我國水產(chǎn)生物技術(shù)的研究進(jìn)展

1、生物技術(shù)通報(bào)技術(shù)與方法年第期我國水產(chǎn)生物技術(shù)的研究進(jìn)展熊良偉王帥兵王權(quán)（江蘇畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，泰州）摘要：水產(chǎn)生物技術(shù)是生物技術(shù)的重要組成部分，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的各個(gè)學(xué)科中。從水產(chǎn)動(dòng)物功能基因的篩選與克隆、分子標(biāo)記的篩選與應(yīng)用、基因工程和細(xì)胞工程育種、性別決定機(jī)制和性別控制研究、魚類低溫生物工程研究等五個(gè)方面闡述我國水產(chǎn)生物技術(shù)的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：水產(chǎn)生物技術(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖育種（），：，。，：，水產(chǎn)生物技術(shù)是以水產(chǎn)生物為主要研究對(duì)象，以水產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為目的，以基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程等現(xiàn)代生物技術(shù)為主體的綜合性技術(shù)體系。水產(chǎn)生物技術(shù)是生物技術(shù)的重要組成部分，也是當(dāng)今世界發(fā)展最快的高技術(shù)領(lǐng)域

2、之一。由于生物技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖、良種培育、性別控制、生殖調(diào)控與苗種生產(chǎn)、病害防治、種質(zhì)資源保存與瀕危物種保護(hù)以及水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染治理等方面具有重要的理論及應(yīng)用價(jià)值，水產(chǎn)生物技術(shù)自誕生之日起，就受到各國政府和科學(xué)家的高度重視。我國生物技術(shù)研究起步于世紀(jì)年代末，即同工酶檢測(cè)的種質(zhì)資源時(shí)代和核移植的細(xì)胞工程育種時(shí)代；世紀(jì)年代，進(jìn)入了以基因研究為核心，以創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因品種為中心的基因工程育種、基因克隆、基因功能鑒定的研究階段；世紀(jì)年代中期至今，開始規(guī)?；_發(fā)分子標(biāo)記，規(guī)?；寺⌒誀钕嚓P(guān)基因并利用分子標(biāo)記評(píng)估種質(zhì)、開展分子收稿日期：育種、倍性育種和性別控制育種等應(yīng)用與探索性研究。從水產(chǎn)動(dòng)物功能基因的篩選與克隆

3、、分子標(biāo)記的篩選與應(yīng)用、基因工程和細(xì)胞工程育種、性別決定機(jī)制和性別控制研究、魚類低溫生物工程研究等五個(gè)方面闡述我國水產(chǎn)生物技術(shù)的研究進(jìn)展。水產(chǎn)動(dòng)物功能基因的篩選與克隆功能基因組研究是進(jìn)入世紀(jì)以來水產(chǎn)生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)。國內(nèi)許多科研院所和大學(xué)都開展了水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物基因篩選與克隆的研究，這方面的研究也成為近幾年國內(nèi)水產(chǎn)生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，取得了非常明顯的進(jìn)展?？寺〉幕虼笾驴煞譃槊庖呖共∠嚓P(guān)基因、生長(zhǎng)、生殖與發(fā)育相關(guān)基因、性別控制相關(guān)基因、溶菌酶和激酶等酶類基因等幾大類。研究的對(duì)象主要包括牙鲆、大菱鲆、石斑魚、大黃魚、鱸、真鯛、羅非魚、銀鯽、鱖、鰱、黃鱔、草魚、鯉、黃顙魚、翹嘴紅舶、鱘魚

4、等海、淡水養(yǎng)殖魚類，中國對(duì)蝦、斑節(jié)對(duì)蝦、螯蝦、中華鱉、扇貝、中華基金項(xiàng)目：江蘇畜牧獸醫(yī)職丁技術(shù)學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目（）作者簡(jiǎn)介：熊良偉，男，碩十研究生，講師，從事水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)研究與教學(xué)工作；：通訊作者：王權(quán)，副教授，研究方向：水產(chǎn)養(yǎng)殖；：萬方數(shù)據(jù)生物技術(shù)通報(bào)年第期絨螯蟹、羅氏沼蝦和日本沼蝦等無脊椎動(dòng)物，另外還有斑馬魚和文昌魚等模式動(dòng)物。在幾種重要海水養(yǎng)殖動(dòng)物的功能基因篩選方面上，目前已開展了卓有成效的工作。如等構(gòu)建了中國對(duì)蝦的文庫，測(cè)定了上萬個(gè)序列，獲得一大批功能已知或未知的基因序列；等舊。在海水養(yǎng)殖魚類功能基因組研究上開展了大量工作，構(gòu)建了真鯛、大菱鲆和牙鲆文庫個(gè)，測(cè)定了多個(gè)序列，篩選和克隆

5、到功能基因多個(gè)，其中與免疫抗病相關(guān)功能基因多個(gè)，主要包括抗菌肽、天然抗性相關(guān)巨嗜蛋白和等，與生長(zhǎng)和代謝相關(guān)功能基因多個(gè)，其他相關(guān)基因多個(gè)。等”、等對(duì)石斑魚魚類的生長(zhǎng)激素和類胰島素生長(zhǎng)因子型受體等激素或神經(jīng)遞質(zhì)等相關(guān)功能基因以及免疫相關(guān)功能基因等進(jìn)行了克隆和分析。在淡水魚、蝦重要性狀相關(guān)功能基因篩選與克隆的研究中，許多學(xué)者也做了大量工作，如等¨在銀鯽魚類上篩選到一些生長(zhǎng)發(fā)育和免疫相關(guān)功能基因；俞菊華等一、唐永凱等¨”在羅非魚、黃鱔、黃顙魚上克隆到了與性別相關(guān)的基因；戈賢平等¨在翹嘴紅鉑上克隆出了與糖代謝相關(guān)的基因。分子標(biāo)記的篩選與應(yīng)用分子標(biāo)記是以個(gè)體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷

6、酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是水平遺傳多態(tài)性的直接反映。年等¨糾創(chuàng)立了限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（）技術(shù)，它是一種以雜交為基礎(chǔ)的第一代遺傳標(biāo)記，年首先提出了利用作為標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖譜。作為第代分子標(biāo)記開創(chuàng)了直接應(yīng)用多態(tài)性發(fā)展遺傳標(biāo)記的新階段，隨后相繼開發(fā)了、和、等不同的分子標(biāo)記技術(shù)。由于分子標(biāo)記在水產(chǎn)生物遺傳育種、遺傳多樣性分析和種質(zhì)鑒定等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值，因而在世紀(jì)年代初期很快進(jìn)入水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，并形成研究熱潮。近幾年來國內(nèi)一些單位也開發(fā)了大量的水產(chǎn)動(dòng)物分子標(biāo)記，建立了多種不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的微衛(wèi)星、和等分子標(biāo)記技術(shù)。在淡水動(dòng)物方面，主要篩選開發(fā)了羅非魚、草魚、鰱、鯉、鳙、哲羅魚、鱖、中華

7、鱘、銅魚、圓口銅魚、稀有鮞萬方數(shù)據(jù)鯽等水產(chǎn)動(dòng)物的微衛(wèi)星標(biāo)記；在海水動(dòng)物方面，主要篩選開發(fā)了大菱鲆、紅鰭東方觸、蝦夷扇貝、牙鲆、紫紅笛鯛、中國對(duì)蝦、真鯛、大黃魚、皺紋盤鮑、黃鰭鯛等水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的微衛(wèi)星標(biāo)記。在標(biāo)記輔助選擇育種方面，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院是國內(nèi)率先開展了分子育種技術(shù)研究的科研單位，并在該領(lǐng)域獲得了可喜的進(jìn)展。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院各研究所克隆的微衛(wèi)星種類覆蓋了我國的海淡水主要養(yǎng)殖種，共有近個(gè)物種總計(jì)多個(gè)微衛(wèi)星序列被測(cè)定，篩選出多態(tài)性標(biāo)記多個(gè)，其中與抗病、抗寒、體重、性別等性狀相關(guān)標(biāo)記近百條，為分子育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在第三代分子標(biāo)記的篩選與應(yīng)用中，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院各研究所也開展了大量的

8、工作，取得了一定的成果。在連鎖圖譜的構(gòu)建以及的定位上，目前已建立了鯉、中國對(duì)蝦的連鎖圖譜，鯉已有體重、體長(zhǎng)等個(gè)性狀的定位結(jié)果¨。鯉、羅非魚、中國對(duì)蝦的分子育種研究已開展，形成了培育品種所需的基礎(chǔ)群體。獲得鯉分子育種相關(guān)專利項(xiàng)，建立了分子標(biāo)記指導(dǎo)群體選育、家系選育和育成品種群體遺傳結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)育種技術(shù)路線，為我國開展水產(chǎn)分子育種研究奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。我國是世界上率先開展轉(zhuǎn)基因魚的研究工作的國家之一，年朱作言舊培育出了世界首例轉(zhuǎn)基因魚，后來又進(jìn)行轉(zhuǎn)全魚基因研究，轉(zhuǎn)植由鯉魚肌動(dòng)蛋白基因啟動(dòng)調(diào)控順序（）驅(qū)動(dòng)的草魚生長(zhǎng)激素，這一“全魚”重組基因的黃河鯉夏花，經(jīng)過個(gè)月的生長(zhǎng)，平均體重比對(duì)照魚高

9、出，約的轉(zhuǎn)基因魚體重為以上，最大的達(dá)；月齡時(shí)，體重竟達(dá)，是對(duì)照魚最大體重的兩倍舊引。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所培育的轉(zhuǎn)基因超級(jí)鯉生長(zhǎng)較對(duì)照最大正常個(gè)體快倍，其子代仍具有快速生長(zhǎng)特征心塒。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心主持的“轉(zhuǎn)基因團(tuán)頭魴和鯉魚的研究”課題，分離克隆了魚類生長(zhǎng)激素基因，并成功地應(yīng)用于團(tuán)頭魴的轉(zhuǎn)基因研究，得到了具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)基因團(tuán)頭魴?！?。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所研究獲得了生長(zhǎng)快、超大型的轉(zhuǎn)基因唐魚，最大個(gè)體體重基因工程和細(xì)胞工程育種年第期熊良偉等：我國水產(chǎn)生物技術(shù)的研究進(jìn)展是對(duì)照組最大個(gè)體體重的倍，是對(duì)照組平均體重的倍，轉(zhuǎn)紅色熒光蛋白基因唐魚品系已培育到第代

10、，獲得了穩(wěn)定遺傳和表達(dá)的純系舊。在細(xì)胞工程育種方面，主要開展了雌核發(fā)育的研究，研究的對(duì)象涉及到魚、蝦和貝類。采用的方法大多還是用以前的異源精子誘導(dǎo)法。如張桂蓉等口¨采用技術(shù)分析了人工雌核發(fā)育鰱近交遺傳距離、遺傳相似度及群體遺傳多樣性；朱曉琛等副采用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)牙鲆減數(shù)雌核發(fā)育二倍體家系和卵裂雌核發(fā)育二倍體家系的純合性進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)牙鲆卵裂雌核發(fā)育二倍體一代即可形成純合子，而減數(shù)雌核發(fā)育二倍體由于具有較高的重組率，使其與母本的遺傳同質(zhì)性較高；等舊糾通過紫外射線照射方法，滅活鏡鯉精子，然后用其誘導(dǎo)日本鯽魚的卵進(jìn)行了雌核發(fā)育；李雅娟等叫采用紫外線照射法滅活精子獲得四倍體人工雌核發(fā)育誘導(dǎo)太平

11、洋牡蠣；等川通過熱休克方法成功得到了中國對(duì)蝦的三倍體，并在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下研究了二倍體和三倍體在體重、體長(zhǎng)上的差別和關(guān)系。性別決定機(jī)制和性別控制研究在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，有些品種的雌雄魚生產(chǎn)速度差異較大，如羅非魚、黃顙魚雄魚的生長(zhǎng)速度快于雌魚，而鯉魚、牙鲆雌魚的速度顯著快于雄魚，所以生產(chǎn)單性魚可以顯著的提高魚產(chǎn)量，而研究魚類性別決定機(jī)制就顯得尤為重要了。但魚類作為較低等脊椎動(dòng)物，性別決定機(jī)制和性腺分化極其復(fù)雜，魚類的生理性別除了受遺傳因素影響外，還受到外部環(huán)境因子（溫度、光照和食物等）的影響，是二者相互作用的結(jié)果，這就給魚類性別決定研究帶來了一定難度。但是，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，近幾年來有

12、關(guān)魚類性別決定機(jī)理及性別相關(guān)基因的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。唐永凱等¨引通過尋找的同源基因，首次在奧利亞羅非魚上分離到基因，研究顯示它特異性的在卵巢中表達(dá)。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所獲得了個(gè)半滑舌鰨雌性特異分子標(biāo)記的序列，建立了這種魚遺傳性別鑒定的技術(shù)，并申請(qǐng)了專利，該項(xiàng)技術(shù)在半滑舌鰨單性苗種生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價(jià)值，并在其它魚類遺傳性別鑒定和性別控制研究中也具有廣闊應(yīng)用前景。萬方數(shù)據(jù)在魚類性別控制方面的研究，國內(nèi)學(xué)者也取得了豐碩的成果。劉筠在鯉科魚類多倍體育種上首次研制出雌雄兩性能育的異源四倍體鯽鯉，將其與鯉、鯽雜交制備出不育的三倍體的湘云鯉、湘云鯽，具有生長(zhǎng)速度快、食性雜、

13、抗病力強(qiáng)、肉味鮮美等優(yōu)點(diǎn)，在養(yǎng)殖過程中顯示了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，至今已在湖南、廣東、湖北、河南、遼寧等個(gè)省、市養(yǎng)殖。夏德全通過常規(guī)育種和生物技術(shù)相結(jié)合，培育了純種奧利亞羅非魚，使奧尼雜交魚雄性率穩(wěn)定保持在以上，比養(yǎng)殖其他羅非魚增產(chǎn)以上，在全國多個(gè)省、市廣泛養(yǎng)殖。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所育種課題組自年采用極體雌核發(fā)育技術(shù)獲得鰱雌核發(fā)育家系以來，在國家“九五”至“十一五”科技計(jì)劃的連續(xù)支持下，通過系內(nèi)自交、系間雜交，分子標(biāo)記輔助選擇等綜合育種技術(shù)，目前已經(jīng)培育出一個(gè)生長(zhǎng)快、體型好的鰱優(yōu)良選育系，在體長(zhǎng)、體重、成活率三方面均優(yōu)于普通鰱荊州群體。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所采用染色體組

14、操作技術(shù)，在國內(nèi)首次應(yīng)用異源精子（真鯛）誘導(dǎo)牙鲆人工雌核發(fā)育獲得成功，解決了牙鲆性別控制和全雌化規(guī)模化育苗的關(guān)鍵技術(shù)問題，形成了牙鲆全雌化育苗的成套技術(shù)。采用低溫培育方法，使雌核發(fā)育牙鲆雌性化率達(dá)到一；采用高溫誘導(dǎo)方法，使雌核發(fā)育牙鲆雄性化率達(dá)到一。魚類低溫生物工程研究近幾年來，我國在海水魚類精子和胚胎冷凍保存方面取得重大進(jìn)展，在精子冷凍保存方面，共建立了近種海水魚類精子冷凍保存技術(shù)和海水魚類精子庫，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用水平，采用微衛(wèi)星技術(shù)揭示冷凍精子受精后代遺傳結(jié)構(gòu)沒有變化“，并應(yīng)用冷凍精子進(jìn)行了雜交育種試驗(yàn)引。特別是在海水魚類胚胎冷凍保存方面取得突破性進(jìn)展，研究了抗凍劑對(duì)牙鲆胚胎的毒性作用，建立

15、了海水魚類胚胎玻璃化冷凍保存技術(shù)，多次成功地在液氮中獲得冷凍復(fù)活的牙鲆胚胎，并孵化出魚苗“，該領(lǐng)域的研究目前處于國際領(lǐng)先水平。綜上所述，人類基因組測(cè)序項(xiàng)目的完成極大地促進(jìn)了水產(chǎn)生物技術(shù)的發(fā)展，以功能基因組為核心的新一代水產(chǎn)生物技術(shù)已經(jīng)形成并逐漸成為國際上生物技術(shù)通報(bào)年第期的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域，我國目前已醞釀鯉魚全基因組的測(cè)序，這一計(jì)劃的實(shí)施無疑會(huì)帶動(dòng)我國生物技術(shù)的研究熱潮，提升我國水產(chǎn)生物技術(shù)在國際上的影響力。我國近幾年在水產(chǎn)生物技術(shù)的許多方面都開展了大量工作，并在功能基因組、分子標(biāo)記、基因工程和細(xì)胞工程、性別控制以及低溫生物工程等方面取得重要進(jìn)展，在某些方向上達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，但總體上與

16、國際先進(jìn)水平相比，還有相當(dāng)大的差距。我國應(yīng)該加強(qiáng)水產(chǎn)生物技術(shù)研究的頂層設(shè)計(jì)，加大對(duì)水產(chǎn)生物技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的投入，構(gòu)建我國水產(chǎn)生物技術(shù)學(xué)術(shù)研究與交流的體系和平臺(tái)，瞄準(zhǔn)國際上的研究前沿、針對(duì)我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中存在的重大問題、開展自主創(chuàng)新性研究，實(shí)現(xiàn)我國水產(chǎn)生物技術(shù)研究的跨越式發(fā)展，為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。參考文獻(xiàn)，。，（）（），（）：，（扣），（）：，（），（）：，勖（），（）：，：，（），：，口萬方數(shù)據(jù)，（）：，。，。（），：唐永凱，李建林，俞菊華奧利亞羅非魚基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)水產(chǎn)學(xué)報(bào)，（）：唐永凱，李建林，陳文華，等奧利亞羅非魚卵巢芳香化酶基因的克隆及其表達(dá)中國水產(chǎn)科學(xué)

17、，（）：唐永凱，俞菊華，夏德全，等奧利亞羅非魚的分離和克隆水產(chǎn)學(xué)報(bào)，（）：唐永凱，俞菊華，徐跑，等黃顙魚基因的分離和表達(dá)中圍水產(chǎn)科學(xué)，。（）：戈賢平不同糖、脂含量日糧對(duì)翹嘴紅舶相關(guān)糖代謝酶的調(diào)節(jié)研究南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，：，（）：于凌云，白俊杰，葉星，等大口黑鱸基因結(jié)構(gòu)和單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)的篩選水產(chǎn)學(xué)報(bào)。，（）：唐永凱，李建林，俞菊華，等吉富羅非魚基因結(jié)構(gòu)及其多態(tài)性與生長(zhǎng)性狀的相關(guān)性中國水產(chǎn)科學(xué)，（）：，（），：王偉繼，孔杰，董世瑞，等中國明對(duì)蝦分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建動(dòng)物學(xué)報(bào)，（）：，。，（眥），：朱作言，曾志強(qiáng)轉(zhuǎn)基因魚離市場(chǎng)還有多遠(yuǎn)生物技術(shù)通報(bào)，（）：閆學(xué)春，孫效文，梁利群轉(zhuǎn)基因超級(jí)鯉及子

18、代的生長(zhǎng)研究水產(chǎn)學(xué)雜志，（）：曹頂臣，梁利群，孫效文轉(zhuǎn)基因“超級(jí)鯉”砣代與松浦鯉的耗氧率及窒息點(diǎn)的比較研究水產(chǎn)學(xué)雜志，（）：俞菊華，夏德全，楊弘，等法分離團(tuán)頭魴生長(zhǎng)抑素全長(zhǎng)及其序列測(cè)定水產(chǎn)學(xué)報(bào)，（）：王海英，葉星，勞海華，等唐魚基因近端和遠(yuǎn)端啟動(dòng)子的鑒定及其啟動(dòng)活性分析生物工程學(xué)報(bào)，（）：張桂蓉，嚴(yán)安生，鄒桂偉，等兩個(gè)人工雌核發(fā)育系鰱近交遺傳多樣性的分析水產(chǎn)學(xué)報(bào)，（）：朱曉琛，劉海金，孫效文微衛(wèi)星評(píng)價(jià)牙鲆雌核發(fā)育二倍體純合性動(dòng)物學(xué)研究，（）：（下轉(zhuǎn)第頁）年第期張偉偉等：藻類原生質(zhì)體融合和細(xì)胞雜交技術(shù)。，（）：厶，。：（，）一，（）：韓寶芹，戴繼勛，劉萬順，等海藻上具酶研究：褐藻酸酶的制備、性質(zhì)及對(duì)裙帶菜細(xì)胞的解離研究海洋學(xué)報(bào)，（）：韓寶芹，劉萬順，王海，等海藻解壁酶研究海洋科學(xué)，：，叩（）