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          “芯”技術破解大黃魚“基因密碼”

          2024-04-16 10:07:47? 作者: 張文奎 盧楊靜   來源:閩東日報   責任編輯:王予捷

          “芯”技術破解大黃魚“基因密碼”

          近年來,寧德市十分重視大黃魚相關科研成果的轉化,通過與企業共建平臺、政策補助、技術推廣等舉措,推動大黃魚產業產學研融合發展——

          技術人員在實驗

          4月15日,在海水養殖生物育種全國重點實驗室,技術人員忙著大黃魚育種的“芯”技術攻關,力爭養出“最優秀”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”之首。20世紀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、品牌優先、提質養殖、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展成為如今年產值上百億元的富民產業,不斷續寫大黃魚的“國魚傳奇”。

          從瀕臨滅絕到人工育種養殖,最關鍵就是種苗。寧德泩泩漁業科技有限公司相關負責人陳佳介紹:“好的種苗是整個大黃魚產業高質量發展的根本。近年來,寧德市一直致力于良種場的建設和優化,良種場為產業提供良種支持,滿足產業對養殖品種優良性狀的需求?!?/p>

          多年來,“白點病”是大黃魚養殖戶的心病,每年秋末、春初,是大黃魚群“白點病”的多發時期,一個大黃魚群感染后,死亡率少則30%,多則高達90%。對養殖戶來說,一旦發病,就意味著幾個月的養殖工作全部白費。

          如何破題?廈門大學海洋與地球學院的徐鵬教授團隊運用芯片和大數據技術,檢測大黃魚的基因,大黃魚育種從“芯”出發。

          “面對嚴重危害大黃魚養殖產業的刺激隱核蟲頑疾,自2016年起,我們和寧德企業合作勇闖‘無人區’,將抗刺激隱核蟲大黃魚選育作為第一個選育方向?!睆B門大學海洋與地球學院副院長、海水養殖生物育種全國重點實驗室主任徐鵬說。

          大黃魚的“白點病”,是由海水中的刺激隱核蟲引起的寄生蟲疾病。由于海水養殖環境具有開放性特征,很難杜絕刺激隱核蟲對養殖魚類的感染?!凹由先斯ゐB殖密度較高,很容易產生病害問題?!毙禊i說。

          給大黃魚喂藥?不太好。農殘超標危害消費者身體健康,還可能導致整個產業被市場淘汰。在感染魚群中挑出存活大黃魚進一步繁殖?有風險。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“優等生”。團隊收集并孵化出了“白點病”的感染源——刺激隱核蟲的幼蟲。

          在寧德大黃魚育種基地,徐鵬團隊用這些寄生蟲對健康的大黃魚進行人工感染。人工感染后的結果顯示,在大黃魚養殖群體的內部,存在對刺激隱核蟲感染抗性的個體差異和多態性。也就是說,確實存在“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,正是徐鵬及其團隊所要尋找的“優等生”。

          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“優等生”呢?

          從2016年開始,徐鵬教授團隊與寧德市富發水產有限公司開展產學合作,依托大黃魚育種國家重點實驗室(經重組成為現在的“海水養殖生物育種全國重點實驗室”)平臺,聯合開發了“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DNA探針。將從魚鰭中提取的DNA放在芯片上檢測,就能快速準確地獲取大黃魚幾十萬個基因位點的信息?!斑@些基因位點,就是抗性大黃魚的‘遺傳密碼’?!毙禊i說。

          芯片的開發,幫助團隊進行大黃魚海量基因型的準確鑒定,大大提高了大黃魚抗“白點病”新品系選育工作的準確性和效率。借助于超級計算機和育種算法,大黃魚“優等生”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實驗室的工作人員一起,篩選出具有抗“白點病”能力的大黃魚親魚,繁殖抗病后代。

          8個月后,他們驗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,我市大黃魚育種團隊進一步開發了完全國產化、自主可控、經濟高效的“寧芯3號”液相育種芯片。截至2023年底,已在省內外11家大黃魚育種單位推廣應用,檢測量超過16000份,實現了大黃魚基因組育種的全面“芯片化”,大大推進大黃魚良種選育的高速發展。

          科技創新成果如何惠及企業和千家萬戶?產學研融合發展是必由之路。近年來,我市十分重視大黃魚相關科研成果的轉化,通過與企業共建平臺、政策補助、技術推廣等舉措,推動大黃魚產業產學研融合發展。2014年,獲科技部批準建設大黃魚育種國家重點實驗室,在魚類基因資源開發、遺傳工具構建、種質資源遺傳評價、重要經濟性狀遺傳基礎解析、基因組選擇育種技術創新等方面取得一系列研究成果。

          通過政府部門、企業和科研人員的共同努力,全市水產原良種體系初步形成,全市建有市級以上原良種場7家、全國現代種業示范場2家,并擁有全國唯一的國家級大黃魚原種場。與廈門大學、集美大學等合作建設大黃魚育種國家重點實驗室和國家級大黃魚遺傳育種中心,與東海水產研究所共建創新研究院。大黃魚新品種研發取得初步成效,大黃魚新品種和新品系的選育得到突破,“富發1號”大黃魚新品種通過全國水產原種和良種審定委員會審定。2022年,在市委、市政府領導下,大黃魚育種國家重點實驗室成功優化重組為海水養殖生物育種全國重點實驗室,成為福建省首個獲批建設的全國重點實驗室,也是目前我國在水產育種領域獲批的兩個全國重點實驗室之一。

          近年來,我市在海水養殖生物育種全國重點實驗室等國家級科技創新平臺上,建立了大黃魚基因組選擇、基因編輯育種、病害綜合防控和預警技術體系,研發了“寧芯”系列大黃魚基因組育種芯片,先后培育出大黃魚“富發1號”等水產新品種,選育了“寧抗1號”“寧抗2號”等大黃魚抗病新品系,在國際頂級期刊發表論文300余篇,獲得發明專利30余項,制定發布國家標準1個、行業標準4個、團體標準1個、企業標準13個,有力推動了以大黃魚為主的海水養殖魚類的種業科技創新和良種化進程。

          好種半年糧。通過育苗業者近20年不斷努力,寧德大黃魚養殖群體種質明顯提升,二齡養成魚的體重從2000年的平均350克提高到目前的550克。大黃魚養殖產量已連續9年居全國海水養殖魚類之首,是全國最大規模的網箱養殖和最暢銷的海水魚類。如今,寧德大黃魚養殖產量占全國總產量的80%以上,寧德已發展成為全國最大的海水魚人工繁育和網箱養殖基地。(閩東日報記者 張文奎 通訊員 盧楊靜

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