從國際水產(chǎn)生物技術中“突圍”？中國這場翻身仗免不了！

不只是中國，全基因組選擇育種和分子設計育種在世界各國都呈現(xiàn)方興未艾的態(tài)勢，并且隨著全球生物技術創(chuàng)新浪潮的迭起，生物技術的研究應用已經(jīng)成為世界各國水產(chǎn)科技競爭的焦點和國際交流合作的熱點。

     各國的水產(chǎn)養(yǎng)殖基因組研究情況

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的廣泛開展，越來越多的適合不同生態(tài)環(huán)境養(yǎng)殖的水產(chǎn)種質資源得到開發(fā)和利用。同時，生物多樣性保護問題日益受到國際社會的重視，世界各國尤其是發(fā)達國家，如美國、英國、日本、澳大利亞均設立了各種專業(yè)或綜合性的生物種質資源保藏、評價和發(fā)掘機構，制訂了不同形式的重大計劃。

1．美國水產(chǎn)養(yǎng)殖種類基因組計劃

美國農(nóng)業(yè)部在上世紀90年代初已開始個別資助水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的基因組研究，并在1997年9月正式啟動了較為全面的水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的基因組計劃，該計劃選擇了5種水產(chǎn)養(yǎng)殖動物，它們分別是斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus）、虹鱒（Onchorhynchus mykiss）、羅非魚（Oreochromis niloticus）、凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）和牡蠣（Crassostrea gigas）。

美國的水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因組計劃的第一階段花費了5年時間。計劃名稱是《水產(chǎn)養(yǎng)殖種類的遺傳圖譜》(genetic maps of aquaculture species)。并且提出了3個階段小目標：建立遺傳連鎖圖譜、數(shù)量性狀位點的定位、比較基因組作圖。

目前，美國培育的三倍體牡蠣已占美國牡蠣苗種來源的70%左右，培育的南美白對蝦良種因其高產(chǎn)抗逆的特性，已占領并壟斷國際養(yǎng)蝦產(chǎn)業(yè)。

特別是美國邁阿密南美白對蝦育種基地（SIS）的種蝦進入中國市場已近20年，曾一度占市場份額達80%左右，幾乎壟斷中國種蝦供應市場。

2．多個歐洲國家與加拿大合作開展鮭鱒魚類基因組計劃

挪威、法國、丹麥和蘇格蘭等幾個歐洲國家與加拿大合作，并早在1997年就發(fā)表了連鎖圖譜。在建立了物理圖譜之后，它們又用熒光原位雜交的方法鑒定微衛(wèi)星在染色體上的定位，并試圖用該微衛(wèi)星物理定位技術將大西洋鮭的物理圖譜和遺傳圖譜進行整合。

這其中，挪威對鮭鱒一直十分“執(zhí)著”，從1972年以來一直堅持鮭鱒選育，可以說是把鮭鱒研究透了，它們研究了鮭鱒的生長速度、性成熟年齡、抗病毒病和抗細菌病能力、肉色和肌肉中脂肪含量等的機制。

此外，它們還在此基礎上進行良種選育，現(xiàn)已培育出了一批鮭鱒魚類的優(yōu)良品種，還大大縮短了育種周期并降低了餌料系數(shù)。

3．日本的虹鱒基因組計劃

日本也開展了虹鱒的基因組計劃，克隆了大量的微衛(wèi)星并建立了遺傳連鎖圖譜，同時開展了利用遺傳連鎖定位技術將虹鱒有關傳染性胰臟壞死病毒（IPNV）性疾病的抗性基因位點定位在連鎖圖上。

4．英國和法國的河魨基因組研究

英國和法國也走在了水產(chǎn)品基因組研究的前列，早在上世紀90年代初就開展了河魨（Fugu rubripes）的基因組研究，雖然河魨的基因組信息是養(yǎng)殖魚類中最豐富的，但河魨卻由于基因組中重復序列少而被作為人類基因組研究的模式生物。

可以看出，上述的這些發(fā)達國家都十分重視水產(chǎn)養(yǎng)殖種業(yè)的發(fā)展，不僅不斷加大研究投入，還取得了一系列重大突破。雖說他們水產(chǎn)養(yǎng)殖種業(yè)總規(guī)模低于中國，但產(chǎn)業(yè)集中度較高，良種覆蓋率也較高，苗種質量還很穩(wěn)定，所以單位售價也遠高于我國。

     我國水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因組研究發(fā)展情況

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因組研究發(fā)展情況其實一句話就可以概括——起步晚，步伐快。

我國水產(chǎn)生物技術研究在本世紀初起步，在水產(chǎn)動物功能基因、關鍵種類的分子標記開發(fā)規(guī)模以及環(huán)境基因組學、比較基因組學、營養(yǎng)基因組學等方面都與世界先進國家之間還存在一定差距。

但俗話說得好——“好飯不怕晚”，我國的水產(chǎn)生物領域正開足馬力，加快研究步伐，在功能基因篩選與克隆、重要性狀分子標記篩選與應用、水產(chǎn)動物遺傳連鎖圖譜構建、性別控制與單性苗種培育等眾多方面都已經(jīng)取得了較好的進展。

并且在水產(chǎn)分子育種學、保護生物學、分子系統(tǒng)學、分子免疫學以及轉基因研究等方面已經(jīng)開始應用基因組研究技術和方法，并通過基因組資源推動了各個研究領域的快速發(fā)展。

可以說，我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖研究已經(jīng)正式步入到基因組時代啦！

我國在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面理論、實踐“雙開花”，不僅不斷夯實水產(chǎn)種業(yè)理論研究基礎，還積極開展水產(chǎn)種業(yè)原始創(chuàng)新和關鍵技術突破。

目前，水產(chǎn)種質資源收集保存、基因資源發(fā)掘利用、育種技術研發(fā)及新品種培育等方面都取得了突出進展，水產(chǎn)生物基因組、種質創(chuàng)制等也走在了國際前列。

我國已經(jīng)成功完成了包括半滑舌鰨、牡蠣、鯉魚、石斑魚、大黃魚等重要水產(chǎn)物種的全基因組序列測定和圖譜繪制，培育一批水產(chǎn)新品種。

而且，我國還初步形成了層次多樣的水產(chǎn)種質保存技術體系，破譯了牙鲆、凡納濱對蝦、刺參、櫛孔扇貝、海帶等的全基因組序列。草魚、團頭魴等大宗淡水魚種質資源開發(fā)利用進程加速，扇貝分子育種技術突破了水產(chǎn)生物全基因選擇育種實際應用的技術瓶頸，建成國際上第一個水產(chǎn)生物的全基因組選擇育種平臺。

半滑舌鰨基因組圖譜 圖片來源：黃海水產(chǎn)研究所王娜提供

當然，這一領域也涌現(xiàn)了許多基因技術的新成果，如中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心創(chuàng)新RNA功能敲除技術，開展魚類性別編輯。

圖片來源：中國水產(chǎn)

這項技術具有操作簡單與表型明顯的特點，可同時操作幾百至上萬枚卵子，能夠實現(xiàn)優(yōu)良性狀的批量化篩選，提升了生物育種的有效性。

淡水漁業(yè)研究中心應用此項技術創(chuàng)制了轉雄、轉雌、敗育以及糖原合成異常的羅非魚、性腺發(fā)育阻抑的黃顙魚，取得了淡水魚類生物育種基因編輯技術的新突破。利用該項技術，培育了帶有特定基因轉錄敲除的實驗魚5000尾。

如果把這項技術應用于實際育種過程中，能夠顯著提升水產(chǎn)動物重要性狀的遺傳改良成效，大幅縮短常規(guī)育種進程，提高水產(chǎn)優(yōu)良新品種和新種質的創(chuàng)制效率。

除了RNA功能敲除技術，還有黑龍江水產(chǎn)研究所利用基因編輯技術創(chuàng)制少肌間刺鯽突變體。

圖片來源：中國水產(chǎn)

我們都知道，鯽魚是很鮮美的，可是肌間刺多的鯽魚讓許多想吃、又不會挑刺的人“望魚生畏”。那么，這項技術就可以很好的解決這個問題啦。

這個研究針對鯉科魚類肌間刺的發(fā)生發(fā)育和形成的分子機制進行系統(tǒng)研究，篩選到了無肌間刺和少肌間刺的鯽突變體，為無肌間刺鯽新品種的選育儲備了必需的科學素材，也為其他經(jīng)濟魚類肌間刺性狀的遺傳改良提供了理論依據(jù)和技術支撐。

有了這項技術，相信無肌間刺和少肌間刺的魚會越來越受到歡迎，喜歡吃魚的人也會越來越多。

     中國漁業(yè)全力打好種業(yè)翻身戰(zhàn)！

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖基因組研究雖然相比別的國家起步稍微晚了些，但我們“跑得快”呀，近年來，我國科技工作者利用基因技術取得了一個個新突破，培育了一個又一個的新品種。

比如，黃海水產(chǎn)研究所就自主創(chuàng)新培育出了中國對蝦“黃海4號”新品種。他們以良種為載體，良種加良法相配套，在我國沿海地區(qū)進行了產(chǎn)業(yè)化推廣應用。

圖片來源：中國水產(chǎn)

中國對蝦“黃海4號”生長速度快、抗逆能力強，可以有效保障對蝦養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，還推動了中國對蝦養(yǎng)殖良種化建設步入世界先進行列。目前，養(yǎng)殖中國對蝦良種覆蓋率接近于100%，良種增產(chǎn)貢獻率達到20%以上。

2020年11月在第二十二屆中國國際高新技術成果交易會上，中國對蝦“黃海4號”品種獲“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”，可以說是咱們蝦界的“三好學生”了。

此外，羅非魚“粵閩1號”也表現(xiàn)不錯，它是珠江水產(chǎn)研究所利用群體選育、家系選育和雜交選育等育種技術相結合的方法培育出的新品種，具有生長快、出肉率高等優(yōu)點。

圖片來源：中國水產(chǎn)

這個研究成果解決了羅非魚單雄性苗種生產(chǎn)需要激素誘導轉性的問題，突破了超雄羅非魚親本規(guī)?；a(chǎn)中的技術瓶頸，在規(guī)?；a(chǎn)種苗時自然雄性率達到98.3%。

新品種超雄父本制種容易、利于規(guī)模化生產(chǎn)，適宜在我國羅非魚主產(chǎn)區(qū)人工可控的淡水水體中養(yǎng)殖。被遴選為國家重點研發(fā)計劃“藍色糧倉科技創(chuàng)新”重點專項3個標志性成果之一，獲得第二十二屆中國國際高新技術成果交易會優(yōu)秀產(chǎn)品獎。

各國水產(chǎn)生物技術發(fā)展迅猛，要想從中突圍可不是一件容易的事，上面我們列舉了我國水產(chǎn)生物技術的眾多成果，但其實這背后是一代又一代科研人員的辛勤付出，下一期，我們就來看看水產(chǎn)生物技術幕后的故事。

出品：科普中國

作者：劉雅丹（中國水產(chǎn)學會原秘書長助理/研究員，全國首席科學傳播專家）