鳜鲈选育任重道远
——访美国俄亥俄州立大学水产遗传育种首席科学家王汉平

2016年12月12日 来源: 中国渔业报 0条评论 打印 收藏

 

图为改良后的黄金鲈平均要比普通的生长率快35%,成活率要高20%,总体产量提高42%

 

图为王汉平教授正在进行黄金鲈的遗传改良选育工作。

随着我国国民经济的快速增长,传统的四大家鱼已经不能满足人们对于高品质鱼类的追求,近年以来,很多定位中高档的鱼类逐渐走上了寻常老百姓的餐桌,鳜鲈就是其中之一。据了解,截至2015年,国内鳜鱼和加州鲈的养殖产量分别达到了29.8万吨和35.3万吨,产值分别超过了200亿元和100亿元。如此庞大的鳜鲈产业,正在改变和影响着中国水产淡水养殖业的进程。

前不久,“国际鳜鲈学术研讨会暨全国鳜鲈产业创新论坛”在湖北武汉举办,来自北美洲、欧洲、澳洲、东南亚各国及国内在鳜鲈研究领域的专家学者、鳜鲈产业相关企业代表和业内精英围绕鳜鲈育种理论与技术、鳜鲈饲料开发利用和产业化、鳜鲈养殖技术与产业化、鳜鲈病害防控和环境控制议题进行了深入交流探讨。

本次国际鳜鲈学术研讨会的顺利召开,来自美国俄亥俄州立大学的王汉平教授功不可没,他和华中农业大学水产学院梁旭方教授共同策划和主持此次大会,这也是他们共同策划和主持的第二次国际鳜鲈学术研讨会。

王汉平是俄亥俄州立大学水产遗传育种首席科学家、杰出研究员、博士生导师、水产养殖研究中心和水产动物遗传育种实验室主任、著名生命科学学术刊物《PLoSONE》科学编辑和编委,现任美国农业部俄亥俄州水产养殖研究与发展计划总主持人和首席专家、农业部中北地区黄金鲈和太阳鱼养殖育种计划主任等,长期从事鱼类重要形状相关基因与分子标记的开发及基因与分子标记辅助选择和聚合育种技术、鱼类分子标记性别控制及相关育种技术研究,率先在美国几种淡水养殖鱼类上建立分子辅助和数量遗传综合系统选育技术体系。曾作为中国水产科学研究院长江水产研究所的资深专家学者,王汉平在美国为中国培养和培训博士研究生、博士后和访问学者近30人。在这次国际鳜鲈学术研讨会中,王汉平受邀做了大会首个特邀报告,为大家带来了黄金鲈的最新分子选育进展,也成功筑起了国内外的学术交流桥梁,推动了鳜鲈产业发展。日前,笔者专访王汉平,期待能从他丰富的国内外经历中,探索国际鳜鲈产业的大发展。

因鲥鱼结缘扎根鳜鲈产业

笔者:据悉,您曾在长江水产研究所工作过,后来又前往俄亥俄州立大学担任水产动物遗传育种首席科学家,从业经验十分丰富,能否按照重要的时间节点和关键事件,介绍一下您的从业经历?

王汉平:1984年,我进入了长江所工作,那时一直承担着国家的“七五”、“八五”攻关项目,其中在“八五”项目期间担任农业部水产繁育攻关专题副主持人,并负责其中鲥鱼的全人工繁育专题的研究。鲥鱼的人工繁育是当时国内外共同的难题。从长江流域到珠江流域,许多专家学者都做过鲥鱼人工繁殖的攻关,长江流域的全人工繁育没有取得成功,长江鲥鱼资源濒临灭绝,苗种越来越稀缺,我不得不把科研团队转移到了珠江流域。前后花了10年攻关鲥鱼的人工繁育,解决了产卵和诱导成熟的难题,最后在国内首次突破了鲥鱼的全人工繁育。为了建立中国的鲥鱼养殖业,当时还申请了“948项目”引进国外先进技术或产品项目,是长江所率先拿到“948项目”的人员之一。上世纪九十年代末,通过“948项目”,第一次引进了美洲鲥鱼,现在的美洲鲥鱼人工繁殖在中国也获得成功,但是鱼苗的成活率不是很高。

因为鲥鱼的生物属性是离水即死,胁迫反应特别强烈,一旦操作不当或受灾就容易死亡。在攻破鲥鱼人工繁育并且培养鲥鱼苗种期间,有一年广东的冬天遭遇了极寒天气,把我们团队在做项目的亲鱼和幼鱼全部冻死,本来长江流域和珠江流域的苗种十分稀缺,再加上亲鱼、幼鱼也冻没了,等于把我的课题项目都断了,也是因为这样,所以我才考虑出国的,鲥鱼的经历暂告一段落。在长江所工作期间经常与国际交流,跟外界合作,与美国美洲鲥鱼项目负责人建立了合作关系,当时他们在美国也进行美洲鲥鱼的养殖,但是没有突破全人工繁殖。大约在1997年,美国邀请我去给他们做美洲鲥鱼的全人工繁殖。我因在中国研究鲥鱼陷入了困境,也因鲥鱼展开了另一个新的开始。从最初在美国密苏里大学做了4年的访问学者,后来到现在的俄亥俄州立大学水产动物遗传育种首席科学家,过去的经历成就了今天的我。现在我全心全意投入到鳜鲈产业研究中。

笔者:据了解,您所在的俄亥俄州立大学水产动物遗传育种实验室是美国系统研究淡水养殖鱼类遗传育种有影响的重点实验室,能否介绍一下您的科研团队以及目前在进行的科研项目和取得的成果?

王汉平:实际上我是兼管两个机构,一个是水产动物遗传育种实验室,另一个是水产研究中心。我兼管的实验室和研究中心是相辅相成的,遗传育种实验室需要什么实验材料和实验设施等,可以直接从研究中心调动。研究中心需要分子标记、分子图谱等,可以由实验室提供。发表文章的时候一般只署名水产动物遗传育种实验室。实验室所在的俄亥俄州立大学是美国十强科研大学之一。在美国,所有公立大学都是州办的,没有国立大学;另外一类为私立大学。

我的团队一般保持10个人左右,主要研究方向是水产动物的遗传育种以及和遗传育种相关的分子生物学、基因组学等,除此之外,还有约10%的工作是在做一些教育和推广。推广主要是研究怎样把我们的科研成果推广到养殖户和市场中去。与中国不一样,在美国,推广工作属于大学的一部分。这几年,我主要的精力集中在黄金鲈、大口黑鲈和蓝鳃太阳鱼。鲥鱼现在不再做了,我所在的俄亥俄州立大学属于美国中部地区,鲥鱼一般生活在沿海地区,所以我没有条件再做鲥鱼的研究。但不可否认的是,之前做鲥鱼的实验基础对我后来是很有帮助的。

这次国际鳜鲈会议我是带着黄金鲈的科研成果过来的,黄金鲈经过了四代的选育改良之后,我们在三个不同纬度的农场进行了公试,改良后的品种平均要比没有改良过的鱼生长率快35%,成活率要高20%,总体产量提高42%。现在这项科研成果已申请了美国专利,推广了200多万的苗种。黄金鲈的研究另外一个新成果是全雌黄金鲈,正在申请专利中。目前,我们已完成这三条鱼全基因组测序工作。

从科研领域看国内外差距

笔者:您同时在国内外的科研机构工作过,相比之下,国内外的研究理念、方法有什么不同?

王汉平:首先是理念。在国外做科研项目,从开题报告开始,概念一定要新颖、有创造力,要有产业规模化的可能性。因为美国的研究项目绝对不能靠跑关系拿到科研经费,必须要靠本身的科研理念的新颖性、科研团队的信誉度和完成项目的可能去赢得项目经费,前期的工作基础和写作技巧也很重要。获得批准的科研题目一般被称为“award”,相当于是一种很高评价的授奖。一个科研机构,如果能够赢得众多项目,说明这个团队的主持人和整个团队都是很有实力的,所以首先理念一定要新颖。而中国很多大的科研专项基本都是已经确定好了框架,然后再分配到各个专家学者中去,这里面存在很多弊端,变成了项目的质量并不一定很重要,关系较为重要。

再是研究方法。就水产养殖技术和水产养殖产量来说,中国比美国要高,因为中国有着5000年的水产养殖历史,养殖产量约占全球的70%。但是要论基础研究、分子生物学、育种技术等,美国比中国强,特别是水产动物遗传育种技术是建立在大农业之上,美国的大农业基础深厚,育种技术远远强于中国,研究方法和思路大不一样,因为美国的研究方法更讲究创造性。首先开题报告要做到具有新颖性和创造力才能立项。在实施过程中一定要遵循开题报告,基本上都要沿着这个思路走,美国的科研项目是一环套一环的,前面工作做不好,后面的工作就很难立项和开展了。

最后是科研团队。美国的科研团队没有中国的科研团队那么大,但必须精悍。据说在中国有一些教授可同时带20~30个研究生,甚至多达50个。在美国绝对不能这样,没有40万美元、50万美元不敢招一个博士研究生,因为一个博士生的工资和福利一年就要支付3万多美元,加上学费和研究支出,一年都要预算6万美元~8万美元,5年就是30万美元~40万美元,没有太多的资金不敢招一个博士生,也致使美国的科研团队不会过于庞大,必须保证质量。

笔者:水产动物遗传育种在美国大农业受重视程度如何?一般美国的科研机构经费来源于国家、合作企业还是其他方面?

王汉平:水产养殖和水产动物遗传育种在美国大农业的受重视程度不如中国,可以说,水产业在美国大农业的地位远远低于中国水产业在中国大农业的地位。随着国民经济的健康快速发展,中国大众消费者对于高蛋白的水产类产品消费加强,水产业发展速度越来越快,也越来越受到国家机构的支持。在20多年前,我记得国内平均每人每年吃鱼量已经有49斤了,现在肯定远远超过这个数字。而现在美国平均每人每年吃鱼量16磅(约14.5斤),再加上美国人吃鱼的意识不强,对鸡肉、猪肉和牛肉的需求量比较大;还有美国对鱼的烹饪方法是以烤、煎炸为主,导致很多鱼本身的鲜味体现不出来,都是以加工过的鱼食品为主。虽说去年美国水产品的赤字(进口抵消出口,美国的水产品进口量远远大于出口量)是130亿美元,仅次于石油的赤字,但因为美国的养殖成本高,条条框框限制多,比如说已批准鱼用药物甚少,办事都要执照,工人成本高,所以综合养殖成本很高,还不如进口的水产品价格便宜。种种原因导致美国的水产养殖业实力没有中国强,但美国的基础研究室很扎实,因为本身大农业的基础研究就做得不错。

在美国,大部分的科研经费来源于国家政府机构。因为每年美国也有包括遗传育种、生长、营养、疾病板块在内的科研项目,在这些项目的争取上,任何人都是公平竞争,首先撰写科研申请报告,再把课题提交到资助部门,如农业部或项目官员做形式审查后,将申请报告送到一个大数据库中去盲审,最后是特定专家打分,最高分的那些科研项目才能获得科研经费,这也是获得科研项目被称为“award”的原因。

遗传育种是产业根基

笔者:鳜鲈选育也是您关注的重点项目之一,您认为国际鳜鲈苗种产业的现状是什么?

王汉平:目前鳜鲈产业很多品种都面临着品种退化、病害频发的问题。为什么我们这个会议的主要议题还是集中在遗传育种,就是因为要发展农业产业,遗传育种是一个产业的根基。从大产业来看,要大幅度增加产量,唯一突破点应该是苗种质量,当然饲料和鱼病也很重要。但真正要从提高产量和品质来讲的话,还是良种先行。目前,我们正在根据这两次鳜鲈会议的报告成果出版一本书“鳜鲈育种,养殖和产业化”,希望这本书能对国际鳜鲈科研和产业发展起到抛砖引玉的作用。

笔者:鳜鲈选育现在的总体进展如何?全球有哪些有影响力的科研机构在做鳜鲈选育繁育?大家面临的机遇和挑战是什么?

王汉平:鳜鲈产业范畴很大,以养殖量最大的大口黑鲈为例,目前大口黑鲈的传统遗传育种取得很大成绩,但进度总体还是比较慢。大口黑鲈的原产地在美国,但引进中国之后存在品质下降的问题。珠江水产研究所选育的“优鲈一号”做得很出色,尽管他们是以传统选育为主。我现在尝试着利用分子生物学的手段,首先对30个群体的遗传多样性进行评估,然后在这30个群体里面选出8个最好的种群做分子遗传育种。因为我比珠江所起步晚,所以目前我的大口黑鲈还在改良,拟与珠江所合作改良大口黑鲈,最终改良的品系不仅用于美国,也想把遗传改良后的大口黑鲈引进中国,丰富国内大口黑鲈的种质资源和遗传多样性。因为大口黑鲈的大产业还是扎根在中国,现在广东的养殖量很大,北方对大口黑鲈消费需求很大,再加上现在美国的大豆协会对中国的加州鲈也很感兴趣,他们也想把大豆等植物性蛋白饲料推广出去,我已从美国农业部和美国大豆协会拿了两个关于大口黑鲈的项目,都是关于大口黑鲈的遗传改良。

目前大家面临的机遇和挑战主要还是尽快推动产业发展。真正讲大产业的问题,不是什么技术问题,就是我们一直想要构建的国际鳜鲈产业联盟大平台,共享资源,共享大数据,协同攻关。这是需要花很多时间、精力、财力去做的,希望更多有力量的科研机构、政府机构、企业机构加入到我们的产业联盟中来。

笔者:目前中国的选育以保种、家系选育为主,鳜鲈会议上国外专家提到的分子育种、基因组育种等科技手段又会如何改变水产业良种选育进程?

王汉平:从水产种苗行业来看,目前真正行之有效的还是传统育种和分子育种相结合,以传统育种为主,分子手段为辅。因为在目前的条件限制下,传统的育种方法还是见效较快的,分子育种还需要一定的过程,但是这一块是绝对不能放弃的。要是现在放弃了,以后再想跟上科技的脚步就很难了。

另外,性别控制这一科技手段,也将很好地改变水产业良种选育进程。我正在主编一本书籍,都是全球鱼类性别控制领域的领军人物采写的,主要内容是鱼类性别控制的最新研究方法、研究成果和应用。这本书涵盖了全球水产养殖动物先进的性别控制方法、成果及应用,其中7章是关于鳜鲈性别控制。

笔者:您怎么看待基础选育和商业选育?如何将科研上的科研成果落实到产业发展?

王汉平:这两者永远是相互支持、相辅相成、密不可分的。从目前来看,很多科研机构包括我们的实验室也是一半做基础选育和商业选育,精力的分配是对半的。因为科学研究的最终落脚点还是应用到产业上,而整个水产遗传育种行业基础研究或选育是必不可少的。基础研究或选育做好了,使商业选育效应加强,速度加快,品质提升,产量提高,产业发展,这样就会促使国家或者企业对你的科研项目进行资金注入和支持。

迫切希望建立鳜鲈产业联盟

笔者:目前鳜鲈产业在国际淡水鱼养殖中的影响力如何?主要品种及其分布情况如何?

王汉平:鳜鲈是淡水食用鱼中最为名贵的鱼类之一。随着人们生活水平的提高,对鳜鲈名贵鱼的需求量越来越大,其在国际淡水鱼养殖中的影响力是举足轻重的。全世界范围内鳜鲈产业的主要品种分别是(按照产量排名):大口黑鲈(主要分布在中国、美国),尖吻鲈(主要分布在新加坡、澳大利亚),狼鲈(主要分布在欧洲),鳜鱼(包括斑鳜、翘嘴鳜,中国特有品种),黄金鲈(美国特有品种),欧亚鲈(与黄金鲈同属)。

笔者:在您看来,黄金鲈是一个很有发展潜力的水产养殖品种吗?若要引进国内大规模养殖,前景如何?首先要解决什么问题?

王汉平:黄金鲈是一个很有发展潜力的水产养殖品种,但因为没有改良过的黄金鲈本身存在生长慢的问题,再加上黄金鲈属于偏冷水性的鱼类,最适生长温度是23~25℃,最高温度不超过30℃,所以在华南地区养殖有难度。据说江苏引进过黄金鲈,但是最后做得怎么样不太清楚。如果要在国内大规模养殖,首先要考虑水源问题,特别是夏季南方地区外塘的温度一般都高于30℃,如果水温高于30℃,黄金鲈容易产生胁迫反应,不吃食,超过32℃黄金鲈就会死亡。如果温度适宜或能解决水源问题,养殖遗传改良的或者是全雌黄金鲈是非常有发展潜力的。

国内求新的意识比较强,一个新的水产品被引进来,不是难养或者难吃的品种的话,至少3~5年前景是很好的,如果是一个成功的产品,肯定会持续好下去。经过遗传改良后的黄金鲈,再把它全雌化,生长速度比普通的黄金鲈生长速度快50%,有非常好的发展前景。

笔者:您怎么看待鳜鲈产业的发展?未来将会有哪些重大的变化?

王汉平:站在全球的角度来看,由于人们生活水平的提高,大家对水产品,特别是鱼类的质量要求提高,传统的四大家鱼养殖已慢慢被替代,鳜鲈养殖在全世界的影响有增无减,这也是我和梁旭方教授准备搭建一个大的国际鳜鲈产业联盟平台的初衷。截至目前,我们已举办了两次国际鳜鲈的学术研讨会,实际上我们办会的主要目是把国际鳜鲈产业人员联系起来,把全世界做得比较好的科研力量、企业力量集中起来,立足于改良品质、提高产量、促使行业健康发展,我们迫切希望能够建立产业联盟,加强合作,这也是我们现在努力在争取的事情。

未来的发展走向是产品质量化、规范化,光靠池塘卖鱼这个产业的销售市场是无法拓宽的,国内还需加强鳜鲈产业的加工实力,只有把产业链打通,才能获得更好的发展前景。(文/ 罗少蒙)

中国鳗鱼网报道

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[责任编辑:王茂锋]
来源:中国渔业报
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