2020年,珠江水产研究所深入贯彻学习贯彻党的十九届五中全会、中央农村工作会议重要精神,按照“四个面向”总要求,围绕现代渔业绿色高质量发展,坚持产业导向、问题导向和需求导向,积极推进绿色渔业科技创新,在渔业资源保护、水产遗传育种、健康养殖等领域取得了一系列新成果和新突破,为引领和支撑产业转型升级,推进渔业现代化建设做出了重要贡献。经推荐和遴选,从各领域中凝练出10项重要科研进展,其中3项入选中国水产科学研究院2020年度科研重大进展。
一、院级科研进展
(一)培育自然全雄罗非鱼“粤闽1号”新品种
珠江水产研究所罗非鱼等健康养殖技术创新团队利用群体选育、家系选育和杂交选育等相结合的育种方法培育出罗非鱼“粤闽1号”新品种,具有生长快、出肉率高等优点。解决了罗非鱼单雄性苗种生产需要激素诱导转性,规模化生产种苗时自然雄性率达到98.3%。该新品种超雄父本制种容易、利于规模化生产,适宜在我国罗非鱼主产区人工可控的淡水水体中养殖。
该研究基于WY♀×YY♂àWY♀+YY♂的理论,创建了YY超雄罗非鱼自繁维持体系,解决了传统YY超雄鱼制种需不断进行性逆转和测交筛选YY超雄鱼和YY伪雌鱼的繁琐操作困局,突破了超雄罗非鱼亲本的规模化生产技术瓶颈,成功培育出全雄罗非鱼“粤闽1号”新品种。此外,相同养殖条件下,其生长速度比同期养殖的吉富罗非鱼快23.77%,同等规格和相同加工工艺条件下,其带皮出肉率比同期养殖的吉富罗非鱼平均高2.54%。新品种在我国华南地区进行了产业化推广应用,相比普通养殖品种综合效益提高20%以上。该品种被遴选为国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项3个标志性成果之一,获得第二十二届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖,为实现养殖鱼类精准性控育种提供了可借鉴参考的新思路。
(二)培育品优快长中华鳖“珠水1号”新品种
珠江水产研究所龟鳖遗传育种创新团队利用群体选育技术培育中华鳖“珠水1号”新品种,具有生长速度快、品质和口感优良的特点,适宜在广东、广西、江西等长江以南地区人工可控的淡水水体中养殖。与配套的养殖良法相结合,中华鳖“珠水1号”推广养殖面积1万余亩,良种增产贡献率达到20%,为我国中华鳖产业发展提供了重要的养殖品种。
该研究在收集与评价全国中华鳖种质资源的基础上,以1992-1993年从湖南常德挑选的洞庭湖水系野生中华鳖2.1万只个体为基础群体,以生长速度为目标性状,经连续5代群体选育,成功培育出中华鳖“珠水1号”优良新品种。该品种保留了洞庭湖中华鳖底板绯红,背甲黛绿的性状特征,在生长方面相比于普通中华鳖,生长速度平均提高了12.3%;在形状上,裙边宽度提高了5%以上,提升了品质。2020年生产优质健康中华鳖“珠水1号”鳖苗350多万只。2020年11月在第二十二届中国国际高新技术成果交易会上,中华鳖“珠水1号”品种荣获“优秀产品奖”。该品种是水科院系统培育的首个中华鳖新品种,有效提高了我国中华鳖产业的良种覆盖率,保障了健康优质中华鳖苗种稳定供应,显著提高了养殖经济效益和渔民收入。
(三)创建池塘尾水减排实用化技术体系
珠江水产研究所淡水池塘养殖生态环境调控创新团队针对水产养殖生态环境面临的环保压力问题,原创性发明了一套包括池塘水环境调控设施创制、水产养殖尾水生物减排、生态工程优化工艺为一体的技术体系,不仅可以提高养殖产品质量,而且大大减轻养殖环境压力,树立了全国水产环境修复、养殖尾水治理的典型样板。相关研究成果获得广东省技术发明奖一等奖。
该研究为实现水产养殖经济效应和环境治理之间的平衡,实现养殖尾水处理达标排放、保障水产品质量安全,以“池塘环境生态工程调控及尾水减排关键技术”研发为核心,在厘清池塘水域环境特征和富营养物质迁移归趋基础上,发明了包括:池塘水环境调控设施创制、水产养殖尾水生物减排、生态工程优化工艺等一套技术体系,解决了养殖三大污染物“卡脖子”的技术瓶颈。创立池塘尾水模块化人工湿地减排、高效增氧式推水设施减排、全系统智能化减排等三种绿色养殖模式,研制了脱氮除磷高效微生态制剂等25个减排新产品,提供了整套经济可行、实用性强、实际效果好的池塘尾水治理方法,并进行了规模化示范应用,为推进水产养殖绿色发展、粤港澳大湾区美丽乡村建设提供了重要技术支撑。
二、所级科研进展
(一)创建珠江渔业资源保护关键技术
开展珠江渔业资源保护对维护珠江水生生态系统稳定、保障区域经济安全具有重要意义。珠江水产研究所珠江渔业资源调查与评估创新团队历时十余年,在珠江干流及主要支流开展渔业资源调查与生态修复研究工作,建立了渔业资源定量调查与评估技术,解决了江河渔业资源定量调查与评估难题,发现鱼类新种6种,首创珠江仔鱼生态信息库,解析了珠江鱼类群落梯度分布格局及落演变趋势,阐明了鱼类群落繁殖策略及补充机制;发明了一种适用于低水头水坝的过鱼通道加建方法,指导建成了我国首座在水坝主体加建过鱼通道,构建了基于鱼类繁殖水文需求的生态调度方法,首次在珠江大型水坝进行实践;创建了江河产卵场评估修复技术,建立了炸礁对产卵场流场影响评估模型,首次指导建成河流人工鱼礁8万m2。
该成果获2020年度广东省动物科学技术奖特等奖和林浩然动物科学技术奖特等奖。
(二)解析鱼类食性分化的分子机制
生命活动的维系离不开糖、淀粉的积累与分解过程,因此糖代谢相关的基因及酶对生命活动至关重要。不同动物对不同食物的偏好导致胰α淀粉酶在不同食性动物类群中的表达水平也存在差异。为了揭示动物食性如何分化这一重要科学问题,珠江水产研究所珠江渔业资源调查与评估创新团队利用多种生物信息学方法分析了不同生物胰α淀粉酶基因序列和多个转录因子(TFs)的调控机制研究,创新性地预测了三种不同食性动物类群互作的转录因子调控胰α淀粉酶基因的可能机制。通过对TF调节网络的计算建模,发现胰腺特异性TFs可能在非胰腺特异性tfs到tf-tf相互作用网络中发挥重要作用,为控制不同食性动物组的胰腺α-淀粉酶基因表达提供了特异性和灵活性,表明联合转录调控可能是控制胰α淀粉酶基因表达和影响动物食性分化的重要方式。
该研究成果发表于国际知名期刊《基因组学》(Genomics)上,系首次从分子生物学的视角揭示动物类群食性分机制,为生物系统进化及营养学等相关研究提供了新的思路。
(三)外来入侵水生动物风险评估与防控关键技术
开展外来入侵物种监测和防范外来物种入侵对保护水生物多样性和水生生态安全具有重要意义。珠江水产研究所外来物种与生态安全创新团队。针对当前我国入侵水生动物入侵机制不明、风险评估和防控技术匮乏的现实问题,首次在我国对主要外来水生动物开展系统调查分析和长期监测,阐明了主要入侵水生物种的分布特征、生态适应性和入侵机理;提出了新的生态影响量化评估方法,并创建了一套控制实验、模型评估、评分系统相结合的生态风险评估体系;创新了一系列入侵物种收集、诱捕、杀灭、控制和利用技术,构建了安全高效的防控技术体系,并在广州市白云湖鳄雀鳝事件等多次外来物种防控工作中取得较好的效果,填补了国内相关研究的空白。
该研究成果于2020年获得广东省科技进步二等奖1项,该研究对于渔业的科学健康发展,推进国家生物安全建设,构建外来入侵水生生物防控奠定坚实基础。
(四)攻克人工圈养条件下鼋繁育技术难题
鼋是国家一级水生野生保护动物,一直受到国人高度关注。珠江水产研究所龟鳖遗传育种创新团队通过生态模拟,经过5年多的实践,在国内首次人工繁殖出稚鼋,掌握了鼋繁殖和生长特性,目前获得850余只不同年龄仔鼋,攻克了人工圈养条件下鼋亲本培育、繁殖孵化、苗种培育及养殖等技术难题。通过实地调研及保护遗传学研究,掌握了我国鼋资源概况和保护现状,构建了基因组精细图谱,建立了仔鼋遗传档案,探明了濒危因素,初步掌握了鼋保护生物学基础理论。2019年协助农业农村部制定了《鼋拯救行动计划(2019-2035年)》,2020年在农业农村部长江流域渔政监督管理办公室的指导下,开展了幼鼋野化适应性保护活动,并会同中国野生动物保护协会水生野生动物分会发起成立了中国鼋保护联盟。
鼋人工繁育及保种相关工作先后获得CCTV7科技苑栏目等媒体的专题报道,引起了强烈的社会效应,研究成果为鼋资源保护、种群恢复奠定了物质与技术基础,促进了生态文明建设。
(五)成功获得基因编辑黄颡鱼品系
基因的自发突变存在于自然界每个生物,是物种演化的分子基础,尽管其发生频率低,家养动物依然通过长期的人工定向积累选育出符合需求的突变性状,而基因组编辑技术无疑大大加速这一过程。珠江水产研究所与南京大学等单位合作,利用第一代基因组编辑技术-锌指核酸酶技术对肌肉生长抑素(MSTN)基因进行编辑,培育出具生长快、出肉率高及规格大等优良生产性状的可遗传黄颡鱼新品系。新品系呈现出典型的双肌表型,由于肌肉的高效生长,其头部和背鳍之间形成两个明显突出的肌肉团,自30日龄时便肉眼可见;到80日龄和210日龄,体重分别比野生型同胞增加27%至37%,且随着日龄增长而变得明显。这些通过外观表型可直接分辨的典型表型在鱼类中属首次报道。
该研究成果发表于《Aquaculture》,《科技日报》头版刊发报道,科学网、新华网、光明网等近百家新闻媒体先后转载,引发行业热议。该研究靶向性加快自发突变的过程,为经济鱼类品种开发提供新的思路和范式,也为基因组编辑技术在渔业上的应用积累基础资料。
(六)揭示草鱼肌肉生长和脂肪蓄积调控机制
草鱼是我国养殖产量最大的鱼类,在我国高质量发展的新阶段,为了满足人们对高品质草鱼的要求,珠江水产研究所淡水池塘养殖生态环境调控创新团队从肌肉、脂肪调控层面开展了草鱼品质提升机制研究。首次鉴定出鱼类肌肉质构相关的49个磷酸化肽段及其潜在的上游激酶,发现活性氧(ROS)在草鱼肌肉质构中起到正调控作用。证实法尼酯X受体(FXR)在草鱼脂肪蓄积过程的负调控作用,发现通过 FXR 调控草鱼脂肪蓄积的非经典作用机制。根据ROS、FXR关键调控靶点和途径,开发出鱼类品质调控新产品。
相关内容于2020年度发表在《Food Chemistry》(IF:6.306)、《Aquaculture》上。该研究结果将为草鱼肌肉生长和脂肪蓄积调控提供了新的理论依据,构建系列品质调控产品筛选平台,为草鱼高质量发展提供可行的技术途径。
(七)重要养殖鱼类高效疫苗创制产业化取得新进展
针对草鱼、罗非鱼等重要养殖鱼类败血症、链球菌病等主要病害问题,珠江水产研究所水产疫苗创制与免疫防控创新团队与相关单位开展合作研究,突破这几种疫苗高效低成本规模化制备技术、质量检验关键技术、实用化免疫技术等疫苗产业化应用关键技术,构建了多种新型高效灭活疫苗、核基因缺失活疫苗,研究制定免疫参数和免疫技术规程,完成疫苗中间试制研究,并按GCP要求申报疫苗临床试验。
相关研究于2020年分别获得2个疫苗临床试验批件、1个疫苗转基因中间试验批件和1个疫苗转基因环境释放批件,对我国水产疫苗的注册申报和产业化具有重要的意义,其中主持申报的“草鱼嗜水气单胞菌败血症、铜绿假单胞菌赤皮病二联蜂胶灭活疫苗”获得临床试验批件,主持申报的“无乳链球菌荚膜多糖缺失疫苗株WC1535△cps-NP”获得转基因中间试验批准。