大黃魚“白點病”有救了！

被俗稱為“國魚”的大黃魚在每年秋末、春初，“白點病”成了養(yǎng)殖戶們最頭疼的時候。 近日， 廈門 大學徐鵬教 授團隊通過多年的不懈努力，用芯片檢測大黃魚的基因，終于找到了那尾“最優(yōu)秀”的抗病大黃魚，為解決一直困擾大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的“白點病”迎來一大進步。 深受“白點病”折磨的寧德市富發(fā)水產(chǎn)有限公司翁華松告訴科學養(yǎng)魚，近年來，越來越多的客人沖著“寧抗”魚苗而來，對比 周遭普通養(yǎng) 殖的魚苗，高科技培養(yǎng)的優(yōu)良品種，抗病能力顯著提高。為了更好地了解這尾“最優(yōu)秀”的抗病大黃魚，科學養(yǎng)魚采訪了徐鵬教授。

廈門大學徐鵬教授。

問

徐教授，您覺得目前大黃魚養(yǎng)殖面臨哪些問題？

徐鵬教授：大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)粗放式快速發(fā)展，積累了大量制約產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸問題，例如：野生大黃魚資源日漸枯竭、種質(zhì)資源匱乏、養(yǎng)殖種群遺傳多樣性衰減、種質(zhì)退化；養(yǎng)殖密度過高、冰鮮雜魚飼料投喂比例過大導致養(yǎng)殖水域水質(zhì)惡化、病害頻發(fā)等，這些因素極大制約了大黃魚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

問

針對上述問題，徐教授您的團隊做了哪些工作？

徐鵬教授：自2016年起從零起步，我們團隊圍繞大黃魚基因組選擇育種技術(shù)創(chuàng)新和抗病遺傳選育的主線，按照種質(zhì)資源收集鑒定與評價、標準化抗病表型性狀測評、基因組育種工具創(chuàng)制、抗病基因組選擇育種技術(shù)創(chuàng)新、抗病新品系選育和示范等科技創(chuàng)新鏈條，從基礎(chǔ)研究、前沿和共性關(guān)鍵技術(shù)到良種創(chuàng)制與示范，實施全產(chǎn)業(yè)鏈育種科技創(chuàng)新攻關(guān)，重點突破大黃魚復雜抗病性狀的標準化表型測評、大黃魚基因組育種芯片、抗病全基因組選擇育種等核心技術(shù)，完成了大黃魚參考基因組圖譜升級，厘清了中國沿海大黃魚群體的遺傳結(jié)構(gòu)和背景，研發(fā)了首個大黃魚基因組育種芯片——“寧芯”系列大黃魚育種芯片，建立了大黃魚復雜抗性表型測評技術(shù)和裝置，利用基因組選擇育種技術(shù)完成刺激隱核蟲抗性顯著提升的大黃魚新品系“寧抗1號”等若干抗病大黃魚新品系選育，抗病性和成活率顯著提升。

問

為什么選擇用芯片檢測大黃魚的基因？

徐鵬教授：種業(yè)是農(nóng)業(yè)的“芯片”，開展大黃魚遺傳育種基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究，系統(tǒng)收集、鑒定和開發(fā)大黃魚優(yōu)異種質(zhì)資源，創(chuàng)制大黃魚優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆、抗病新品種，對于推動大黃魚產(chǎn)業(yè)健康、生態(tài)、綠色和可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。隨著育種技術(shù)的發(fā)展，基于基因組信息的種質(zhì)資源遺傳評價和分子育種日益成為重要的育種技術(shù)路線。其中，高通量SNP分型芯片是開展全基因組育種的重要工具，是當前最為流行的一款基因型分析工具，具有標記位點穩(wěn)定、快速、精準、價廉等優(yōu)勢，可以應(yīng)用于高通量基因型快速分型，極大提高分型的準確度、縮短分型時間，已被廣泛應(yīng)用于全基因組分型、QTL定位、全基因組關(guān)聯(lián)分析和基因組選擇等研究中。在牛、豬、羊等重要經(jīng)濟動物的育種產(chǎn)業(yè)中，基因芯片已經(jīng)是最主要的基因分型工具。以基因芯片為工具基礎(chǔ)的全基因組選擇育種工作極大的推進了這些大動物的種質(zhì)改良進展。在水產(chǎn)行業(yè)中，已有多個基因分型芯片開發(fā)完成，并逐步應(yīng)用于多個重要水產(chǎn)養(yǎng)殖對象的遺傳育種實踐中。

大黃魚是我國東南沿海重要的漁業(yè)資源魚類，2014年起，成為我國養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的海水養(yǎng)殖魚類。鑒于大黃魚產(chǎn)業(yè)在海洋漁業(yè)中重要的經(jīng)濟地位，國內(nèi)外眾多學者投入到了大黃魚遺傳資源的研究中，開發(fā)了大量的分子標記、構(gòu)建了大黃魚遺傳連鎖圖譜、組裝了高質(zhì)量的基因組，并利用這些遺傳工具開展了一系列的性狀解析工作，極大地推動了大黃魚育種等相關(guān)的研究，目前研究成果正逐步應(yīng)用到育種實踐中。然而由于缺少高通量SNP分型芯片，近年來，各團隊多使用基因組測序手段進行基因型分析，難以實現(xiàn)各單位、各團隊間基因組育種數(shù)據(jù)的有效交流和共享，成為阻礙大黃魚聯(lián)合育種攻關(guān)的一大障礙。

問

“寧芯”系列芯片是如何篩選抗病大黃魚的？

徐鵬教授：我們從基因組的角度對大黃魚進行優(yōu)良個體的篩選，而“寧芯”系列芯片是我們獲得大黃魚基因信息的鑰匙，沒有基因芯片，一切都無從建立。當然篩選出抗病性能優(yōu)良的大黃魚是一個復雜的過程，這需要在篩選優(yōu)質(zhì)親魚前建立大黃魚抗病性狀測評標準、大黃魚優(yōu)良個體篩選模型、大黃魚抗病參考群體，這個參考群體不但具有抗病性狀信息，還需要利用“寧芯”系列芯片獲取基因分型信息。基于參考群體和模型等信息，我們從基因角度對上千條具有基因分型的候選親魚中篩選出優(yōu)質(zhì)個體作為最終繁育的親魚。通過對子代進行性能評估再反向驗證我們篩選的準確性如何，這些信息可以對下次選育的各個階段進行優(yōu)化和調(diào)整。

問

大黃魚抗“白點病”新品系選育過程中遇到了哪些問題？

徐鵬教授：魚類的抗病育種，尤其是針對寄生蟲病的抗病育種工作，在全世界范圍內(nèi)都是非常困難和極具挑戰(zhàn)的事情。做大黃魚的抗寄生蟲病育種，如何才能夠評價他們對刺激隱核蟲寄生感染的抗性和耐受性性狀呢？這是我們面臨的第一個挑戰(zhàn)。要評價大黃魚的抗蟲性能，就必須建立在實驗室內(nèi)可控的人工感染和測評技術(shù)，這是我們開展抗病育種的第一步。

生物群體內(nèi)部豐富的表型多樣性，往往蘊含在其基因組內(nèi)部。就拿大黃魚來說，它的基因組由9億個堿基組成，有超過2萬多個功能基因，上千萬個遺傳多態(tài)性的基因位點。哪怕是一模一樣的兩條大黃魚，他們還是有很多基因序列上的多態(tài)性。這些基因位點差異是他們表型性狀差異的基礎(chǔ)。

因此，從基因組水平上進行遺傳選育，從單純的選擇表型，到將表型和基因型結(jié)合在一起進行育種，會更加的準確、迅速和高效。那么，如何能夠快速、經(jīng)濟地進行數(shù)萬、數(shù)十萬個基因位點多態(tài)性的鑒定呢？這是我們面臨的另外一個挑戰(zhàn)。

解決了抗病表型測評和海量基因型鑒定這兩個關(guān)鍵，我們就可以開足馬力，從成千上萬條大黃魚中去尋找、挑選那些最抗病的個體了。

問

大黃魚抗“白點病”新品系的選育成功將對大黃魚產(chǎn)業(yè)帶來哪些影響？

徐鵬教授：這兩年，我們將抗“白點病”新品系“寧抗1號”送給養(yǎng)殖戶進行試驗性養(yǎng)殖。其中一個養(yǎng)殖戶俞大姐，他們夫婦長期生活在海上漁排，盡心盡力地照顧著養(yǎng)殖的大黃魚，這是全家所有的投資，也是全年主要的收入來源和希望。“寧抗1號”的良好表現(xiàn)，讓他們減少了病害損失。她樸實地說，他們家的漁排未來全部養(yǎng)殖“寧抗1號”！養(yǎng)殖農(nóng)戶的肯定，是對我們最好的表揚和鼓勵！

問

大黃魚抗“白點病”新品系目前是否有計劃進行生產(chǎn)性推廣？

徐鵬教授：大黃魚抗“白點病”新品系2022年12月進行了第4代的苗種繁育，國審新品種的審定需要5-6代，大黃魚2年1代，目前我們已經(jīng)進入海區(qū)中試階段，還沒有大規(guī)模推廣，就目前中試情況來看，海區(qū)養(yǎng)殖效果很不錯，對比沒有選育的普通大黃魚存活率提升85%，獲批新品種之后肯定會推向市場的。

問

芯片選育是否可應(yīng)用于其他魚類？

徐鵬教授：2021年7月在廈門大學召開的“水產(chǎn)基因組育種芯片研發(fā)及應(yīng)用研討會”上，我們正式向國內(nèi)大黃魚育種相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)開放共享“寧芯”系列大黃魚育種芯片使用權(quán)，受到同行的廣泛支持和歡迎，目前已經(jīng)和包括9家科研單位和育種企業(yè)簽署了“寧芯”授權(quán)使用書，可以在大黃魚及其近緣物種中應(yīng)用。

問

下一步的研究有何計劃？

徐鵬教授：近年來聚焦嚴重威脅大黃魚養(yǎng)殖業(yè)的刺激隱核蟲、變形假單胞菌等病害，利用基因組選擇育種技術(shù)開展抗病選育和種質(zhì)創(chuàng)新工作，獲得了抗病性狀和成活率顯著提升的大黃魚新品系，為應(yīng)對嚴重的病害威脅提供了良種解決方案。此外，我們開展了植物蛋白替代等選育工作。

為了更好地表征大黃魚綜合健壯性狀，選育對復雜病害和環(huán)境脅迫具有更強耐受性和適應(yīng)性的大黃魚良種，我們探索從大黃魚行為、生理和生物能量學入手，研發(fā)利用大黃魚游泳能力、無損心率監(jiān)控等表征魚類健壯性狀的新技術(shù)和新裝置，初步證實了魚類游泳能力、心率等指標與抗病抗逆及健壯性狀存在較強相關(guān)性，為表征大黃魚綜合抗性和健壯性狀提供了表型測評和遺傳選育的新手段。我們計劃結(jié)合前沿基因組育種技術(shù)手段，開展大黃魚綜合健壯性狀遺傳選育的應(yīng)用探索。

說明

健壯性育種指的是培育具有較高生產(chǎn)潛力和應(yīng)對各類脅迫耐受彈性的農(nóng)業(yè)生物新品種，是農(nóng)業(yè)育種領(lǐng)域備受關(guān)注的前沿育種方向。