水產(chǎn)種質(zhì)資源收集現(xiàn)狀與展望

時間:2022-09-10 02:53:41

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水產(chǎn)種質(zhì)資源收集現(xiàn)狀與展望

摘要:水產(chǎn)種質(zhì)資源在世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性日益突出,其擁有量和研發(fā)利用程度已成為衡量國家可持續(xù)發(fā)展能力和綜合國力的重要指標(biāo)之一。強(qiáng)化收集保護(hù)與高效利用,既是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要,也是推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展與實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重大舉措,更是破解世界食物短缺、保障食物安全的有效途徑。本文簡要評述了我國水產(chǎn)種質(zhì)資源收集、保存整理與共享的研究現(xiàn)狀與主要成效,展望了未來的收集保存工作發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:種質(zhì)資源;收集保存;未來展望

水產(chǎn)種質(zhì)資源在世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性日益突出,其擁有量和研發(fā)利用程度已成為衡量國家可持續(xù)發(fā)展能力和綜合國力的重要指標(biāo)之一[1-6]。水產(chǎn)種質(zhì)資源是保障水產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋白有效供給的重要基石,強(qiáng)化收集保護(hù)與高效利用,既是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要,也是推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展與實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重大舉措,更是未來世界面對食物短缺挑戰(zhàn)、保障食物安全的有效途徑。國務(wù)院辦公廳的《關(guān)于深化種業(yè)體制改革提高創(chuàng)新能力的意見》(國辦發(fā)[2013]109號)中明確指出:要更好地保護(hù)、挖掘、研究和利用種質(zhì)資源,提高種業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)性公益性服務(wù)能力。開展水產(chǎn)種質(zhì)資源收集、整理、保存和共享非常重要,將為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的優(yōu)質(zhì)安全水產(chǎn)品和優(yōu)美水域環(huán)境需求提供戰(zhàn)略支撐。

1我國水產(chǎn)種質(zhì)資源收集和保存的現(xiàn)狀

1.1資源收集保存的架構(gòu)體系。在科技部國家科技基礎(chǔ)條件平臺的支持下,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院聯(lián)合國內(nèi)35家水產(chǎn)科研院所、大學(xué),以及水產(chǎn)原良種場及龍頭企業(yè)建設(shè)成立了水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺(以下簡稱“平臺”)。平臺下設(shè)黃渤海區(qū)分中心、東海區(qū)分中心、南海區(qū)分中心、長江流域分中心等10個保存整合分中心,區(qū)域覆蓋黃渤海區(qū)、東海區(qū)、南海區(qū)、黑龍江流域、長江流域、珠江流域、黃河流域等主要水域。平臺于2005年開始籌備建設(shè),2011年建設(shè)完成,根據(jù)我國水產(chǎn)種質(zhì)資源生態(tài)分布類型和特點,以布局科學(xué)合理、范圍廣泛、盡量覆蓋全國的原則,不斷完善平臺的組織框架結(jié)構(gòu)和運行管理體系,至今已平穩(wěn)運行了8年。保存類別涵蓋魚、蝦、蟹、貝、龜鱉和水生植物等,保存形式主要包括活體、標(biāo)本、組織、胚胎、細(xì)胞和基因資源等。1.2資源收集保存的模式。平臺活體資源收集模式分為自然資源和養(yǎng)殖資源兩種模式。自然資源結(jié)合農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性科技工作專項和財政專項“長江水生生物資源與環(huán)境調(diào)查”、“西藏重點水域漁業(yè)資源與環(huán)境調(diào)查”等開展我國主要流域水生生物野生資源收集、整理和保存。養(yǎng)殖資源依托水產(chǎn)遺傳育種中心、國家(省級、地方級)原良種場、養(yǎng)殖企業(yè)和科研院所、高等院校的實驗基地,結(jié)合科技部“科技基礎(chǔ)條件平臺專項”等開展養(yǎng)殖資源保存、繁育和更新。通過活體資源的收集整合,建立我國水產(chǎn)種質(zhì)資源活體庫。平臺的標(biāo)本、細(xì)胞、基因等資源整合模式,依托建立的水產(chǎn)種質(zhì)資源活體庫,開展主要水產(chǎn)種質(zhì)標(biāo)本制作、細(xì)胞培養(yǎng)、基因挖掘和利用。1.3資源收集保存的種類和數(shù)量。平臺主要以活體資源、標(biāo)本資源、精子及胚胎資源、基因資源和細(xì)胞資源等為水產(chǎn)種質(zhì)資源的主要保存形式,已整合的物種不僅包括我國水域中魚蝦貝藻等的常見物種,還延伸到了青海湖裸鯉Gymnocyprisprzewalskii、滇西低線鱲Bariliusbarila、墨脫四須鲃Barbodeshexagonlepis等多種珍稀、瀕危物種和地方性土著種類。截止目前,共收集整理共享2028種活體資源信息、6543種標(biāo)本種質(zhì)資源信息以及28種基因組文庫、32種cDNA文庫和42種功能基因等DNA資源信息(精子368種,細(xì)胞145種,DNA1396種),活體整合數(shù)量占全國保存數(shù)量的95%以上,重要養(yǎng)殖生物種類的整合率達(dá)到100%。相比而言,國外種質(zhì)資源收集保護(hù)歷史悠久、保存體系完善。美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家,在群體、個體、細(xì)胞和分子水平開展了水生生物遺傳資源保存的系列研究。20世紀(jì)五十年代初開始,多個國家開展了魚類精子和胚胎冷凍保存研究工作。例如,美國建立了西北部鮭鱒魚類原種冷凍精子庫,保存了采自500多尾大鱗大麻哈魚和150尾虹鱒野生個體的精子,保存精液樣品達(dá)10000多份。按照保存類型分設(shè)了不同的專業(yè)保存機(jī)構(gòu)。例如,美國基因資源保存庫,包含動物、植物、真菌、微生物等多種生物類型的基因資源20萬份;印度魚類基因資源中心收集了多達(dá)100多種的魚類資源;挪威鮭鱒魚基因組資源保存中心保存2萬余條基因信息。

2水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)成效

國家水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺資源開放和共享形式主要包括實物共享和信息共享,共享方式包括合作研究、有償服務(wù)、公益性服務(wù)和無償使用等多種形式。隨著種質(zhì)資源共享數(shù)量逐步增加和質(zhì)量提升,實物共享實現(xiàn)了水產(chǎn)重要養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)物種的全覆蓋,地方特色土著魚類和珍稀瀕危物種獲得了有效救護(hù),實現(xiàn)了資源群體的有效補(bǔ)充與擴(kuò)繁。2.1開展實物、信息、技術(shù)共。享國家水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺資源利用方式主要為實物信息推介、良種良法配套和技術(shù)培訓(xùn)推廣,在支撐重大工程實施、政府決策、企業(yè)創(chuàng)新、科學(xué)普及等方面發(fā)揮了重要作用。在實物信息推介與利用方面,利用平臺保存的各類實物資源,為科研院所、高等院校提供開展科學(xué)研究的基礎(chǔ)素材,為企業(yè)、養(yǎng)殖戶提供優(yōu)質(zhì)苗種,為海關(guān)等相關(guān)部門提供種質(zhì)鑒定服務(wù)。在良種良法配套方面,利用平臺擁有的異育銀鯽“中科3號”、三疣梭子蟹“黃選1號”、長豐鰱等新品種,通過編寫新品種推廣指南、發(fā)放新品種宣傳材料和養(yǎng)殖技術(shù)手冊等多種形式推介良種良法配套養(yǎng)殖。迄今,已累計推廣各類苗種200億尾,提高了新品種推廣應(yīng)用的社會滿意度,提升了水產(chǎn)良種覆蓋率,促進(jìn)了漁業(yè)增效、漁民增收;平臺舉辦了“三疣梭子蟹黃選1號養(yǎng)殖技術(shù)”、“半滑舌鰨親魚遺傳性別檢測的技術(shù)”等技術(shù)培訓(xùn)班,發(fā)放了電子圖書、文獻(xiàn)等相關(guān)資料。對企業(yè)、養(yǎng)殖戶等進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn);開展科普進(jìn)校園等活動,培訓(xùn)學(xué)生上萬人次,提高了學(xué)生對水生生物的科學(xué)認(rèn)知。2.2為科研項目實施提供種質(zhì)資源支撐。在國家各類科研計劃的科技支撐服務(wù)方面,平臺為國家自然基金、863計劃、支撐計劃、產(chǎn)業(yè)體系、行業(yè)專項等項目提供了多種類型支撐。這些支撐主要包括基礎(chǔ)科學(xué)研究的實驗素材、種質(zhì)遺傳改良與新品種選育、品種擴(kuò)繁和推廣示范等,充分發(fā)揮了水生生物遺傳資源對科技創(chuàng)新活動的支撐作用。近年來,受平臺支撐而獲各類成果獎勵的項目累計達(dá)73項,其中國家級二等獎2項,省部級一等獎16項,二等獎23項,三等獎12項,其他獎項7項;發(fā)表學(xué)術(shù)論文782篇,其中SCI232篇,出版專著28部;申請各類專利372項,制定各類標(biāo)準(zhǔn)72項。例如,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所為踐行“一帶一路”倡議,依托國家科技基礎(chǔ)條件平臺收集保存的海洋生物種質(zhì)資源和已建立的種質(zhì)資源創(chuàng)新利用技術(shù)申請并獲批了中國-東盟海上合作基金項目“中國-東盟現(xiàn)代海洋漁業(yè)技術(shù)合作及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)示范”,經(jīng)費6388萬元,依托平臺開展各類項目研究,共70余篇,其中SCI論文十余篇[7-9]。2.3種質(zhì)資源為新品種培育提供基礎(chǔ)材料。利用平臺豐富的水生生物遺傳資源作為選育基礎(chǔ)群體,開展具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病(逆)等優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀的新品種選育研究[10-13],支撐新品種培育。“十二五”以來,平臺成員單位共有70個新品種通過了全國水產(chǎn)原種和良種委員會審定,包括福瑞鯉Cyprinuscarpio、雜交鱘“鱘龍1號”(Husodauricus×Acipenserschrenckii)等魚類品種28個;斑節(jié)對蝦“南海1號”Penaeusmonodon、三疣梭子蟹“黃選1號”Portunstrituberculatus等蝦蟹類品種17個;馬氏珠母貝“南珍1號”Pinctadafucatamartensii、文蛤“萬里2號”Meretrixcusoria等貝類品種17個;裙帶菜“海寶1號”Undariapinnatifida、龍須菜“魯龍1號”AsparagusschoberioidesKunth等藻類品種8個。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所利用平臺保存的雌核發(fā)育鰱,經(jīng)過連續(xù)多代的選育,成功選育出四大家魚第一個新品種“長豐鰱”Hypoph-thalmichthysmolitrix。該新品種生長速度快、體型較高且整齊、適應(yīng)性強(qiáng)、成活率高、純合度高、遺傳性狀穩(wěn)定。“鰱新品種‘長豐鰱’的選育和推廣應(yīng)用”成果獲2013年中國水產(chǎn)科學(xué)研究院科技進(jìn)步獎一等獎。長江水產(chǎn)研究所利用平臺保存的D系異育銀鯽為母本,以生長速度和染色體倍性為主要選育指標(biāo),成功選育出四倍體異育銀鯽“長豐鯽”。該新品種倍性高、生長速度快、口感細(xì)嫩、鱗片緊密[14,15]。上述新品種的誕生,充分體現(xiàn)了水生生物遺傳資源作為選育基礎(chǔ)的重要作用。相關(guān)品種的大面積應(yīng)用與推廣,顯著提升了養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。2.4以需求為導(dǎo)向開展專題服務(wù)。平臺在“以需求設(shè)計工作方案,以服務(wù)帶動持續(xù)發(fā)展,以宣傳和培訓(xùn)提高社會影響,以調(diào)整優(yōu)化區(qū)域布局”和“重視整合,形成知識型資源產(chǎn)品;突出重點,推進(jìn)特色化專題服務(wù)”的總體思路下,在扎實推進(jìn)資源收集整合和一般性共享服務(wù)的同時,圍繞國家戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的重大技術(shù)瓶頸,積極開展專題服務(wù)和跨平臺聯(lián)合服務(wù)。組織開展了“長江口附近水域生態(tài)修復(fù)”專題服務(wù)、“良種、良法服務(wù)與推廣”專題服務(wù)、“長江四大家魚親本增殖放流”專題服務(wù)、“羅非魚種質(zhì)資源共享利用”專題服務(wù)、“南海近岸海域漁業(yè)資源生態(tài)修復(fù)”聯(lián)合專題服務(wù)、“黑龍江流域漁業(yè)資源生態(tài)修復(fù)”聯(lián)合專題服務(wù)等6個。通過專題服務(wù),有效提高了平臺實物資源和信息資源的利用率和共享率,促進(jìn)了南海近海、長江、黑龍江等水域漁業(yè)資源的恢復(fù),極大提升了水產(chǎn)良種良方在養(yǎng)殖業(yè)中的覆蓋率。

3水產(chǎn)種質(zhì)資源平臺運行管理的主要經(jīng)驗

3.1建立完善的組織機(jī)構(gòu),確保平臺高效運行。為確保平臺高效運行,建立了由平臺理事會、專家委員會咨詢、用戶委員會組成的平臺組織管理機(jī)構(gòu),制定了較為系統(tǒng)的管理和共享制度。平臺理事會負(fù)責(zé)平臺的總體組織與協(xié)調(diào)工作,研究和批準(zhǔn)平臺的各項決策,全面協(xié)調(diào)各分中心、各參加單位及服務(wù)支撐系統(tǒng)的工作;平臺專家委員會則由外聘專家組成,作為技術(shù)顧問對平臺的研究、共享、保種、開發(fā)、人才培養(yǎng)、基地建設(shè)和運行等工作提供技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)咨詢,評估平臺的建設(shè)運行質(zhì)量和服務(wù)情況;用戶委員會負(fù)責(zé)監(jiān)督平臺的運行和服務(wù)情況,評價服務(wù)方式、服務(wù)內(nèi)容、服務(wù)成效等,提出改進(jìn)意見與建議。3.2以績效考核為抓手,不斷提高管理水平。為進(jìn)一步激勵和監(jiān)督成員單位的工作落實情況,結(jié)合本平臺建設(shè)運行工作的自身特點,制定了《平臺績效考核辦法》,進(jìn)一步科學(xué)分配了資源整合、服務(wù)成效、運行管理等各類指標(biāo)在評價體系中所占比重,依據(jù)辦法嚴(yán)格評定平臺成員單位的工作年度績效,極大提高了成員單位的工作積極性。同時,對成員單位實施動態(tài)監(jiān)測和定期檢查結(jié)合,數(shù)量與質(zhì)量并重的考核方式,使考核更加全面、客觀。平臺還加大了對重點用戶的調(diào)查回訪力度,提高了用戶評價在績效考核分值中的比重,引導(dǎo)成員單位提高服務(wù)水平。3.3創(chuàng)新共享服務(wù)理念,整合與開發(fā)并重。以國家科技計劃為重點,探索平臺與科研項目合作的切入點,主動跟蹤收集、整合展示研究成果,并加大了對具有特殊經(jīng)濟(jì)性質(zhì)或潛在育種價值的育種材料、地理種群和生態(tài)亞種的收集整合力度,確保了平臺資源可持續(xù)增長;聚焦國家和區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略需求,推動資源的深度挖掘和分析利用,提供綜合性、系列化、知識型服務(wù),服務(wù)轉(zhuǎn)向科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會民生并重,積極推進(jìn)跨平臺專題、聯(lián)合專題服務(wù),建設(shè)高端精品資源產(chǎn)品。3.4加強(qiáng)宣傳推廣力度,提高平臺影響范圍。為提高知名度和影響力,通過多渠道宣傳展示平臺的豐富資源和服務(wù)能力。如制作平臺標(biāo)識,應(yīng)用于服務(wù)過程,提高社會各界對平臺的認(rèn)知;建設(shè)科普教育基地,積極推進(jìn)相關(guān)知識向中小學(xué)生的科普;對平臺網(wǎng)站進(jìn)行改版,提高網(wǎng)站訪問量;加強(qiáng)總結(jié)宣傳成效顯著、反響強(qiáng)烈的服務(wù)活動。

4水產(chǎn)種質(zhì)資源收集保存工作的展望

4.1精準(zhǔn)鑒定與高效利用水產(chǎn)養(yǎng)殖生物種質(zhì)。根據(jù)魚類、貝類、甲殼類、藻類、棘皮動物、兩棲類和爬行類等不同類型水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的特點,制定種質(zhì)資源收集保存、生產(chǎn)性狀測試和遺傳多樣性評價等技術(shù)規(guī)范,精準(zhǔn)鑒定和全面評價我國重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物種質(zhì)資源,掌握不同來源重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物種質(zhì)的生境特征、生物學(xué)特性、生產(chǎn)性狀和種群遺傳多樣性水平;篩選具有特異性狀、優(yōu)良性狀和較高遺傳多樣性的種質(zhì)資源,構(gòu)建核心種質(zhì)群,為相應(yīng)物種的品種改良提供育種材料[16];針對不同種類的核心種質(zhì)群和生產(chǎn)性狀及種群遺傳多樣性評價結(jié)果,制定核心種質(zhì)群的繁殖更新技術(shù)規(guī)范,開展連續(xù)監(jiān)測和評價,掌握其性狀特征、種群遺傳多樣性組成和變化趨勢;對種質(zhì)資源監(jiān)測和評價數(shù)據(jù)進(jìn)行集成,構(gòu)建數(shù)據(jù)分析和信息共享平臺,為政府決策提供科學(xué)依據(jù)。4.2搭建水產(chǎn)生物多組學(xué)大數(shù)據(jù)信息共享平臺。伴隨高通量測序技術(shù)的迅速發(fā)展,不斷產(chǎn)生海量的水產(chǎn)生物多組學(xué)數(shù)據(jù),使深入解析重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳機(jī)制、種質(zhì)資源多樣性以及生物進(jìn)化機(jī)制成為可能。自2010年起我國相繼破譯了半滑舌鰨Areliscussemilaevis、鯉Cyprinuscarpio、草魚Ctenopharyngodonidellus、團(tuán)頭魴M.amblycephalaYih、大黃魚Pseudosciaenacrocea、橙點石斑魚Epinephelusbleekeri、牙鲆Paralichthysolivaceus、太平洋牡蠣Crassostreagigas、蝦夷扇貝Monodontalabio、櫛孔扇貝Chlamysfarreri、珠母貝Pinctadamaxma、海帶Saccharinajaponica等的全基因組序列,同時,啟動了銀鯽Carassiusauratusgibelio、鰱Hypophthalmichthysmolitrix、鳙Aristichthysnobilis、凡納濱對蝦Litopenaeusvannamei、中國對蝦Pen-neropenaeuschinensis等的全基因組測序計劃。國外也有超過10種重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物完成了基因組測序。眾多水產(chǎn)養(yǎng)殖生物也分別依托轉(zhuǎn)錄組、簡化基因組等技術(shù)手段,開發(fā)了大量的基因組資源。然而,這些數(shù)據(jù)均分散于各單位,缺乏有效的整合、整理與共享,迫切需要建立“國家水產(chǎn)種質(zhì)資源平臺----水產(chǎn)生物多組學(xué)大數(shù)據(jù)信息共享平臺”,對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行低成本、可持續(xù)的集成整合和維護(hù)更新。因此,隨著各類組學(xué)數(shù)據(jù)持續(xù)不斷增加,整合大量水產(chǎn)組學(xué)數(shù)據(jù)、構(gòu)建集成水產(chǎn)信息存儲庫、實現(xiàn)便捷的訪問和提供友好可視化界面將成為“十三五”建設(shè)水產(chǎn)種質(zhì)資源平臺的重要內(nèi)容。4.3深入挖掘現(xiàn)存不同類型種質(zhì)資源的育種潛力。加強(qiáng)平臺現(xiàn)存活體種質(zhì)資源的挖掘和創(chuàng)新及進(jìn)一步梳理和分類(如保護(hù)種、可開發(fā)種和潛力種等),全面整合不同特點的種質(zhì)資源,主動與國家科技項目等進(jìn)行對接,積極提供活體種質(zhì)資源,深入挖掘種質(zhì)資源的潛力,進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新[17];建設(shè)水產(chǎn)種質(zhì)資源的DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)庫:利用現(xiàn)有保存的活體、標(biāo)本和DNA等種質(zhì)資源全面開發(fā)DNA條形碼,全面建設(shè)我國水產(chǎn)種質(zhì)資源的DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)庫;探索配子保存技術(shù):利用平臺項目內(nèi)科研院所和高校的技術(shù)和資源優(yōu)勢,積極探索配子保存技術(shù),進(jìn)一步豐富平臺的種質(zhì)資源,提升平臺服務(wù)能力。4.4提升水產(chǎn)種質(zhì)資源服務(wù)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。按照資源貢獻(xiàn)率在最終產(chǎn)出成果中分取利益,形成以企業(yè)為主體,市場為導(dǎo)向,資本為紐帶的利益共享、風(fēng)險共擔(dān)的水產(chǎn)種質(zhì)資源創(chuàng)新利用模式,實現(xiàn)優(yōu)異水產(chǎn)種質(zhì)資源向企業(yè)轉(zhuǎn)化利用,加快水產(chǎn)新品種培育和推廣利用步伐,最大利益化地實現(xiàn)水產(chǎn)種質(zhì)資源商品化價值;制定新品種(系)制種、擴(kuò)繁及養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)化操作流程,通過良種良法推介會、科技下鄉(xiāng)等多種形式專題服務(wù),加強(qiáng)新品種和新品系的全方位服務(wù),實現(xiàn)新品種、新品系實物資源的規(guī)模化應(yīng)用。

作者:李夢龍 鄭先虎 吳彪 方輝 劉永新 單位:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所