“芯”技術(shù)破解大黃魚(yú)“基因密碼”
近年來(lái)，寧德市十分重視大黃魚(yú)相關(guān)科研成果的轉(zhuǎn)化，通過(guò)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(yú)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，技術(shù)人員忙著大黃魚(yú)育種的“芯”技術(shù)攻關(guān)，力爭(zhēng)養(yǎng)出“最優(yōu)秀”的大黃魚(yú)。
大黃魚(yú)是我國(guó)特有的地方性海水魚(yú)類(lèi)，曾居我國(guó)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(wàn)噸，但因過(guò)度捕撈越冬群體，致使大黃魚(yú)資源瀕臨枯竭。30多年來(lái)，我市通過(guò)科技支撐、品牌優(yōu)先、提質(zhì)養(yǎng)殖、做深加工、拓寬市場(chǎng)等舉措，寧德大黃魚(yú)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(xiě)大黃魚(yú)的“國(guó)魚(yú)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(yú)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的根本。近年來(lái)，寧德市一直致力于良種場(chǎng)的建設(shè)和優(yōu)化，良種場(chǎng)為產(chǎn)業(yè)提供良種支持，滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)對(duì)養(yǎng)殖品種優(yōu)良性狀的需求�！�
多年來(lái)，“白點(diǎn)病”是大黃魚(yú)養(yǎng)殖戶(hù)的心病，每年秋末、春初，是大黃魚(yú)群“白點(diǎn)病”的多發(fā)時(shí)期，一個(gè)大黃魚(yú)群感染后，死亡率少則30%，多則高達(dá)90%。對(duì)養(yǎng)殖戶(hù)來(lái)說(shuō)，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(mén)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(cè)大黃魚(yú)的基因，大黃魚(yú)育種從“芯”出發(fā)。
“面對(duì)嚴(yán)重危害大黃魚(yú)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的刺激隱核蟲(chóng)頑疾，自2016年起，我們和寧德企業(yè)合作勇闖‘無(wú)人區(qū)’，將抗刺激隱核蟲(chóng)大黃魚(yú)選育作為第一個(gè)選育方向。”廈門(mén)大學(xué)海洋與地球?qū)W院副院長(zhǎng)、海水養(yǎng)殖生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任徐鵬說(shuō)。
大黃魚(yú)的“白點(diǎn)病”，是由海水中的刺激隱核蟲(chóng)引起的寄生蟲(chóng)疾病。由于海水養(yǎng)殖環(huán)境具有開(kāi)放性特征，很難杜絕刺激隱核蟲(chóng)對(duì)養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的感染�！凹由先斯ゐB(yǎng)殖密度較高，很容易產(chǎn)生病害問(wèn)題�！毙禊i說(shuō)。
給大黃魚(yú)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(chǎng)淘汰。在感染魚(yú)群中挑出存活大黃魚(yú)進(jìn)一步繁殖？有風(fēng)險(xiǎn)。感染后存活下來(lái)的大黃魚(yú)并不天然具有抗病性，相反還可能成為攜帶者，在接下來(lái)的選育中傳染給整個(gè)魚(yú)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(yú)“出題”，再用芯片選出大黃魚(yú)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(chóng)的幼蟲(chóng)。
在寧德大黃魚(yú)育種基地，徐鵬團(tuán)隊(duì)用這些寄生蟲(chóng)對(duì)健康的大黃魚(yú)進(jìn)行人工感染。人工感染后的結(jié)果顯示，在大黃魚(yú)養(yǎng)殖群體的內(nèi)部，存在對(duì)刺激隱核蟲(chóng)感染抗性的個(gè)體差異和多態(tài)性。也就是說(shuō)，確實(shí)存在“成績(jī)好”的大黃魚(yú)，它們沒(méi)有被感染或感染程度較低，這些“成績(jī)好”的大黃魚(yú)，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(yú)群的情況下，直接找出大黃魚(yú)里的“優(yōu)等生”呢？
從2016年開(kāi)始，徐鵬教授團(tuán)隊(duì)與寧德市富發(fā)水產(chǎn)有限公司開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作，依托大黃魚(yú)育種國(guó)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”)平臺(tái)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了“寧芯”系列大黃魚(yú)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(wàn)個(gè)DNA探針。將從魚(yú)鰭中提取的DNA放在芯片上檢測(cè)，就能快速準(zhǔn)確地獲取大黃魚(yú)幾十萬(wàn)個(gè)基因位點(diǎn)的信息�！斑@些基因位點(diǎn)，就是抗性大黃魚(yú)的‘遺傳密碼’。”徐鵬說(shuō)。
芯片的開(kāi)發(fā)，幫助團(tuán)隊(duì)進(jìn)行大黃魚(yú)海量基因型的準(zhǔn)確鑒定，大大提高了大黃魚(yú)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(jí)計(jì)算機(jī)和育種算法，大黃魚(yú)“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(yú)育種國(guó)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(yú)親魚(yú)，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(chóng)性能，抗蟲(chóng)選育系的后代存活率顯著提升35.57%。此前通過(guò)全基因組選育技術(shù)篩選抗病大黃魚(yú)的努力，收獲了階段性成功。
2021年底，我市大黃魚(yú)育種團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了完全國(guó)產(chǎn)化、自主可控、經(jīng)濟(jì)高效的“寧芯3號(hào)”液相育種芯片。截至2023年底，已在省內(nèi)外11家大黃魚(yú)育種單位推廣應(yīng)用，檢測(cè)量超過(guò)16000份，實(shí)現(xiàn)了大黃魚(yú)基因組育種的全面“芯片化”，大大推進(jìn)大黃魚(yú)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(wàn)戶(hù)？產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展是必由之路。近年來(lái)，我市十分重視大黃魚(yú)相關(guān)科研成果的轉(zhuǎn)化，通過(guò)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(yú)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(yú)育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在魚(yú)類(lèi)基因資源開(kāi)發(fā)、遺傳工具構(gòu)建、種質(zhì)資源遺傳評(píng)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(guò)政府部門(mén)、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(jí)以上原良種場(chǎng)7家、全國(guó)現(xiàn)代種業(yè)示范場(chǎng)2家，并擁有全國(guó)唯一的國(guó)家級(jí)大黃魚(yú)原種場(chǎng)。與廈門(mén)大學(xué)、集美大學(xué)等合作建設(shè)大黃魚(yú)育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家級(jí)大黃魚(yú)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(yú)新品種研發(fā)取得初步成效，大黃魚(yú)新品種和新品系的選育得到突破，“富發(fā)1號(hào)”大黃魚(yú)新品種通過(guò)全國(guó)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(yú)育種國(guó)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成為福建省首個(gè)獲批建設(shè)的全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，也是目前我國(guó)在水產(chǎn)育種領(lǐng)域獲批的兩個(gè)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。
近年來(lái)，我市在海水養(yǎng)殖生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)上，建立了大黃魚(yú)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(yú)基因組育種芯片，先后培育出大黃魚(yú)“富發(fā)1號(hào)”等水產(chǎn)新品種，選育了“寧抗1號(hào)”“寧抗2號(hào)”等大黃魚(yú)抗病新品系，在國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表論文300余篇，獲得發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)，制定發(fā)布國(guó)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(yú)為主的海水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的種業(yè)科技創(chuàng)新和良種化進(jìn)程。
好種半年糧。通過(guò)育苗業(yè)者近20年不斷努力，寧德大黃魚(yú)養(yǎng)殖群體種質(zhì)明顯提升，二齡養(yǎng)成魚(yú)的體重從2000年的平均350克提高到目前的550克。大黃魚(yú)養(yǎng)殖產(chǎn)量已連續(xù)9年居全國(guó)海水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)之首，是全國(guó)最大規(guī)模的網(wǎng)箱養(yǎng)殖和最暢銷(xiāo)的海水魚(yú)類(lèi)。如今，寧德大黃魚(yú)養(yǎng)殖產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的80%以上，寧德已發(fā)展成為全國(guó)最大的海水魚(yú)人工繁育和網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地。(記者 張文奎)