水产养殖研究进基因组时代 极大推动深度利用研究

　　图谱绘制的完成，将极大地推动科学家对以牡蛎为代表的贝类乃至其他水产动物，特别是海产无脊椎动物基因资源的有效开发和深度利用研究

　　文/孙英兰

　　《瞭望》新闻周刊近日从中国科学院海洋研究所获悉，世界上产量最大的水产养殖动物——牡蛎全基因组序列图谱绘制完成，这是世界上第一张以双壳贝类为代表的经济软体动物完整的全基因组序列图谱，它标志着基于短序列的高杂合度基因组拼接和组装技术获得重要突破。

　　据中科院海洋所有关负责人介绍，我国目前已先后独立完成了水稻、家蚕、家鸡等重要经济种类的基因测序工作，但在水产养殖领域一直是个空白。历时2年绘制完成的牡蛎全基因组序列图谱是我国水产养殖物种的第一个基因组图谱，它的完成，标志着我国水产养殖研究正式进入到基因组时代。

　　牡蛎俗称海蛎子、蚝等，隶属软体动物门，双壳纲，珍珠贝目，是世界上第一大养殖贝类，也是人类可利用的重要海洋生物资源之一，为全球性分布种类。它是海洋生态系统的重要成员，对内湾和近海水域藻华的调控具有重要作用；还在动物系统演化中具有举足轻重的地位，是形态各异的冠轮动物的代表，是抗逆性最强的水生动物之一，在研究物种抗逆机理方面具有极高科研价值。

　　牡蛎不仅肉鲜味美、营养丰富，而且具有独特的保健功能和药用价值，是一种营养价值很高的海产珍品，鲜蚝汤素有“海中牛奶”之称。牡蛎的含锌量居人类食物之首。我国传统医学认为牡蛎有治虚弱、解丹毒、降血压、滋阴壮阳的功能。

　　我国拥有丰富的牡蛎资源，分布有20余种牡蛎，拥有利用牡蛎的悠久历史，其中长牡蛎是最重要的养殖和生态物种。早在两千多年前，我国南方沿海一些地区的居民就掌握了牡蛎养殖技术。目前，渤海、黄海、东海、南海均有牡蛎生产基地，福建、广东、广西、山东、辽宁、浙江等是它的主要产地。

　　作为海洋养殖年产量最大的动物类群，世界牡蛎年产量约为400多万吨。近年来，我国的海水养殖业取得了长足发展。资料显示，2007年全国水产养殖总产量已达到3490万吨，占世界水产养殖产量的70%，其中海水养殖产量为1384万吨，占到我国水产养殖产量的41%。我国海水养殖产量75%以上是贝类，贝类养殖产业规模和产量均居世界首位。而牡蛎作为贝类的“模式种”，一直受到科学家们的广泛关注。

　　随着牡蛎养殖产量的迅速增加和现代生物学科的发展需求，牡蛎优越的经济价值及其潜在的基础研究价值和生态价值日益凸显。解决“如何高效利用牡蛎资源进行高值化开发利用，为人类提供理想的海洋食品及海洋药物”、“如何以细胞工程、基因工程和酶工程为手段进一步加强海洋生物技术的应用”、“如何开发海洋生物基因工程药物和细胞工程药物等相关产业的发展”等一系列问题，对推动我国海洋产业的迅速发展具有极其重要的现实意义。

　　在科技部和大连獐子岛渔业集团的大力支持下，2008年5月，中科院海洋所研究员张国范博士和美国新泽西州立大学教授郭希明博士联合发起了牡蛎基因组计划，并以深圳华大基因研究院为首选科技合作伙伴，组成了一支以中国科学院海洋研究所为核心的国际研究团队，开始对牡蛎基因组测序的研究工作。

　　对于基因组测序来讲，牡蛎是一个全新的物种，没有相近物种的参考序列。牡蛎基因组测序选取的研究对象是染色体数目较少(2n=20)、基因组较小(约为800M)的长牡蛎，这是目前测序物种中杂合度最高、拼接难度最大的物种。针对牡蛎基因组的高杂合度问题，项目组人员及时调整了项目整体研究思路，并开发了针对高杂合度基因组的短序列片段拼接新算法，开辟了分级组装新手段，成功解决了高杂合度物种基因组测序的技术问题。

　　牡蛎基因组由8亿个碱基对组成，大约包含2万个基因。从目前的初步分析来看，基因组数据支持了海洋低等生物具有高度遗传多样性的结论。与已经拥有全基因组序列各个分类地位的物种(包括人、小鼠、海鞘、海胆、水蛭、帽贝、大西洋浪蛤、加州海兔、海葵、水螅)比较的结果显示，牡蛎的基因组最接近大西洋浪蛤，相似性接近86%，这一结果也支持传统的形态学的分类观点。此外，目前已验证的109种锌指蛋白结构域在牡蛎基因组中均有发现，并且在整个基因组中所占的比例远远超过人类。这仅仅是对基因组进行初步探索的发现，随着研究的进一步深入，定会有更多的科学发现展现在世人眼前。

　　一个物种基因组计划的完成，就意味着这一物种学科和产业发展的新开端。随着牡蛎基因组的进一步注释，结合牡蛎转录组、小RNA、表观遗传学和系统生物学的研究，科研工作者可以建立一个窗口，“从内向外”地观察牡蛎的各种生物学性状及其与环境的互作，全面解析牡蛎高繁殖力、高耐受力、高杂合性等生物学特性，研究杂种优势、物种分化和性别决定、高突变率及高遗传负荷、附着变态等组学机制，搭建基因组育种理论研究和技术平台，提升贝类和海洋基因组学研究水平，促进贝类养殖产业健康和可持续发展。

　　国际牡蛎基因组研究团队有关负责人表示，牡蛎全基因组序列图谱绘制的完成，将极大地推动科学家对以牡蛎为代表的贝类乃至其他水产动物，特别是海产无脊椎动物基因资源的有效开发和深度利用研究，有力地推进基因组应用技术的发展。