陳松林手繪魚類基因圖譜 國內率先建立「魚類精子庫」

2021-01-15 青島新聞網

陳松林是魚類生物技術與遺傳育種專家,30多年來,他始終戰鬥在水產科研第一線。陳松林團隊最出名的成果要數「破解舌頭魚基因圖」,該成果當時轟動一時,甚至讓人類對魚類基因密碼的認識提升一個臺階。這些年,圍繞我國魚類種業發展和種質保存中的重大科學與技術問題,他先後主持承擔了國家「973」「863」、公益性行業科研專項和國家基金重點等項目30多項,而這些成果推廣應用後累計產生約70億元產值。在近日公布的首批齊魯傑出人才獎擬推薦人選中,中國水產科學研究院黃海水產研究所陳松林名在榜列。

陳松林名片

魚類生物技術與遺傳育種專家。

1982年畢業於上海水產學院養殖系,1998年獲中山大學動物學博士學位。主要從事魚類基因資源發掘、性別控制、抗病分子育種、細胞培養及精子冷凍保存等研究工作。

現任中國水產科學研究院水產生物技術領域首席科學家,黃海水產研究所二級研究員,水產基因組與細胞工程研究室主任;兼任中國水產學會常務理事,中國農業生物技術學會常務理事,中國水產學會生物技術專業委員會主任委員,山東省泰山學者攀登計劃特聘專家。

青島2035年將全面建成國際海洋名城。《青島市大力發展海洋經濟加快建設國際海洋名城行動方案》指出,充分發揮青島在海洋科技、海洋產業、海洋資源等方面獨特優勢,努力把我市建設成為海洋科技創新強勁、海洋經濟活力充足、海洋文化氛圍濃鬱、海洋生態環境優美、對外開放度高,在全球具有重要影響力的國際海洋名城。

為了實現這一宏大的奮鬥目標,青島正在建設世界一流的海洋科技創新中心、國際先進的海洋發展中心、國家軍民融合創新示範區、海洋生態文明示範區、海洋對外開放先行區,在全國海洋經濟高質量發展中率先走在前列,當好海洋強國、海洋強省建設生力軍。人才是支撐發展的第一資源。青島作為我國海洋科技創新的重鎮,擁有涉海科研院所18家,設有海洋學院或海洋專業的高校8家,部級以上涉海高端研發平臺34家,高端研發平臺和高端人才佔全國的三分之一。一群醉心海洋事業的弄潮兒,在這片藍色國土上精耕細作,編織著偉大復興的夢想,也續寫著一座城市關於海洋的傳奇。本期《科創周刊》帶你走近魚類生物技術與遺傳育種專家陳松林和衛星海洋服務新銳企業華際衛通。

國內率先建立「魚類精子庫」

魚類精子庫、細胞庫是保存魚類種質的重要手段。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,缺乏魚類種質冷凍保存的有效技術和精子庫、細胞庫。

大學畢業後,陳松林便進入中國水產科學研究院長江水產研究所從事魚類生殖生理和繁殖技術研究,主要參加國家科技攻關項目「淡水魚類精子冷凍保存技術」的研究。他作為骨幹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;研製了主要鯉科魚類精子冷凍稀釋液,創新了冷凍保存方法,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,來到位於青島的黃海水產研究所工作,將他們建立的淡水魚類精子冷凍保存技術應用到海水魚類上,又成功建立了花鱸、大菱鮃和半滑舌鰨等10多種海水魚類精子冷凍保存技術和精子銀行。

在此期間,陳松林還在國內率先開展了魚類胚胎幹細胞培養的研究,建立了花鱸、真鯛等魚類胚胎幹細胞系,以及牙鮃、大菱鮃、半滑舌鰨等10多種海水養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。迄今,魚類精子冷凍保存和細胞培養技術已廣泛應用在全國各地的魚類精子冷凍保存和精子、細胞庫建設中,推動了我國魚類種質保存和細胞培養的研究進程。

水產科學高峰的探路人

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,是目前發現的雌雄生長差異最大的魚類之一。為什麼雄魚長不大?是否存在雄性決定基因?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製。

在中國工程院院士的支持和推動下,陳松林牽頭、聯合深圳華大基因研究院和德國經過4年多的聯合攻關,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,發現了一種表型上雄性的偽雄魚。通過這類魚後代遺傳性別和生理性別比例,他們發現偽雄魚後代中95%的魚為雄魚,表明偽雄魚後代更容易變成偽雄魚。經過研究,團隊建立了半滑舌鰨基因組編輯技術,採用該技術將雄性決定基因敲除後提高了雄魚的生長速率,接近雌魚的大小。

為了研究一種名為牙鮃的魚類體型不對稱的分子機制,陳松林帶領研究團隊與上海海洋大學合作,開展了基因組測序與組裝,他們發現了一些變態發育相關的基因在有眼側和無眼側的表達存在明顯差異,揭示了比目魚體色左右不對稱形成的分子機制。這項發現不僅為達爾文進化論關於不對稱的進化起源提供了新的註解,同時為理解脊椎動物形態發育提供了新的線索。

致力科技成果服務產業

科研成果只有在推動經濟發展中發揮作用,才能開花、結果。儘管半滑舌鰨人工繁殖和苗種規模化培育已經成功,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殖產業的發展。產業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,陳松林團隊發現在人工養殖條件下有少量遺傳雌魚會性反轉為生理雄魚(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星標記,發明了遺傳性別鑑定的分子技術,建立了高雌性苗種制種技術,將苗種的生理雌魚比例提高了20%左右,比原來翻了一倍,將養殖產量提高了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育技術難關,發展了人工催產和雌核發育誘導等技術方法,為性別控制和單性育種提供了技術手段。他一邊進行創新性研究、一邊進行成果推廣應用。近幾年來,他們的技術發明在全國沿海地區半滑舌鰨養殖場進行了產業化推廣應用,並產生了40多億元的經濟和社會效益。

牙鮃是我國另一種重要海水養殖魚類,其養殖業年產值達20多億元。針對牙鮃存在生長較慢、病害嚴重、缺乏高產、抗病優良品種等問題,陳松林主持開展了牙鮃高產抗病分子育種技術的研究,通過雜交和家系選育培育出我國鮃鰈魚類首個新品種——「鮃優1號」快速生長牙鮃,其生長速度比普通牙鮃提高20%以上、成活率提高20%,現已在山東、福建和天津等沿海省市實現了產業化養殖,產生了重大的經濟和社會效益。

「相信在未來幾年我國將會有更多的抗病高產魚類良種問世。」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,而他將持續在該行業發光發熱,致力做好水產行業先行者。(青島晚報/掌上青島/青網記者 薛飛)

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