陳松林，1960年10月出生，中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所，研究員，研究方向為水產(chǎn)生物技術和遺傳育種。農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點實驗室常務副主任，中國水產(chǎn)科學研究院水產(chǎn)生物技術領域首席科學家, 中國水產(chǎn)學會水產(chǎn)生物技術專業(yè)委員會主任,山東省泰山學者特聘專家。

主要從事魚類基因資源發(fā)掘和分子育種、魚類細胞工程和性別控制、魚類胚胎干細胞培養(yǎng)和基因打靶、魚類低溫生物學及配子冷凍保存。

（信息來源：百度百科，未經(jīng)專家本人審核）

水產(chǎn)生物技術發(fā)展戰(zhàn)略研究

陳松林，邵長偉, 徐鵬

【摘要】

本文從水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因組測序、遺傳連鎖圖譜繪制、重要經(jīng)濟性狀相關分子標記 / 基因篩選、基因組編輯、基因組選擇以及細胞培養(yǎng)與種質冷凍保存等方面綜合介紹了水產(chǎn)生物技術的發(fā)展現(xiàn)狀，并深入分析了水產(chǎn)生物技術研究中存在的主要問題，諸如基因功能分析平臺不完善，抗病與性控育種技術研究滯后，基因組編輯與全基因組選擇技術剛剛起步等。

同時，圍繞上述主要問題，提出了水產(chǎn)生物技術亟待突破的關鍵技術，并建議“十三五”期間設立重點研究計劃專項，深入開展水產(chǎn)動物基因組資源開發(fā)與利用、重要經(jīng)濟性狀遺傳解析以及水產(chǎn)生物信息大數(shù)據(jù)平臺構建等。

【提綱】

一、前言

二、 水產(chǎn)生物技術發(fā)展現(xiàn)狀

（一）水產(chǎn)生物全基因組測序和精細圖譜繪制

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物重要性狀相關功能基因發(fā)掘

（三）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物高密度遺傳連鎖圖譜繪制

（四）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物重要性狀相關分子標記篩選與應用

（五）全基因組選擇技術

（六）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因組編輯技術

（七）水產(chǎn)動物細胞培養(yǎng)

（八）水產(chǎn)養(yǎng)殖動物種質冷凍保存

三、水產(chǎn)生物技術研究中存在的主要問題

（一）基因組資源開發(fā)進展迅速，但水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因功能分析平臺尚未建立，滿足不了基因功能研究的需要

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗病基礎研究及抗病分子育種研究投入低、進展慢，滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求

（三）性別特異分子標記和分子輔助性控技術研究滿足不了魚類養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需求

（四）基因組選擇剛剛起步，離良種選育應用尚有距離

四、水產(chǎn)生物技術發(fā)展戰(zhàn)略與關鍵技術

（一）發(fā)展戰(zhàn)略

（二）關鍵技術

五、水產(chǎn)生物技術發(fā)展建議

（一）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物全基因組結構解析及基因資源的深度挖掘

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物重要經(jīng)濟性狀的遺傳解析及分子設計的基礎研究

（三）重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物經(jīng)濟性狀形成的表觀遺傳與環(huán)境調控機制

（四）重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因信息大數(shù)據(jù)平臺構建及應用

一、前言

我國是世界第一大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與消費國，也是世界水產(chǎn)品生產(chǎn)大國，產(chǎn)量連續(xù) 20 多年居世界首位?！皣赞r(nóng)為本、農(nóng)以種為先”，種業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的第一產(chǎn)業(yè)要素，是確保主要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的重要物質基礎，種業(yè)科技的不斷創(chuàng)新已成為提升養(yǎng)殖業(yè)核心競爭力的源泉。近年來，伴隨著國家一系列關于“現(xiàn)代種業(yè)”“藍色經(jīng)濟”等戰(zhàn)略性指導方針、規(guī)劃的提出，我國水產(chǎn)種業(yè)發(fā)展迎來了前所未有的重大機遇。

水產(chǎn)生物技術作為水產(chǎn)種業(yè)發(fā)展的核心技術，涉及到養(yǎng)殖學、遺傳學和育種學等多個學科，從群體、個體、細胞到基因等多種水平，從經(jīng)典技術到組學技術等多種技術，從魚類、蝦蟹類、貝類到藻類等各類生物，可以說是一個龐大的系統(tǒng)工程。特別是隨著基因組技術的發(fā)展，以水產(chǎn)基因組技術為核心的水產(chǎn)生物技術在水產(chǎn)良種培育、苗種繁育、種質保存及病害防控等方面展現(xiàn)出巨大的應用潛力和廣闊的應用前景。

現(xiàn)代水產(chǎn)生物技術的研究內容主要包括水產(chǎn)生物全基因組解析和基因資源發(fā)掘技術，重要經(jīng)濟性狀基因鑒定及功能分析技術，基因組編輯、基因組選擇和分子設計技術，水產(chǎn)基因工程產(chǎn)品的研制與利用技術，種質分子鑒定、評估與保存技術等。

近年來，國內外在水產(chǎn)生物全基因組測序和精細圖譜繪制上取得很大進展，獲得了海量的基因資源信息，但在重要經(jīng)濟性狀功能基因鑒定和應用、基因組編輯和基因組選擇、水產(chǎn)動物胚胎批量化保存以及無脊椎動物細胞培養(yǎng)等技術上還存在一些問題，滿足不了水產(chǎn)種業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需要。我國“十三五”及今后相當長一段時間內水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展對水產(chǎn)生物技術具有重大需求，大力發(fā)展以水產(chǎn)基因組技術為核心的水產(chǎn)生物技術研發(fā)是我國“十三五”期間的重大研究課題。

二、 水產(chǎn)生物技術發(fā)展現(xiàn)狀（略，詳見原文鏈接）

三、水產(chǎn)生物技術研究中存在的主要問題

（一）基因組資源開發(fā)進展迅速，但水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因功能分析平臺尚未建立，滿足不了基因功能研究的需要

近年來我國學者相繼完成牡蠣、半滑舌鰨、鯉魚、草魚和大黃魚等的全基因組測序，成果陸續(xù)在《Nature》《Nature Genetics》等頂級期刊上發(fā)表。然而，在后基因組時代，重點將是基因功能驗證和重要性狀的遺傳解析。但絕大多數(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖動物，我國尚未建立轉錄激活因子樣效應物核酸酶和 CRISPR/Cas9 等基因組編輯技術和平臺，嚴重影響了重要性狀關鍵基因的發(fā)掘及其在遺傳育種和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應用。

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗病基礎研究及抗病分子育種研究投入低、進展慢，滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求

抗病良種培育是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提質增效的重要途徑。然而由于對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗病基因的功能及其調控機制的認識不足，限制了水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗病分子育種的研究進程，滿足不了水產(chǎn)業(yè)對抗病高產(chǎn)良種的需求。

（三）性別特異分子標記和分子輔助性控技術研究滿足不了魚類養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需求

水產(chǎn)動物中雌雄個體在產(chǎn)量性狀方面的性別差異非常普遍，因此性別控制育種和相關性別決定基礎研究是水產(chǎn)前沿技術研究的重要內容。盡管目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)半滑舌鰨、黃顙魚、羅非魚、圓斑星鰈和條石鯛的性別特異分子標記，并進行了產(chǎn)業(yè)化應用，但是，在許多其他水產(chǎn)養(yǎng)殖動物尚未開發(fā)出性別特異分子標記，分子性控育種研究也比較滯后。

（四）基因組選擇剛剛起步，離良種選育應用尚有距離

基因組選擇將成為今后水產(chǎn)養(yǎng)殖動物育種的重要手段之一，但目前只在少數(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖動物上進行了前期研究，距離建立全基因組選擇育種技術并在產(chǎn)業(yè)中進行應用仍然有相當距離，需要加大投入，重點突破。

四、水產(chǎn)生物技術發(fā)展戰(zhàn)略與關鍵技術

（一）發(fā)展戰(zhàn)略

以服務于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，提高現(xiàn)代漁業(yè)科技競爭力為主要目標，加快水產(chǎn)生物技術的原始創(chuàng)新研究，圍繞水產(chǎn)重要經(jīng)濟物種基因組結構和功能解析、經(jīng)濟性狀調控網(wǎng)絡、基因組育種技術體系以及種質資源評價與保護，力爭在理論方面有重大發(fā)現(xiàn)，在關鍵共性技術方面有所突破，支撐和引領水產(chǎn)種業(yè)發(fā)展，為建設水產(chǎn)生物技術強國、引領世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)我國從水產(chǎn)養(yǎng)殖大國向水產(chǎn)養(yǎng)殖強國邁進做出貢獻。

（二）關鍵技術

1. 水產(chǎn)生物高復雜度基因組的組裝和分析技術

水產(chǎn)生物高復雜度基因組的組裝和分析技術主要包括高雜合度、高重復序列水產(chǎn)生物的全基因組或性染色體基因組拼接、組裝及生物信息學分析技術。

2. 重要水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因組編輯技術

重要水產(chǎn)養(yǎng)殖動物基因組編輯技術主要包括水產(chǎn)養(yǎng)殖動物（魚、蝦、蟹、貝等）基因組編輯（轉錄激活因子樣效應物核酸酶和 CRISPR/Cas9）技術以及基因組編輯平臺。

3. 水產(chǎn)動物重要經(jīng)濟性狀關鍵基因及分子標記篩選與鑒定技術

水產(chǎn)動物重要經(jīng)濟性狀關鍵基因及分子標記篩選與鑒定技術包括水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生長、抗病、性別決定等重要性狀相關分子標記和關鍵基因的篩選與鑒定技術。

4. 水產(chǎn)動物基因組選擇和分子設計技術

水產(chǎn)動物基因組選擇和分子設計技術主要包括水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗病、抗逆和品質性狀的全基因組選擇和分子設計技術。

五、水產(chǎn)生物技術發(fā)展建議

鑒于水產(chǎn)生物技術在我國水產(chǎn)種業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要意義和應用潛力，考慮到國內外目前的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，建議我國圍繞如下幾個方面設立重點研究計劃專項。

（一）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物全基因組結構解析及基因資源的深度挖掘

進行魚、蝦、貝、蟹、藻等重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物全基因組測序和精細圖譜構建，分析不同水產(chǎn)生物基因組的結構特征和進化規(guī)律，闡釋不同水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因組的結構和功能，進行基因資源的深度挖掘。

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖生物重要經(jīng)濟性狀的遺傳解析及分子設計的基礎研究

建立水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因組編輯公共平臺和技術體系，篩選重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物生長、抗病、性別、環(huán)境適應等性狀關鍵基因；開展抗病、抗逆和品質性狀的全基因組關聯(lián)分析和基因組選擇及分子設計的基礎研究；構建水產(chǎn)養(yǎng)殖生物重要基因高效重組表達技術體系，研制基因工程重組蛋白；探索重組表達產(chǎn)物提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生長速率和抗病力的途徑。

（三）重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物經(jīng)濟性狀形成的表觀遺傳與環(huán)境調控機制

以水產(chǎn)養(yǎng)殖生物生長、生殖、發(fā)育和免疫等重要經(jīng)濟性狀為目標性狀，通過基因組甲基化分析、組蛋白修飾以及小核糖核酸（RNA）分析等技術手段解析環(huán)境因素介導的重要經(jīng)濟性狀形成的表觀遺傳調控機制；建立甲基化修飾因子在水產(chǎn)動物中的檢測技術體系，篩選與重要經(jīng)濟性狀相關的表觀標記。

（四）重要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因信息大數(shù)據(jù)平臺構建及應用

構建以種質資源數(shù)據(jù)和基因組數(shù)據(jù)為核心的水產(chǎn)生物基因資源信息大數(shù)據(jù)平臺，收集、儲存和分析我國重要水產(chǎn)養(yǎng)殖物種豐富多樣的種質資源和基因資源信息；通過數(shù)據(jù)的加工和大數(shù)據(jù)分析，為水產(chǎn)生物技術研發(fā)、遺傳育種、病害防治和資源保護等提供必要的數(shù)據(jù)支撐。