生物技術推波助“藍”


發布日期:2014-03-26

    

基因組學等各種生物組學技術正在幫助人類逐漸揭開海洋生物資源的神秘面紗。除此之外,生物有機化學、生物合成學、免疫學、病害學等學科也使海洋生物技術的“彈藥庫”變得豐富而強大。

  以“藍色寶藏”為依托的海洋生物經濟正熱火朝天。

  如今,越來越多的人享受著來自海洋的各種“福利”:從醫藥到嬰兒配方產品,都有來自海洋生物的成分。

  歐洲科學基金會估計,海洋生物技術當前的全球市場價值為80億歐元,如果工業界與科技界共同合作,其市場價值將以每年12%的速度增長。

  鑒于海洋經濟的誘人前景,世界各沿海國家更是紛紛加入到這場“藍色”的圈地運動中。

  生物技術揭開海洋面紗

  中科院日前發布的《2013高技術發展報告》顯示,目前全球僅有5%的洋區已被人類探測,新近估計海洋中還有1/3的物種尚不為人所知。

  顯然,發現和研究形形色色的海洋生物,對人類來說無疑是巨大挑戰。

  近年來,各種各樣的遙控潛水器和水下機器人不斷問世,綜合集成聲、光、電和生物傳感器等技術的各種海洋生命探測儀器和設備應運而生。

  例如“海神號”無人深潛器,能在1.1萬米深海中用兩種互補模式運行;而“深海之眼”則可在長達24~48小時內幾乎不造成任何干擾地觀察深海生物。

  然而,“看得到”不代表“看得懂”。幸好,基因組學等各種生物組學技術正在幫助人類逐漸揭開海洋生物資源的神秘面紗。

  中科院海洋所前所長相建海對《中國科學報》記者表示,基于全基因組測序的組學研究能夠全面解析生物的基因結構和功能,使人們可以從基因組水平,而不是孤立地從單個基因來認識和理解生物的各種生命過程,如生長、發育、抗性等,從而為人們設計和優化生物性狀提供了可能。

  近年來,我國加大了對海洋生物基因組測序的支持力度,牡蠣、半滑舌鰨、大黃魚、石斑魚和鯉魚的全基因組測序均在我國宣告完成。

  此外,宏基因組的介入,則有助于分析給定生物群落的全部基因,從而避開一一鑒別物種的困難,特別適合于海洋環境微生物群落的研究。

  除上述組學研究,生物有機化學、生物合成學、免疫學、病害學等學科也使海洋生物技術的“彈藥庫”變得豐富而強大。

  海洋牧場助水產養殖升級

  相建海介紹,上述海洋生物前沿技術主要應用于現代水產養殖、海洋農業生物安保和食物安全、海洋生物資源養護和環境的生物修復等領域。

  從多位業內人士的觀點綜合來看,在藍色經濟中,水產養殖業是基礎和根本。而在生物技術的帶動下,此“水產養殖業”的前面必須加上“現代”二字。

  現代水產養殖是在人工控制環境下,借助生物反應器等生產水生生物,不僅包括魚蝦貝類,還包括藥材、食物添加劑、可替代石油的脂類和食品等。

  對于水產養殖現代化升級的迫切性,好當家集團有限公司科研處處長孫永軍對《中國科學報》記者表示,我國海產養殖產量的提高主要還是依靠規模的擴大和人力、物力的大量投入。隨著養殖面積和密度的不斷增大以及環境的惡化,近幾年個別地區海產養殖單產降低、品質下降、病害頻發現象逐年加劇,造成了嚴重的經濟損失。

  如何助力海洋水產養殖升級?中科院海洋所副所長楊紅生特別推崇“海洋牧場”的模式,即主要通過放流、底播、移植等方式將經中間育成或人工馴化的生物苗種放流入海,利用天然餌料或微量投餌育成,并進行高水平的生物管理和環境控制,擴大海洋生物資源量,實現可持續捕撈。

  楊紅生在接受《中國科學報》記者采訪時介紹:與捕撈相比,海洋牧場注重對生物資源的養護和補充;與海水養殖相比,海洋牧場可實現物質和能量的多營養級利用,有效降低投入品對海域環境的影響,拓展了增養殖生物的活動空間,提高了養殖產品的品質;與單純人工放流相比,海洋牧場注重生境修復和資源管理,保證了增殖目標生物的成活率與回捕率。

  育種水平亟待提高

  正所謂“農為本,種為先”。在談及海洋生物產業現代化問題時,受訪者談論的另一重點則集中在海洋生物資源的育種上。

  相建海說:“海洋生物技術在促進傳統產業轉型升級方面正發揮著重大作用,其中*為活躍的領域是海洋種業。”

  除了主要養殖種類的生物育種,新的高值養殖種類的人工繁育還可以通過綜合利用內分泌生理和環境因子調控、生殖和遺傳操作技術來實現。

  例如,味道鮮美、價格不菲的龍蝦一直靠野生捕獲。近年來,挪威和澳大利亞科學家先后宣布成功實現龍蝦的人工繁育。

  再如,金槍魚價值很高,一條藍鰭金槍魚甚至可賣到70萬美元,而2011年的捕撈量較1970年下降了85%。澳大利亞藍鰭金槍魚人工育種因技術突破也被《時代周刊》評為當年世界第二的創新成果。

  相比國外,我國海產的育種水平卻有待提高。

  孫永軍指出,我國開展養殖的各種海產品大部分是未進行系統選育和改良的品種,其遺傳基礎仍是野生型的,經過累代養殖,均不同程度地出現了遺傳雜合度降低、抗逆性差等種質退化問題,海產養殖業迫切需要高產、優質、抗逆能力強的新品種培育和良種推廣機制。

  對此,相建海建議,為了保證海水養殖持續健康發展,必須深入研究野生種類的馴化和培育,利用細胞、分子技術,實行人工遺傳改良,建立起創新的種質體系,源源不斷地提供新的優良種苗,實現養殖良種化。

   來源 中國科學報



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