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黃海水産研究所2020年度科研重大進展
2021-02-19 08:46:39  来源:

2020年,中国水产科學研究院黄海水产研究所深入贯彻十九届五中全会精神,坚持“四个面向”,在渔业资源与生态环境、种子工程与健康养殖、水产加工与质量安全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,推进渔业绿色高质量发展做出了重要贡献。经所属各科研部门推荐和专家评选,共遴选出12项重要科研進展,其中2项入选中国水产科學研究院2020年度科研重大进展。

入选中国水产科學研究院院级科研重大进展成果两项

1.解析氣候變化條件下鞭毛藻類運動能力變化趨勢及機制

評估和預測氣候變化對水生生物群體及其生態系統的影響是極具挑戰性的國際前沿科學問題。海洋藻類種質創制與利用創新團隊首次從鞭毛運動和再生能力角度,解析了水體酸化對微藻運動能力的負面影響及機制,闡述了運動能力改變對微藻群體演變的潛在影響,爲系統研究氣候變化條件下水域生態系統生物多樣性格局變遷提供了新的研究思路和重要的理論依據。該研究通過對極地冰藻、廣鹽性鹽藻和淡水萊茵衣藻等種類長達6年的室內傳代培養及野外中尺度實驗發現,CO2引起的水體酸化顯著降低了三種鞭毛微藻的運動速率,並影響鞭毛的再生能力。在Ca2+信號調節和磷酸化調節兩條途徑的交互作用下,鞭毛微藻運動能力大幅降低。相關成果發表在國際權威期刊Nature Climate Change

2.培育出中國對蝦多性狀聚合“黃海4號”新品種

种业在水产生物产业链中占有引领性的战略地位。海水池塘生态养殖创新团队利用自主创新培育出中国对虾“黄海4號”新品種,以良种为载体、良种良法相配套在我国沿海地区进行了产业化推广应用。该研究在中国对虾“黄海1號”“黄海3號”的基础上,经过连续5代群体选育,培育出耐高pH胁迫能力强、生长速度快和养殖成活率高的中国对虾“黄海4號”新品種。2020年培育健康仔虾苗种1.2亿尾,采用多营养层次生态养殖等模式在江苏、山东、河北和辽宁等中国对虾主要养殖区域累计推广1万余亩,收获时个体平均体长15 cm、体重达43.2 g,养殖亩产量较其他商品品种提高14-20 kg,增产增益效果显著。中国对虾“黄海4號”新品種获2020年第二十二届中国国际高新技术成果交易会“优秀产品奖”。

入選黃海水産研究所所級科研重大進展十項

1.創新了漁業資源適應性評價技術

針對現行漁業資源評估與管理存在的問題,黃渤海漁業資源與生態創新團隊構建了漁業資源適應性評價技術體系,建立了中國對蝦eDNA生物量評估技術,eDNA檢測敏感度可以達到自然水體10拷貝/微升檢出率,實現了“蝦過留痕”,成功應用于渤海魚類生物多樣性解析,該技術可能爲傳統漁業資源拖網調查帶來變革;提出了基于多目標的緩解渤海漁業沖突的捕撈配額分配策略,創新了多種類漁業資源時空動態的同步優化評估技術,構建了基于非連續漁業資源調查和漁業生産數據的評估模型,實現了對漁業産量數據和間斷性調查數據的充分利用,提升了漁業資源評估精度,有效支撐了國家和區域漁業資源科學養護與管理,也爲解決國際漁業爭端提供了新視角。

2.系統闡釋漁業水域微塑料對有機汙染物和潛在致病微生物的載體效應

海洋微塑料汙染已成爲全球性重大環境問題。解析典型海洋漁業水域微塑料汙染特征,破解微塑料的載體效應已成爲海洋環境治理過程中的重要科學問題。黃渤海漁業生態環境評價與生物修複創新團隊通過解析桑溝灣水域微塑料的汙染特征,估算出桑溝灣海域微塑料的現存量,以養殖區典型微塑料類型爲研究對象,研究了聚苯乙烯微塑料與十溴聯苯醚對栉孔扇貝的聯合毒性效應,發現微塑料對十溴聯苯醚的載體作用超過清除作用,從而增強了扇貝對十溴聯苯醚的生物富集;通過自主研發的微塑料原位研究裝置,研究了漁業水域微塑料表面生物膜的形成過程,發現夏季微塑料表面附著大量潛在致病性弧菌,初步探明了微塑料表面弧菌的富集機制。研究成果對于闡明微塑料的漁業環境效應具有重要意義。相關成果發表在Environmental PollutionScience of the Total EnvironmentMarine Pollution Bulletin等國際權威期刊。

3.自主研制出我國首款魚類抗病育種基因芯片“魚芯1號”

我国鱼类养殖产业中存在病害频发、抗病高产良种匮乏等问题,迫切需要建立高效准确的抗病基因组育种技术,培育抗病高产优良品种。海水鱼类基因组学及分子育种技术创新团队在前期完成牙鲆全基因组测序、精细图谱绘制以及对1099个牙鲆个体全基因组重测序的基础上,自主设计位点筛选策略,整合了抗病相关基因和相关SNP位点,最终选取在全基因组均匀分布的约50000(50K)个SNP位点制作基因芯片,保证了基因组育种值估计的准确性;评估并验证了“鱼芯1號”芯片的基因分型效果,并应用于牙鲆抗细菌病基因组选择育种。牙鲆50K“鱼芯1號”芯片的研发,填补了我国鱼类抗病育种基因芯片的空白,为基因组选择技术在牙鲆良种选育中的应用提供了技术支撑。相关成果在中国科技期刊卓越行动计划——领军期刊类入选期刊Engineering在線發表。

4.突破對蝦自主良種“育繁推”種業關鍵技術

爲解決我國凡納濱對蝦缺乏良種的“卡脖子”問題和中國對蝦種質退化、優良性狀少的困境,凡納濱對蝦和中國對蝦遺傳育種創新團隊多批次引進不同國家、地區的凡納濱對蝦和中國對蝦種質資源,構建了遺傳變異豐富的核心育種群體。優化了對蝦WSSV抗性、生長和耐低溫等優良經濟性狀的測定模式,突破了低遺傳力性狀測定的技術瓶頸,實現了多個重要經濟性狀和抗逆性狀在不同養殖模式下的精准測定與評估,突破了自主培育新品種SPF種蝦擴繁關鍵技術。本年度實現凡納濱對蝦産業供應優質種蝦超過21萬尾、仔蝦280多億尾;實現中國對蝦主産區良種增産貢獻率達37%,覆蓋率達68%。以上成果榮獲2020年度中國水産學會範蠡科學技術獎一等獎和青島市科技進步二等獎,爲構建對蝦“育繁推”現代種業體系,推動其養殖業綠色可持續發展奠定了技術和種質基礎。

5.繪制綠鳍馬面鲀基因組精細圖譜創建規模化高效繁養技術體系

绿鳍马面鲀作为我国海水养殖业重要的新兴品种,其苗种的规模化繁育与高效养殖模式构建等问题仍未得到有效解决。珍稀海洋生物繁殖与保护团队开展了绿鳍马面鲀种质资源调查评估,构建了核心繁育群体,优化了受精卵收集和孵化技术,显著提升了孵化率;突破了生殖调控技术,实现了亲鱼性腺发育进程的人工控制,提高了亲鱼群体的产卵同步率和受精质量,实现“按需繁殖”。解决了初孵幼体开口难的技术瓶颈,实现了优质苗种的规模化培育;利用纳米孔测序技术(Nanopore)和染色体构象捕获技术(Hi-C)完成了绿鳍马面鲀基因组精细图谱绘制,contig N50达到目前鱼类基因组的最高水平,为良种选育工作奠定了基础。在养殖模式方面,建立了工厂化养殖、陆海接力、南北接力、近海-深远海网箱养殖等多种养殖模式,保障了产业的可持续发展。该研究丰富了我国海水鱼类养殖品种,创造了新的经济增长点。

6.厘清養殖魚類“飼料-魚體”脂肪酸流轉關系

養殖魚類産品是目前人類獲取DHA等長鏈多不飽和脂肪酸的主要來源。然而,目前對水産養殖過程中脂肪酸由飼料到魚體的准確流轉關系並不十分清楚。針對此問題,海水養殖動物營養生理與代謝調控創新團隊構建了養殖魚類“飼料-魚體”脂肪酸組成關系數據庫,並通過構建一系列數學模型以定量化方式評估了脂肪酸從飼料向魚體的流轉過程;同時,進一步將魚體初重、營養級、投喂周期、飼料脂肪水平、養殖過程鹽度和溫度等環境因子的值同“飼料-魚體”脂肪酸關系評估參數進行了相關性分析,實現了對這些因素影響脂肪酸從飼料到魚體流轉過程的精准化定量評估。相關研究成果爲養殖魚類脂肪酸流轉和脂肪酸營養品質評價提供了重要的方法學創新,相關成果發表在國際權威期刊Progress in Lipid Research

7.確定“玻璃苗”主要病原爲對蝦大規模病害應急響應提供理論依據

针对2020年初导致我国沿海地区50%以上凡纳滨对虾育苗(标粗)场关闭的大规模“玻璃苗(Translucent Post-larva Disease,TPD)”病害问题,海水虾类流行病学与病害防控创新团队及时响应,与凡纳滨对虾和中国对虾遗传育种创新团队开展联合攻关,率先确定一种高毒力副溶血弧菌(VpTPD)是引发该病害的病原。明确了VpTPD感染主要导致对虾肝胰腺与肠道上皮细胞的急性病变,进而引发染病仔虾的快速死亡。流行病学研究揭示出该病害最早于2018-2019年前后零星出现于我国华南对虾养殖地区,2020年春随对虾苗种运输迅速传播、扩散至我国华东、华北等沿海地区,初步查明了该病害在沿海主要对虾养殖地区的流行情况。及时向国家渔业主管部门提交应急防控方案,为主管部门决策提供了理论与技术支撑。

8.研發新型環保網箱設施推動傳統網箱養殖轉型升級

針對福建省甯德地區傳統網箱養殖存在的設施簡陋、抗風浪能力差、漁排布放過密、養殖病害頻發、養殖效益下降等問題,陸海接力養殖創新團隊研發了“大套小”方形塑膠浮台式網箱和HDPE“板材+環保浮球”式漁排,優化了網箱設施海域布放方式與數量,同福建金貝爾公司、甯德富發公司、福建閩威公司等單位合作完成了新型網箱和漁排的商品化生産和推廣應用,並在甯德市三都澳海域建成“海水網箱養殖産業升級模式示範基地”。2020年在甯德市蕉城區累計完成傳統網箱升級改造近8萬口,面積約160萬m2。通過新設施的研發與新模式的構建,提高了養殖設施的抗風浪能力,解決了傳統網箱養殖“白色汙染”問題,成爲甯德市“海上漁排養殖設施升級改造”項目的樣板工程。

9.利用分子網絡高分辨質譜技術突破貝類毒素酯化態組分鑒定及毒理學評價技術難題

貝類毒素具有多組分和高毒性特征,是國際社會研究熱點。貝藻質量安全評價與防控技術創新團隊以我國近海分布的利瑪原甲藻(DSTs産毒藻)爲研究對象,利用分子網絡高分辨質譜技術,分析了目標産毒藻的産毒輪廓,鑒定出24種相關毒素的酯化態衍生物和1種鳍藻毒素-1的同分異構體,其中15種酯化態毒素爲首次分離鑒定。創新構建了酯化態DSTs組分的分離鑒定、毒理學評價方法及相關研究模式,可無限拓展貝類毒素新型酯化態毒素的挖掘及評價;發現並鑒定了利瑪原甲藻中DSTs存在形式和毒性,爲DSTs毒性的重新評估、風險防控的科學開展提供了技術和理論基礎。相關成果發表在國際權威期刊Environmental Science & Technology

10.突破新型人工辣根過氧化物酶和脫甲基酶理性設計關鍵技術

自然界豐富的木質素、纖維素等生物高聚物,因結構的複雜性和穩定性,阻礙了這些生物資源的可持續開發利用。海洋生物酶工程創新團隊利用結構生物學、基因工程、蛋白質工程等技術手段,基于抹香鯨肌紅蛋白和細胞色素P450等海洋功能蛋白開發了新型人工辣根過氧化物酶和脫甲基酶,突破了天然酶的局限性,解決了酶功效精准調控的難點,實現了對愈創木酚氧化、木質素衍生物生物降解等反應的高效催化。通過定點突變,構建了葡萄糖耐受性得到極大提升的突變體β-葡萄糖苷酶,有效解決了木質纖維素水解的産物抑制問題。相關研究成果發表在國際領域重要期刊ACS CatalysisCatalysis Science& Technology上。

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