脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）又称小白虾、迎春虾,主要分布于黄渤海浅海低盐水域,是我国重要的中小型经济虾类。脊尾白虾为广温、广盐、广布种,具有生长速度快、繁殖周期短、适应能力强等优点,现已成为我国沿海地区的特色养殖品种。我国有低洼盐碱水域4600万hm2,具有养殖潜力的盐碱水面积可达667万hm2,盐碱水由于具有高p H、高碳酸盐碱度及离子组成复杂等特点,阻碍了盐碱水资源的充分开发利用。脊尾白虾作为一种对盐碱环境适应能力强的经济虾类,是开展甲壳类盐碱适应分子机制研究的理想材料。本研究通过构建家系材料估计了脊尾白虾耐碱性状的遗传力和遗传相关,结合转录组、miRNA与SNP位点筛选碱度胁迫下的差异表达基因并验证其功能,解析脊尾白虾的耐碱机制,结果将为推动脊尾白虾良种选育进程提供基础资料,并为揭示甲壳动物耐碱机制提供参考。主要研究内容如下:1.脊尾白虾耐碱性状遗传力和遗传相关的估计应用数量遗传学原理和全同胞组内相关法估计了50日龄脊尾白虾耐碱性状的遗传力和遗传相关。采用定向交尾方式构建脊尾白虾50个全同胞家系（包括42个半同胞家系）,利用SPSS软件的一般线性模型（GLM）对各家系碱度胁迫的存活时间进行方差分析,估计了脊尾白虾耐碱性状的遗传力和遗传相关。结果显示,脊尾白虾耐碱性状的遗传力为0.18-0.60,属于中等遗传力;50日龄脊尾白虾耐碱性状与体长的遗传相关和表型相关分别为-0.401和0.127,耐碱性状和体重的遗传相关和表型相关分别为-0.196和0.033。研究结果表明,选择育种对于脊尾白虾耐碱性状的改良具有较大潜力,在选育过程中可将生长性状与耐碱性状进行综合选择,培育高产抗逆新品种。2.基于转录组、miRNA和SNP位点解析脊尾白虾耐碱机制利用高通量测序分析了碱度胁迫后脊尾白虾鳃组织的转录组,共获得136.15 Gb数据,Q30碱基百分比达93.74%以上,组装得到14112条Unigene并成功注释12571条,其中NR成功注释12383条,KEGG成功注释7788条。利用表达定量软件RSEM分别对基因和转录本的表达水平进行定量分析,与对照相比,碱胁迫24h后,共有96条基因发生差异表达,其中56条基因上调,40条基因下调;碱胁迫48h后,共有272条基因发生差异表达,其中147条基因上调,125条基因下调。差异表达基因经GO富集,分析发现具有转运活性、底物特异性转运体活性、脂质转运蛋白活性、分子功能等GO功能显著富集,多数差异表达基因与跨膜运输、离子转运等生命活动有密切联系。分析急性碱度胁迫后脊尾白虾miRNA测序结果,获得20个差异表达miRNA,新发现6个miRNA,其中dme-miR-9a-5p和dme-miR-1-3p在胁迫过程中均上调表达,其可能与脊尾白虾耐碱机制有着较为密切的联系。通过混合样品测序分析技术,筛选与耐碱性状相关的QTL 6个,与耐碱性状显著相关的SNP位点85个。研究结果为探究脊尾白虾耐碱机制提供了基础资料。3.脊尾白虾水通道蛋白基因的克隆与功能验证通过对前期脊尾白虾的转录组测序数据进行分析,研究发现在急性碱胁迫条件下水通道蛋白（Aquaporin,AQP）的两个亚型:水通道蛋白4（Aquaporin4,AQP4）与水通道蛋白11（Aquaporin11,AQP11）的表达量均发生变化,本研究利用RACE（Rapid-amplification of cDNA ends）技术成功克隆了AQP4和AQP11基因cDNA全长。AQP4基因开放阅读框（ORF）621bp,编码206个氨基酸,预测分子量为21.673kDa,理论等电点8.30,为疏水性蛋白,具有5个跨膜结构域;AQP11基因开放阅读框（ORF）长度783bp,共编码260个氨基酸,预测蛋白分子量为28.49kDa,理论等电点5.40,为疏水性蛋白,具有4个跨膜结构域。序列比对结果显示,AQP4基因与罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）同源性最高,为94.63%;AQP11与斑节对虾（Penaeus monodon）同源性最高,达到81.47%。为验证水通道蛋白的功能,本研究通过RNA干扰技术特异性沉默AQP4和AQP11基因表达,结果发现,碳酸盐碱度胁迫后,注射干扰后的脊尾白虾死亡率显著升高,AQP4干扰组72h死亡率达到45%,AQP11干扰组72h死亡率达到55%,明显高于对照组;同时,发现AQP4干扰组在24h、48h与72h时血液渗透压变化幅度明显高于对照组,72h时渗透压明显升高,AQP11干扰组血液渗透压在三个时间点均明显升高。综上所述,水通道蛋白在脊尾白虾应对碱度胁迫过程中起到了调节渗透压,维持体内外离子平衡的作用。