只有SNP105标记与幼鱼体重性状呈现极显著相关(P＜0.01)，其它三个标记与性状相关性均不显著。基因型从固定效应为0.682±0.2309，大于基因型GA和GG。说明基因型从个体生长具有优势。利用标记辅助BLUP估计得到的个体间育种值与传统BLUP得到的结果有一定差异，两组数据皮尔逊相关度为0.75。利用两组数据分别计算得到的家系平均育种值并进行排名，结果显示两组数据得到前20个家系当中，有13个相同，有7个不同。说明利用标记辅助BLUP会极大改变家系选育的选择结果。
4.大菱鲆Cygb-2基因不同组织表达及其与体重性状关联性分析
通过序列比对我们发现体重性状关联标记SNP105在物理距离上靠近大菱鲆Cygb-2基因，两者相差约1600bp，为了进一步验证SNP105与体重性状的关联作用是否与Cygb-2基因相关。我们通过荧光定量PGR技术研究了Cygb-2基因在5月龄大菱鲆不同组织中的表达水平，并以选取表达量最为丰富的组织为代表研究该基因mRNA表达量与体重之间的关联分析。结果表明，大菱鲆脑组织Cygb-2相对表达量具有绝对优势。回归分析结果不支持脑组织Cygb-2相对表达量对5月龄大菱鲆体重有显著性作用。该Cygb-2基因对体重性状的作用有待于未来进一步确认。
1.大菱鲆体重性状遗传进展研究
利用来自于2006年到2014年间建立的508个家系的10952个个体的表型数据和系谱信息进行体重遗传力和遗传进展的估计。数据来自于7个年份，分别属于3个世代。由单一世代数据估计的遗传力分别为0.11±0.08。0.18±0.09和0.17±0.07，由总体数据得到的估计值为0.19±0.04。由单一世代数据估计的共同环境效应分别为0.10±0.04，0.14±0.04和0.13±0.03。由总体数据得到的结果为0.12±0.01。G0世代的选择差异为18.24g，G1为21.199，世代间平均选择差异19.72g。相应的G1和G2世代的遗传进展分别为22.06g和11.93g，相当于6.36％和3.52％最小二乘均值体重。经两代选择之后，累计遗传进展为10.10％。说明大菱鲆BLUP选育总体上是成功的。
2.利用基于分子标记的亲缘关系估计大菱鲆体重遗传参数和育种值的研究
为了解决大菱鲆育种当中出现的基础群体来源不明和系谱深度相对较浅的问题，本研究开发了一种基于分子标记的大菱鲆遗传参数估计方法，并评价了其准确性。实验群体包括来自于2013级79个家系的843尾15月龄个体，这些个体由50尾雄性亲鱼和34尾雌性亲鱼通过人工授精繁殖得到。20个微卫星位点用于实验群体分型，分型结果进一步计算得到所有个体间的分子亲缘关系。系谱信息和分子亲缘关系分别构建加性遗传矩阵用于同一个动物模型以估计群体遗传参数和个体育种值。随后利用交叉验证进一步比较两种方法对个体育种值的估计准确度。基于系谱的体重体长遗传力分别为0.33±0.15与0.24±0.14;基于分子亲缘则均为0.23±0.04。基于系谱的遗传和表型相关分别为0.96±0.02和0.87±0.01:而基于分子亲缘分别为0.99±0.02和0.89±0.01。交叉验证结果表明系谱法和分子亲缘法估计育种值的准确度分别为0.85和0.92。以上结果表明当系谱信息缺乏或者不准确时，分子亲缘方法估计遗传参数是可行的。
3.大菱鲆5月龄幼鱼体重性状关联SNP验证及分子标记辅助BLUP估计育种值
在本实验室开发的高密度遗传连锁图谱基础之上。筛选出了4个幼鱼体重性状相关候选SNP位点，利用一般线性模型对其在多家系内进行性状关联验证。利用Taqman探针法对这4个SNP位点在2016级7个家系共180尾个体组成的混合群体内分型。首先对家系效应和基因型效应进行方差齐性检验和正态分布检验，结果发现符合一般线性模型分析要求，所得结果具有统计学意义。其次利用包含家系效应和基因型效应的一般线性模型进行分析。结果发现4个SNP位点当中，只有一个，即SNP105在多家系内与幼鱼体重呈极相关关系(P＜0.01)，其它三个标记在多家系内与幼鱼体重相关性不显著。这说明因为遗传背景的差异。在作图群体内得到的性状关联标记在更为复杂的群体内往往与性状并不相关。利用4个性状关联候选SNP进一步用于加个家系组成的育种群体分型。4个SNP分别建立包含基因型固定效应的基因辅助BLUP模型进行分析。结果显示同样只有SNP105标记与幼鱼体重性状呈现极显著相关(P＜0.01)，其它三个标记与性状相关性均不显著。基因型从固定效应为0.682±0.2309，大于基因型GA和GG。说明基因型从个体生长具有优势。利用标记辅助BLUP估计得到的个体间育种值与传统BLUP得到的结果有一定差异，两组数据皮尔逊相关度为0.75。利用两组数据分别计算得到的家系平均育种值并进行排名，结果显示两组数据得到前20个家系当中，有13个相同，有7个不同。说明利用标记辅助BLUP会极大改变家系选育的选择结果。
4.大菱鲆Cygb-2基因不同组织表达及其与体重性状关联性分析
通过序列比对我们发现体重性状关联标记SNP105在物理距离上靠近大菱鲆Cygb-2基因，两者相差约1600bp，为了进一步验证SNP105与体重性状的关联作用是否与Cygb-2基因相关。我们通过荧光定量PGR技术研究了Cygb-2基因在5月龄大菱鲆不同组织中的表达水平，并以选取表达量最为丰富的组织为代表研究该基因mRNA表达量与体重之间的关联分析。结果表明，大菱鲆脑组织Cygb-2相对表达量具有绝对优势。回归分析结果不支持脑组织Cygb-2相对表达量对5月龄大菱鲆体重有显著性作用。该Cygb-2基因对体重性状的作用有待于未来进一步确认。