海洋渔业是山东海洋经济发展的重要支柱。近年来,我省紧紧围绕海洋强省战略,推动传统渔业转型升级,大力发展“海上粮仓”。
在影响海洋渔业发展的众多因素中,有着“渔业芯片”之称的苗种尤为关键。海洋种业发展面临哪些难题?如何依靠科技创新,打好海洋种业翻身仗?记者近日采访了中国工程院院士、中国水产科学研究院黄海水产研究所研究员陈松林。
山东引领五次海水养殖浪潮
“山东海水养殖产量居全国前列,主要得益于其育种技术上的绝对优势。”陈松林说,中国水产科学研究院黄海水产研究所、中科院海洋所、中国海洋大学等一批“国字号”院所、高校齐聚青岛,汇集了一大批海洋领域的顶尖专业人才。依托实力雄厚的技术平台和人才优势,山东率先实现了多个海水养殖品种的繁育、养殖技术突破,也率先开始了海水养殖新品种的培育和推广工作。
我国海水养殖起步于20世纪50年代,70年间产量跃居世界第一,山东在这一过程中留下了浓墨重彩的一笔。“我国已经完成了五次海水养殖浪潮,每一次都是由山东引领。”陈松林说,20世纪60年代,在山东兴起以海带养殖为代表的第一次海水养殖浪潮,使我国海带养殖面积和总产量大幅提升,迅速成为世界第一;随后,80年代养对虾,90年代养扇贝,世纪之交养以大菱鲆为代表的鱼类,2000年后又养起海参、鲍鱼等海珍品。五次海水养殖浪潮均从青岛发端,进而推广至全国,实现藻、虾、贝、鱼、参的养殖突破和规模推广,也让越来越多曾经吃不起的海产品被端上百姓餐桌。
历经前五次海水养殖浪潮,近岸海水养殖区域逐步趋于饱和,人们便将目光投向了深远海。眼下,以深远海养殖为标志的第六次海水养殖浪潮正席卷而来。
“与近海养殖不同,深远海养殖更强调优良品种、现代信息技术和工程装备的支撑作用和有机结合。”陈松林表示,随着“国信一号”养殖工船、“经海”系列深海养殖网箱等建成投运,山东深远海养殖已经走在了全国前列。
攻关渔业“芯片”,三大短板待补齐
挺进深蓝,良种先行。我国海水鱼良种培育工作始于20世纪90年代,尽管起步较晚,但近30年来也取得了长足进步。目前,我国培育的水产新品种已有300多个。海洋种业快速发展的同时,育种工作中的一些短板和不足仍需补齐。
“基因资源是育种的基础,然而目前,我国发掘出的具有重要育种价值的基因仍然较少。”陈松林说,我国现已破译了40多种海水鱼类的基因组序列,在鱼类基因组解析方面取得了很大进展,可从中找到的适合育种的基因资源却有限。海水鱼养殖业越是发展,对良种的需求就越高,需要进一步加强海水鱼类种质资源收集、评价与保存,挖掘优异种质资源,为良种培育提供种质基础。
“育种技术创新及新型育种技术的应用也有待加强。”陈松林介绍,由于过去多是采用传统的育种技术,比如杂交、群体选育、家系选育,主要是针对生长性状培育水产新品种,却忽视了其抗病性能,难以解决我国海水养殖业存在的种质退化、病害频发的问题。现代分子育种技术是克服这些不足的突破口。利用基因组选择、基因组编辑等现代分子生物技术,加强抗病、高产等优质突破性水产新品种的培育,已成为未来育种技术的重要发展方向。
尽管分子育种技术在有些养殖鱼类上已经得到应用,但从总体上看,目前的应用面还不够广。对于养殖企业来说,分子育种除了技术难度较高,育种成本也相对更高。为了节约成本,养殖企业更倾向于将该类技术用在价格较高的鱼类上。为此,要进一步降低分子育种技术成本,使其能在更多鱼种上应用,争取培养出更多抗病高产的优质新品种,让更多企业和养殖户受益。
此外,龙头企业缺乏,也限制着我国海洋种业的发展。“企业是市场竞争的主体,龙头企业在水产种业发展中应该起到重要作用甚至主导作用。”陈松林说,国内的水产种业企业以中小微企业为主,规模小,实力弱,竞争力不足。为此,应大力培植创新型、领军型水产种业龙头企业,努力将种业创新主体向企业转移,推动水产种业高质量发展。
为种质资源建库,破译更多基因“密钥”
种质资源库是新品种培育的资源宝库。在黄海水产研究所,国家海洋渔业生物种质资源库(青岛)已建成运行,既是国内首个,也是我国迄今投资规模最大、保存规模最大、设施最先进的海洋渔业种质资源库。
“建设种质资源库的过程中,我们收集了大量的海水生物基因资源,其中基因序列破译和收集是重点内容之一。”陈松林说,我国半滑舌鳎的第一个新品种“鳎优1号”就是在破译基因组序列的基础上培育成功的。
半滑舌鳎雌雄鱼体型差异很大,相同年龄的雌鱼个头要比雄鱼大4倍多。为了弄明白雄鱼性别和大小是否由特定基因控制,陈松林团队在2014年完成了半滑舌鳎的全基因组测序,找到了决定半滑舌鳎性别的基因,该基因表达就是雄鱼,不表达就是雌鱼。后来,团队又利用基因编辑技术将雄鱼的这一基因进行敲除,发现基因编辑后的雄鱼长大后能接近正常雌鱼大小,证明了该基因既决定了半滑舌鳎的性别,又调控其生长。基于这一发现,陈松林团队不仅成功培育出了抗病能力强、生长速度快的半滑舌鳎新品种“鳎优1号”,还创制出快大型基因编辑雄鱼,破解了半滑舌鳎雄鱼长不大的难题。
目前,种质资源库入库海洋渔业生物种质实物资源达14万余份,黄海水产研究所的各团队都在通过种质资源库,挖掘与生长、性别、抗病等重要性状关联的基因,用来培育优质新品种。陈松林表示,种质资源库的保存能力可达34万份,今后将进一步扩大规模,既可以更好地保护生物多样性,也为海水生物遗传改良和良种培育提供更坚实的种质资源基础。