硬壳蛤（Mercenaria mercenaria）自然栖息于北美大西洋沿岸，是美国重要的渔业资源。1997 年，张福绥院士等人由美国引种硬壳蛤至我国，其耐温耐盐，适合我国大部分池塘养殖，目前已成为一种重要的池塘养殖贝类，养殖面积数十万亩。壳色是双壳贝类一项重要的表型性状，逐渐成为贝类育种关注的热点。在经济贝类中，壳色可影响海产品受消费者的喜爱程度和其市场价格。因此研究硬壳蛤壳色差异的分子机制，对选育壳色新品种具有重要实践意义。

    本研究利用 ELISA 测定贝壳、外套膜类胡萝卜素和黑色素含量，利用 Raman spectra 技术研究贝壳表面着色和未着色区域的微观特征，解释壳色差异的原因；利用 RNA-seq 从壳色发生和壳色沉积阶段研究转录调控特征，筛选出壳色相关的基因和代谢通路；基于转录组数据筛选潜在的壳色分子标记，为将来分子辅助育种提供序列参考。主要研究结果如下：

         1、贝壳和外套膜色素种类和组成

    利用 ELISA 检测硬壳蛤贝壳和外套膜类胡萝卜素和黑色素含量。红色贝壳与杂色贝壳类胡萝卜素、黑色素浓度都显著高于白色贝壳（p<0.05）；除 25mm 贝壳类胡萝卜素和黑色素浓度略有下降外，相同壳色不同规格的贝壳类胡萝卜素、黑色素浓度无明显差异；外套膜类胡萝卜素和黑色素的含量与壳色相关，红色个体外套膜类胡萝卜素和黑色素含量显著高于杂色和白色（p<0.05），杂色和白色之间差异不显著（p>0.05）。利用拉曼光谱检测贝壳表面微观物质基础，在色素分布区域可获得多烯-类胡萝卜素的特征信号，也有少数光谱中含有类似于黑色素的特征信号，色素未着色区域未检测到多烯-类胡萝卜素信号峰。

         2、稚贝壳色发生的转录机制

    通过 Illumina 测序对未着色、白色和红色稚贝进行了基因表达研究。“黑色素/黑素瘤生成”、“ABC 转运子”、“类胡萝卜素代谢相关途径”和“卟啉和叶绿素代谢”可能参与调节了硬壳蛤稚贝的壳色发生过程。与脂质转运、ABC 转运子以及卟啉和叶绿素代谢相关的基因可能是稚贝壳呈红色的原因。

         3、成贝壳色沉积的转录机制

    通过 Illumina 测序对三种不同壳色硬壳蛤外套膜进行了基因表达研究。色素合成类基因、脂质结合与运输、ATP 合成等基因在红 vs 白中存在显著差异，说明脂质代谢可能影响色素沉积，色素沉积需要消耗能量；信号转导类基因在红 vs杂中存在显著差异，锌离子结合类基因在白 vs 杂中存在显著差异，表明信号转导和锌离子结合可能在杂色壳沉积过程中具有关键作用。

         4、壳色性状候选分子标记的开发

    基于转录组数据，利用转录组比较和 SNP 卡方分析筛选 SSR 和 SNP 标记。筛选出 476 个红色特有 SSR，445 个白色特有 SSR，481 个杂特有 SSR 标记。获得了 235 个差异显著的 SNP 位点（p<0.05）。