科技创新促鲤跃龙门--记中国水产科学研究院黑龙江水产研究所孙效文及其团队

科技创新促鲤跃龙门--记中国水产科学研究院黑龙江水产研究

所孙效文及其团队

刘建伟

【期刊名称】《中国农村科技》

【年(卷),期】2016(000)006

【总页数】4页(P50-53)

【作者】刘建伟

【作者单位】中国水产科学研究院

【正文语种】中文

十二五“鲤优良品种选育技术与产业化”成果，以挖掘主要经济性状的基因和标记为突破口，采用多性状符合选育与分子育种相结合的技术，历时26年，收集创制优异种质，建立分子育种技术，组装基因组约16.9亿碱基，注释了52610个功能基因，完成了鲤鱼全基因组序列图谱绘制，成为国际上首个完成全面解析的异源四倍体硬骨鱼类基因组图谱。培育出适于不同生境的生长快、品质优、抗逆强的4个优良新品种，解决了国内鲤的优良品种少、种质混杂、品种退化严重、养殖产量低、越冬死亡率高的问题。成果获得2015年度国家科学技术二等奖，为促进鲤育种技术的更新换代和产业的快速发展提供了有力的技术支撑。

近年来，随着测序技术的进步，我国水产养殖鱼类分子标记及基因组层面的研究越来越多，涌现出一批优秀的研究论文及科技成果。优异成绩的取得离不开水产科技工作者的刻苦攻关，孙效文正是其中杰出的代表。毕业于化学系的他，以极大的兴

趣及勇气投身于鱼类生物工程育种这一全新领域。彼时，生物技术在我国水产动物的研究尚处于起步阶段，他从研制转基因鲤到开发分子标记，从构建我国第一张养殖鱼类鲤的遗传图谱到创新分子育种技术，从测定鲤全基因组到解析与改良鲤品质性状，每一项研究都取得了骄人的成绩，使我国在鲤这一世界性养殖种的研究中始终走在世界的前列。

分子标记是开展众多遗传学研究的有效工具，孙效文意识到分子标记的重要性，于1994年投身于分子标记技术的研究中。1997-2002年5年间先后3次赴美国华

盛顿大学、新罕布什尔大学、哈佛大学医学院斑马鱼基因组中心等国际一流团队做访问学者，从事斑马鱼基因组研究中有关遗传连锁图和经济性状定位等研究。微卫星标记作为共显性遗传标记，在群体遗传学及遗传育种中都具有非常大的应用潜力，但是我国主养鱼类如草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫等缺乏共显性遗传标记，限制了种质遗传评估等研究的开展，而我国主养鱼类与西方国家不同的现状，也使我们无法直接应用已有的标记资源。然而，由于微卫星标记开发成本较高，在当时科研经费较少的大环境下，少有实验室进行系统地研究与开发。

孙效文意识到虽然微卫星分子标记开发投入较高，但是一旦开发就可以大幅度推动鱼类的遗传研究和育种应用，立志要为我国每种主养鱼类开发30个以上的多态微卫星标记。他带领团队经过近3年的艰苦攻关，通过多方查阅资料，反复试验及

摸索，终于建立和完善了两种微卫星制备标准方案——小片段克隆和磁珠富集克隆，在片段分离方法、感受态细胞制备等方面进行了创新。其中将磁珠富集微卫星标记后，用同位素标记的探针进行二次筛选，主要是为了避免假阳性，减少测序成本以节省经费。但众所周知，同位素的放射性对身体损害很大，孙效文力排众议，在实验室中建立了一套同位素操作规范，并隔离出独立的空间用于此项操作。每一次标记探针都亲自动手，以免学生操作不当造成无可挽回的伤害，他常说你们都怕我不怕，反正我这么大年纪了多照几次也没事。正是这种执着与坚持，带领团队分

离了35个物种的微卫星标记，每种多态标记量均达到30个以上，满足了物种种

质的遗传鉴定，其中草、鲢、鳙等21个物种均为世界首次获得微卫星标记，上传GenBank数据库后，推动了这些物种的研究进程，填补了我国水产动物尤其是特

有鱼类的标记量缺少的空白。

遗传连锁图谱是遗传学研究的重要工具。孙效文带领团队在极端困难的条件下，于2000年构建发表了鲤第一代连锁图谱，这也是我国第一个养殖鱼类鲤的连锁图谱，截止到2016年5月该论文在中国期刊网被引用了269次，推动了我国水产动物

遗传学研究的技术进步。孙效文不满足于现状，高瞻远瞩，牢牢把握世界生物技术的发展方向，接连发表了鲤的以微卫星标记和SNP标记为主的第二代、第三代高

密度遗传连锁图谱，新的高密度连锁图谱有4877个标记，分辨率平均0.9里摩，定位了12个家系的QTL结果，获得了大批与性状相关的主效基因和标记，包括

了用常规方法难以研究的食物转化率、肌纤维、消化酶、脂肪酸含量、肌间刺等品质性状，多项研究达到了世界领先水平。

利用分子标记指导育种研究，从基因组水平对良种进行选育和改良，一直是育种学家的梦想。在欧美国家，标记指导育种早已取得了巨大的成功，但是在我国，受限于标记量不足和资金短缺，此方面的研究一直停滞不前。孙效文带领团队勇挑重担，在“十一五”初期就根据我国鲤科鱼类苗种低值化的现状，针对品种近交衰退的产业问题，提出了利用分子标记计算的亲本间遗传距离控制近交的鱼类分子育种的技术方案。当时多数业内专家对分子育种技术在鱼类的应用持怀疑态度，孙效文不解释不争辩，而是带领科研团队通过连续5年的刻苦攻关，通过累计99个家系的反复试验，揭示了鲤雌雄亲本配组时具有“阈值”现象，据此建立了基于雌雄亲本遗传距离的分子育种技术，独创标记辅助群体选育、标记辅助进行群体遗传结构优化等适用于水产动物的选育方法，开发了配套的选种软件，实现了鲤的育种技术由“表型”选择到“表型+基因型”选择的技术更新。技术的应用取得了巨大的成功，

每年为生产单位生产优质苗种上千万尾，增加经济效益达百万以上，大大推动了行业的进步和变革，对其他种类例如对虾、大菱鲆等遗传种质的改良也起到了示范作用。

孙效文深知创新技术只有推广开来才能推动产业的进步，通过调研、论证，作为首席专家，组织国内主要育种单位连续承担了农业部公益性行业（农业）科研专项——水产分子育种共性技术的建立与应用，948引进计划“水产主导品种分子育

种技术引进”等项目，带动了一大批科技工作者加入到水产分子育种的队伍，物种涉及草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫等主要养殖鱼类。组织编著了我国第一本分子育种专著《鱼类分子育种学》，并连续3年开办分子育种技术与基因组学技术培训班，免

费培训科技人员200余人，并以签订协议的方式允许国内15家研究单位免费使用选种软件，推动了分子育种技术在产业的应用。

建立了高密度遗传连锁图谱、获得了大批与性状相关的主效基因和标记、建立了基因组资源丰富的数据库和网站，获得了镜鲤耐低氧、抗寒性强等的基因组溯源的证据，推进鲤育种研究进入了基因组时代。

建立了覆盖全国的推广体系，以3个育种单位的实验基地为选育中心，依托大宗

淡水鱼产业技术体系，通过合作协议方式在每个省各建1个繁育基地和4～5个县级示范片，平均每个县建立4～5个养殖示范片，已建成28个繁育基地、169个

示范片。4个新品种覆盖了全国鲤养殖产量的80%，促进了鲤的良种覆盖率达到100%。

对具有重要经济价值的物种进行全基因组测序，发掘基因组内蕴含的海量遗传信息，破解决定产品品质、产量、生长速度、抗病害能力等生产性状的基因奥秘，一直是农业科研工作者梦寐以求的理想。但是，技术水平、资金投入，以及目标物种的研究基础都制约着全基因组测序工作的开展。面对必然到来的基因组时代，孙效文没有等待和观望，而是积极地迎接挑战，选取研究基础较好、育成品种最多的水产养