魚類是我國動物食品的重要組成部分，也是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主導品種。2015年我國魚類養(yǎng)殖總產(chǎn)量為2846萬噸，占全國水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的58%。近30年來，我國魚類養(yǎng)殖業(yè)取得巨大成就，但也一直存在著魚類種質(zhì)退化、資源減少、缺乏種質(zhì)保存技術(shù)、病害頻發(fā)、缺乏基因資源和抗病高產(chǎn)良種等問題，嚴重影響了我國魚類養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
為探尋這些問題的解決之道，30多年來，中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所研究員陳松林始終戰(zhàn)斗在水產(chǎn)科研第一線。
魚類精子銀行建設(shè)的先行者
種質(zhì)資源是魚類養(yǎng)殖和遺傳育種的物質(zhì)基礎(chǔ)。魚類精子庫、細胞庫是保存魚類種質(zhì)的重要手段。在上世紀80年代中期，我國在魚類精子、胚胎冷凍保存和細胞系建立上相當薄弱，缺乏魚類種質(zhì)冷凍保存的有效技術(shù)和精子庫、細胞庫。
大學畢業(yè)后的陳松林進入中國水產(chǎn)科學研究院長江水產(chǎn)研究所從事魚類生殖生理和繁殖技術(shù)研究，主要參加國家科技攻關(guān)項目“淡水魚類精子冷凍保存技術(shù)”的研究。他作為骨干力量完成了淡水鯉科魚類精液冷凍保存和精子庫建立的課題研究；研制了主要鯉科魚類精子冷凍稀釋液，創(chuàng)新了冷凍保存方法，建立了我國第一座魚類精子銀行。
2000年，陳松林完成了在德國3年的訪問學者和合作研究后來到黃海水產(chǎn)研究所工作，將他們建立的淡水魚類精子冷凍保存技術(shù)應(yīng)用到海水魚類上，又成功建立了花鱸、大菱鲆和半滑舌鰨等10多種海水魚類精子冷凍保存技術(shù)和精子銀行。
在此期間，陳松林還在國內(nèi)率先開展了魚類胚胎干細胞培養(yǎng)的研究，建立了花鱸、真鯛等魚類胚胎干細胞系，以及牙鲆、大菱鲆、半滑舌鰨等10多種海水養(yǎng)殖魚類胚胎和組織細胞系共計25個，成為建立魚類細胞系最多的實驗室。
2006年以海淡水魚類精子和胚胎冷凍保存及細胞系建立等為重要內(nèi)容的魚類種質(zhì)低溫冷凍保存技術(shù)的建立和應(yīng)用成果獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，陳松林為第一完成人。迄今，魚類精子冷凍保存和細胞培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在全國各地的魚類精子冷凍保存和精子、細胞庫建設(shè)中，推動了我國魚類種質(zhì)保存和細胞培養(yǎng)的研究進程。
水產(chǎn)科學高峰的探路人
脊椎動物性染色體的起源和進化以及性別決定機制一直是生物學界的研究熱點，半滑舌鰨的雌性比雄性大2~4倍，是目前發(fā)現(xiàn)的雌雄生長差異最大的魚類之一。為什么雄魚長不大？是否存在雄性決定基因？雄魚比例為何還高達80%？帶著這些問題，陳松林及其團隊開展了半滑舌鰨雌魚和雄魚全基因組測序和精細圖譜繪制。
在中國工程院院士唐啟升的支持和推動下，陳松林牽頭、聯(lián)合深圳華大基因研究院和德國Wuerzburg大學經(jīng)過4年多的聯(lián)合攻關(guān)，完成了國際上第一種比目魚類—半滑舌鰨全基因組解析。
他們通過雌雄魚基因組序列比對，發(fā)現(xiàn)了性別連鎖微衛(wèi)星標記，采用這個標記發(fā)現(xiàn)半滑舌鰨養(yǎng)殖苗種中存在少數(shù)遺傳上雌性、表型上雄性的偽雄魚。通過偽雄魚家系和正常雄魚家系后代遺傳性別和生理性別比例的比較，他們發(fā)現(xiàn)偽雄魚后代中95%的魚為雄魚，表明偽雄魚后代更容易變成偽雄魚。他們通過全基因組甲基化分析發(fā)現(xiàn)偽雄魚后代繼承了偽雄魚的甲基化模式，揭示了性逆轉(zhuǎn)的表觀遺傳調(diào)控機制，闡明了養(yǎng)殖苗種中雄魚比例高的奧秘和形成機制；進一步發(fā)現(xiàn)dmrt1基因是半滑舌鰨Z染色體連鎖、精巢特異表達的雄性決定基因；建立了半滑舌鰨基因組編輯技術(shù)，采用該技術(shù)將雄性決定基因敲除后提高了雄魚的生長速率，接近雌魚的大小。
為了研究牙鲆體型不對稱的分子機制，陳松林帶領(lǐng)研究團隊與上海海洋大學教授鮑寶龍等合作，開展了牙鲆全基因組測序與組裝，他們發(fā)現(xiàn)了一些變態(tài)發(fā)育相關(guān)的基因在有眼側(cè)和無眼側(cè)的表達存在明顯差異，系統(tǒng)揭示了甲狀腺激素和視黃酸信號通路在比目魚眼睛移動過程中的拮抗作用；發(fā)現(xiàn)視蛋白在魚類皮膚中也有表達，揭示了比目魚體色左右不對稱形成的分子機制。這項發(fā)現(xiàn)不僅為達爾文進化論關(guān)于不對稱的進化起源提供了新的注解，同時為理解脊椎動物形態(tài)發(fā)育提供了新的線索。
成果服務(wù)產(chǎn)業(yè)的執(zhí)行者
科研成果只有在推動經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮作用，才能開花、結(jié)果。盡管半滑舌鰨人工繁殖和苗種規(guī)?；嘤呀?jīng)成功，但半滑舌鰨雌、雄個體生長差異巨大，雄魚生長緩慢且比例高達70~90%的問題嚴重限制了半滑舌鰨苗種的推廣和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的需求就是科研人的研究方向，漁民的難題就是科研人的研究課題。
在研究早期，陳松林團隊發(fā)現(xiàn)在人工養(yǎng)殖條件下有少量遺傳雌魚會性反轉(zhuǎn)為生理雄魚（即偽雄魚）。通過半滑舌鰨雌、雄魚全基因組測序和比對，他們又篩選到半滑舌鰨性別連鎖微衛(wèi)星標記，發(fā)明了遺傳性別鑒定的分子技術(shù)，建立了高雌性苗種制種技術(shù)，將苗種的生理雌魚比例提高了20%左右，比原來翻了一倍，將養(yǎng)殖產(chǎn)量提高了20%以上。
同時，陳松林團隊還率先突破了半滑舌鰨人工雌核發(fā)育技術(shù)難關(guān)，發(fā)展了人工催產(chǎn)和雌核發(fā)育誘導等技術(shù)方法，為性別控制和單性育種提供了技術(shù)手段。他一邊進行創(chuàng)新性研究、一邊進行成果推廣應(yīng)用。近幾年來，他們的技術(shù)發(fā)明在全國沿海地區(qū)半滑舌鰨養(yǎng)殖場進行了產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，并產(chǎn)生了40多億元的經(jīng)濟和社會效益。
牙鲆是我國另一種重要海水養(yǎng)殖魚類，其養(yǎng)殖業(yè)年產(chǎn)值達20多億元。針對牙鲆存在生長較慢、病害嚴重、缺乏高產(chǎn)、抗病優(yōu)良品種等問題，陳松林主持開展了牙鲆高產(chǎn)抗病分子育種技術(shù)的研究，通過雜交和家系選育培育出我國鲆鰈魚類首個新品種——“鲆優(yōu)1號”快速生長牙鲆，其生長速度比普通牙鲆提高20%以上、成活率提高20%，現(xiàn)已在山東、福建和天津等沿海省市實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟和社會效益。
30多年來，陳松林圍繞我國魚類種業(yè)發(fā)展和種質(zhì)保存中的重大科學與技術(shù)問題，先后主持承擔了國家“973”“863”、公益性行業(yè)科研專項和國家基金重點等項目30多項；取得多項創(chuàng)新性成果，培育新品種2個，獲國家發(fā)明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎1項。這些成果推廣應(yīng)用后累計產(chǎn)生約70億元產(chǎn)值。
展望未來，陳松林表示，魚類性別控制和抗病分子育種仍然是他工作的兩大主題。
“一方面還是以鲆鰈魚類為材料，繼續(xù)開展性別決定基因篩選和分子性控技術(shù)的研究，同時，將我們的技術(shù)應(yīng)用到其他魚類，建立分子性控技術(shù)，培養(yǎng)生長快速的單性苗種。另一方面就是抗病分子育種，現(xiàn)在我們建立了牙鲆基因組選擇的抗病育種技術(shù)，接下來就是進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，規(guī)模化培育抗病高產(chǎn)苗種并進行推廣應(yīng)用，同時將這個基因組選擇育種技術(shù)推廣到其他魚類上，為我國魚類抗病高產(chǎn)良種培育和種業(yè)發(fā)展提供新的技術(shù)手段。相信在未來幾年我國將會有更多的抗病高產(chǎn)魚類良種問世?！彼f。
來源《中國科學報》 (2017-01-19 第6版 前沿)
