水产动物育种与生物技术 ——中国科协举办第264次青年科学家论坛
一、论坛概述
由中国科协主办，中国水产学会和中国科学院水生生物研究所承办的中国科协第264次青年科学家论坛在武汉召开。本次论坛的主题为“水产动物育种与生物技术”。本次论坛有来自中国科学院水生生物研究所、中国科学院海洋研究所、中国科学院重庆绿色智能院、中国水产科学研究院、黄海水产研究所、长江水产研究所、水利部中科院水工程生态研究所、厦门大学、中山大学、华南理工大学、西南大学、华中农业大学、湖南师范大学、中国海洋大学、山东农业大学、上海海洋大学、海南大学、北京水产研究所、东京海洋大学等30多个单位近100名青年学者参会，其中邀请代表35位。
本次的论坛执行主席分别由中科院水生所孙永华研究员、中国水产科学研究院徐鹏副研究员、中山大学张勇副教授和水科院黄海水产研究所王娜副研究员共同担任。论坛围绕“水产动物育种与生物技术”这一主题展开，大会设立“基因组学与分子选育”、“功能基因与设计育种”、“染色体操作与性控育种”和“免疫与抗病抗逆育种”等4个专题。水生所殷战研究员作了题为“鱼类生长和繁殖的内分泌调控”的大会特邀报告，另有35名青年学者们分别作大会报告。与会的青年学者们思维活跃，讨论热烈，共同探讨了基因组时代水产生物技术研究的最新进展及其在水产动物育种中的应用。
二、论坛主要议题
1. 基因组学与分子选育
随着基因组测序技术和生物信息学算法的快速进步，以往处于缓慢发展状态的水产动物基因组资源开发、基因组尺度的遗传工具构建和基于基因组数据的水产动物分子选育工作在近5年内得到了快速发展。本专题共邀请十位从事水产动物基因组资源开发和分子选育的青年科学家，就各自团队近年的研究进展进行报告，并展望本领域的发展趋势。
中国水产科学研究院生物技术研究中心的徐鹏博士长期从事鲤科鱼类基因组资源开发和遗传工具构建工作，是我国“鲤鱼基因组计划”的主要发起人和完成人之一。在此次论坛上，他系统介绍了鲤鱼全基因组资源的开发和全基因组尺度的单核苷酸多态性（SNP）基因分型平台的构建工作，以及其团队利用鲤鱼基因组资源在体色、鳞被性状解析方面的初步成果，并就后基因组时代的鲤鱼重要经济性状解析和基因组辅助育种工作进行了展望。中国海洋大学的王师教授系统介绍了其团队在扇贝基因组研究中一系列关键技术和方法的开发和应用工作。他们团队近几年来建立了基于简化基因组技术和第二代测序技术的2b-RAD技术，用于无参考基因组情况下开展高通量SNP基因分型，并随之开发了一系列算法，用于提高分型准确率；另外，他们团队还开发了基于RAD技术的基因组甲基化测序技术，大大简化了表观遗传学实验设计和操作流程。基于其团队建立的方法体系，其团队已经完成了扇贝基因组图谱绘制，并开展了一些性状的基因组解析工作。黄海水产研究所的邵长伟博士就半滑舌鳎基因组完成后，其团队在其性别决定机制方面进行的工作进行了介绍。中科院海洋研究所的李莉研究员基于已经完成的长牡蛎基因组数据，利用转录组测序和基因组重测序手段，系统开展了牡蛎在温度、盐度和干露胁迫下的基因组适应性进化机制研究。
2. 功能基因与设计育种
培育水产养殖优良品种是水产养殖业可持续发展的关键，然而，传统的水产育种却是一个非常缓慢的过程。以基因组操作技术为基础进行快速、定向的品种改良和遗传育种，必将成为培育水产养殖优良新品种的主导性技术之一。本专题共邀请从事水产动物功能基因和设计育种研究的十位青年学者，就各自团队近年来的研究进展进行报告或综述，并就本领域的发展趋势进行展望。
中国科学院水生生物研究所孙永华研究员是首届国家优秀青年科学基金获得者，在鱼类功能基因和设计育种方面具有系统和深入的研究。他指出，基于对经济性状相关的功能基因深入解析和基因型深刻认识的基础之上，利用转基因技术或基因组编辑技术对内源基因进行精细编辑，将有可能实现优良性状相关基因型的定向制造和高效聚合，从而实现快速、定向的水产设计育种。他同时提出胚胎水平的基因组操作的关键在于是否针对原始生殖细胞的基因组进行有效操作，并进一步介绍了他的研究团队在创制高效、特异的鱼类原始生殖细胞操作技术，以及利用原始生殖细胞操作技术进行快速、定向的鱼类设计育种研究方面的最新进展。上海海洋大学的邹曙明教授系统介绍了其研究团队在金鱼中首次发现一类具有自主转座活性的鲤科鱼类转座子Tgf2，该转座子的结构和功能，及其在水产转基因中的应用。厦门大学刘海鹏教授系统介绍了其团队在发掘水产甲壳动物抗病免疫相关基因研究中的最新进展，并展望了相关基因在育种中的应用潜力。上海海洋大学鲍宝龙教授从肌间刺这一低等真骨鱼类所特有骨骼结构入手，介绍了其团队在鱼类肌间刺发育信号通路中的最新研究进展，以期为培育肌间刺少或者无肌间刺的养殖鱼类新品种提供参考。来自日本东京海洋大学的王俊杰博士介绍了其所在团队在鱼类“借腹怀胎”技术方面所做的系统工作和最新进展。
3. 染色体操作与性控育种
染色体操作在育种中占有重要地位，主要包括多倍体诱导、雌核发育和雄核发育等。许多水产动物在个体和生长速度上存在雌雄差异，例如，罗非鱼雄性个体生长比雌性个体快30%-50%。近几年来，我国水产生物技术工作者采用染色体操作和性别调控技术结合起来，培育出快速生长的全雌或全雄新品种，比如全雄黄颡鱼“全雄1号”、全雌牙鲆“北鲆1号”等。本专题共邀请九位从事水产动物染色体操作与性控育种的青年科学家，就各自团队近年的研究进展进行报告，并展望本领域的发展趋势。
中山大学生命科学学院的张勇博士长期从事鱼类性别分化和性别转变的研究工作，作为本专题的负责人，他总结了鱼类性别决定与性别分化的研究进展，并详细介绍了雌雄同体鱼类（石斑鱼）的性别决定过程，提出环境对于雌雄同体鱼类的次级性别决定调控作用。中科院水生所的周莉研究员系统介绍了多倍体育种技术和利用多倍体银鲫的克隆多样性和生殖方式的特殊性，通过雄核发育产生的核质杂种异育银鲫优良品种“中科3号”。湖南师范大学的张纯博士介绍了远缘杂交产生鱼类多倍体和多倍体发生机制的研究进展，阐述了远缘杂交鱼的异源染色体在传代过程中的遗传分配规律。
西南大学的周林燕教授介绍了硬骨鱼类生殖细胞减数分裂启动时间与性别控制的研究，表明激素DHP对罗非鱼的早期性别决定其关键作用。山东农业大学的季相山博士就高温诱导对罗非鱼12个性别分化相关基因的影响开展了研究，长江水产研究所的梁宏伟博士也系统的介绍了他们通过筛选罗非鱼性别特异性标记，成功培育出“鹭雄1号”尼罗罗非鱼新品种的工作。北京水产研究所胡红霞研究员系统介绍了鲟鱼性别调控的研究和小体鲟性腺转录组的分析结果，为生产全雌鲟鱼打下基础。中国水产科学研究院刘永新博士介绍了以诱导牙鲆减数分裂雌核发育为基础，进行“北鲆1号”新品种的选育过程。海南大学的骆剑博士介绍了人工诱导石斑鱼雌核发育和后代的检测，这将成为石斑鱼育种的新方法。
4. 免疫与抗病抗逆育种
近年来，由细菌、病毒、真菌、寄生虫等引起的疾病频繁发生，给水产养殖业带来沉重打击。综观整个水产养殖业，病害问题已经成为制约其健康发展的主要瓶颈之一。除了研制特定疾病疫苗、加强免疫防控之外，通过遗传工程和传统育种方法结合来培育抗病品种也是重要研究课题。而抗病育种的重要研究基础之一就是水产动物免疫抗病基因资源的开发。近几年，随着基因组测序技术和基因功能研究技术的快速发展，水产动物免疫抗病基因的开发和利用也取得了快速发展。本专题共邀请六位从事水产动物免疫与抗病抗逆育种的青年科学家，就各自团队近年的研究进展进行了报告，并展望本领域的发展趋势。
黄海水产研究所的王娜博士分析了大菱鲆免疫抗病基因资源的开发现状，简要介绍了大菱鲆肾细胞系的构建以及STAT2、STAT3的研究进展，并就大菱鲆GRIM-19基因在免疫应答、抑制鳗弧菌生长、参与细胞凋亡以及NF-κB通路的作用进行了较为全面的分析。华南理工大学的罗晓春教授介绍了多子小瓜虫和刺激隐核虫这两种危害鱼类养殖的寄生纤毛虫的研究进展，通过分析斜带石斑鱼感染刺激隐核虫后的转录组信息，筛查了鱼类抗纤毛虫分子免疫的关键因子。黄海水产研究所的孟宪红研究员系统介绍了中国对虾“黄海1号”、“黄海2号”的培育过程，然后就中国对虾“黄海2号”新品种进行了WSSV抗性和敏感个体转录组分析，获得了大批抗WSSV相关基因和SNP位点，并分析7个相关基因在转录、蛋白合成、磷酸化水平等的变化情况。中国科学院水生生物研究所的昌鸣先副研究员系统介绍了鱼类模式识别受体（肽聚糖识别蛋白、NOD样受体家族、RIG受体）在信号转导通路以及免疫反应的研究进展，首次在硬骨鱼类中发现肽聚糖识别家族成员及其选择性剪接现象，揭示了NOD1和NOD2对Toll-like受体信号传导通路、抗细菌以及抗病毒信号转导通路的调控作用，首次在鱼类中发现了天然胞内干扰素及其受体的存在以及其抗病毒免疫作用。
三、论坛达成的共识
1. 我国主要水产动物分子育种正逐渐迈入后基因组时代
“十二五”期间，我国主要的养殖水产动物均开展了大规模的基因组资源开发工作，部分先期启动的科研团队已经完成包括牡蛎、鲤鱼、半滑舌鳎、石斑鱼、扇贝等全基因组资源的系统开发，并建立了比较丰富的基因资源数据库，开发了包括高通量SNP分型芯片、2b-RAD技术在内的基因组尺度基因分型平台，用于重要经济性状的全基因组关联分析（GWAS）和基因组选育研究。因此，在未来3-5年，以上主要养殖物种的分子育种和性状遗传解析研究均将迈入后基因组时代，研究热点将聚焦在：（1）水产动物优异种质的基因组遗传变异信息挖掘和遗传变异图谱构建；（2）重要经济性状的全基因组精细解析和调控机制研究；（3）基于全基因组信息的基因组辅助育种技术研发。
我国水产养殖动物种类繁多，且多为我国特有养殖种类，随着水产动物基因组资源的深入开展，基因组数据的储存、整理和共享问题日益突出。与会青年科学家呼吁从国家层面立项建立公益性的“水产动物基因组数据库系统”，对由国家级科研项目资助开发的水产动物基因组数据进行标准化的收录、加工和整理，用于全行业共享。
2. 必需重视和加强水产动物功能基因和基因组操作技术研究
随着我国主要水产动物全基因组序列的测定，对重要经济性状相关功能基因的发掘和解析将成为下一阶段的研究重点。通过阐明鱼类生殖、生长、性控、抗病和抗逆的基因调控网络和作用的分子机理，鉴定出具有重要育种价值的功能基因和分子模块，在此基础上提出良种分子设计的策略，将为培育高产优质养殖新品种奠定理论基础并提供可行性途径。
我国在鱼类转基因和模式鱼类基因组编辑技术方面均取得了开创性的研究成果。在对经济性状相关功能基因深刻揭示和对优良基因型深刻认识的基础之上，发展水产动物基因定向转移和基因组精细编辑等基因组操作技术，将有可能实现优异基因型的高效创制和快速聚合，实现水产动物设计育种的新突破。由于可稳定遗传的基因组操作技术的本质在于对遗传物质在胚胎期的承载细胞——原始生殖细胞的有效操作，因此，建立水产动物原始生殖细胞特异的、稳定、高效的基因组操作技术对快速、定向设计育种技术的突破有着重要意义。与会青年科学家一致呼吁，必需加强重要经济性状相关的功能基因和分子模块的发掘鉴定等基础理论研究，同时需要重视水产动物基因组操作技术研究，为最终实现水产动物的定向设计育种提供知识、技术和材料储备。
3. 建立水产动物性别鉴定和性别控制技术体系
水产动物性别决定具有原始性、多样性和可塑性的特点，通过性别特异性标记的筛选，建立性别鉴定技术；通过性染色体和性别决定基因的鉴定，阐明性别决定的机制，将极大的推进我国水产品的育种工作。随着新一代测序技术的发展，水产动物基因组资源的深入研究，将会有更多的全基因序列公布，通过比较雌雄水产动物的全基因组序列信息，将会较容易筛选出性别连锁的分子标记和性别决定基因，通过性控苗种的产业化生产和推广，提高我国水产品养殖产量，推动我国水产养殖业发展。
4. 我国水产动物抗病免疫机制研究还需要进一步集中，后期基因产品开发研究力量亟需加强
随着基因组测序技术的迅猛发展，牡蛎、鲤鱼、半滑舌鳎、石斑鱼、扇贝等多种水产动物的全基因组资源已进行了系统开发。而另一方面，水产动物免疫抗病抗逆基因资源的鉴定及利用方面还相对滞后。因此，在未来3-5年，基于全基因组资源基础之上的抗病育种研究将获得更多关注，研究热点将聚焦在：免疫抗病抗逆基因的网络调控机制研究；特定病原或多种病原的关键效应基因的解析及后续基因产品开发；基于全基因组信息的免疫抗病辅助选择育种技术研究。
5. 建议国家完善科研评价体系，加大对水产青年人才的培养力度。
