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澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您2021年科研重大进展

日期:2022-01-30 15:58    作者:    来源:科研处     打印    加大 减小

2021年,中国水产科学研究院澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您深入贯彻党的十九大及十九届历次全会精神和习近平总书记关于科技创新的重要指示精神,坚持“四个面向”,激发创新创造活力,加快部署组织关键核心技术攻关,在渔业资源与生态环境、种子工程与健康养殖、水产加工与质量安全等领域取得了一系列新成果和新突破,为推进渔业绿色高质量发展作出了重要贡献。

经所属各科研部门推荐和专家评选,共遴选出12项重要科研进展,其中2项入选中国水产科学研究院2021年度科研重大进展。

入选中国水产科学研究院院级科研重大进展成果两项

1.创建鲆鳎鱼类高效分子育种技术与产业化应用

澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您海水鱼类基因组学及分子育种技术创新团队系统开展了鲆鳎鱼类变态发育、性别分化及抗病等性状的遗传基础及分子育种技术等研究,推动了我国海水鱼类种业科技进步和产业良性发展。

该研究研发了鲆鳎鱼类高效分子育种技术,利用全基因组重测序等建立了基于Bayes C和GBLUP估算基因组育种值GEBV方法,研制出我国鱼类首款抗病育种基因芯片—鱼芯1号,创建了我国鱼类抗病基因组选择育种技术,解决了我国海水鱼类缺乏抗病基因组育种技术的问题;结合抗病基因组选择育种技术和家系选育技术,培育出半滑舌鳎“鳎优1号”新品种,与未经选育的半滑舌鳎相比,抗哈维氏弧菌能力平均提高30.9%,18月龄鱼体重平均提高17.7%,养殖成活率平均提高15.7%。

相关成果除获得2020-2021年度神农中华农业科技奖一等奖外,2021年还新获批半滑舌鳎抗病速生“鳎优1号”新品种。

 

2.研创深远海大型管桩围栏养殖设施装备

澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您陆海接力养殖创新团队与莱州明波水产有限公司联合攻关,针对黄渤海区远海开放海域特殊的海况条件及养殖设施大型化与智能化发展需求,研创出深远海大型管桩围栏养殖设施与装备,适合我国大陆架走势平缓的海域和我国特有的多种经济鱼类养殖。

该研究先后突破了大型围栏钢桩防腐处理、海上打桩精准定位、侧网与海底防逃固定、网衣与钢桩安全装配、水上平台构建及主体设施安全性数值计算等关键技术,在莱州湾远海开放海域建成圈养水体达16万立方米的大型管桩围栏1座,配套研发了鱼苗转运投放、饲料精准投喂、成鱼起捕收获和物联网监控等设施装备,实现了大型围栏养殖的自动化与智能化操控管理;构建了斑石鲷、黄条鰤、许氏平鮋、半滑舌鳎和梭鱼等鱼类生态混养和陆海接力养殖方式。大型围栏养殖设施圈养水体可达2-20万立方米,一个养殖周期产量200-2000吨,产值1000万元-1亿元,养殖经济效益突出。相关研究成果入选2021年度中国农业农村重大新技术新产品新装备。


入选澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您所级科研重大进展十项

1.阐释了海底垃圾对底栖渔业生态系统的影响

海洋垃圾污染及其对生态系统的影响已成为全球关注的热点,海底垃圾的密度、分布可以反映海洋垃圾的实际状态。受观测手段、成本、研究方法等条件限制,对于海底垃圾的大规模调查往往难以进行,海底垃圾与底栖生物的相互作用过程更是难以观测。

澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您黄渤海渔业资源与生态创新团队应用渔业资源底拖网对黄渤海及东海北部海底垃圾开展了调查,定量研究了不同海域海底垃圾密度、类型、来源、分布特征与规律,确定了塑料是海底垃圾的主要类型,北黄海是海底垃圾热点区域。以须毛高龄细指海葵(Metridium senile fimbriatum)为模式物种,通过现场观测和统计模型等方法,评估了海底垃圾对于须毛高龄细指海葵分布的影响,阐释了海底垃圾的广泛分布为海葵的生长、繁殖提供了“天然的栖息地”,并且为海葵的区域性扩散提供了“可移动的载体”,为海葵的爆发提供了有利的条件,进而对底栖渔业生态系统造成影响。本研究提升了对海底垃圾与底栖生物作用机制及生态风险的科学认知,也为我国海洋垃圾综合防治和全球海洋垃圾治理重要提供科学支撑。相关研究结果发表于Marine Pollution BulletinScience of Total Environment,并入选国家自然基金委资助重要研究成果。

黄渤海及东海北部海底垃圾的时空分布

海底垃圾引发海葵爆发改变海洋底栖生态系统

2.解析了南极磷虾渔场变动的资源环境驱动机制

全球气候变化背景下,南极磷虾渔业逐渐向岛屿近岸收缩并呈现局地集中的趋势,国际上对渔业过度集中可能造成局地企鹅、海豹和须鲸等高营养级生物摄食需求的担忧日益增强。澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您极地渔业资源开发利用创新团队通过对海冰、渔业和声学数据的综合分析,发现近40年南极半岛海域磷虾渔业重心纬向分布与海冰覆盖度年际变化趋势基本一致;证实磷虾资源分布具有高度集中及显著季节/年际变化特征,指出磷虾渔场收缩与集中是其对磷虾分布特征认知能力提升的自然反应;揭示局地捕捞热区内的磷虾生物量在冬初明显高于甚至数倍于捕食者对磷虾需求最高的夏季,表明磷虾渔业没有对当地磷虾种群或捕食者对其生物量需求造成影响。研究成果提交至南极海洋生物资源养护科学委员会及其科学工作组获得认可,为南极磷虾新渔业管理措施的制定提供了重要的基础科学依据。

南极磷虾渔业分布年代际变化

南极磷虾资源分布年际变化

南极半岛海域海冰覆盖度年际变化

渔业热区南极磷虾生物量季节变化

3.斑石鲷Y染色体起源与进化研究取得重要进展

斑石鲷是我国新兴的重要海水养殖鱼类,具有复性染色体特征,其雌鱼具有22对常染色体和X1X1X2X2性染色体,而雄鱼则具有22对常染色体和X1X2 Y性染色体,是研究鱼类性染色体起源与进化的理想材料。澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您海水鱼类基因组学及分子育种技术创新团队结合BGI-500、Nanopore、PacBio和Hi-C等技术,率先完成斑石鲷雌鱼和雄鱼染色体水平基因组精细图谱绘制。利用三代和重测序数据获得单倍型信息,将斑石鲷Y染色体非同源重组区进行精确组装。结构分析表明Y染色体上存在一个约23.5 Mb的倒位,推测其在性别决定基因的产生和性染色体的进化过程中发挥重要作用。

该研究推演了新Y(neo-Y)性染色体的起源与进化轨迹。进化分析表明,Y染色体上新融合进来的部分在融合后才产生重组抑制,推断neo-Y的形成是原始的Y染色体与一条常染色体融合而来。同时揭示了精巢和卵巢发育过程中性染色体基因的时空表达特征,鉴定了性染色体上性腺发育相关重要基因。斑石鲷neo-Y和X染色体的高质量组装,为理解复性染色体鱼类性别决定机制和性染色的进化提供了宝贵的遗传资源。研究结果发表于Molecular Biology and Evolution

斑石鲷(Oplegnathus punctatus

斑石鲷雌、雄个体染色体水平基因组组装

斑石鲷新Y染色体的进化模型

4.绘制了重要海水经济物种基因组精细图谱

针对我国重要海水经济物种基因组背景不清,重要经济性状解析不足,严重制约了良种培育效率等现状,澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您海水池塘生态养殖创新团队、贝类种质资源与育种科研团队绘制了中国对虾、近江牡蛎和三疣梭子蟹染色体级高质量基因组。中国对虾基因组大小为1.47 Gb,contig N50为472.84 Kb,其基因组连续性和完整性在经济甲壳类物种中处于先进水平,发现中国对虾基因组中与病毒感染相关的基因家族显著收缩,且生长、视觉和行为等相关基因在选育过程中受到了人工选择;近江牡蛎基因组大小为662.9 Mb,contig N50达到5.9 Mb,明确了我国近江牡蛎河口群体遗传结构,明显分为北方群体、中部群体和南方群体;三疣梭子蟹基因组大小为1.2 Gb,contig N50为108.7 Kb,率先将三疣梭子蟹性别决定区域精确定位于基因组的2个contig中,并从中发掘到1个性别决定关键候选基因。相关研究成果发表在Molecular Ecology Resources

中国对虾、近江牡蛎和三疣梭子蟹基因组图谱绘制及分析

5.黄渤海区大宗水产养殖种质资源家底基本摸清

水产养殖种质资源作为农业生物种质资源的重要组成部分,是推动渔业科技原始创新和水产养殖业高质量发展必备的物质基础。依托国家海洋渔业生物种质资源库,澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您多个团队承担了第一次全国水产养殖种质资源黄渤海区调查工作。

自8月下旬起,调查组先后赴包括辽宁、河北、山东、江苏和天津四省一市在内的黄渤海主养区,克服时间短、任务重、出行受新冠肺炎疫情影响等困难,顺利完成了17个大宗水产养殖物种的系统调查。调查点覆盖了国家遗传育种中心,国家级原良种场,省级原良种场,龙头企业等共计116个。保存活体资源5020份,标本资源393份,基因资源1970份,细胞资源410份,共计7793份遗传材料。基本摸清了黄渤海区大宗水产养殖品种的“家底”,为黄渤海水产养殖种质资源的开发利用奠定了基础。调查工作得到各省市渔业主管部门、科研院所以及各调查点的大力支持,受到社会各界的广泛关注。

黄渤海区水产种质资源调查

6.研制出凡纳滨对虾育种基因芯片黄海芯1和半滑舌鳎“鳎芯1号”

基因芯片是提升育种效率、培育抗病、抗逆及优质新品种的重要分子工具。近年来,针对对虾和半滑舌鳎基因组育种缺乏低成本、高通量的基因芯片现状,澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您对虾遗传育种创新团队和鱼类种质资源与分子育种创新团队分别研制出凡纳滨对虾55K SNP基因芯片“黄海芯1号”和半滑舌鳎38K基因芯片“鳎芯1号”。

对虾遗传育种创新团队通过对世界上重要对虾养殖群体和品系进行了全基因组重测序,获得6百万个有效SNP标记,经过整合WSSV抗性、氨氮耐受性、饲料转化效率等相关SNP位点,选留56214个标记并构建了液相芯片。经测试,准确性比传统BLUP方法提高了29%-91%。与石家庄博瑞迪生物技术有限公司联合开展育种技术服务为凡纳滨对虾亲缘关系鉴定、遗传多样性分析和多性状选育提供了重要工具,对进一步推动对虾种业的快速发展将起到重要作用。

鱼类种质资源与分子育种创新团队在前期完成1000多个半滑舌鳎个体全基因组重测序的基础上,自主设计了SNP位点筛选策略,整合了抗哈维氏弧病、生长等性状相关位点,选取38295个SNP,联合Affymetrix公司研制了基因芯片“鳎芯1号”,建立了基于基因芯片的半滑舌鳎抗病基因组选择育种技术,并应用于抗细菌病良种选育,为抗病良种培育提供了技术支撑。相关成果在Genomics发表。

 

7.海洋酸化下典型硅藻砷代谢演变趋势与机制

浮游植物是海洋初级生产力的重要贡献者,也是元素生物地球化学循环不可或缺的承载者。硅藻约占海洋初级生产力的40%,元素富集特征明显,其应对CO2水平升高的代谢变化势必对海洋生态系统元素生物地球化学循环产生重要影响。澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您藻类种质资源与育种团队采用多学科交叉技术手段,从不同时空角度探究了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和牟氏角毛藻(Chaetoceros mulleri)三种典型浮游硅藻对砷的耐受能力和代谢调控机制。结果显示,海水酸化条件下硅藻砷累积效率显著降低,在食物链中对砷的传递作用亦显著下降;酸化加快了细胞内砷的隔离和外排进程,从而增强了硅藻对砷的耐受性。研究成果为系统认知气候变化下海洋生物砷代谢机制奠定基础,也为评估未来海洋生态系统砷生物地球化学循环的演变趋势与生态效应提供理论依据。相关研究成果在ISME JOURNAL发表。

长期酸化条件下硅藻无机砷代谢调控机制

8.创新近海养殖新生产模式并解析了碳汇功能

在近海养殖受空间约束日趋加剧的背景下,如何实现有限空间养殖生产效率的进一步提升是亟需解决的产业问题。澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您近海生态养殖创新团队通过构建耦合水动力模型、养殖生物个体生长模型、生物地球化学模型的生态系统动力学模型,解析了不同养殖方案的生产效率及生态系统的动态反馈,在此基础上,规范了海带、牡蛎、海参等不同营养级生物功能群的适宜养殖密度,研发了兼具锚定、人工鱼礁等多种功能的生态砣体,创建了筏式、底播有机结合的浅海养殖新生产模式,综合经济效益提升了40%以上;此外,从生态系统水平上阐明了养殖贝藻类的协同作用对碳元素生物地球化学循环的影响及其碳汇功能。研究成果为推动近海养殖业的绿色高质量发展、助力国家“碳中和”目标的实现提供了技术支撑。相关成果发表在国际权威期刊Science of the Total EnvironmentAquaculture Environment Interactions,完成行业标准2项(SC/T 2111-2021,SC/T 2106-2021),入选农业农村减排固碳十大技术模式。

5-9月桑沟湾不同养殖区(贝类和海带养殖区)和湾外(非养殖区)的表层海水的pCO2(μatm)和溶解无机碳(DIC)(μmol·kg-1)的等值线图。

9.研究揭示虾类病原在水产动物中跨种传播的危害风险

通常来说,病毒具有强烈的宿主专一性和严格的物种屏障,这种专一性和物种屏障是由病毒基因、蛋白质与宿主之间一系列复杂的相互作用决定的。随着环境压力变化、病毒自身变异和物种进化,极少数病毒显示出在不同物种间跨种传播的能力,并引起严重的危害风险。

澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您甲壳类流行病学与疫病防控创新团队研究发现,虾类偷死野田村病毒(CMNV)可跨物种自然感染刺参(Apostichopus japonicus)、斑马鱼(Danio rerio)和小黄鱼(Larimichthys polyactis),十足目虹彩病毒(DIV1)可自然或人工感染三疣梭子蟹。CMNV感染会导致刺参肠道、呼吸树及性腺等器官发生核固缩、空泡化等组织病变,对养殖刺参具有较强的致病性;CMNV在自然条件下能感染斑马鱼、小黄鱼并引起染病个体肝脏、肾脏、脾脏、心脏和卵巢等器官出现较严重的病理损伤。DIV1可自然感染三疣梭子蟹,染病个体活力下降、反应迟缓、厌食。CMNV和DIV1作为养殖甲壳类新发疫病病原,已分别被亚太水产养殖中心网络(NACA)和世界动物卫生组织(OIE)收录为需通报的甲壳动物疫病病原,它们展现的跨物种感染能力提示其危害范围可能会进一步扩大,危害我国和全球水产养殖业。研究成果共发表1区SCI论文4篇,二区SCI论文2篇。

虾类病原CMNV和DIV1的跨物种感染与传播

A.CMNV感染刺参及其致病力;B.CMNV感染小黄鱼及其生态风险;C.DIV1感染三疣梭子蟹的组织病理变化。

10.水产品质量安全关键标准创制实现新突破

水产品质量安全是“现代渔业绿色高质量发展”与“健康中国”等的融汇点,也是渔业领域在科技创新“面向人民生命健康”最直接的体现。澳门永利集团官方入口|首頁欢迎您水产品质量安全风险评估与标准研究团队、水产品质量安全检测与评价技术团队紧密追踪行业需求,致力于打通科研成果与行业应用之间的最后环节,用标准/标准样品引导行业规范发展。创制了冷冻水产品包冰技术规范,创建了海参、冻虾仁、活鲍等产品品质评价与等级划分的关键技术,创立了水产品中四环素类、青霉素类、硝基呋喃类代谢物、磺胺类、沙星类、喹诺酮类等多种药残检测的高灵敏检测技术;聚焦行业急需的典型生物毒素类、食源性病毒、表征成分等,创新开发标准样品;主导制定了我国水产领域首项国际标准ISO 23855:2021《冷冻鱼糜》,为全球范围内评判冷冻鱼糜产品品质的唯一国际标准,实现了我国水产标准在国际标准领域从采标、参与制定到牵头制定的跨越。

围绕上述关键技术创新,2021年发布国际标准1项、国家标准6项、国家标准样品1项、行业标准1项,荣获国家科技进步奖二等奖1项(排名3)。相关成果成为规范企业的生产行为、加强水产品市场监管和公平贸易的依据;对促进产业技术升级、提升水产品质量安全水平,以及加强我国水产品药物残留监控、开展水产品质量安全风险评估和应对国际绿色贸易壁垒提供了技术法规保障。

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