資訊 > 熱點(diǎn)資訊 > 基因組育種技術(shù)翻開海水魚類育種新篇章
目前,解決好漁業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾是當(dāng)務(wù)之急,國家大力控制海洋捕撈的同時(shí),促進(jìn)了海洋魚類養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,這個(gè)產(chǎn)業(yè)在未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)有著廣闊的發(fā)展空間和前景。
瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)需求、用科技造福人類是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院水產(chǎn)生物技術(shù)領(lǐng)域首席科學(xué)家、黃海水產(chǎn)研究所(以下簡稱:黃海所)研究員陳松林一直以來追求的目標(biāo),他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕以鲆鰈魚類為主的海水魚基因組育種技術(shù),建立了鲆鰈魚類基因組編輯技術(shù)平臺(tái),開辟了海水魚類基因組選擇育種新途徑,為海水魚類育種研究翻開了新篇章。
傳統(tǒng)育種現(xiàn)弊端
隨著養(yǎng)殖業(yè)不斷發(fā)展,一代一代的繁衍,海水魚出現(xiàn)了不同程度的種質(zhì)退化、抗病力下降、疾病增多等問題,讓養(yǎng)殖戶利益受損,嚴(yán)重制約我國魚類養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
“我國魚類養(yǎng)殖中,病害問題是最突出的,每年因?yàn)椴『υ斐傻慕?jīng)濟(jì)損失多達(dá)100多億元。”陳松林在接受筆者采訪時(shí)說。
近年,抗生素的過度使用對(duì)環(huán)境保護(hù)和消費(fèi)者健康帶來許多潛在威脅,因而日益受到限制。如何抵御病害威脅,成了魚類養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重中之重。
科學(xué)家們意識(shí)到,從提高養(yǎng)殖魚類自身的抗病力、提高苗種養(yǎng)殖的成活率入手,是解決病害問題最根本的途徑,而育種就是一把關(guān)鍵的“鑰匙”。
魚類育種的途徑有很多,傳統(tǒng)的育種方式主要是采用群體選育、雌核發(fā)育和雜交育種等。但是這些育種手段通常要經(jīng)過好幾代選擇才能出成果,選育周期很長,讓許多科研工作者望而卻步。
不僅如此,傳統(tǒng)育種技術(shù)的局限性也逐步顯露,雖然該技術(shù)在生長性狀選育上表現(xiàn)頗佳,但是對(duì)于抗病性狀的選擇卻收效甚微。
具有敏銳眼光的陳松林,直接瞄準(zhǔn)國際前沿的基因組技術(shù),開啟了海水魚類基因組育種研究的現(xiàn)代育種技術(shù)之路。
牙鲆抗病新品種問世
牙鲆魚又稱為比目魚,因個(gè)體大、肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富而深受人們喜愛,是我國非常重要的海水養(yǎng)殖魚類之一,其養(yǎng)殖業(yè)年產(chǎn)值達(dá)20多億元。
針對(duì)牙鲆生長較慢、缺乏高產(chǎn)良種等問題,從21世紀(jì)初,陳松林就開始進(jìn)行牙鲆遺傳改良育種研究,通過雜交和家系選育培育出“鲆優(yōu)1號(hào)”牙鲆,這是我國鲆鰈魚類新品種,滿足了產(chǎn)業(yè)發(fā)展中快速生長、高產(chǎn)的需要。
“不過,后來我們進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn),困擾牙鲆養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的病害越來越嚴(yán)重,主要病害是遲緩愛德華氏菌病等細(xì)菌性疾病,這對(duì)我們的育種科研提出了新要求。”團(tuán)隊(duì)中做牙鲆抗病基因組選擇研究的劉洋博士告訴筆者。
陳松林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)多年來選育出的牙鲆抗遲緩愛德華氏菌病家系、不抗病家系、快速生長家系和慢速生長家系等進(jìn)行了全基因組重測(cè)序,篩選出193萬個(gè)SNP位點(diǎn)進(jìn)行遺傳效應(yīng)分析,計(jì)算了個(gè)體的基因組育種值,建立了牙鲆全基因組選擇技術(shù)。之后,他們采用該技術(shù)培育出抗病新品種“鲆優(yōu)2號(hào)”牙鲆,并通過了全國水產(chǎn)原種和良種審定委員會(huì)的審定,獲得新品種證書。
“‘鲆優(yōu)2號(hào)’新品種具有抗感染能力強(qiáng)、養(yǎng)殖存活率高且生長較快的優(yōu)點(diǎn),在相同養(yǎng)殖條件下,‘鲆優(yōu)2號(hào)’與普通牙鲆相比,養(yǎng)殖存活率和日增重提高20%左右。”劉洋介紹。
陳松林表示,“鲆優(yōu)2號(hào)”是基因組選擇技術(shù)應(yīng)用于魚類抗病良種培育的一個(gè)成功實(shí)例,這在我國魚類育種領(lǐng)域是一個(gè)開創(chuàng)性的研究,為魚類抗病高產(chǎn)良種培育提供了新的技術(shù)手段,在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物抗病高產(chǎn)良種培育和種業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值和廣闊推廣前景。
基因組編輯成新寵
基因組育種技術(shù)分為兩種,除了針對(duì)抗病性狀的全基因組選擇技術(shù)之外,還有時(shí)下最火的基因組編輯技術(shù),就是對(duì)基因組進(jìn)行定點(diǎn)修飾的一種分子技術(shù),在基因功能分析和基因工程育種方面具有重大意義和應(yīng)用價(jià)值。
“由于海水魚類是浮性卵,很不好操作。胚胎顯微注射的困難,極大限制了基因組編輯技術(shù)在海水養(yǎng)殖魚類上的應(yīng)用。”團(tuán)隊(duì)中做半滑舌鰨基因組編輯研究的崔忠凱博士在接受筆者采訪時(shí)表示。
他們選擇了目前發(fā)現(xiàn)的雌雄生長差異的魚類之一,半滑舌鰨開展研究,這也是我國重要的海水養(yǎng)殖魚類,其雌性個(gè)體比雄性個(gè)體大2~4倍,這種“怪象”對(duì)科研人員來說是一個(gè)很好的生物學(xué)現(xiàn)象,極具吸引力。
近五年,陳松林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以半滑舌鰨為材料,開展了胚胎顯微注射和基因組編輯技術(shù)的研究。他們首先以GFP基因?yàn)闃?biāo)記基因建立了鲆鰈魚類胚胎顯微注射技術(shù)。其次,建立了半滑舌鰨基因組編輯技術(shù),成功敲除了半滑舌鰨的雄性決定基因dmrt1,觀察到dmrt1基因突變的雄魚精巢發(fā)育受阻、出現(xiàn)類似卵巢結(jié)構(gòu)。特別是觀察到部分dmrt1基因敲除的雄魚生長速度明顯快于正常雄魚,個(gè)體大小接近正常雌魚。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)讓他們興奮不已,不僅進(jìn)一步證明dmrt1基因是半滑舌鰨雄性決定基因,闡明了半滑舌鰨性別決定和分化機(jī)制,而且為建立鲆鰈魚類基因組編輯育種技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)、提供技術(shù)手段。
陳松林表示,在半滑舌鰨上建立的基因組編輯技術(shù)對(duì)于海水養(yǎng)殖魚類基因功能分析技術(shù)平臺(tái)的建立和基因組編輯育種技術(shù)的開發(fā)具有重要意義和應(yīng)用前景。
此外,半滑舌鰨存在性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象,遺傳雌性可以性反轉(zhuǎn)為生理雄魚(偽雄魚),而偽雄魚的后代95%以上都是長不大的雄魚,從而導(dǎo)致普通苗種中的生理雌魚比例往往不到20%,極大限制了半滑舌鰨養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。
陳松林領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)率先篩選到半滑舌鰨雌性特異分子標(biāo)記,建立了高雌性苗種制種技術(shù),將生理雌魚比例提高了20%以上,大大增加養(yǎng)殖產(chǎn)量,為半滑舌鰨養(yǎng)殖業(yè)提供了重要的技術(shù)支撐。“這項(xiàng)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中很受歡迎,已在沿海半滑舌鰨養(yǎng)殖場進(jìn)行了規(guī)?;茝V應(yīng)用。”崔忠凱說。
筆者了解到,牙鲆抗病新品種和半滑舌鰨基因組編輯技術(shù)取得成功后,國內(nèi)越來越多的科研人員開始采用基因組育種技術(shù)對(duì)其他魚類開展抗病品種等方面的研究工作。
“魚類基因組研究是朝陽學(xué)科,抗病魚類良種培育是一大趨勢(shì),基因組選擇技術(shù)和基因組編輯技術(shù)將會(huì)在魚類良種培育上發(fā)揮巨大作用。很快就會(huì)有更多的魚類新品種,通過基因組育種技術(shù)培育出來,為我國魚類養(yǎng)殖業(yè)的綠色發(fā)展提供科技支撐。”陳松林說。
在追求天然、健康生活方式的今天,植物提取物因其豐富的生物活性成分和潛在的健康益處而備受矚目。其中,源自中國特有珍稀樹種——青錢柳的青錢柳葉提取物,憑借其獨(dú)特的成分組合和顯著的生理調(diào)節(jié)功能,正逐漸成為健康食品和功能性原料領(lǐng)域的新星。
近年來,人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)迅速從高科技概念演變?yōu)橥苿?dòng)各行業(yè)創(chuàng)新的實(shí)用工具。從醫(yī)療、金融到制造業(yè),這些技術(shù)正不斷顛覆傳統(tǒng)模式,使流程更加高效、精準(zhǔn)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。作為融合了科學(xué)與藝術(shù)的產(chǎn)業(yè),食品行業(yè)同樣也正被AI深刻改變。
棉籽蛋白是一種營養(yǎng)價(jià)值高、品質(zhì)良好的植物蛋白資源,主要成分是球蛋白,其次是谷蛋白。其氨基酸組成除蛋氨酸含量稍低外,其余必需氨基酸含量均達(dá)到聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)推薦的標(biāo)準(zhǔn)。
鼠尾草是唇形科鼠尾草屬多年生草本植物,因其葉子形狀類似鼠尾而得名。其原產(chǎn)于地中海地區(qū),目前在北美洲、歐洲、中國等地均有栽培。實(shí)際上,鼠尾草也是一種歷史悠久的藥用植物,古埃及人用鼠尾草來治療不孕癥,中古世紀(jì)的歐洲普遍沖泡鼠尾草茶來保健,所以希臘、羅馬人又稱其為“神圣的藥草”。
檸檬苦素(Limonin)作為柑橘類水果中典型的四環(huán)三萜類次生代謝產(chǎn)物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、生物合成路徑、生物活性機(jī)制及在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究已形成系統(tǒng)性進(jìn)展。
硒是人體必需的微量礦質(zhì)元素,為人體提供營養(yǎng),并具有解毒和抗氧化的功能,是維持生命正常生長代謝的重要元素。硒在人體無法長期貯存,也無法合成,人體必須從膳食中不斷獲得硒元素來供機(jī)體需要。
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