魚類是我國動物食品的重要組成部分,也是我國水產養殖業的主導品種。2015年我國魚類養殖總產量為2846萬噸,占全國水產養殖總產量的58%。近30年來,我國魚類養殖業取得巨大成就,但也一直存在著魚類種質退化、資源減少、缺乏種質保存技術、病害頻發、缺乏基因資源和抗病高產良種等問題,嚴重影響了我國魚類養殖業的可持續發展。
為探尋這些問題的解決之道,30多年來,中國水產科學研究院黃海水產研究所研究員陳松林始終戰斗在水產科研第一線。
魚類精子銀行建設的先行者
種質資源是魚類養殖和遺傳育種的物質基礎。魚類精子庫、細胞庫是保存魚類種質的重要手段。在上世紀80年代中期,我國在魚類精子、胚胎冷凍保存和細胞系建立上相當薄弱,缺乏魚類種質冷凍保存的有效技術和精子庫、細胞庫。
大學畢業后的陳松林進入中國水產科學研究院長江水產研究所從事魚類生殖生理和繁殖技術研究,主要參加國家科技攻關項目“淡水魚類精子冷凍保存技術”的研究。他作為骨干力量完成了淡水鯉科魚類精液冷凍保存和精子庫建立的課題研究;研制了主要鯉科魚類精子冷凍稀釋液,創新了冷凍保存方法,建立了我國第一座魚類精子銀行。
2000年,陳松林完成了在德國3年的訪問學者和合作研究后來到黃海水產研究所工作,將他們建立的淡水魚類精子冷凍保存技術應用到海水魚類上,又成功建立了花鱸、大菱鲆和半滑舌鰨等10多種海水魚類精子冷凍保存技術和精子銀行。
在此期間,陳松林還在國內率先開展了魚類胚胎干細胞培養的研究,建立了花鱸、真鯛等魚類胚胎干細胞系,以及牙鲆、大菱鲆、半滑舌鰨等10多種海水養殖魚類胚胎和組織細胞系共計25個,成為建立魚類細胞系最多的實驗室。
2006年以海淡水魚類精子和胚胎冷凍保存及細胞系建立等為重要內容的魚類種質低溫冷凍保存技術的建立和應用成果獲國家技術發明獎二等獎,陳松林為第一完成人。迄今,魚類精子冷凍保存和細胞培養技術已廣泛應用在全國各地的魚類精子冷凍保存和精子、細胞庫建設中,推動了我國魚類種質保存和細胞培養的研究進程。
水產科學高峰的探路人
脊椎動物性染色體的起源和進化以及性別決定機制一直是生物學界的研究熱點,半滑舌鰨的雌性比雄性大2~4倍,是目前發現的雌雄生長差異最大的魚類之一。為什么雄魚長不大?是否存在雄性決定基因?雄魚比例為何還高達80%?帶著這些問題,陳松林及其團隊開展了半滑舌鰨雌魚和雄魚全基因組測序和精細圖譜繪制。
在中國工程院院士唐啟升的支持和推動下,陳松林牽頭、聯合深圳華大基因研究院和德國Wuerzburg大學經過4年多的聯合攻關,完成了國際上第一種比目魚類—半滑舌鰨全基因組解析。
他們通過雌雄魚基因組序列比對,發現了性別連鎖微衛星標記,采用這個標記發現半滑舌鰨養殖苗種中存在少數遺傳上雌性、表型上雄性的偽雄魚。通過偽雄魚家系和正常雄魚家系后代遺傳性別和生理性別比例的比較,他們發現偽雄魚后代中95%的魚為雄魚,表明偽雄魚后代更容易變成偽雄魚。他們通過全基因組甲基化分析發現偽雄魚后代繼承了偽雄魚的甲基化模式,揭示了性逆轉的表觀遺傳調控機制,闡明了養殖苗種中雄魚比例高的奧秘和形成機制;進一步發現dmrt1基因是半滑舌鰨Z染色體連鎖、精巢特異表達的雄性決定基因;建立了半滑舌鰨基因組編輯技術,采用該技術將雄性決定基因敲除后提高了雄魚的生長速率,接近雌魚的大小。
為了研究牙鲆體型不對稱的分子機制,陳松林帶領研究團隊與上海海洋大學教授鮑寶龍等合作,開展了牙鲆全基因組測序與組裝,他們發現了一些變態發育相關的基因在有眼側和無眼側的表達存在明顯差異,系統揭示了甲狀腺激素和視黃酸信號通路在比目魚眼睛移動過程中的拮抗作用;發現視蛋白在魚類皮膚中也有表達,揭示了比目魚體色左右不對稱形成的分子機制。這項發現不僅為達爾文進化論關于不對稱的進化起源提供了新的注解,同時為理解脊椎動物形態發育提供了新的線索。
成果服務產業的執行者
科研成果只有在推動經濟發展中發揮作用,才能開花、結果。盡管半滑舌鰨人工繁殖和苗種規模化培育已經成功,但半滑舌鰨雌、雄個體生長差異巨大,雄魚生長緩慢且比例高達70~90%的問題嚴重限制了半滑舌鰨苗種的推廣和養殖產業的發展。產業的需求就是科研人的研究方向,漁民的難題就是科研人的研究課題。
在研究早期,陳松林團隊發現在人工養殖條件下有少量遺傳雌魚會性反轉為生理雄魚(即偽雄魚)。通過半滑舌鰨雌、雄魚全基因組測序和比對,他們又篩選到半滑舌鰨性別連鎖微衛星標記,發明了遺傳性別鑒定的分子技術,建立了高雌性苗種制種技術,將苗種的生理雌魚比例提高了20%左右,比原來翻了一倍,將養殖產量提高了20%以上。
同時,陳松林團隊還率先突破了半滑舌鰨人工雌核發育技術難關,發展了人工催產和雌核發育誘導等技術方法,為性別控制和單性育種提供了技術手段。他一邊進行創新性研究、一邊進行成果推廣應用。近幾年來,他們的技術發明在全國沿海地區半滑舌鰨養殖場進行了產業化推廣應用,并產生了40多億元的經濟和社會效益。
牙鲆是我國另一種重要海水養殖魚類,其養殖業年產值達20多億元。針對牙鲆存在生長較慢、病害嚴重、缺乏高產、抗病優良品種等問題,陳松林主持開展了牙鲆高產抗病分子育種技術的研究,通過雜交和家系選育培育出我國鲆鰈魚類首個新品種——“鲆優1號”快速生長牙鲆,其生長速度比普通牙鲆提高20%以上、成活率提高20%,現已在山東、福建和天津等沿海省市實現了產業化養殖,產生了重大的經濟和社會效益。
30多年來,陳松林圍繞我國魚類種業發展和種質保存中的重大科學與技術問題,先后主持承擔了國家“973”“863”、公益性行業科研專項和國家基金重點等項目30多項;取得多項創新性成果,培育新品種2個,獲國家發明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎1項。這些成果推廣應用后累計產生約70億元產值。
展望未來,陳松林表示,魚類性別控制和抗病分子育種仍然是他工作的兩大主題。
“一方面還是以鲆鰈魚類為材料,繼續開展性別決定基因篩選和分子性控技術的研究,同時,將我們的技術應用到其他魚類,建立分子性控技術,培養生長快速的單性苗種。另一方面就是抗病分子育種,現在我們建立了牙鲆基因組選擇的抗病育種技術,接下來就是進行產業化應用,規模化培育抗病高產苗種并進行推廣應用,同時將這個基因組選擇育種技術推廣到其他魚類上,為我國魚類抗病高產良種培育和種業發展提供新的技術手段。相信在未來幾年我國將會有更多的抗病高產魚類良種問世。”他說。
發表評論 |
用戶昵稱: | |
評論內容: |
|
滑動完成驗證: | |
咨詢:0779-2029779
隨時,隨地,伴你身邊!
圖文推薦
最新水產人物
今日要聞
熱點推薦
X