深度报告:水产养殖与渔业生物技术

发表时间:2021/01/19 17:17:31  浏览次数:1720  
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一、报告摘要

通过基因编辑或者基因工程手段改造物种并验证其性状变化已广泛应用于实验中,且部分成果已经投入生产。

在水生生物中,尤其是鱼类中的这类研究相对植物以及哺乳动物较少,Dunham及其团队以鲶鱼及鲤鱼为研究对象,进行了多方向、大跨度的基因编辑和基因工程研究,针对不同的有实践意义的目标,取得了丰富的成果。

二、 鱼类中基因工程研究历史

自从1981年第一只基因改造小鼠诞生以来,基因工程在鱼类中的应用也随之成为热点。 中国科学家朱作言带领的团队完成了世界首例基因工程改造鱼类的实验,将人类的生长因子基因成功转入到金鱼的基因组中。随后,日本和法国科学家也成功利用基因工程技术改造了青鳉和虹鳟鱼的基因组。美国首例的基因工程改造鱼类——斑点叉尾鮰,在Auburn大学的遗传研究中心由Dunham负责的团队改造完成,他们将人类生长因子基因转入到斑点叉尾鮰中,取得了重大的成功。

与野生型鱼类相比,基因改造鱼的生长速率提升了40%,有的个体甚至达到十倍。虽然在三文鱼中转入的抗冻蛋白基因并不能有效地提高三文鱼在极低温度下的存活率,但是当该基因改造应用于金鱼中时,金鱼的抗冻能力大大提高。其他的成功案例包括,在斑马鱼转入多色荧光蛋白基因并成功创造了商业化斑马鱼品系。在多种鱼类中,通过基因改造手段来增强其抗病性也取得了显著效果。同时基因改造鱼也可作为“生物工厂”制造医用蛋白。

深度报告:蛋白质、渔业生物技术,对水产养殖有何影响?
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三、Dunham团队近期的成果

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Dunham教授介绍了其团队近期利用基因工程改造、基因编辑等技术,在鲶鱼快速生长、抗病、人工可控绝育、营养及肉质改善等方面取得的进展。

通过基因工程手段过表达斑点叉尾鮰生长因子基因,成功的使改造型斑点叉尾鮰的生长速率相对野生型提高了百分之一百到三百。同时,通过基因编辑手段,利用CRISPR/Cas9系统作为工具,敲除斑点叉尾鮰全部两个拷贝的Myostatin(一种重要的生长差异因子)基因,大幅提高了被编辑鱼类的肌肉干重和总体重。

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利用基因工程改造,转入了preprocecropin B或者cecropin B基因的鲶鱼,在F.columnareE. ictaluri侵染挑战实验中,存活率相比野生型均取得了大幅提高。

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利用RNA干扰技术,干扰胚胎发育时期原生殖细胞的迁移,能够导致鱼类的配子腺不发育。通过基因工程以及基因编辑手段,可以在RNA干扰元件序列之前添加“开关”式的启动子,该类‘开关’受实验室环境中人工添加化合物的控制,可以是RNA干扰起始或者停止,达到人工控制鲶鱼配子腺发育的目的。

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鲶鱼中脂肪酸表达量相对偏低,人工导入或者原位过表达鲶鱼中的Omega3与Omega5脂肪酸,不但成功的提高了鲶鱼肉的营养含量,更是改善了其肉质。

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四、未来展望

经过25年的FDA审查,由AquaBounty公司开发的基因工程改造鱼——Aquadvatage Salmon于2015年成功获得批准,在北美进入市场。该品系的三文鱼生长到市场大小的周期相比野生型缩短了一半以上,同时有着更高的喂食转化率(FCR),大幅降低了生产、养殖成本。在未来,因其多方面的性状优势,高效的育种方式,更多的基因工程、基因编辑鱼类品系会给我们的水产、水族市场带来更多的选择。

来源:青岛华大(作者:王大志、Rex A Dunha)

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