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2021-4-9 | 水产资源论文
进入21世纪，水产养殖产品作为高品质蛋白源已得到人们的广泛认同，水产养殖在世界食物供应中发挥的重要作用已得到国际社会的日益肯定，其可持续发展已成为世界共同关注的主题。作为世界水产品生产大国，中国养殖产量连续多年居世界首位，对外贸易占农产品出口净收入的50%以上，出口额连续多年居大宗农产品首位。中国水产养殖已被国际权威专家认为是获取动物蛋白最有效的途径之一，是中国农业对世界的重大贡献。随着科学技术的快速发展，基因组测序为农业的快速可持续发展提供了新的契机。中国在水产生物基因组测序方面领先世界，但是对于基因资源的开发和利用，以及基因组资源在分子育种中的研究还面临艰巨挑战。
1研究背景
1．1发展水产养殖，促进经济社会和谐发展
水产养殖是现代农业的重要组成部分，是促进农村经济发展、调整农业产业结构、增加农民就业和收入的有效途径，在建设和谐社会中发挥了重要作用。现代水产养殖业将本着高产、优质、高效、生态、安全和可持续的要求，重视养殖生产活动与社会和生态环境可持续发展之间的协调，在保证养殖产业持续增长的同时，降低对生态系统造成的潜在影响。为此，水产养殖的可持续发展已引起国家和社会的高度关注，温家宝总理在十一届全国人大一次会议的政府工作报告中特别强调要积极发展畜牧水产业，扶持和促进规模化健康养殖;《国家中长期科学和技术发展规划纲要》也将积极发展水产业，保护和合理利用渔业资源作为建设现代农业的重要内容。基因组学及其相关技术的发展，正在带动生命科学向系统生物学迈进，在推动基因资源高效研发的同时也推动了水产育种科学革命性的进步。
1．2开展基因资源研发，占据基因产业战略制高点
基因资源已广泛应用于农业、医疗、环境等方面并发挥着重要作用。谁拥有了基因资源及其利用的关键技术，谁就在基因产业的竞争中占有主导地位［1］。为此，各国纷纷加大基因研究力度，力求在基因产业研究中占据龙头位置。在世界范围内，为了巨大的商业利益，世界各国围绕功能基因正在进行着一场没有硝烟的战争［2］。各国对功能基因争夺呈现白热化，并成为继国土资源之后的又一可供再争夺、再占有的战略资源。中国是人口大国，中国的人口、粮食、经济发展与资源问题一直是国人关注的重大问题。中国作为世界第一水产大国，开展水产动物基因资源研究，发掘经济性状的关键基因，阐释基因信号通路和调控网络，加强水产动物生长发育、抗病抗逆等重要经济性状分子机制的深度解析，有助于开发具有我国自主知识产权的具特殊生物学功能的蛋白、多肽和新型功能食品、药品等基因产品;有助于培育出优质、高产、抗逆的养殖新品种，从根本上解决水产动物“质”、“量”和“病”的问题［3］，同时有利于水产动物种质资源的保护与创新。
1．3开展基于全基因组信息的分子育种，促进水产动物育种跨越式发展
经典的分子育种概念主要是以分子标记为基础进行标记辅助选择、以转基因技术为基础进行的转基因育种以及通过计算机技术进行实施的分子设计与虚拟育种。水产动物分子育种技术经过数十年的发展，已经进入基因组时代，并朝着分子设计育种的宏伟目标迈进。20世纪90年代末，美国、日本、加拿大、澳大利亚等国先后宣布启动了多种水产经济动物基因组研究计划。我国也顺利启动和实施了牡蛎、半滑舌鳎、鲤鱼、大黄鱼等水产经济动物的基因组计划。基因组学的发展赋予了分子育种新的内涵和意义。对于已完成全基因组测序的物种来说，转录谱－表达谱技术、功能基因组技术、蛋白组技术、生物信息学技术等的迅速发展为开展基因组辅助育种奠定了扎实的基础［4］。尤其是基因组规模的基因批量发掘和标记的开发，克服了传统标记辅助选育仅能检测部分遗传变异，不能对所有的遗传变异和遗传效应进行检测和估计的缺陷，使得全基因组规模的标记辅助育种和设计育种成为可能。在全基因组信息的辅助和指导之下，将会形成一门新的分支学科———“基因组育种学”，即完整的基因组辅助育种理论与方法体系。“基因组育种学”将基因组学信息和传统的育种方法相结合，实现表型信息和分子信息的系统集成［5］。
2世界发展现状与趋势分析
2．1国际前沿技术与相关产业发展现状与趋势
伴随着人类基因组草图的发布及多种模式生物全基因组测序的完成，每年完成的基因组测序项目呈几何级数上升。截至到目前，NCBI中的动物基因组项目接近400项，已完成基因组草图的有150多项。据UCSC网站(http://genome．uc-sc．edu/)公示，目前已有多项农业动物的基因组项目在执行，包括牛、羊、猪、马、鸡等(http://www．animalgenome．org/)。而水产养殖动物全基因组测序工作则进展相对滞后，已经实施的项目有鳕鱼、罗非鱼、鲶鱼、大西洋鲑等。随着众多经济生物全基因组测序项目的完成，当务之急是如何将海量的基因序列信息转变为有用的生物学知识，进而使这些知识转化成技术并被产业化应用。目前基因组后续研究主要包括两大方面:一是利用反向遗传学手段对基因资源进行研发。其基本策略包括:全基因组测序、生物信息学分析或采用基因克隆等途径获得候选基因;在基因组、转录组、蛋白质组和代谢组水平对候选基因进行功能评价和基因功能验证;根据基因的性质决定其是用于动物的遗传改良还是用于蛋白产品的获得。二是以SNP(singlenucleotidepolymorphism)为代表的基因变异检测。通过关联分析和连锁分析，将基因结构的变异和表型的变异联系起来，寻找经济性状相关的基因和标记，并将其用于分子育种。
2．1．1高通量测序平台建设为分子育种和基因资源研发提供了所需的大量标记和序列
罗氏公司(Roche)的454、Illumina公司的Solexa以及ABI公司Solid等高通量测序技术具有较高的通量和相对低廉的价格，使得对一个物种的全基因组和转录组进行细致全貌的分析成为可能。目前基因组的DeNovo测序和重测序，也正在经历从以传统Sanger测序为主到以第二代测序技术为主的过渡。例如国内大熊猫［6］、牡蛎的全基因组测序就是基于Solexa测序平台，美国启动的火鸡基因组项目也是利用第二代测序平台。在基因表达研究方面，第二代测序技术产生的数字表达谱，显示了深度测序在转录组研究上表达计数和序列分析中的两大优势，该技术能够获得每个特定转录本的表达量，并能检测到丰度非常低的转录本和可变剪切，这些都是芯片或者SAGE文库等技术无法比拟的［7，8］。2008年4月HelicoBioSci-ence公司的Timothy等［9］在Science上报道了他们开发的单分子测序技术，也被称为第三代测序技术，真正达到了读取单个荧光分子的能力，使研究人员向着1000美元测定一个物种基因组的目标迈出了一大步。
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