我国水产生物技术的研究进展

1、生物技术通报技术与方法年第期我国水产生物技术的研究进展熊良伟王帅兵王权（江苏畜牧兽医职业技术学院，泰州）摘要：水产生物技术是生物技术的重要组成部分，应用于水产养殖的各个学科中。从水产动物功能基因的筛选与克隆、分子标记的筛选与应用、基因工程和细胞工程育种、性别决定机制和性别控制研究、鱼类低温生物工程研究等五个方面阐述我国水产生物技术的研究进展。关键词：水产生物技术水产养殖育种（），：，。，：，水产生物技术是以水产生物为主要研究对象，以水产业应用为目的，以基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等现代生物技术为主体的综合性技术体系。水产生物技术是生物技术的重要组成部分，也是当今世界发展最快的高技术领域

2、之一。由于生物技术在水产养殖、良种培育、性别控制、生殖调控与苗种生产、病害防治、种质资源保存与濒危物种保护以及水环境监测与污染治理等方面具有重要的理论及应用价值，水产生物技术自诞生之日起，就受到各国政府和科学家的高度重视。我国生物技术研究起步于世纪年代末，即同工酶检测的种质资源时代和核移植的细胞工程育种时代；世纪年代，进入了以基因研究为核心，以创造转基因品种为中心的基因工程育种、基因克隆、基因功能鉴定的研究阶段；世纪年代中期至今，开始规模化开发分子标记，规模化克隆性状相关基因并利用分子标记评估种质、开展分子收稿日期：育种、倍性育种和性别控制育种等应用与探索性研究。从水产动物功能基因的筛选与克隆

3、、分子标记的筛选与应用、基因工程和细胞工程育种、性别决定机制和性别控制研究、鱼类低温生物工程研究等五个方面阐述我国水产生物技术的研究进展。水产动物功能基因的筛选与克隆功能基因组研究是进入世纪以来水产生物技术发展的一个重要特点。国内许多科研院所和大学都开展了水产养殖动物基因筛选与克隆的研究，这方面的研究也成为近几年国内水产生物技术领域的研究热点，取得了非常明显的进展。克隆的基因大致可分为免疫抗病相关基因、生长、生殖与发育相关基因、性别控制相关基因、溶菌酶和激酶等酶类基因等几大类。研究的对象主要包括牙鲆、大菱鲆、石斑鱼、大黄鱼、鲈、真鲷、罗非鱼、银鲫、鳜、鲢、黄鳝、草鱼、鲤、黄颡鱼、翘嘴红舶、鲟鱼

4、等海、淡水养殖鱼类，中国对虾、斑节对虾、螯虾、中华鳖、扇贝、中华基金项目：江苏畜牧兽医职丁技术学院科研基金资助项目（）作者简介：熊良伟，男，硕十研究生，讲师，从事水产养殖专业研究与教学工作；：通讯作者：王权，副教授，研究方向：水产养殖；：万方数据生物技术通报年第期绒螯蟹、罗氏沼虾和日本沼虾等无脊椎动物，另外还有斑马鱼和文昌鱼等模式动物。在几种重要海水养殖动物的功能基因筛选方面上，目前已开展了卓有成效的工作。如等构建了中国对虾的文库，测定了上万个序列，获得一大批功能已知或未知的基因序列；等旧。在海水养殖鱼类功能基因组研究上开展了大量工作，构建了真鲷、大菱鲆和牙鲆文库个，测定了多个序列，筛选和克隆

5、到功能基因多个，其中与免疫抗病相关功能基因多个，主要包括抗菌肽、天然抗性相关巨嗜蛋白和等，与生长和代谢相关功能基因多个，其他相关基因多个。等”、等对石斑鱼鱼类的生长激素和类胰岛素生长因子型受体等激素或神经递质等相关功能基因以及免疫相关功能基因等进行了克隆和分析。在淡水鱼、虾重要性状相关功能基因筛选与克隆的研究中，许多学者也做了大量工作，如等¨在银鲫鱼类上筛选到一些生长发育和免疫相关功能基因；俞菊华等一、唐永凯等¨”在罗非鱼、黄鳝、黄颡鱼上克隆到了与性别相关的基因；戈贤平等¨在翘嘴红铂上克隆出了与糖代谢相关的基因。分子标记的筛选与应用分子标记是以个体间遗传物质内核苷

6、酸序列变异为基础的遗传标记，是水平遗传多态性的直接反映。年等¨纠创立了限制性片段长度多态性（）技术，它是一种以杂交为基础的第一代遗传标记，年首先提出了利用作为标记构建遗传图谱。作为第代分子标记开创了直接应用多态性发展遗传标记的新阶段，随后相继开发了、和、等不同的分子标记技术。由于分子标记在水产生物遗传育种、遗传多样性分析和种质鉴定等方面具有重要应用价值，因而在世纪年代初期很快进入水产养殖领域，并形成研究热潮。近几年来国内一些单位也开发了大量的水产动物分子标记，建立了多种不同水产养殖动物的微卫星、和等分子标记技术。在淡水动物方面，主要筛选开发了罗非鱼、草鱼、鲢、鲤、鳙、哲罗鱼、鳜、中华

7、鲟、铜鱼、圆口铜鱼、稀有鲕万方数据鲫等水产动物的微卫星标记；在海水动物方面，主要筛选开发了大菱鲆、红鳍东方触、虾夷扇贝、牙鲆、紫红笛鲷、中国对虾、真鲷、大黄鱼、皱纹盘鲍、黄鳍鲷等水产养殖动物的微卫星标记。在标记辅助选择育种方面，中国水产科学研究院是国内率先开展了分子育种技术研究的科研单位，并在该领域获得了可喜的进展。中国水产科学研究院各研究所克隆的微卫星种类覆盖了我国的海淡水主要养殖种，共有近个物种总计多个微卫星序列被测定，筛选出多态性标记多个，其中与抗病、抗寒、体重、性别等性状相关标记近百条，为分子育种奠定了坚实的基础。在第三代分子标记的筛选与应用中，中国水产科学研究院各研究所也开展了大量的

8、工作，取得了一定的成果。在连锁图谱的构建以及的定位上，目前已建立了鲤、中国对虾的连锁图谱，鲤已有体重、体长等个性状的定位结果¨。鲤、罗非鱼、中国对虾的分子育种研究已开展，形成了培育品种所需的基础群体。获得鲤分子育种相关专利项，建立了分子标记指导群体选育、家系选育和育成品种群体遗传结构优化项育种技术路线，为我国开展水产分子育种研究奠定了理论与技术基础。我国是世界上率先开展转基因鱼的研究工作的国家之一，年朱作言旧培育出了世界首例转基因鱼，后来又进行转全鱼基因研究，转植由鲤鱼肌动蛋白基因启动调控顺序（）驱动的草鱼生长激素，这一“全鱼”重组基因的黄河鲤夏花，经过个月的生长，平均体重比对照鱼高

9、出，约的转基因鱼体重为以上，最大的达；月龄时，体重竟达，是对照鱼最大体重的两倍旧引。中国水产科学研究院黑龙江水产研究所培育的转基因超级鲤生长较对照最大正常个体快倍，其子代仍具有快速生长特征心埘。中国水产科学研究院淡水渔业研究中心主持的“转基因团头鲂和鲤鱼的研究”课题，分离克隆了鱼类生长激素基因，并成功地应用于团头鲂的转基因研究，得到了具有生长优势的转基因团头鲂。“。中国水产科学研究院珠江水产研究所研究获得了生长快、超大型的转基因唐鱼，最大个体体重基因工程和细胞工程育种年第期熊良伟等：我国水产生物技术的研究进展是对照组最大个体体重的倍，是对照组平均体重的倍，转红色荧光蛋白基因唐鱼品系已培育到第代

10、，获得了稳定遗传和表达的纯系旧。在细胞工程育种方面，主要开展了雌核发育的研究，研究的对象涉及到鱼、虾和贝类。采用的方法大多还是用以前的异源精子诱导法。如张桂蓉等口¨采用技术分析了人工雌核发育鲢近交遗传距离、遗传相似度及群体遗传多样性；朱晓琛等副采用微卫星标记对牙鲆减数雌核发育二倍体家系和卵裂雌核发育二倍体家系的纯合性进行检验，发现牙鲆卵裂雌核发育二倍体一代即可形成纯合子，而减数雌核发育二倍体由于具有较高的重组率，使其与母本的遗传同质性较高；等旧纠通过紫外射线照射方法，灭活镜鲤精子，然后用其诱导日本鲫鱼的卵进行了雌核发育；李雅娟等叫采用紫外线照射法灭活精子获得四倍体人工雌核发育诱导太平

11、洋牡蛎；等川通过热休克方法成功得到了中国对虾的三倍体，并在实验室培养条件下研究了二倍体和三倍体在体重、体长上的差别和关系。性别决定机制和性别控制研究在水产养殖过程中，有些品种的雌雄鱼生产速度差异较大，如罗非鱼、黄颡鱼雄鱼的生长速度快于雌鱼，而鲤鱼、牙鲆雌鱼的速度显著快于雄鱼，所以生产单性鱼可以显著的提高鱼产量，而研究鱼类性别决定机制就显得尤为重要了。但鱼类作为较低等脊椎动物，性别决定机制和性腺分化极其复杂，鱼类的生理性别除了受遗传因素影响外，还受到外部环境因子（温度、光照和食物等）的影响，是二者相互作用的结果，这就给鱼类性别决定研究带来了一定难度。但是，随着分子生物学技术的迅猛发展，近几年来有

12、关鱼类性别决定机理及性别相关基因的研究已经取得了相当大的进展。唐永凯等¨引通过寻找的同源基因，首次在奥利亚罗非鱼上分离到基因，研究显示它特异性的在卵巢中表达。中国水产科学研究院黄海水产研究所获得了个半滑舌鳎雌性特异分子标记的序列，建立了这种鱼遗传性别鉴定的技术，并申请了专利，该项技术在半滑舌鳎单性苗种生产中具有重要应用价值，并在其它鱼类遗传性别鉴定和性别控制研究中也具有广阔应用前景。万方数据在鱼类性别控制方面的研究，国内学者也取得了丰硕的成果。刘筠在鲤科鱼类多倍体育种上首次研制出雌雄两性能育的异源四倍体鲫鲤，将其与鲤、鲫杂交制备出不育的三倍体的湘云鲤、湘云鲫，具有生长速度快、食性杂、

13、抗病力强、肉味鲜美等优点，在养殖过程中显示了巨大的经济、社会效益，至今已在湖南、广东、湖北、河南、辽宁等个省、市养殖。夏德全通过常规育种和生物技术相结合，培育了纯种奥利亚罗非鱼，使奥尼杂交鱼雄性率稳定保持在以上，比养殖其他罗非鱼增产以上，在全国多个省、市广泛养殖。中国水产科学研究院长江水产研究所育种课题组自年采用极体雌核发育技术获得鲢雌核发育家系以来，在国家“九五”至“十一五”科技计划的连续支持下，通过系内自交、系间杂交，分子标记辅助选择等综合育种技术，目前已经培育出一个生长快、体型好的鲢优良选育系，在体长、体重、成活率三方面均优于普通鲢荆州群体。中国水产科学研究院黑龙江水产研究所采用染色体组

14、操作技术，在国内首次应用异源精子（真鲷）诱导牙鲆人工雌核发育获得成功，解决了牙鲆性别控制和全雌化规模化育苗的关键技术问题，形成了牙鲆全雌化育苗的成套技术。采用低温培育方法，使雌核发育牙鲆雌性化率达到一；采用高温诱导方法，使雌核发育牙鲆雄性化率达到一。鱼类低温生物工程研究近几年来，我国在海水鱼类精子和胚胎冷冻保存方面取得重大进展，在精子冷冻保存方面，共建立了近种海水鱼类精子冷冻保存技术和海水鱼类精子库，达到产业化应用水平，采用微卫星技术揭示冷冻精子受精后代遗传结构没有变化“，并应用冷冻精子进行了杂交育种试验引。特别是在海水鱼类胚胎冷冻保存方面取得突破性进展，研究了抗冻剂对牙鲆胚胎的毒性作用，建立

15、了海水鱼类胚胎玻璃化冷冻保存技术，多次成功地在液氮中获得冷冻复活的牙鲆胚胎，并孵化出鱼苗“，该领域的研究目前处于国际领先水平。综上所述，人类基因组测序项目的完成极大地促进了水产生物技术的发展，以功能基因组为核心的新一代水产生物技术已经形成并逐渐成为国际上生物技术通报年第期的前沿热点研究领域，我国目前已酝酿鲤鱼全基因组的测序，这一计划的实施无疑会带动我国生物技术的研究热潮，提升我国水产生物技术在国际上的影响力。我国近几年在水产生物技术的许多方面都开展了大量工作，并在功能基因组、分子标记、基因工程和细胞工程、性别控制以及低温生物工程等方面取得重要进展，在某些方向上达到或接近国际先进水平，但总体上与

16、国际先进水平相比，还有相当大的差距。我国应该加强水产生物技术研究的顶层设计，加大对水产生物技术研究与产业化应用的投入，构建我国水产生物技术学术研究与交流的体系和平台，瞄准国际上的研究前沿、针对我国水产养殖业中存在的重大问题、开展自主创新性研究，实现我国水产生物技术研究的跨越式发展，为我国水产养殖业的可持续健康发展提供技术支撑。参考文献，。，（）（），（）：，（扣），（）：，（），（）：，勖（），（）：，：，（），：，口万方数据，（）：，。，。（），：唐永凯，李建林，俞菊华奥利亚罗非鱼基因结构及其表达水产学报，（）：唐永凯，李建林，陈文华，等奥利亚罗非鱼卵巢芳香化酶基因的克隆及其表达中国水产科学

17、，（）：唐永凯，俞菊华，夏德全，等奥利亚罗非鱼的分离和克隆水产学报，（）：唐永凯，俞菊华，徐跑，等黄颡鱼基因的分离和表达中围水产科学，。（）：戈贤平不同糖、脂含量日粮对翘嘴红舶相关糖代谢酶的调节研究南京：南京农业大学，：，（）：于凌云，白俊杰，叶星，等大口黑鲈基因结构和单核苷酸多态性位点的筛选水产学报。，（）：唐永凯，李建林，俞菊华，等吉富罗非鱼基因结构及其多态性与生长性状的相关性中国水产科学，（）：，（），：王伟继，孔杰，董世瑞，等中国明对虾分子标记遗传连锁图谱的构建动物学报，（）：，。，（眦），：朱作言，曾志强转基因鱼离市场还有多远生物技术通报，（）：闫学春，孙效文，梁利群转基因超级鲤及子

18、代的生长研究水产学杂志，（）：曹顶臣，梁利群，孙效文转基因“超级鲤”砣代与松浦鲤的耗氧率及窒息点的比较研究水产学杂志，（）：俞菊华，夏德全，杨弘，等法分离团头鲂生长抑素全长及其序列测定水产学报，（）：王海英，叶星，劳海华，等唐鱼基因近端和远端启动子的鉴定及其启动活性分析生物工程学报，（）：张桂蓉，严安生，邹桂伟，等两个人工雌核发育系鲢近交遗传多样性的分析水产学报，（）：朱晓琛，刘海金，孙效文微卫星评价牙鲆雌核发育二倍体纯合性动物学研究，（）：（下转第页）年第期张伟伟等：藻类原生质体融合和细胞杂交技术。，（）：厶，。：（，）一，（）：韩宝芹，戴继勋，刘万顺，等海藻上具酶研究：褐藻酸酶的制备、性质及对裙带菜细胞的解离研究海洋学报，（）：韩宝芹，刘万顺，王海，等海藻解壁酶研究海洋科学，：，叩（）