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福建日報:千“魚”千尋,芯片挑選“優等生”——廈大科研團隊通過全基因組選擇技術解決大黃魚“白點病”困擾
發布時間:2022年11月17日 來源:福建日報

受訪者供圖

給大黃魚出“考題”、用芯片檢測“優等生”,來自ob体育欧洲杯官网 海洋與地球學院的徐鵬教授團隊,把基因大數據技術用在了魚的身上,隻為找到那尾“最優秀”的抗病大黃魚。

大黃魚是我國養殖產量最高的海水魚,全國95%以上大黃魚苗種在福建培育。但長期以來,大黃魚養殖產業卻一直備受“白點病”“內髒白點病”的困擾。

2016年,徐鵬回到母校任教,確立了以海水養殖魚類良種選育為應用研究方向後,對準了令養殖戶頭疼的大黃魚“白點病”“內髒白點病”。

科學家和大黃魚能碰撞出怎樣的火花?這是一個“千‘魚’千尋”的故事。

尋找優等魚類

每年秋末、春初,是大黃魚群“白點病”的多發時期。由刺激隱核蟲寄生引發的“白點病”,易引起高密度、集約化養殖魚類大量死亡,死亡率低至三成、多則高達九成。

寧德市富發水產有限公司研發部主任翁華鬆還記得,2015年夏天,在寧德三都鎮大灣村海域,部分海域大黃魚養殖爆發“白點病”,死魚遍布,觸目驚心。“‘白點病’沒得治,生病的大黃魚隻能自然淘汰。當時整個海區近九成與‘白點病’扯上關係,養殖戶的心都碎了。”

為何“白點病”殺傷力如此強?

海水養殖環境具有開放性特征,很難杜絕刺激隱核蟲對養殖魚類的感染。大黃魚大都養殖在封閉、換水條件不好的內灣,人工養殖密度較高,很容易產生病害問題。“此外,由於寄生蟲生活史、致病機製的複雜性,彼時在全球相關育種研究報道幾乎是空白的。”徐鵬說。

對於養殖戶而言,這根“刺”,如鯁在喉。

“有病吃藥”,一部分養殖戶存僥幸心理,將抗生素喂進魚肚子裏。“一不小心就會出現藥殘超標問題,魚一旦進了人的肚子,後果無法預測。”徐鵬說。

“適者生存”,也是一部分養殖戶的常規做法。在感染的魚群中,挑出存活的大黃魚進一步繁殖。“‘白點病’是一個複雜的性狀,受基因、環境等多個因素的影響,存活下來的魚未必是擁有優良基因的個體。”徐鵬說,但這一思路可以借鑒,在基因組層次上另辟蹊徑。

2016年起,在寧德的大黃魚育種基地,徐鵬團隊用寄生蟲對健康的大黃魚進行人工感染,發現大黃魚中確實存在對刺激隱核蟲感染抗性的個體差異和多態性。“感染後有很多個體可以存活,這些正是我們要尋找的‘優等生’。”

原來,徐鵬想要通過對“優等生”的基因檢測,建立一套“標準體係”,“通過關聯分析發現抗病相關的遺傳規律,我們確定了大黃魚抗‘白點病’性狀可預測性最強的‘育種模型’”。

即在不感染魚群的情況下,尋找健康魚群中的佼佼者!

緊接著,徐鵬教授團隊與寧德市富發水產有限公司開展產學合作,依托大黃魚育種國家重點實驗室,聯合開發了“寧芯”係列育種芯片,通過全基因組選擇(GS)技術對選育群體的基因組育種值(GEBV)進行預測,實現“千‘魚’千尋”,讓佼佼者脫穎而出。

回應產業需求

2019年8月11日,一場特殊的“考試”出現了。僅3個月大,通過GS選出的第一代大黃魚抗刺激隱核蟲新品係“寧抗1號”,就要麵臨寄生蟲的攻擊。

攻毒結果顯示,相同養殖和攻毒條件(1000個幼蟲)下,“寧抗1號”選育係和普通對照組,在96個小時內,存活率分別為61.92%和26.35%。

這是徐鵬團隊首次取得的勝利,但他們並未止步於此。

為了提高基因組選育的效率和準確性,“寧芯”係列育種芯片陸續誕生,助力“寧抗”係列大黃魚選育。

育種芯片第一代“寧芯1號”誕生於2019年,由二氧化矽製作而成,成為挑選“優等生”的探測器。

不到4平方厘米的芯片上,分布著幾十萬個DNA探針。從魚鰭中提取的DNA放在芯片上檢測,很快就能準確地獲取大黃魚幾十萬個基因位點的信息。“這些基因位點,就是抗性大黃魚的‘遺傳密碼’。”徐鵬說。

芯片加持下,選育工作更是有的放矢。經過3代選育,相比未經選育的普通大黃魚,選育係的成活率相對提升85%。

有趣的是,就在2019年前後,徐鵬團隊還啟動了對大黃魚“內髒白點病”抗性基因組選擇育種。“不同於‘白點病’受寄生蟲攻擊,‘內髒白點病’是因一種細菌‘變形假單胞菌’引起的。”徐鵬說,“內髒白點病”發病季節也是春秋兩季,變形假單胞菌主要通過鰓、皮膚以及鰭外傷侵入魚體。

徐鵬團隊依樣畫葫蘆,參照此前“白點病”全基因組選擇育種工作,也構建了大黃魚“內髒白點病”的人工感染體係和標準化測評體係,實現高效、精準的抗“內髒白點病”新品係選育。

2021年的春天,徐鵬團隊獲得了首批大黃魚抗“內髒白點病”選育係160萬尾。徐鵬表示,在後續的工作中,團隊進一步對該選育係後代進行了抗性測評,結果顯示,人工感染後選育係相比對照組存活率提升18.67%至27.77%,表明抗“內髒白點病”選育係具有顯著的抗菌性能提升。

6年來,“寧芯”係列芯片已研發出第三代液體芯片,在降低芯片製作成本的同時大大提高了基因檢測的效率,目前該技術已推廣至全國9家大黃魚育種單位應用。

得益於此,曾經被“白點病”“內髒白點病”折磨過的寧德富發水產有限公司,成為實打實的受益者。“近年來,越來越多的客人就是衝著‘寧抗’魚苗而來,對比周遭普通養殖的魚苗,高科技培養的優良品種,抗病能力至少提高50%。”翁華鬆說,高科技賦能智慧育種,讓大黃魚苗有“錢”景,更有前景。

根深葉方茂。徐鵬團隊仍然在嚐試更多的探索:結合人工智能測評大黃魚的抗性、借“跑步機”選育“運動健將”級別的大黃魚、用植物蛋白替代讓大黃魚“改吃素”……未來有望在理論研究中,更多回應解決大黃魚養殖產業中的現實需求。



【責任編輯:宣傳部外宣】
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