水产品提供了我国居民30%以上的动物蛋白质,是我国优质蛋白质的重要来源。而水产种业为渔业提供优质种苗,保障了水产品有效供给。在日前举行的“水产种业 新质生产力”专题会议上,专家这样认为,近年来,我国育种关键技术实现突破,水产新品种自主培育占比较高,多项新技术在培育新品种中得到较好应用。未来,水产育种技术创新及产业化应用将是水产种业发展的关键,为了做强水产种业的“中国芯”,产业还需加大对水产育种研发技术的投入,推进产学研一体化。
水产种业作为渔业的战略性、基础性核心产业,是推动现代养殖业发展的关键引领性要素。水产种业中的苗种产值每年近600亿元,在保障水产品有效供给方面功不可没。例如,刘少军院士专家工作站广州南沙水产种业创新中心成立后,预计每年孵化草鱼、鲫鱼、黄鳍鲷等400亿尾优质水产种苗,培养大规格优质苗种6800万尾。
此外,我国水产良种对渔业增产的贡献率达35%,创新驱动的潜力巨大。我国在水产种质资源发掘、育种关键技术研发、优良品种创制和良种繁育技术及推广模式等方面都取得了长足的进步。
全国水产技术推广总站、中国水产学会副处长韩枫介绍,近年来,我国育种关键技术实现突破。自“十一五”开始,我国基于BLUP遗传评估技术,建立了“水产动物多性状复合育种技术”,实现了水产育种技术的升级换代。杂交育种依然是水产动物的主要育种技术,分子标记辅助育种技术体系建成,全基因组育种技术逐渐完备,突破了水产动物全基因选择育种实际应用的技术瓶颈,建成国际上第一个水产动物的全基因组选择育种平台。
以银鲫系列品种培育为例,利用银鲫单性雌核生殖等多重生殖方式的潜能培育出系列异育银鲫新品种,特别是异育银鲫“中科3号”和“中科5号”已成为近10年来的主养品种,形成了异育银鲫水产种业的创新链和价值链。2008年全国鲫鱼总产量为195万吨,自2009年推广养殖异育银鲫“中科3号”十几年来,全国鲫鱼产量持续增长。
韩枫介绍,2021年,我国开展了首次全国水产养殖种质资源普查,历时3年,实现对全国所有养殖场(户)主要养殖种类的全覆盖。摸清了我国水产养殖种质资源种类、群体数量、区域分布、保护利用、特征特性及遗传结构等状况。目前审定的水产新品种达306个,自主培育占比较高,今年草鱼、小龙虾等首次有品种通过审定。“我国水产育种技术发展迅速,专利数量居世界首位,多性状复合育种技术成功应用,全基因组选择育种技术也在扇贝、大黄鱼、对虾等品种中得到较好应用。”
石斑鱼作为我国重要的名贵鱼类,在水产养殖领域占了重要地位。中国水产科学研究院黄海水产研究所研究员田永胜介绍,石斑鱼产业在发展过程中一度面临诸多挑战。一方面,对自然资源的过度依赖导致资源慢慢地减少;另一方面,养殖种质资源缺乏有效管理,病害频发,严重影响了石斑鱼的成活率,育苗阶段的存活率一度仅达10%左右,同时,新品种培育进展相对缓慢,某些特定的程度上制约了产业的进一步发展。
针对这样一些问题,田永胜及其团队开展了一系列工作。在种质资源保护方面,与企业合作构建了北方地区的石斑鱼种质库。此外,团队致力于保存技术探讨研究,历经8年,开发了十多种保存技术,建成了国内最大的石斑鱼冷冻库,成功保存18种冷冻达7000多份,成活率达70%—85%,有效解决了石斑鱼繁殖过程中的成熟不同步及生殖隔离等问题,实现了不同品种间的杂交育种。
在育种技术创新上,团队建立了多技术结合的杂交育种技术,对多个生长快速的石斑鱼品种进行杂交,并对杂交后代进行严格选育,培育出了具有非常明显优势的杂交种,养殖效率大幅度的提高。同时,杂交种在抗逆性方面也展现出良好性能,具有耐低温、低氧、低盐等性状,半致死温度比普通品种降低2摄氏度,适合多种养殖环境,且水温在31摄氏度时,特定杂交种,能有效抵御病害侵袭。
田永胜表示,未来将继续在北方地区推广应用新品种,通过使用先进的工厂化养殖技术,结合苗种饵料营养强化和标准化养殖管理,实现石斑鱼在北方地区的高效养殖,降低病害发生率,提高养殖效益。目前,北方地区已建立起完善的石斑鱼苗种培育体系,山东等地成为石斑鱼苗种培育的重要基地,吸引了众多南方企业合作,推动了石斑鱼产业的区域协同发展。
对虾作为水产养殖中的重要品种,其育种技术的发展对产业升级至关重要。尽管对虾繁殖率高,但高强度繁殖易引发近交等问题,且对虾驯化历史较短,传统育种技术在应对这些挑战时存在一定局限性。
中国水产科学研究院黄海水产研究所研究员栾生介绍,为解决以上问题,20世纪70年代起源于挪威的家系选择技术被引入对虾育种领域。该技术在控制有效群体大小、避免近交等方面成效显著。自90年代引进后,成功培育出健康的对虾品种,推动了对虾养殖业的快速发展。目前,我国已有20多家公司参与对虾新品种培育,每年培育量达200万吨左右,对虾产量在近20年间增长了13倍,从2002年到2022年,每年以60%的速度提升,我国自主培育品种的市场占有率也逐年上升,已达到30%左右。
近年来,我国成功开发了多种用于对虾育种的芯片,如“黄海芯1号”等,这些芯片大幅度降低了育种成本,提高了育种效率。以55K芯片为例,在对虾生活体重和白斑病抗性的研究中,通过芯片分析数据找到相对近交水平,相比传统标记方法,分析成本明显降低。同时,科研团队还开发了新的评估模式,用芯片代替传统物理标记,优化了育种流程,提高了系统重构的表现性,在对虾大规模家系性能评估中取得了良好效果。
随着科技的慢慢的提升,水产育种技术创新及产业化应用成为水产种业未来发展的关键。近年来,我国在水产育种技术方面取得了显著的成果,但与国际领先水平仍存在一定差距。参会专家这样认为,为了打造水产种业的“中国芯”,未来还需要加强以下几个方面的工作。
首先,加大对水产育种技术研发的投入。政府、企业和科研机构应共同合作,加大资产金额的投入,吸引更加多的优秀人才从事水产育种技术探讨研究。同时,加强国际合作与交流,引进国外先进的育种技术和经验,提高我国水产育种技术水平。
其次,推进产学研一体化。加强企业与科研机构之间的合作,建立产学研合作平台,促进科技成果转化。公司能够提供资金和市场需求,科研机构则提供技术上的支持和人才教育培训,一同推动水产育种技术的创新和产业化应用。
最后,加强知识产权保护。完善知识产权保护制度,鼓励企业和科研机构积极申请专利,保护自身的知识产权。同时,加强对侵犯权利的行为的打击力度,维护市场秩序,为水产育种技术创新及产业化应用创造良好的环境。
韩枫表示,随着生物技术的持续不断的发展,如基因编辑、全基因组选择育种、分子标记辅助育种等新技术在水产育种中的应用愈来愈普遍,这些新技术能提高育种效率,缩短育种周期,培育出具有优良性状的新品种。新技术的突破有望为我国水产业带来新的发展机遇,助力水产业做大做强。例如,基因编辑技术能对水产动物的基因组进行精确修饰,实现对重要经济性状的定向改良;全基因组选择育种技术能利用全基因组信息进行育种值估计,提高育种准确性和效率。
韩枫提出,在种质资源保护利用方面,要加强和胚胎冷冻保存及活力恢复技术探讨研究,开展细胞移植技术探讨研究,推进全基因组测序和重测序工作;育种技术上,加强常规育种技术,布局基因编辑等精准育种技术,融入大数据分析和人工智能;提升种苗质量需研究配套繁殖和养殖技术;商业化育种要追求效率,优化全流程技术;种业监管方面,要加强品种保护,搭建新品种DNA指纹库,推进双盲审,完善技术标准,规范第三方生产性能测试。