“芯”技術(shù)破解大黃魚“基因密碼”
近年來，寧德市十分重視大黃魚相關(guān)科研成果的轉(zhuǎn)化，通過與企業(yè)共建平臺(tái)、政策補(bǔ)助、技術(shù)推廣等舉措，推動(dòng)大黃魚產(chǎn)業(yè)產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展——
技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)
4月15日，在海水養(yǎng)殖生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，技術(shù)人員忙著大黃魚育種的“芯”技術(shù)攻關(guān)，力爭養(yǎng)出“最優(yōu)秀”的大黃魚。
大黃魚是我國特有的地方性海水魚類，曾居我國海洋“四大漁業(yè)”之首。20世紀(jì)70年代前，平均年捕撈量約12萬噸，但因過度捕撈越冬群體，致使大黃魚資源瀕臨枯竭。30多年來，我市通過科技支撐、品牌優(yōu)先、提質(zhì)養(yǎng)殖、做深加工、拓寬市場等舉措，寧德大黃魚已從瀕臨滅絕的物種發(fā)展成為如今年產(chǎn)值上百億元的富民產(chǎn)業(yè)，不斷續(xù)寫大黃魚的“國魚傳奇”。
從瀕臨滅絕到人工育種養(yǎng)殖，最關(guān)鍵就是種苗。寧德泩泩漁業(yè)科技有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人陳佳介紹：“好的種苗是整個(gè)大黃魚產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的根本。近年來，寧德市一直致力于良種場的建設(shè)和優(yōu)化，良種場為產(chǎn)業(yè)提供良種支持，滿足產(chǎn)業(yè)對養(yǎng)殖品種優(yōu)良性狀的需求�！�
多年來，“白點(diǎn)病”是大黃魚養(yǎng)殖戶的心病，每年秋末、春初，是大黃魚群“白點(diǎn)病”的多發(fā)時(shí)期，一個(gè)大黃魚群感染后，死亡率少則30%，多則高達(dá)90%。對養(yǎng)殖戶來說，一旦發(fā)病，就意味著幾個(gè)月的養(yǎng)殖工作全部白費(fèi)。
如何破題？廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院的徐鵬教授團(tuán)隊(duì)運(yùn)用芯片和大數(shù)據(jù)技術(shù)，檢測大黃魚的基因，大黃魚育種從“芯”出發(fā)。
“面對嚴(yán)重危害大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的刺激隱核蟲頑疾，自2016年起，我們和寧德企業(yè)合作勇闖‘無人區(qū)’，將抗刺激隱核蟲大黃魚選育作為第一個(gè)選育方向。”廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院副院長、海水養(yǎng)殖生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任徐鵬說。
大黃魚的“白點(diǎn)病”，是由海水中的刺激隱核蟲引起的寄生蟲疾病。由于海水養(yǎng)殖環(huán)境具有開放性特征，很難杜絕刺激隱核蟲對養(yǎng)殖魚類的感染�！凹由先斯ゐB(yǎng)殖密度較高，很容易產(chǎn)生病害問題�！毙禊i說。
給大黃魚喂藥？不太好。農(nóng)殘超標(biāo)危害消費(fèi)者身體健康，還可能導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)被市場淘汰。在感染魚群中挑出存活大黃魚進(jìn)一步繁殖？有風(fēng)險(xiǎn)。感染后存活下來的大黃魚并不天然具有抗病性，相反還可能成為攜帶者，在接下來的選育中傳染給整個(gè)魚群。
徐鵬選擇換一種解決思路：用全基因組選育的方法，先給大黃魚“出題”，再用芯片選出大黃魚里的“優(yōu)等生”。團(tuán)隊(duì)收集并孵化出了“白點(diǎn)病”的感染源——刺激隱核蟲的幼蟲。
在寧德大黃魚育種基地，徐鵬團(tuán)隊(duì)用這些寄生蟲對健康的大黃魚進(jìn)行人工感染。人工感染后的結(jié)果顯示，在大黃魚養(yǎng)殖群體的內(nèi)部，存在對刺激隱核蟲感染抗性的個(gè)體差異和多態(tài)性。也就是說，確實(shí)存在“成績好”的大黃魚，它們沒有被感染或感染程度較低，這些“成績好”的大黃魚，正是徐鵬及其團(tuán)隊(duì)所要尋找的“優(yōu)等生”。
可是，又該如何在不感染魚群的情況下，直接找出大黃魚里的“優(yōu)等生”呢？
從2016年開始，徐鵬教授團(tuán)隊(duì)與寧德市富發(fā)水產(chǎn)有限公司開展產(chǎn)學(xué)合作，依托大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(經(jīng)重組成為現(xiàn)在的“海水養(yǎng)殖生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”)平臺(tái)，聯(lián)合開發(fā)了“寧芯”系列大黃魚基因組育種芯片。
由二氧化硅制作而成的小小芯片上，分布著幾十萬個(gè)DNA探針。將從魚鰭中提取的DNA放在芯片上檢測，就能快速準(zhǔn)確地獲取大黃魚幾十萬個(gè)基因位點(diǎn)的信息�！斑@些基因位點(diǎn)，就是抗性大黃魚的‘遺傳密碼’。”徐鵬說。
芯片的開發(fā)，幫助團(tuán)隊(duì)進(jìn)行大黃魚海量基因型的準(zhǔn)確鑒定，大大提高了大黃魚抗“白點(diǎn)病”新品系選育工作的準(zhǔn)確性和效率。借助于超級計(jì)算機(jī)和育種算法，大黃魚“優(yōu)等生”的秘密得以破解。
2018年12月7日，徐鵬課題組和大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的工作人員一起，篩選出具有抗“白點(diǎn)病”能力的大黃魚親魚，繁殖抗病后代。
8個(gè)月后，他們驗(yàn)證了利用基因組選擇育種獲得的選育后代的抗蟲性能，抗蟲選育系的后代存活率顯著提升35.57%。此前通過全基因組選育技術(shù)篩選抗病大黃魚的努力，收獲了階段性成功。
2021年底，我市大黃魚育種團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開發(fā)了完全國產(chǎn)化、自主可控、經(jīng)濟(jì)高效的“寧芯3號”液相育種芯片。截至2023年底，已在省內(nèi)外11家大黃魚育種單位推廣應(yīng)用，檢測量超過16000份，實(shí)現(xiàn)了大黃魚基因組育種的全面“芯片化”，大大推進(jìn)大黃魚良種選育的高速發(fā)展。
科技創(chuàng)新成果如何惠及企業(yè)和千家萬戶？產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展是必由之路。近年來，我市十分重視大黃魚相關(guān)科研成果的轉(zhuǎn)化，通過與企業(yè)共建平臺(tái)、政策補(bǔ)助、技術(shù)推廣等舉措，推動(dòng)大黃魚產(chǎn)業(yè)產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展。2014年，獲科技部批準(zhǔn)建設(shè)大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在魚類基因資源開發(fā)、遺傳工具構(gòu)建、種質(zhì)資源遺傳評價(jià)、重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳基礎(chǔ)解析、基因組選擇育種技術(shù)創(chuàng)新等方面取得一系列研究成果。
通過政府部門、企業(yè)和科研人員的共同努力，全市水產(chǎn)原良種體系初步形成，全市建有市級以上原良種場7家、全國現(xiàn)代種業(yè)示范場2家，并擁有全國唯一的國家級大黃魚原種場。與廈門大學(xué)、集美大學(xué)等合作建設(shè)大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家級大黃魚遺傳育種中心，與東海水產(chǎn)研究所共建創(chuàng)新研究院。大黃魚新品種研發(fā)取得初步成效，大黃魚新品種和新品系的選育得到突破，“富發(fā)1號”大黃魚新品種通過全國水產(chǎn)原種和良種審定委員會(huì)審定。2022年，在市委、市政府領(lǐng)導(dǎo)下，大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功優(yōu)化重組為海水養(yǎng)殖生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成為福建省首個(gè)獲批建設(shè)的全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，也是目前我國在水產(chǎn)育種領(lǐng)域獲批的兩個(gè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。
近年來，我市在海水養(yǎng)殖生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國家級科技創(chuàng)新平臺(tái)上，建立了大黃魚基因組選擇、基因編輯育種、病害綜合防控和預(yù)警技術(shù)體系，研發(fā)了“寧芯”系列大黃魚基因組育種芯片，先后培育出大黃魚“富發(fā)1號”等水產(chǎn)新品種，選育了“寧抗1號”“寧抗2號”等大黃魚抗病新品系，在國際頂級期刊發(fā)表論文300余篇，獲得發(fā)明專利30余項(xiàng)，制定發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13個(gè)，有力推動(dòng)了以大黃魚為主的海水養(yǎng)殖魚類的種業(yè)科技創(chuàng)新和良種化進(jìn)程。
好種半年糧。通過育苗業(yè)者近20年不斷努力，寧德大黃魚養(yǎng)殖群體種質(zhì)明顯提升，二齡養(yǎng)成魚的體重從2000年的平均350克提高到目前的550克。大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)量已連續(xù)9年居全國海水養(yǎng)殖魚類之首，是全國最大規(guī)模的網(wǎng)箱養(yǎng)殖和最暢銷的海水魚類。如今，寧德大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的80%以上，寧德已發(fā)展成為全國最大的海水魚人工繁育和網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地。(記者 張文奎)