讓“蝦兵蟹將”占滿百姓餐桌

文/本刊記者 楊平

中國對蝦種質(zhì)資源場內(nèi)部的育種車間。（圖片提供：曹家旺）

我國大陸海岸線綿延曲折、海洋國土遼闊富饒，海洋水產(chǎn)品資源蘊藏量巨大。 自古以來，海洋水產(chǎn)品便是我國國民，特別是沿海地區(qū)居民重要的食物來源，魚、蝦、蟹、貝、參、鮑等水產(chǎn)品成為人們所需優(yōu)質(zhì)動物蛋白的重要供給來源。

為推進海洋強國戰(zhàn)略實施和現(xiàn)代漁業(yè)科技創(chuàng)新，驅(qū)動我國漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與持續(xù)發(fā)展，國家重點研發(fā)計劃“藍色糧倉科技創(chuàng)新”重點專項啟動實施。 中國科學(xué)院海洋研究所李富花研究員作為重要養(yǎng)殖蝦蟹類種質(zhì)創(chuàng)制與健康苗種繁育項目的負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)團隊在圍繞項目總體任務(wù)和目標(biāo)，分別從蝦蟹全基因組育種技術(shù)開發(fā)和育種平臺建設(shè)、基因編輯技術(shù)和分子性控技術(shù)的研發(fā)、蝦蟹種質(zhì)資源保存與利用、遺傳選育以及蝦蟹良種的育、繁、推一體化技術(shù)推廣方面開展了技術(shù)攻關(guān)，超額完成了項目中期任務(wù)考核指標(biāo)。

一

蝦蟹養(yǎng)殖業(yè)在我國水產(chǎn)養(yǎng)殖中占有極其重要的地位。 據(jù)中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒（2000-2019 ）統(tǒng)計中國蝦蟹養(yǎng)殖產(chǎn)量連年增長，2019 年達567 萬噸。經(jīng)濟價值高， 年產(chǎn)值約3445 億元，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)值的31%。

種業(yè)堪稱農(nóng)業(yè)的“芯片”，漁業(yè)種業(yè)在漁業(yè)發(fā)展中具有戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性地位。2020 年中央經(jīng)濟工作會議提出要開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，打一場種業(yè)翻身仗。 但目前國內(nèi)外蝦蟹產(chǎn)業(yè)的育種仍然以傳統(tǒng)選育為主，選擇育種的規(guī)模較小，且選育準(zhǔn)確率較低，對于抗性、品質(zhì)等性狀的選育效果差，面對日益變化的養(yǎng)殖環(huán)境和氣候條件，亟需精準(zhǔn)、高效的育種技術(shù)來提高良種培育的效率。

針對這些問題， 項目團隊圍繞著“建立蝦蟹類新種質(zhì)創(chuàng)制技術(shù)平臺，以加快優(yōu)良性狀新品種的培育； 構(gòu)建良種（新種質(zhì)）的‘育、繁、推’ 一體化技術(shù)體系，服務(wù)于蝦蟹養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)蝦蟹養(yǎng)殖的綠色轉(zhuǎn)型升級” 的總體目標(biāo)下設(shè)置了五個課題： 一是蝦蟹類新種質(zhì)創(chuàng)制技術(shù)平臺； 二是海水蝦良種創(chuàng)制與繁育關(guān)鍵技術(shù)； 三是淡水蝦良種創(chuàng)制與繁育關(guān)鍵技術(shù)； 四是蟹類良種創(chuàng)制與繁育關(guān)鍵技術(shù)； 五是水產(chǎn)新種質(zhì)規(guī)模化繁育關(guān)鍵技術(shù)。

“項目團隊所建立的育種基地已成為國際上最完善的蝦蟹種質(zhì)資源活體庫。保存有蝦蟹新品種12 個；地理種群和品系 58 種；家系 1200 多個。 其中中國對蝦在原有的5 個新品種種質(zhì)資源基礎(chǔ)上，收集了朝鮮半島西海岸及黃渤海沿岸的野生群體，建立首個中國對蝦種質(zhì)資源場：日本沼蝦、羅氏沼蝦保種規(guī)模也是居國內(nèi)首位。這些是育種的基礎(chǔ)。有了基礎(chǔ)就要有突破?！崩罡换ń榻B道?！绊椖拷M研發(fā)了高通量表型測定技術(shù)，利用深度學(xué)習(xí)算法，可在活體狀態(tài)同時測量體長、頭胸甲長、腹節(jié)長、腹節(jié)高、頭胸甲寬、體重等6 個性狀，每尾蝦的測量速度＜30s， 測量誤差在5%以內(nèi)，該系統(tǒng)適用于對遺傳育種中心的保種候選個體進行無損測量，也適用于基因組選擇等育種場景。 ”

三疣梭子蟹“黃選2 號”捕撈現(xiàn)場（圖片提供：高保全）

據(jù)了解，項目團隊圍繞著高效精準(zhǔn)育種的高通量性狀測定、全基因組選擇育種和基因編輯三個關(guān)鍵技術(shù)開展了系統(tǒng)研究，初步建立了蝦蟹的高效精準(zhǔn)育種技術(shù)。建立了針對蝦類表型參數(shù)的高通量智能化測定系統(tǒng)，顯著提高了表型數(shù)據(jù)測定的效率；建立了對蝦高密度SNP 芯片和中等密度SNP 高通量分型方法， 解決了蝦蟹全基因選擇育種中的成本高、高通量SNP 分型難的問題；建立了一種適合水產(chǎn)動物的全基因組選擇育種方法（GWAS-GS），通過選擇GWAS 分析的top 標(biāo)記進行全基因組育種值分析，成本降低一半以上， 準(zhǔn)確率提升12.38%~96.76%，對推動全基因組選擇育種技術(shù)在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用具有重要意義； 建立了蝦類ssGBLUP 的分析方法，整合基因型信息、系譜信息和表型信息，其育種值估計準(zhǔn)確性比傳統(tǒng)pBLUP 方法提高了16.67%~42.42%。間接遺傳效應(yīng)評估等育種策略和方法，從而加快了現(xiàn)代育種技術(shù)在蝦蟹育種中的應(yīng)用。 同時在蝦蟹基因編輯技術(shù)方面取得突破， 實現(xiàn)了CRISPR/CAS9 基因編輯技術(shù)在蝦蟹類基因編輯中的應(yīng)用，發(fā)展了卵黃蛋白原受體介導(dǎo)的外源基因?qū)爰夹g(shù)， 為蝦蟹類的新種質(zhì)創(chuàng)制提供了有效途徑。據(jù)了解相關(guān)研究處于國際先進水平，與國際研究相比處于領(lǐng)跑和并跑階段。

談起分子性控育種技術(shù)，李富花說道“這項技術(shù)確定了羅氏沼蝦的DMRT1 具有參與雄性性別分化的功能；首創(chuàng)基于DMRT1 基因RNAi 的全雄苗種培育技術(shù)體系， 有效避開國際上通過干擾IAG 基因進行性別控制的專利保護,打破了國外技術(shù)壟斷，首創(chuàng)具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的全雄苗育種技術(shù)體系。規(guī)?；嘤勖?05.3 萬尾，雄性化率達90%以上。 ”

二

農(nóng)以種為先，良種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基石，近幾年蝦蟹養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)良種的需求也日益迫切。 尤其是近年來氣候異常、 病害頻發(fā)的問題使得產(chǎn)業(yè)對于兼具生長速度快且抗性強的品種需求迫切， 目前已有的品種尚無法滿足產(chǎn)業(yè)對于良種的需求。 項目團隊利用現(xiàn)代育種技術(shù)，針對海水蝦類、淡水蝦類、海水蟹類的代表種開展了遺傳選育研究。 培育出三疣梭子蟹耐低鹽新品種“黃選2 號”，培育出中國對蝦耐低溫新品系，脊尾白蝦快速生長新品系、日本沼蝦“太湖3 號”新品系，羅氏沼蝦“數(shù)豐”新品系、擬穴青蟹增產(chǎn)新品系“三門灣1 號” 和“東方1號”。 其中“黃選2 號”是由中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所、 昌邑市海豐水產(chǎn)養(yǎng)殖有限責(zé)任公司合作培育的新品種，該品種2010 年以東營墾利黃河口、 南通啟東長江口2 個低鹽海區(qū)野生群體和三疣梭子蟹“黃選1 號”群體作為基礎(chǔ)群體；通過群體間雜交建立核心育種群體， 以耐低鹽能力和生長速度為目標(biāo)性狀，采用群體選育方法，經(jīng)連續(xù)5 代選育， 最終在2018 年育成的三疣梭子蟹耐低鹽新品種。生產(chǎn)性對比測試結(jié)果顯示：在相同養(yǎng)殖條件下，與未經(jīng)選育的三疣梭子蟹相比，“黃選2 號”新品種成活率平均提高31.2%， 體重平均提高18.8%；與“黃選1 號”相比，成活率平均提高10.7%，體重?zé)o顯著差異； 能顯著提高對養(yǎng)殖水體低鹽度變化的適應(yīng)力，適合在我國黃渤海、東海及其河口人工可控的海水池塘中養(yǎng)殖。 已在浙江、江蘇、山東、河北等地進行示范推廣， 預(yù)計年推廣養(yǎng)殖面積1 萬畝以上，預(yù)期年產(chǎn)值可達6000 萬元以上。

養(yǎng)殖的三疣梭子蟹“黃選2 號”（圖片提供：高保全）

目前，項目組依托培育的良種，研發(fā)了蝦蟹選育品種（系）的規(guī)?；庇夹g(shù)，推廣良種34 億尾，推廣養(yǎng)殖25 萬余畝。 項目所培育新品系的目標(biāo)生產(chǎn)性狀性能處于國內(nèi)領(lǐng)先， 國際先進水平。 項目歷經(jīng)多代遺傳選育所獲得的蝦蟹新品系已經(jīng)在蝦蟹養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮了重要作用。初步建立了中國對蝦、羅氏沼蝦、三疣梭子蟹的“育繁推一體化”技術(shù)體系，實現(xiàn)其示范區(qū)養(yǎng)殖良種覆蓋率60%以上， 增產(chǎn)貢獻率20%以上。 隨著選育的不斷進行，蝦蟹品系的目標(biāo)性狀會不斷改良，不斷滿足產(chǎn)業(yè)對于良種的需求。

三

高效育種技術(shù)平臺的建立為重要養(yǎng)殖蝦蟹的遺傳選育提供新的技術(shù)支撐。 基因?qū)牒突蚓庉嫾夹g(shù)為重要基因功能研究和育種應(yīng)用提供技術(shù)支持，育種的精準(zhǔn)性、靶向性顯著提升；高通量性狀測定、全基因組選育技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于蝦蟹遺傳選育中，測定效率提升5 倍以上，顯著提高了選育效率。

依托這些技術(shù)突破，項目團隊把產(chǎn)業(yè)落地放在實處，其中，日本沼蝦良種的示范推廣使青蝦養(yǎng)殖業(yè)成為江蘇省溧陽市的特色產(chǎn)業(yè)和名片， 重點養(yǎng)殖區(qū)社渚鎮(zhèn)被中國漁業(yè)協(xié)會評為“中國青蝦第一鎮(zhèn)”；羅氏沼蝦在江蘇省高郵市、江都區(qū)的養(yǎng)殖產(chǎn)量占全省60%以上，占全國30%以上，已成為當(dāng)?shù)氐奶厣⒏幻癞a(chǎn)業(yè)。 通過“數(shù)豐”新品系的推廣，良種覆蓋率每年提升10%，增產(chǎn)、增效明顯。 羅氏沼蝦“南太湖2 號”品種推動浙江嘉興羅氏沼蝦成為浙江地區(qū)第一快速發(fā)展養(yǎng)殖區(qū)，面積成倍增長，由2 萬畝發(fā)展為6 萬畝；擬穴青蟹新品系的示范帶動了浙江三門青蟹養(yǎng)殖的發(fā)展， 三門縣總養(yǎng)殖面積約9 萬畝，產(chǎn)量約1.3 萬噸，占全國總產(chǎn)量的8%，占全省50%以上， 三門青蟹更是成為全國知名品牌。 三門縣已形成比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈：涵蓋良種繁育、養(yǎng)殖、青蟹專門交易市場，通過生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)殖（混養(yǎng)縊蟶、脊尾白蝦），助推鄉(xiāng)村振興。

談及團隊下一步的工作，李富花表示：“將進一步完善蝦蟹現(xiàn)代育種技術(shù)平臺；圍繞著增產(chǎn)、高抗、優(yōu)質(zhì)的性狀繼續(xù)開展遺傳選育， 培育并申報新品種；構(gòu)建主導(dǎo)良種育繁推一體化體系，面向產(chǎn)業(yè)需求，推廣培育的良種，進一步提高良種覆蓋率和增產(chǎn)貢獻率。 堅決打贏種業(yè)翻身仗，為我國的藍色糧倉打下堅實的基礎(chǔ)。 ”