（上海水产大学渔业学院）

人类社会跨入21世纪，面临着新的更大的挑战。粮食问题仍然是全球面临的三大难题之一，农业生物技术将成为新世纪提高农产品产量和质量的最有力武器。我国水产养殖业作为大农业的重要组成部分，水产养殖总产量连年高居世界榜首，成了名副其实世界头号水产养殖大国，令世人瞩目，为解决人类蛋白源危机做出了不可磨灭的贡献。

在种质利用和开发上，水产养殖业与种植业及畜牧业有着截然不同的特点，粮食及肉类生产仅依靠为数不多的种类的种植和饲养，如全球粮食生产的90%依靠7种作物的种植，肉类生产的95%依靠5种禽畜的饲养，而水产品生产的80%依靠天然捕捞，只有20%来自人工养殖，我国是世界上唯一养殖产量超过捕捞产量的国家，人均水产品占有量为29.1公斤，超过世界平均水平（20公斤/人）。从长远来说，水产业应该同种植业和畜牧业一样，由以捕捞为主转向以养殖为主，目前，一些传统的捕捞对象正在变成产业化的养殖对象，如在挪威，大西洋鲑已从捕捞对象变成了养殖对象，并成为该国渔业生产的拳头产品；在我国，团头鲂（扁鱼）从野生鱼变成养殖鱼，产量大幅度增加；中华鳖也从野生进入规模化养殖；天然资源枯竭的大黄鱼也成了新兴的养殖对象，1997年育苗量达1.1亿尾。

科学育种是现代水产养殖业的基础，一个优良的种质，可以带来一个新产业，形成上百万吨的产量与相关的社会效益及经济效益，而一个劣种，则可能败坏一个产业，并带来一系列社会和经济问题。利用现代生物技术与传统育种技术相结合，培育高质量高产量的水产养殖良种，将对整个水产养殖业的发展起着最为关键的作用。近二十年来，由于分子生物学和遗传工程的发展，特别是基因工程的出现引起了水产生物育种技术的一场革命，它使育种工作从个体、细胞、染色体水平上升到分子水平。迄今在水产生物技术的研究中取得了一系列研究成果，为21世纪的水产养殖业展现出无限诱人的应用前景。

染色体组工程鱼、虾、蟹、贝

染色体组工程（Genome engineering）被认为是改良养殖品种遗传性状的一种有效方法，通过对染色体组进行操作，可以获得多倍体和雌核发育或雄核发育的染色体组工程鱼、虾、蟹、贝，这些染色体组工程水产养殖品种分别具有生长速度快、体型大及品系纯、可单性化养殖等优越性。此外还具有控制水产动物过度繁殖、改善水产品肉质、延长水产动物寿命的功效。自Swarup（1956）首次用低温诱导三刺棘鱼获得三倍体鱼以来，已有二十多种鱼类多倍体育种成功。在此带动下，近年来，牡蛎、扇贝、珠母贝、鲍鱼等贝类以及中国对虾、中华绒鳖蟹、青虾等甲壳类多倍体育种工作也取得了快速发展，有的多倍体已经应用于养殖生产上，带来了巨大经济效益。三倍体奥利亚罗非鱼比正常二倍体平均大三分之一；三倍体中国对虾体长增长也比正常二倍体快。英国Lowostoft渔业研究所作过的一项品味实验表明，参加者最偏爱三倍体雌鱼、其次是三倍体雄鱼、最不受欢迎的是正常二倍体鱼，大多数品尝人员认为三倍体鱼肉看起来较有光泽，也较好吃。美国目前生产的太平洋牡蛎有30%是三倍体，解决了过去夏季因牡蛎的肉质下降没有市场的难题。

人工雌核发育技术通过染色体遗传失活的精子激发卵子产生只有母系遗传物质的后代，对于育种上快速建立纯系、性别控制、构建遗传连锁图谱、培育具有生长优势的新品种、稳定杂种优势、大幅度提高选择育种效率非常实用。早在二十世纪五十年代从前苏联开始，在泥鳅、鲤鱼、鲫鱼上进行了实验，我国1975年在红鲫获得了成功，后来还获得了草鱼、鲢鱼、鳙鱼、银鲫等雌核发育鱼，其中通过雌核发育技术培育得异育银鲫在我国得到广泛推广，具有明显的生长优势，生长速度比方正银鲫快30%，养殖面积达100万亩，经济效益显著，这是我国利用雌核发育进入实用化阶段的标志。

细胞核移植技术与克隆鱼

细胞核移植是水产生物技术中的一朵奇葩，它是一种应用显微操作方法，将一种动物细胞的细胞核移植到同种或异种动物的去核成熟卵中的精细技术。早在1982年，我国水产科学家应用细胞核移植技术把鲤鱼的成体红血细胞核移植到金鱼去核卵中，获得了世界上首例克隆鱼，可见克隆鱼的诞生要比克隆羊“多莉”早15年之久，说明我国克隆技术处于国际领先水平。关于克隆鱼研究始于20世纪60年代，童第周等（1963）主要想从理论上研究“核质关系”问题，将金鱼的囊胚细胞核移入同种鱼的去核未受精卵中，获得正常发育的胚胎和幼鱼，这是首次报道细胞核移植技术在鱼类中的应用。目前通过细胞核移植已获得鲤与鲫、鲫与鲤、草鱼与团头鲂及团头鲂与草鱼的核质杂种鱼，其中鲤鲫核质鱼已经繁殖至第三代，这种杂种鱼生长速度明显较快，容易饲养，蛋白质含量高，可食用部分多，且味道鲜美，具有良好的应用前景。细胞核移植技术不仅可以用来培育“核质杂种鱼”，还可使遗传性状优良的个体在群体中大量繁殖，大大缩短育种进程，其次，应用细胞核移植技术可以扩增转基因动物的后代数量，提高转基因的效能。

转基因水产动物

传统的水产养殖育种主要采用选择、杂交等方法培养品种，但往往需要多年甚至几十年才能获得优良品种，工作极其繁琐，而且选出优良性状的概率低。

转基因技术给动物育种带来了革命性的突破，应用转基因技术，人们可以按照自己的意愿定向改变生物的遗传结构，创造新品种。继美国华盛顿大学P. D. Palmitcr教授等将大白鼠生长激素基因转移至小白鼠受精卵中育成“超级小鼠”后，我国科学家将人生长激素基因成功导入泥鳅受精卵，培育出“超级泥鳅”，诞生了世界首例转基因鱼。随后法国、英国、德国科学家分别将生长激素基因导入虹鳟、罗非鱼、鲤鱼、大麻哈鱼、狗鱼受精卵，加拿大的Fletcher等还把美洲拟鲽抗冻基因导入大西洋鲑，以期获得“抗冻鱼”。目前通过基因工程技术，已可以获得水产动物基因转移的有用基因，包括生长激素、干扰素、抗寒性、抗病性及抗盐性基因等，将这些基因导入水产动物受精卵，具有改良水产养殖品种性状的潜力，可用于促进生长、抵抗疾病或加快对新环境的适应，将给水产养殖业注入新的活力。但需要注意的是，必须加强转基因水产动物的监管，防止“遗传污染”的发生。

DNA疫苗

在水产动物疾病防治上，传统的疫苗是用灭活（死的）菌体疫苗或弱毒性的菌体疫苗，前者往往效果不明显，后者却仍可造成轻微感染或回复突变为病原株的危险。DNA疫苗又称为基因疫苗或核酸疫苗，它是将病毒或微生物中负责转译抗原蛋白的基因片段分离出来，在体外与载体连接形成重组DNA，然后转移入宿主细胞，在宿主细胞内表达抗原蛋白，达到免疫的效果。这种疫苗制备方法简单，成本低，适宜大规模生产，它在体内能长期表达，不断刺激机体的免疫系统，可组成多价疫苗，即一种疫苗能诱导产生针对多个抗原表位的免疫保护作用。美国俄冈勒大学对虹鳟两种传染性造血器官坏死病毒（IHNV）和传染性胰脏坏死病毒（IPNV）疫苗研究表明，注射含有IHNV病毒糖蛋白基因的DNA疫苗，可以使虹鳟对IHNV产生抗性。当然，DNA疫苗作为一代新型疫苗，还有不完善的地方，其中最引人关注的是安全性问题，人们担心DNA疫苗会整合到宿主的染色体上造成插入突变，不过日前在实验中尚未发现这种现象。

水产动物基因组计划

人类基因组计划中大量新技术新方法的出现与应用，为水产动物基因组作图提供了重要的技术和方法学上的保障。斑马鱼由于体型小，繁殖周期短，受精卵透明易于观察等优点已成为分子遗传学、发育生物学等研究的良好模式动物，迄今在斑马鱼遗传连锁图中已标定的微卫星分子标记达2000个，仅次于人和大、小鼠，而从中鉴定出来的与人类基因组同线性保守片段是最多的：青是另一个具有潜力的动物模型，1995年Wada等用170个分子标记构建了青的第一个遗传连锁图谱，共28个连锁群，覆盖2480cM的基因组。水产经济动物的基因组计划90年代晚期才开始启动，美国提出开展中等密度遗传图谱构建的国际合作构想，第一批水产动物包括鱼类3种、对虾2～3种、牡蛎1种。目前已进行基因组作图的种类有美国沟鲶、罗非鱼、鲑鳟鱼类、河、鲤鱼、日本对虾、斑节对虾，据估计，下一个遗传作图的对象将是我国特有的经济虾类——中国对虾。

人类基因组计划的重点将从序列测定转向功能基因的分离与功能分析，利用简单生物（如果蝇、线虫、酵母等）来预测和发现基因的优点是它们的基因组比人类小得多，但它们毕竟与人类进化上的亲缘关系相差甚远，作为脊椎动物的鱼类在这方面前途无限。目前在斑马鱼中已深入开展了与人类基因组的比较研究，可以断言，作为模式生物的鱼类在人类后基因组研究中将发挥更大的作用。