立足基因组学科技 助力海洋蓝色经济——记深圳市华大海洋研究院院长、华大海洋（集团）首席科学家石琼教授

李 刚

石琼2002—2007年在美国国立卫生研究院（NIH）担任访问研究员

2018年5月，由深圳市华大海洋研究院（下称“海洋研究院”）和国家基因库联合发起的“千种鱼类转录组”项目正式宣布构建了迄今为止最可靠的鱼类系统演化树，解答了许多一直以来鱼类起源和进化研究中存在的争论和难题，成为鱼类演化研究史上的里程碑式事件。

长期以来，有别于陆地生物基因组学研究，海洋的生物基因组学研究不仅起步晚，且发展滞后。继华大基因在人类基因组草图绘制工作中声名鹊起，并快速发展成为全球最大的基因组学研究中心后，石琼加入华大组建海洋平台，从此开启了华大在海洋生物基因组学的奠基、成长、发展、推广到产业应用的光辉旅程，为我国水产基因组学研究与应用迅速步入国际领先行列做出了引领性和示范性突出贡献。

为进一步加快海洋生物基因组学研究步伐，实现国家构建海洋强国的战略目标，石琼团队以重要水产动物基因组学研究为着力点，解析鱼类适应性进化的重大理论科学问题，同时挖掘与重要经济性状相关联的分子标记，构建水产动物分子育种的关键共性技术体系，筛选药源性多肽序列，为水产动物良种培育和规模化新型药物研发奠定扎实的理论与技术基础。

从基础研究的点（基因组学研究），到技术研究的线（水产分子育种技术体系和药源多肽性基因高通量筛选技术），拓展到产业应用的面（水产良种培育和新型海洋药物研发），多方深度结合又相互支撑，石琼与华大海洋（集团）在助推深圳建设成为“全球海洋中心城市”的同时，也在助力着我国海洋蓝色经济发展。

引领“水产基因组学”知识创新体系

在浩瀚无垠的海洋面前，人类总是显得弱小，海洋不仅神秘而危险，也孕育着隐藏在水下的瑰宝。

在海洋中，鱼类是最具物种多样性，又是进化地位古老的脊椎动物类群，目前全球已经发现的鱼类至少超过33900种。构建鱼类的“生命之树”，解析鱼类进化历史，不仅可以找到鱼类进化过程中的演变规律，揭示鱼类丰富的物种多样性背后的起因，还可以为鱼类种质资源保护和合理开发利用奠定坚实的基础。

2018年5月14日，由华大海洋和国家基因库联合发起的“千种鱼类转录组”项目正式宣布，课题组通过大数据整合了144种鱼类的基因组数据和159种鱼类的转录组数据，采用新的生物信息学分析方法，筛选出1105个直系同源的外显子序列作为分子标记，构建了迄今为止最可靠的鱼类系统演化树，也是目前覆盖度最广、最可靠的鱼类“生命之树”。

这一成果被发布在《美国科学院院刊》，解答了许多一直以来鱼类起源和进化研究中存在的争论和难题，被誉为鱼类演化研究史上的里程碑式事件。SCI刊物Genomics于2019年5月出专刊庆贺，在相关8篇论文中，华大海洋研究院就占据了4席。

不止于此，自2011年加入华大至今，石琼带领科研团队共发表学术论文120余篇，仅SCI论文就将近100篇，其中有2篇入选2020 ESI高被引论文。

回看石琼的简历，颇有厚积薄发的味道。1991年获得湖北大学学士学位，1994年获得中山大学硕士学位，1997年获得中山大学博士学位，随后北上加入孙儒泳院士团队，1999年10月在北京师范大学完成博士后研究……从华中到华南，又从华南到华北，青年时代的石琼如饥似渴地求学，不断提升着自己的科研能力。

1999年秋，石琼东渡日本，开始了自己在国外11年的研究生涯，他到北海道大学担当日本学术振兴会（JSPS）外国人特别研究员2年后，又远渡重洋前往美国，先后在美国国立卫生研究院、马里兰大学和OriGene公司担任研究员和科学家。11年在国外的生活，让石琼饱受艰辛与历练，时间愈久，思乡愈切。

作为一名中国科学家，石琼有东方的魂和根，也学到了西方的专与博。文化的交融与碰撞，不仅让他的科研更加精深和严谨，也大大开拓了他的眼界和创新精神。

2011年，石琼回到了祖国，他接受华大基因的邀请，在华大集团成立海洋平台，主持组建了深圳市海洋生物基因组学重点实验室。事实证明，这是石琼实现人生价值的新起点，在华大基因这个全球最大的基因组学研究中心平台上，他带领科研团队逐步建立起了我国在海洋生物基因组学领域的领先地位，成为我国海洋生物基因组学研究的奠基者和产业应用的引路人。

通过创新性应用高通量基因组学手段，石琼深层次揭示了一些重要经济水产动物的基础生物学特性。截至目前，他已主持和参与完成了80余种水生动物的基因组测序与分析工作，积极支撑着我国水产基因组学的国际领先地位。

早在2014年，石琼就在Nature Communications上主持发表第一个弹涂鱼基因组，首次系统性阐明两栖鱼类的陆生适应机制，首次在国际上打出了深圳市的“生态名片”。

2015年，他又联合中国科学院昆明动物所发表多种金线鲃基因组，综合阐明鱼类洞穴适应的分子机制；通过推测金线鲃的种群历史变化，构建青藏高原隆起过程中的生物历史变迁证据，从而推动着我国生物地质学的创新性发展。

2016年，他带领团队联合中国科学院南海所在Nature上发表海马基因组（封面文章），被评为“2016年度中国十大海洋科技进展”之一。同时，石琼与团队合作发表了全球首个中华绒螯蟹（俗称“大闸蟹”）基因组，为研究相关的生殖洄游及育种研发打下良好的遗传资源基础。华大海洋（集团）下属的镇江华优生态公司已初步筛选培育出具有优良生长特性的大闸蟹新品种，多次获得金蟹奖等奖项。

在2018年“千种鱼类转录组”项目宣布构建了鱼类系统演化树的前一年，石琼参与合作主编的《后基因组时代鱼类样本库建设与实践》出版，该书系统性介绍了鱼类组学样本的采集、制备、序列分析、数据库建设等指南性标准规范。

构筑“产学研用”科技创新平台

深圳这座城市有着创新的基因，甚至骨子里流的就是创新的血。

与老挝国防部签订共建协议

加入华大基因之后的多年时间里，石琼先后主持组建了深圳市海洋生物基因组学重点实验室、农业基因组学国家重点实验室海洋方向、广东省海洋经济动物分子育种重点实验室、深圳市（海洋药物）院士工作站等科技创新平台，并逐步创建“深圳市华大海洋研究院”，成为“华大海洋（集团）”的专门科技研发机构。

这些科技创新平台，有效地弥补了深圳市在海洋生物基因组学领域研究载体存在的短板。

作为一个跨界科研与产业的双边领导者，石琼与国际国内机构合作，开展基因组支撑的水产分子育种关键共性技术攻关，支撑创新培育新品种。他大力推动水产领域产学研用联盟，主持协调“千种鱼类转录组国际计划”和“中国水产生物十百千组学育种计划”，广泛开展水产基因组学研究、水产分子育种、新型海洋药物研发等科技合作，在推动科学理论基础研究的同时，促进科技成果的多层次、多形式的转化和产业化。

利用创新性思维结合高通量测序技术，石琼带领科研团队与高校、科研院所和企业展开合作，建立起鱼类分子育种、新型养殖模式、海洋药物研发等示范基地，为拓宽海洋生物基因组学的应用领域提供样板性指导。

与外国专家合作交流

在与中山大学等合作系统开展多种石斑鱼与卵形鲳鲹等的基因组学研究的基础上，石琼带领团队联合开展斜带石斑鱼等的全基因组测序技术研发和分子育种关键共性技术研发，目前已构建斜带石斑鱼、大黄鱼、卵形鲳鲹、斑点叉尾鮰等的高密度遗传连锁图谱，挖掘与生长性状密切相关的标记1000余个。

斜带石斑鱼高密度遗传连锁图谱（BMC Genetics，2013）是目前国内公开发表的首个水产动物高密度遗传连锁图谱。石琼课题组还开发出石斑鱼SNP位点目标区域捕获测序芯片，可一次性对384个SNP位点及12个样本进行序列捕获，从而快速完成基因分型。由于分子育种方向明确、速度快、标记筛选后的鉴定容易，相关研究为快速培育新品种奠定创新性研发模式。

在对中山大学林浩然院士团队研发的“虎龙斑”开展脑和肌肉组织的转录组研究基础上，石琼团队首次阐明杂交鱼类实现生长优势的一种新型分子机制，为深入研发石斑鱼新品种提供技术指导。

2017年，石琼主持的国家海洋局资助项目“优质石斑鱼的工厂化养殖示范”通过结题验收，在深圳市经信委配套经费支持下于大鹏坝光建立起创新示范性“立体工厂化养殖模式”。2018年，石琼团队分别与中国科学院昆明动物所、水科院淡水中心合作，联合获批农业部认定的水产新品种证书2件（“鲃优1号”金线鲃、“太湖2号”青虾）。

在基于多组学数据的基础上，石琼团队大力开展高通量功能基因筛选，助力海洋药物研发。

2018年，石琼主持出版《海洋芋螺资源图鉴》，对全球芋螺及芋螺毒素进行总结性介绍。十年来，他和团队已自主完成桶形芋螺的全基因组和多肽组测序，发现100余个芋螺毒素基因和2000多条芋螺毒素肽，这与前期发现的100余条芋螺毒素转录组本相对应，构成了基因∶转录本∶多肽的1∶1∶10s的中心法则关系。

在与海南医学院、解放军防化研究院合作中，团队业已完成多种芋螺的转录组测序、线粒体基因组测序与毒素挖掘工作，筛选到具有杀虫活性的6条毒素肽，正在研发具有高度戒毒活性的毒素肽序列。

此外，基于比较基因组、转录组和多肽组学数据，石琼带领团队长期系统性研发多肽类海洋药物及功能基因，重点关注芋螺毒素、降血压肽、降钙素、抗菌肽、纤溶酶等。其中，与华侨大学合作的方格星虫基因组、与大连海洋大学合作的多种海参基因组工作，都为联合研发新型痛风药物、溶血栓药物等提供了科技支撑。

如今，经过近5年的综合研究，他们已小试制备具有自主知识产权和良好痛风疗效的“清风健”胶囊与片剂，目前正在申请上市资质，为进入市场成为功能食品与药品奠定基础。

2020年5月12日，由水产领域权威——中山大学林浩然院士牵头的专家组给出的鉴定意见认为，华大海洋有关成果“总体达到了国际先进、部分成果达到国际领先水平”。涉及的相关成果和技术为国内外学术界（包括国际学者和权威刊物）所公认和广泛引用，推动了我国水产基因组学及分子育种技术的快速发展。

为了构成完整的产学研用一体化综合发展的体系，从2012年开始，石琼就推动创建了“深圳华大海洋科技有限公司”（华大海洋（集团）母公司），使之发展成为由海洋研究院和15家子公司构成的产学研用一体化综合发展的集团型企业。此外，他还担任“华大海洋（老挝）独资公司”法人，与老挝国防部联合共建“水产养殖繁育试验中心”，与国家的“一带一路”倡议相呼应。

作为集团副总裁兼首席科学家，石琼带领海洋研究院团队在科技上支撑集团的产业化发展，一系列科技成果的转化正在推动着产业快速发展。2019年，华大海洋（集团）实现总产值逾2亿元的佳绩，预期2021年产值超过5亿元，2023年突破10亿元。石琼认为，在不远的未来，华大海洋集团将发展成为一个超过百亿市值的水产龙头企业。

厚植“海洋生物学高层次人才”成长土壤

随着中国对海洋的认识不断加深，对海洋的战略意义就更加重视。如今，海洋经济已是国家战略层面的重要一环。然而，与大刀阔斧推进海洋经济发展不相适应的是，中国的海洋生物学人才供给还跟不上需求。

早在十年前，国家海洋局、教育部、科技部、农业部、中国科学院就曾经联合印发了《全国海洋人才发展中长期规划纲要(2010年—2020年)》。规划纲要提出，到2020年要“形成一支规模适度、结构优化、布局合理、素质优良的海洋人才队伍，不断提高海洋人才对海洋事业发展的贡献，使海洋人才发展总体水平达到主要海洋国家的中等发展水平，为建设海洋科技先进、海洋经济发达的海洋强国奠定人才基础”的总体目标。

而在石琼回国之后的第二年（即2012年），他就被聘为中国科学院大学博士生导师，并开启了我国首个海洋生物基因组学方向的研究生培养。在引领“水产基因组学”知识创新体系的基础上，石琼致力于为国家培养海洋生物学高层次人才，他带领团队共出版了专著11部，其中就有4部为研究生教材，一定程度上填补了国内教材的空白，为有关领域的快速发展和普及做出了突出贡献。比如，他主译的《海洋生物基因组学概论》就是我国首本同类研究生教科书；2017年出版的《后基因组时代鱼类样本库建设与实践》也是海洋基因库领域的首本研究生教材。

截至2020年，就海洋生物基因组学方向，石琼已培养博士生和硕士生30名、博士后1名，为国内外合作单位指导培训100余名科技人员。

作为华大海洋集团的首席科学家，在石琼看来，华大海洋未来可以继续充分发挥在基因组测序、生物信息分析、数据库建设等方面的全球领先优势，构建海洋生物信息库，结合中国水产科学研究院的水产育种优势，打造水产生物种质资源库，并以深圳为龙头创建智慧海洋大平台的“中国南海海洋基因库”。而要立足于长远发展，就必须在中国海洋生物基因组学等专业上，培养更多的海洋生物学高层次人才。

他认为，华大海洋可以进一步与中山大学的国家重点实验室合作，在深圳建设分中心，引领海洋科技发展。此外，华大还可以与深圳大学生命与海洋科学学院、中国海洋大学深圳研究院、广东海洋大学深圳研究院等单位合作，支撑深圳海洋大学在大鹏落地，促进高科技人才的成长与发展。

深圳是一个不缺乏创新的城市，但石琼认为，地方仍应高度关注企业的人才支撑。在引进外部人才的同时，支持地方人才和前期引入人才的健康发展，设立省市级人才基金、人才项目；与协会等联合，设置具有公众影响力的人才荣誉称号、人才奖励，并鼓励和支持海洋科技领域的人才、项目向企业流动。

在深圳海洋大学建设上，石琼建议加强与特色优秀企业合作，让学科、专业多结合社会需求，让企业人才走进课堂（担任讲师、导师），让学生融入企业，真正打造具有深圳特色、引领全球发展的高科技型、实用性高校。

经略海洋需要以科技为帆，石琼希望深圳能够以创新优势成为这艘战略巨轮的舵手，鼓足风帆，驶向蔚蓝。