生物技術如何在魚身上施展“魔法”？

從80年代以來，生物技術碩果累累，特別是在醫學領域和農業領域。

隨著測序相關技術的發展和測序平臺的不斷完善，全基因組序列的解析使研究人員可以從基因組水平來認識和理解生物的各種生命過程，為設計和優化生物性狀提供了可能。水產養殖也不例外。

我國是世界“水產養殖大戶”，養殖水產動物種類是世界上最多的，所以水產養殖動物的基因組研究對水產業持續穩定發展具有重要的意義。漁業的快速發展離不開水產生物技術的支撐。

水生動物基因組研究發揮了什么作用？

一是用于原種和良種鑒定。這些鑒定技術，簡單地說，就是通過對基因組研究，區別出原種和良種的差別，良種與普通種的差別，哪些是遺傳衰退種群，為什么會衰退。這樣，就可以科學管理我國水產原種和良種，選育并推廣良種用于養殖生產。

二是用于水產養殖品質改進和抗病育種。病害嚴重是我國主要水產養殖品種的一大“心病”，防治病害的技術之一是提高養殖種類的抗病力。獲得物種與抗病力相關的遺傳變異是開展抗病育種研究的首要條件，通過基因組研究可以獲得豐富的養殖動物與抗病相關的多態性分子標記。

三是可用于家系選育與常規育種。水產遺傳育種作為水生生物學、水產學和生物技術的一部分，在揭示水產生物遺傳變異的本質和規律的基礎上，進行水產生物的遺傳改良，創造高產、抗病或抗逆等經濟性狀優良的水產新品種，在提高水產品的產量和質量等方面起到重要的作用。

牙鲆變態及基因組進化分析（圖片來源：黃海水產研究所）

分子標記輔助育種可以很方便地用于家系選育中，這可能是現代育種技術與傳統育種技術最容易結合的地方了，這也正是基因組研究迅速提升傳統產業技術水平的領域。水產生物多數由于出生時個體太小而無法進行物理標記，而分子標記正好可以彌補這一處短板。

生物技術與備受關注的轉基因魚

生物技術在水產領域不只能夠解決上述問題。在提到生物技術對水產養殖發展的貢獻之時，就不得不提到細胞發育生物學家、被譽為“轉基因魚之父”的朱作言院士。

在2002年在北京舉辦的世界水產養殖大會上，朱院士以《現代水產生物技術》為題作了報告。在報告中，朱院士介紹，雖然美國是較早發展轉基因動物產品銷售的國家，但全球最早培育成功轉基因魚的是中國的科學家。

1990年的《紐約時報》報道，中國在這個研究領域中領先美國3年。因為早在1983年，中國科學院水生生物研究所在世界上率先開展魚類轉基因研究，朱作言院士等人利用轉基因技術，培育出全球首個快速生長的鯽魚和泥鰍。隨后，他們對轉移基因的整合、表達和性腺傳遞等進行系統研究，建立了一個高效、簡潔、完整的轉基因魚模型，由此開拓了魚類基因工程育種新領域。

斑馬魚與冠鯉

斑馬魚是開展生命科學、健康科學、環境科學、水產科學等研究的重要模式動物。近10年來，在朱作言院士等科學家的倡導下，水生所、北京大學、清華大學等24家機構的38個實驗室共同完成了“斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃”。

這個研究計劃持續了6年多，不僅首次實現了脊椎動物整條染色體的系統性基因敲除計劃，而且是國際上首個大規模的斑馬魚反向遺傳學突變體庫構建和遺傳篩選計劃。

目前，國家斑馬魚資源中心已成為國際學術界公認的、與位于美國的國際斑馬魚資源中心和位于德國的歐洲斑馬魚資源中心并列的全球三大斑馬魚資源庫之一。

2004年初，新加坡的轉熒光蛋白基因斑馬魚獲準進入美國寵物市場，成為世界上首個實現商品化的轉基因魚。

有些人一提到轉基因，就有點“談虎色變”。其實，與大家所熟知的“雜交育種”比較后，就會清楚地發現，轉基因魚研究的實質，是精準把一種魚的一個特定基因轉入到另外一種魚的基因組中。

朱作言院士團隊研發的轉“全魚”基因黃河鯉，其所轉植的外源基因是一個與鯉魚內源生長激素基因十分相似的草魚生長激素基因。將草魚生長激素基因轉移到鯉魚身上，對鯉魚來說是安全的；與傳統養殖的鯉魚相比，轉“全魚”基因黃河鯉攜帶有草魚生長激素基因，體內含有非常微量的草魚生長激素。草魚生長激素和鯉魚生長激素一樣，為魚體內本來就存在的一種極不穩定的多肽，經過加熱等物理處理后，會被分解為氨基酸，失去其激素的生理功能，和非轉基因鯉魚一樣具有食用安全性。

與對照組的鯉魚比較，在同等養殖條件下，冠鯉生長速度更快，當年可達到上市規格，養殖周期縮短一半，減少養殖成本和人力投入，降低養殖風險；且冠鯉的品質與對照鯉相似，并沒有因為長得快而不好吃。

轉基因鯉魚——冠鯉與黃河鯉對照8月齡（圖片來自網絡）

科技創新并不像魔術那樣神奇，每一項成功的科研成果背后，都有很多常人難以想象的困難。

用朱院士的話說，當初他們做實驗，每一個單項實驗就做了好幾千例，一個實驗成果誕生的過程中，做了多少次實驗，吃了多少次苦，也許是個天文數字。

每項研究成果，都是在一代又一代科學家努力下，沖破各種艱難險阻才獲得的，轉基因魚的研究更是如此。朱作言院士多次在報告中提到自己的成功得益于他的導師——世界有名的胚胎發育生物學家童第周先生。在極為困難的條件下，童先生以卓絕的眼光和魄力領導了這項極具水平的研究。

童第周先生在實驗室工作（圖片來源：中國科學院海洋研究所）

作為第一種獲準登上人類餐桌的轉基因動物產品，轉基因三文魚經過了近20年的嚴格審核。這充分說明，對包括轉基因魚在內的生物技術新產業的管理決策，既要尊重科學規律，也要考慮社會民意的接受程度。

相關科學知識普及與企業接手產業化，是推動高新技術發展和創新產業成功不可或缺的條件。面對公眾對轉基因食品的疑慮，轉基因魚（確切地說，是精準的分子雜交魚）的推廣還需要政府、科研機構、媒體秉持科學理念，向公眾全面客觀地科普和解讀。

作者：劉雅丹（全國首席科學傳播專家、中國水產學會原秘書長助理、中國農村專業技術協會秘書長助理）

來源： 光明網