回澜阁

生命的进化:为你讲述海洋生物遗传育种的故事

作者:冯文波来源:本站原创发布时间:2013-04-12

字体:

 

今年“两会”期间,中共中央政治局常委、国务院总理李克强参加山东代表团审议时,对中国海洋大学的办学成绩,特别是海洋生物技术的发展给予了肯定。环顾海大,最能代表其海洋生物技术发展水平的单位就是坐落于鱼山校区始建于1930年的海洋生命学院,它是我国最早从事海洋生物教学与科研的单位之一,林绍文、童第周、曾呈奎、方宗熙等一批著名的海洋生物学家都曾在这里执教。接下来就让我们窥斑见豹,在对海洋生命学院培育的海水养殖生物新品种的梳理中,感受海大海洋生物技术的进步以及在不同历史时期对海洋事业发展的推动作用。

海带作为众多海洋植物的一种,因其富含碘、维生素等营养成分,而成为家家户户餐桌上的美味,在普通人眼里海带只是一种可口的海洋蔬菜,殊不知海带全身都是宝,作为国际上最重要的海藻化工原料,它提取的甘露醇和褐藻酸被广泛地应用在食品、纺织印染、化妆品、海洋医药等领域。然而这一在常人看来普及范围较广,价格低廉的海水养殖种类,在中国海洋大学却有一批人把它当成孜孜以求、探索不已的“宝贝”,并长年累月、代代相传地从事着海带遗传育种工作。

方宗熙开海带单倍体育种之先河

走进历史悠久、树木参天的海大鱼山校区,海洋生命学院楼前伫立着一座新落成的雕像,和蔼中透着坚毅,他就是我国海洋生物遗传学和育种学的奠基人方宗熙教授。上世纪50年代,应童第周教授邀请,方宗熙来青执教,开启了全世界海洋生物遗传学和育种学研究的序幕。

1984年方宗熙教授回答学生提问
1983年方宗熙教授培育的“单海一号”
在山东海洋学院期间,方宗熙教授将教学与科研紧密结合。与有关同志一起,着手对海带的遗传育种进行研究,发现和揭示了海带经济性状的数量遗传规律,并建立了海带选择育种技术理论与方法,先后培育出“海青一号”宽叶品种、“海青二号”长叶品种和“海青三号”厚叶品种等海带新品种,使中国成功跻身国际上实现海洋生物良种培育的国家,开启了我国海水养殖业良种化养殖的序幕。上世纪70年代,方宗熙教授带领的研究团队经过多年努力,首次发现了海带雌性生活史,成功培育了雌性孢子体。方宗熙教授指导完成的海带、裙带配子体克隆培育,解决了大型海藻不能实现长期保存的世界难题,使我国成为国际上唯一一个实现大型海藻种质资源长期保存的国家。他领导完成的“单海一号”海带单倍体新品种,使海带单倍体遗传育种获得成功,不仅开创了我国海洋生物细胞工程育种的里程碑,而且是我国褐藻遗传育种的标志性成果。方宗熙教授实现了不同物种和种系海带配子体克隆间的杂交,建立了杂交育种和杂种优势利用技术,成功培育出了高产、高碘、抗病性强的“单杂十号”等优良品种。至今,上述的海带遗传育种技术体系仍是国内外大型经济型褐藻育种研究沿用的技术手段,为我国海藻养殖业良种培育作出了卓越贡献,并且深远地影响和带动了我国海水养殖生物品种遗传改良工作。
 
从“荣福”到“爱伦湾”:开启第三次海带品种更替新时代
荣福海带

有方宗熙教授奠定的良好基础,海大人在海带遗传育种的道路上不断前行,且硕果不断,继1992年和1996年成功培育“荣海一号”杂交品种和“远杂10号”远缘杂交品种之后,又于2004年在以刘涛老师等第三代海洋生物遗传育种工作者的努力下,成功培育出“荣福”海带新品种,该品种是利用中国南方福建种海带雌配子体克隆和北方山东“远杂十号”海带的雄配子体克隆进行杂交选育而成的“混血”海带,具有经济性状稳定、增产效果明显、耐高温性状突出的特点,并成为南北方养殖户共同青睐的品种。“荣福”海带新品种的培育成功是对海大育种人多年辛勤付出的回报,面对成功的喜悦,刘涛和他的团队没有沾沾自喜,而是选择继续前行。正是他们这种孜孜以求的探索精神,使得海大的海带遗传育种工作捷报频传,2011年刘涛团队潜心培育的“爱伦湾”海带获得国家水产新品种证书。该品种具有加工率高、产量大、增产效果明显等优点,在山东、辽宁地区近海进行了大规模养殖推广,平均亩增产可达25%以上,创造经济效益近3亿元。“爱伦湾”海带、“荣福”海带新品种的培育和推广,标志着我国以“优质、高产、抗逆”为标志的第三次大规模海带品种更替工作的开始,并对支撑我国海带产业高效发展、优化改善近海养殖生态环境等具有重要应用价值。

三代人的坚持:培育受老百姓欢迎的海带
刘涛(中)和他培育的爱伦湾海带

面对海带良种选育的一次次成功,刘涛认为这是海洋生物遗传育种实验室三代人坚持的结果。“老前辈们对我们提出了要求,要更多的贴近生产一线,培育受养殖户、老百姓欢迎的海带。我们的定位,就是充当国家海带事业的核心力量,无偿为社会作出贡献。我们更多关注品种的社会效益和产业贡献,这是最关键的。”在这一目标的指引下,海大育种人持续不断地进行育种技术创新和品种改良工作,相信用不了多久,一个新颖的海带品种就会出现在人们的餐桌上。

 

上世纪70年代初,以中国海洋大学贝类学家王如才教授为代表的专家学者攻克了扇贝半人工采苗技术和室内全人工育苗技术,于是扇贝养殖这一新产业在我国逐渐形成,并被誉为海水养殖业的第三次浪潮。上世纪90年代后期,我国扇贝养殖业爆发了大规模的流行病害,由于忽视种质资源的保护和对国内品种的改良选育,个体小、产量低、病害频发成为制约我国扇贝养殖业发展的“老大难”。

“蓬莱红”:破解扇贝良种匮乏“老大难”
蓬莱红
蓬莱红扇贝于2008年获国家科技进步二等奖
面对扇贝养殖业出现的难题,中国海洋大学海洋生命学院的包振民教授看在眼里、急在心里,并积极致力于扇贝新品种的研发。十多年的时间里,包振民教授和他的科研团队在扇贝的分子标记、选择育种、分子标记辅助育种等方面进行了深入研究,建立了以BLUP育种技术为核心的扇贝育种技术体系,并成功培育出了扇贝新品种“蓬莱红”。谈起新品种的名字,包教授说,由于这一品种的研发最早是在烟台蓬莱进行的,且贝壳的颜色是红的,就给它起了个响亮的名字“蓬莱红”。该品种于2006年获国家新品种证书。“蓬莱红”具有生长速度快、产量高、肉柱大、抗逆性强、壳色鲜红、遗传性能稳定等特点,非常适合在我国黄、渤海近海区域养殖。该成果先后于2005年、2007年、2008年获国家海洋局创新成果一等奖、教育部科技进步一等奖、国家科技进步二等奖。行业专家认为,“蓬莱红”的培育成功不仅改变了我国扇贝养殖无良种的局面,而且也给深受病害打击的扇贝养殖业带来了生机,标志着海水养殖动物育种技术实现了历史性突破。
 
“海大金贝”:校企合作同创新 扇贝培育立新功
2012年包振民教授出席海大金贝新品发布会
海大金贝新品种展示

科学没有终点,创新永无止境。面对“蓬莱红”新品种的推出,包振民教授并没有沉浸在成功的喜悦之中,而是继续在扇贝新品种培育的道路上前行。2003年包教授受大连獐子岛渔业集团的邀请,去探讨良种选育,在生产车间里发现了一只肉柱呈金黄色,在他人看来是“次品”的扇贝。后来包教授抓住这种扇贝研究,通过控制其基因,成功研发出了富含对人体有益的类胡萝卜素,且具有抗氧化、抗疲劳、抗肿瘤等健康保健功能的“海大金贝”,并于2009年获得了国家新品种认定。“海大金贝”也成为国内第一个由高校和企业进行产学研密切合作推出的水产新品种,其名字就是组合中国海洋大学“海大”和獐子岛集团金贝广场中“金贝”两个名词得来的。同时,“海大金贝”表现出的高产、抗逆性也为正在遭受扇贝病害打击的养殖户带来了信心,在2009年夏季大连海域虾夷扇贝暴发大规模病害期间,“海大金贝”的优异表现使很多养殖户提出“养殖‘海大金贝’的要求”。目前“海大金贝”已成功实现产业化,因其肉柱金黄,色泽鲜艳,符合人们的饮食消费习惯,且比普通虾夷扇贝增产23.5%,死亡率降低30%,而产生了巨大的市场和广阔的应用前景。

描绘扇贝“族谱”,打造我国扇贝种业

包振民教授的导师——王如才教授曾成功解决了扇贝的人工苗种问题,奠定了中国扇贝养殖业的发展基础。如今,包教授接过“接力棒”已20余年,在20多年的研究中,他和他的团队建成了一套完整的贝类育种体系——BLUP育种体系,这是一套多线性混合模型遗传性状分析技术,是一种可将选育品种的遗传分析、育种管理,实验室研究和产业生产集成一体的技术体系,也是国内外在贝类第一个实现的育种系统。简单说,养殖企业或养殖户在育种时,可以把亲本的长度等生物形状信息输入电脑,这套体系就能依靠计算机的强大计算功能,迅速考察出该亲本的“族谱”。近期,包振民教授和他的团队又建立了贝类全基因组选择育种平台,利用该平台可以在基因组范围内对扇贝经济性状进行育种值评估,这使得扇贝新品种培育工作更加准确、高效,育种进程更加快捷。目前,“一个系统”和“一个平台”已放在网上 ,供育种企业和养殖户免费使用,并进行联合育种。谈起我国扇贝育种的未来,包振民教授说:“我们的目标是建立一个高效率、高水平的扇贝育种技术体系,实现分子设计育种,使得扇贝养殖业像农业、畜牧业一样有良种、良法,能高效平稳健康地可持续发展。”

 

琼胶,是一种广泛应用于食品工业具有凝固性、稳定性、能与一些物质形成络合物的特殊物质,常用于糖果、饮料、果冻、肉类罐头的加工生产。琼胶珍贵,却不能人工合成,只能从产琼胶红藻中提取。于是,富含琼胶的江蓠属海藻龙须菜成为深受沿海居民青睐的栽培新品种。

上限水温提高三度,成功实现北菜南移
"981"龙须菜

2000年以来,我国的龙须菜栽培业开始发展,但并未形成规模,其产量和产值也不高。因为适宜龙须菜生长的温度为10~23℃,于是夏季的高温和冬季的低温就成为阻碍其生长的“瓶颈”,甚至在北部沿海形成了两个自然分割的生长季节,即春夏之交和秋冬之交,这既不能有效地积累生物能量,也难以进行大面积栽培。如何提高龙须菜的适温范围,延长栽培期,并提升琼胶含量……这一系列疑问都曾是海洋生命学院张学成教授苦苦思索的难题。如今,这些难题都随着一个名为“981”的龙须菜新品种的诞生而破解了。2007年获得国家海水养殖新品种证书的“981”龙须菜是张学成教授和中科院海洋研究所的费修绠研究员采用化学诱变技术和选育技术,历时多年培育出的适合南方海域养殖的龙须菜新品种。新品种上限生存水温达到26℃,比野生种提高了3℃,使原来只能生长在北方低温海区的龙须菜实现了在福建和广东高温海区的大规模栽培,且秋冬春连续生长。与野生种相比,新品种生长速度提高了30%以上,亩产提高了3-5倍,琼胶含量提高了10%,凝胶强度增加80%。“981”龙须菜的问世,使龙须菜养殖从小到大,成为我国第三大海藻养殖种类,使我国的龙须菜养殖产量和琼胶产量双双跨入世界先进行列,改变了全世界江蓠养殖无良种的历史。

蓝色农业育新种,一生钟情龙须菜:年内实现“07-2”新品种审定
张学成教授与学生交流
谈起当初为什么会选择龙须菜育种研究,今年已73岁高龄的张学成教授向记者娓娓道来。1985年在曾呈奎院士的举荐下张学成前往加拿大深造,临行前,曾呈奎院士和方宗熙教授为其选定了伴其一生的研究方向——龙须菜研究。从此张学成与龙须菜结下了不解之缘,在加拿大师从藻类遗传学家J. P. van der Meer学习新品种培育技术,1987年回国后又在曾呈奎的介绍下结识了中科院海洋研究所的费修绠,于是两人联手一个搞品种培育,一个搞栽培实验,在他们的精诚合作下“981”龙须菜应运而生。说到这位年逾80的老搭档,张学成教授十分高兴,龙须菜俨然成为了他们一生友谊的见证,并叮嘱说一定要在文章中多提提费老师。老骥伏枥,志在千里,虽已退休多年,但张学成教授依然喜欢呆在实验室和办公室,从事着自己一生钟情的龙须菜新品种研究。他说,今年将有一个名为“07-2”的龙须菜新品种通过农业部的审定,如今已在汕头、威海等地区进行了大面积的推广栽培,且“07-2”在抗逆性、耐高温、琼胶含量等方面都有所提高,是在“981”的基础上又上了一个新台阶。
 
"981"龙须菜在汕头南澳岛栽培

海带、扇贝、龙须菜新品种培育只是中国海洋大学海洋生物技术发展的一个缩影。此外,海洋生命学院在角膜组织工程研究、海洋微生物学等领域也独树一帜,且取得了非凡的成绩,2008年在美国基本科学指标(ESI)数据库统计中海大的植物学与动物学率先进入全球科研机构前1%的行列。“21世纪是生命科学的世纪,也是海洋的世纪”,海大党委书记于志刚说,李克强总理心里装着中国海洋大学,对学校海洋生物技术的发展给予了肯定,这让我们海大人“心头一热”。在“心头一热”之后,我们海大人不仅要保持住在海洋生物技术领域的优势,还要在其他领域积极寻求突破,力争在建设海洋强国的征程中发挥战略性大学的作用。

 

■ 缘起

为了改进新闻报道的样式,为重点报道教学、科研、服务社会等一线的工作情况,网站开辟了新栏目“回澜阁”,通过此多写一些有深度、会思考的稿子,为师生提供全面、立体,有血有肉的新闻报道。

于是,我和网络部的同事忙活起来,一人一个选题,一周一期,提前策划,积极准备,联系采访,审阅修改……忙的不亦乐乎!

■ 头疼

我的第一个选题是“海洋生物遗传育种”,乍一听这选题有些懵,对这一领域的了解根本就是空白,更别说采访专家和写稿子了。简直是头疼至极。领导还给提了条点拨性的建议:从单倍体到多倍体。弄的我更是云里雾里,不知从哪儿入手。一连几天都在想这事,甚至一度想换个选题,后来抱着“死马当活马医”、“做不好还做不坏”的想法开始着手准备。找来了很多海带、扇贝、龙须菜遗传育种的论文和相关材料静心研读,连《方宗熙文集》都找出来了,几天下来,也大致了解了这个行业,也知道了点皮毛。接下来就是边学习,边思考,边梳理的过程,理清逻辑顺序,文章的大致框架搭建起来,整理出采访提纲。此刻,心里稍微有了点底。但是,接下来还有更头疼的——约访。

■ 采访

和人打交道是一件让我想起来就害怕的事情,熟悉的人还好说,陌生人简直就是头疼,若不是工作需要,我会敬而远之。采访人选我定了3个,海带——刘涛老师、扇贝——包振民教授、龙须菜——张学成教授。本想和他们预约下,想想还是不忍心打这个电话,用我们领导的话说,直接打手机成本太高。干脆,直接杀奔鱼山,来个不请自来吧!

清晨起个大早,一路颠簸,走进参天古树掩映中的“生命馆”,一打听,3人都不在办公室。最后一招,打电话找人。刘涛老师在崂山开会(早知道还不如在崂山等呢),让发给他电子版,他倒是个痛快人,电话那头很是配合我们的工作,发邮件的第二天就收到了他的修改意见和照片资料。包振民教授在外地出差,也是发电子版到邮箱,然后回去等信。最后打到张学成教授那儿,竟然在学校,10点30去办公室,还不错,此行没落空。张学成教授已经73岁了,身体不错,很健谈,倒是谦虚的很,一再说自己已经退休了,没啥好宣传的。但谈起龙须菜,老头的话匣子打开了。网络上能找到的龙须菜的照片少的可怜,几乎没有,仅有的几张还是张教授当年发论文时的插图,小的可怜,找他要照片也是此行的目的之一。想要一张他的工作照时,老先生犯难了,没有,他说,我是拍照的那个人,所以照片里找不到我的身影。迟迟等不来包振民教授的回信,打了很多次办公室电话,一直无人接听。清明节假期后上班的第一天竟然打通了,说稿子确实有需要修改的地方,但很忙,没时间。第二天再催一次,如故。我决定再跑一趟鱼山,约了9号上午。

■ 修改

开始,一直苦于没有合适的由头把这个稿子推出来,毕竟一则新闻的发布总得有个契机吧!不能从天而降,搞得读者发懵。正好赶上学校传达学习十二届全国人大一次会议精神,全国人大代表麦康森传达了李克强对海大办学成绩的肯定和海洋生物技术的赞赏。救命的稻草来了,于是,就有了文章开头的那段话。

9号上午,我如约而至。老包对稿子提了很多意见和建议,虽然先前储备了一些海洋生物遗传育种的知识,在他面前“小巫见大巫”,况且涉及到很多专业术语,如何用新闻语言表述出来,真是让人煞费心思。几次接触,3位学者给人的感受是严谨、认真、谦虚、忙。包教授很严谨,看的仔细,修正了稿子中很多不恰当的提法。临了,还嘱咐,稿子发出来提醒他看下,或许还要改。

■ 定稿

几多波折,稿子完成。

 


编辑:系统管理员

责任编辑:刘莅

回澜阁
海大要闻