科技发力 成果“贝”出

2021-08-11 07:22
中国农村科技 2021年8期
关键词:三倍体四倍体二倍体

文/本刊记者杨阳

“绿盘鲍”干鲍晾晒(图片提供:黄妙琴)

我国海水养殖规模和产量稳居世界首位,海水贝类在海水养殖中占有重要地位。 我国贝类95%以上是养殖获得, 另外5%左右主要通过捕捞获得。 其中, 我国贝类产品产量97%以上都来自海水。根据国家统计局数据显示,2019 年贝类海水产品产量1480.17 万吨, 贝类淡水产品产量39.45 万吨;贝类海水产品产量占我国人工养殖海水产品产量(2065.33 万吨)的71.67%,稳居海水养殖第一位,年产值逾千亿元。

我国以牡蛎为代表的贝类养殖已经有2000 多年的历史,明朝郑鸿图的《业蛎考》就有相关记载。贝类大多数都可食用,味道鲜美营养丰富,除鲜食外,干制、腌制、罐装制品也有极大的市场。 不少贝类还是优良的中药材,如珍珠和珍珠层粉、鲍的贝壳即石决明等。 贝壳可用来烧制石灰,制作油漆的调和剂、贝雕等工艺品,珍珠更是名贵的装饰品。贝类养殖已成为增加就业、带动农村经济发展、改善食品结构的重要行业。

贝类已成为我国居民优质蛋白的重要来源,贝类养殖产业高质量发展需要优质高产良种支撑。国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项“重要养殖贝类种质创制与规模化制种”项目(以下简称“项目”)对接国家重大战略需求,围绕我国重要海、淡水贝类养殖产业对良种的需求,研发和建立重要养殖贝类抗逆、品质和生长性状无损高效测评技术,提高性状测评效率和准确性;以基因组为基础开发出贝类基因组选择育种等高通量分子育种技术并应用于育种实践,培育出系列抗逆、优质贝类新品种,项目2018 年启动至今,已培育出国审水产新品种9 个;通过研发配套的良种规模化制种技术,建立育、繁、推一体化技术体系,有效提高我国重要养殖贝类良种覆盖率, 推动贝类养殖产业的提质增效和高质量发展。

新品种:填补我国空白

鲍鱼虽然名中有“鱼”字,但并非鱼类,而是隶属海洋原始腹足贝类,由于其形状恰似人的耳朵,所以也叫它“海耳”。 鲍鱼是名贵的海洋食用贝类,其肉质细嫩、味道鲜美、营养丰富,被誉为“餐桌黄金,海珍之冠”。 我国鲍鱼养殖产量达18 万吨,占全球鲍鱼产量的90%,其中,鲍鱼主养区福建省的鲍鱼养殖数量占全国鲍鱼养殖总量的80%。

可以说,我国是当之无愧的鲍鱼养殖大国,但我国鲍鱼养殖仍存在诸如夏季高死亡率、 缺乏大规格高端鲍鱼等产业瓶颈问题。 我国鲍鱼养殖产品规格单一,且均属于中小规格,产品趋同导致量增价降,而国内市场大规格精品鲍鱼长期被国外野生鲍垄断。 我国鲍鱼养殖产业面临品种改良的迫切需求。

“皱纹盘鲍在主养区福建, 虽然生长速度快,但因其耐高温能力较差, 夏季持续高温常导致大量死亡。 ”项目负责人、厦门大学教授柯才焕说道。

项目相关团队针对我国鲍鱼养殖存在耐高温差、规格小等问题,利用远缘杂交方法,先后突破杂交亲本选育、 杂交亲本同步促熟、 杂交授精优化、杂交苗培育与养殖、杂交种性状测评和杂交种遗传鉴定等一系列技术难题, 首创鲍鱼高效远缘杂交育种技术体系,并于2019 年培育出国审通过的水产新品种——绿盘鲍。

“绿盘鲍”具有强杂种优势,总体达到国际领先和领跑水平,目前已实现产业化应用。与皱纹盘鲍相比,“绿盘鲍”耐高温性提高2.26 摄氏度,生长速度提高50%以上,高温期饲料转化率提高40%,耐低氧能力也明显提高,抗哈维氏弧菌感染能力强,且可养成大规格精品鲍,增产增收效果十分显著。该品种一经推向市场,便受到鲍鱼养殖户的热烈欢迎。

“‘绿盘鲍’的生长迅速、环境适应能力强。 ”柯才焕介绍道,“‘绿盘鲍’是高端大鲍,能达到我们所说的‘二头鲍’(即每斤2 只鲍鱼),我们曾收获了一只重达 768 克的‘绿盘鲍’。 ”

“绿盘鲍”新品种的推广应用有效缓解了制约我国鲍鱼产业发展的夏季高死亡率问题, 同时填补了国内大规格精品鲍鱼的空白, 形成养殖鲍鱼高端、中端和大众化三类产品合理搭配的新格局,实现产品结构优化, 同时催生出一条全新的大规格精品鲍产业链, 推动我国鲍鱼产业提质增效和转型升级, 大幅提升了我国养殖鲍鱼产品的国际竞争力。 由于品种性状优异和超强产品竞争力,“绿盘鲍”新品种被中国农学会评选为2020 中国农业农村重大科技新成果十大新产品, 也是唯一入选的水产类新产品。

“绿盘鲍”新品种(图片提供:黄妙琴)

“绿盘鲍”制成的干鲍(图片提供:黄妙琴)

破管控:推动产业良种化进程

牡蛎是我国传统的大宗养殖贝类,我国牡蛎产量占国际牡蛎产量的70%以上, 但价格仅为国际品牌的1/3。 导致我国牡蛎产业大而不强的重要原因之一是高质牡蛎良种的长期缺乏。传统养殖牡蛎为二倍体牡蛎,二倍体牡蛎由于累代养殖,种质退化现象日趋严重,造成苗种的生长速度减慢,抗病能力降低,为牡蛎养殖的进一步发展埋下了隐患。

从生物学的角度来说, 二倍体是指由受精卵发育而来,体细胞中含有两组染色体的生物个体。人和几乎全部的高等动物, 还有一半以上的高等植物都是二倍体。 而三倍体指含有三组染色体的细胞或生物, 可以由二倍体与四倍体结合培育产生,三倍体生物因难以进行减数分裂形成配子,故常不育。

传统的牡蛎养殖,往往是二倍体牡蛎。 二倍体牡蛎往往集中在10 月到次年4 月上市, 夏季繁殖期的牡蛎因产卵“喷浆”导致肉质萎缩、口感下降,5月到9 月份基本没有牡蛎成品上市。与二倍体牡蛎相比,牡蛎三倍体育性差、生长快、肉质好、糖原含量高等特点,在夏季时不喷浆,口感保持不变,不仅填补了夏季牡蛎市场的空白期,也避免了对养殖海区及周围海区的污染,可以实现多品种套养、混养,合理科学地利用海洋资源,价格上更是二倍体牡蛎的数倍。

三倍体长牡蛎(图片提供:张跃环)

培育三倍体牡蛎, 需要先培育出四倍体牡蛎,再与二倍体牡蛎杂交,生产全三倍体牡蛎。 四倍体牡蛎培育难度大,四倍体牡蛎生产的核心技术一直被国外管控。

“培育三倍体牡蛎需要先培育四倍体牡蛎,这在之前一直是个难题。 ”柯才焕对记者说道,“我们研发了一套新型牡蛎四倍体制备方法,能稳定培育出福建牡蛎、香港牡蛎四倍体。在这个基础上,我们构建了牡蛎的四倍体核心群体,为其杂交三倍体生产提供了可靠的技术保障。 ”

项目相关团队新创的抑制受精卵第二极体制备牡蛎四倍体的方法,通过倍性检测、修复等技术,能培育出稳定的福建牡蛎、 香港牡蛎四倍体群系,并进一步通过4N×2N 生物学杂交方法进行全三倍体牡蛎的规模化生产,为我国牡蛎三倍体国产化和规模化应用奠定基础,这一研究成果总体处于国际并跑水平。

2020 年, 项目相关团队培育出香港牡蛎100%三倍体约3000 万个(占国内市场100%),培育出福建牡蛎100%三倍体苗种约9 亿个(占国内市场>30%)。牡蛎三倍体种苗推广至我国福建、广东、广西等省,甚至走出国门推广至越南广宁省等地,有效的推进了我国华南区牡蛎三倍体产业良种化进程。

强推广:经济、生态和社会效益兼得

我国是世界上利用珍珠最早的国家之一,早在四千多年前,《尚书禹贡》 中就有河蚌能产珠的记载,《诗经》《山海经》《尔雅》《周易》中也都记载了有关珍珠的内容。 珍珠根据形成机理不同,分为无核珍珠和有核珍珠。 珍珠规格、颜色及其色度均一性是衡量珍珠价值的重要指标之一,三角帆蚌、池蝶蚌作为我国主要的淡水珍珠育珠蚌,约生产了世界珍珠总产量90%以上的珍珠。 但大规格珍珠比例低、颜色色度不均一严重限制了淡水珍珠的品质和价值。

项目相关团队从淡水珍珠的颜色色度的机理入手,探明了三角帆蚌贝壳珍珠质颜色和珍珠颜色的遗传规律,阐明三角帆蚌育珠蚌规格与所产无核珍珠大小及有核珍珠珠层厚度显著相关,锁定三角帆蚌体重、壳宽、珍珠层颜色为主要目标性状。

三角帆蚌“浙白1 号”作为制片蚌培育的白色珍珠。(图片提供:张根芳)

池蝶蚌“鄱珠1 号”(图片提供:胡蓓娟)

“通过阐明珍珠贝产珍珠大小和颜色遗传规律,我们构建珍珠贝良种综合选育技术,培育出3 个国审新品种, 大大提升我国淡水珍珠规格、颜色品质及价值。 ”柯才焕介绍道。

池蝶蚌“鄱珠1 号”比引进群体,壳宽值平均提高25.4%, 有核单蚌珍珠优质珠比例平均提高35.8%,无核珍珠直径10 毫米以上圆形比例平均增长1.92 倍;三角帆蚌“浙白1 号”珍珠层颜色为高档的纯白色, 产白色珍珠比例达到80%以上;三角帆蚌“申浙3 号”,比未经选育群体三角帆蚌体重平均提高16.2%以上、 壳宽平均提高10.3%以上, 大规格珍珠比例提高20%以上。

除了培育新品种,项目相关团队还在良种推广体系上下功夫,在经济、生态和社会效益得实效。 项目相关团队通过主产区水产技术推广网络,建立三角帆蚌“良种”+“繁-推-加”淡水珍珠提质增效推广应用体系,创制珍珠绿色生态养殖模式,在浙江、江苏、江西、安徽等主产区示范推广,取得了重大经济、生态和社会效益,研究成果获2019 年度江西省科学进步一等奖、2020 年度中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖一等奖和浙江省科学技术进步奖三等奖。

在技术方面,项目相关团队还建立珍珠色泽和体内有核珍珠生长情况快速精准测定技术。 采用色度计,建立贝壳和珍珠颜色Lab 颜色参数快速测定技术;采用光泽度仪,建立珍珠光泽度精准快速检测方法,首次评估内壳光泽度的遗传力属中等遗传力; 发明有核珍珠活体无损检测技术,提高正圆珠比例、珍珠大小和珠层厚度,养殖效率提升20%以上。

“我们还突破当年苗种育成大规格手术蚌技术,创新植片工艺与生态养殖技术,使珠蚌病害发生率降至5%以下。 ”柯才焕说道,“同时,我们也开发水溶性珍珠粉制备工艺与复配技术,延伸珍珠产业链。 ”

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