我国海洋生物技术发展的现状与趋势

我国海洋生物技术发展的现状与趋势
海洋是富饶的蓝色国土，也是珍贵的生物资源宝库。

据统计，整个地球生物的生产力每年相当于1540亿吨有机碳，而海洋就占了87%，生活在海洋中的生物达20万种，如此巨大的资源宝库每年可为人类转化30亿吨水产食品。

然而，目前全世界海洋生物资源的开发水平只达到海洋初级生产力的0.03％，由此可见其巨大的应用价值和潜力，因此，海洋已成为本世纪各国竞相发展高新技术的重要战略组成部分。

在海洋领域中，海洋生物技术问世相对较短，仅约周年左右的时间，但这一领域所取得的长足进展和显示出的强大生命力已证明海洋生物技术是最重要的技术与产业前沿，世界沿海各国都认识到海洋生物技术在开发和利用海洋生物资源中的重要作用，纷纷加大投资和力量研究和开发海洋生物技术。

各国科学家于1997年在意大利召开第四次国际海洋生物技术大会后，又将于2000年10月在澳大利亚召开新一届的学术大会，这标志着海洋生物技术将有一个新的飞跃和发展。

中国政府也审时度势，非常及时地于1996年正式批准实施了国家海洋863高技术计划，标志着我国海洋生物技术走向了新的阶段。

我国海洋生物经分类鉴定的有20278种，占全球海洋生物种类的1/8，分属44个门，其中12个门是海洋所特有的。

我国海洋国土面积约300万平方公里，大陆岸线1.8万公里，岛屿岸线1.4万公里。

我国的版图由于海域版图的加入而增加1/3，这些海域具有极其丰富的生物资源，开发和利用这些资源对于我国经济的可持续性发展具有与西部大开发同等重要的意义。

为此，在今年的人大会上有专家向江总书记提出：开发海洋与西部大开发具有同等重要的战略地位。

并且指出：历史的事实表明海洋大国意味着经济和军事大国。

我国背靠世界最大的大陆欧亚大陆，面临世界最大的大洋太平洋，拥有绵长的海岸线、广阔和海洋活动空间和丰富的海洋资源，又处在太平洋经济圈的重要位置，具有明显的地缘优势和资源优势。

而且，由于海洋生物的流动性，其资源占有方面的存在非常激烈的竞争。

因此，尽快投入人力物力进行研究开发，以抢占先机从而获得资源制海权显得至关重要。

其中，基因资源特别是在医疗、工业等领域具有重要应用价值的功能基因，将是海洋生物资源的精髓所在，其占有率将反映一个国家在生物多样性和安全性方面的战略眼光和可持续发展战略的有效性。

因此，我国海洋生物资源的保护和开发在国民经济中的战略意义和地位丝毫不亚于当前西部开发的历史性、现实性和重要性。

但总的来说，由于我国海洋生物技术力量分散，大量的技术工作还主要集中在生化提取方面，运用现代生物技术，包括基因工程技术来对海洋生物进行研究开发的项目还没形成大规模，因此，我们将在“十五”期间S－863的立项上进一步加大海洋生物技术的投入，使我国能在这一新兴的高新技术领域，特别是海洋生物功能基因组技术的研究与开发，占有领先的地位（因为整个国际上，在这一领域的研究也才刚刚起步）。

现状分析
一、已取得的重要成果
80年代末，我国一些具有远见的科学家呼吁科学界和政府有关部门对海洋生物技术研究给予高度重视和支持，在他们的努力和政府的支持下，海洋生物技术于1996年列入国家863计划，在863海洋领域办的组织和领导下，第一批海洋生物技术的重大项目相继优先启动。

正是863海洋生物技术计划的启动，促使许多科研单位相继启动这方面的研究工作；同时，一批陆地生物技术专家的加入，引进了许多陆地生物技术方面的最新技术和方法，从而大大缩短了海洋生物技术领域与陆地生物技术领域在研究方法和水平上的差距。

863海洋领域海洋生物技术主题（819）自1996年启动以来，国家累计拨款将近1个亿，直接参加单位数达100多个，已确立28个中试基地，其中有3个成果产业化基地列为国家863成果产业化基地，6个项目列入国家863重大产业化项目。

由此可见，863海洋生物技术领域经过近年来科研人员的努力以及组织部门的有效协调和管理，取得了显著的成果。

主要具体表现在以下几个方面：
（一）海水养植物种优良种质的培育和保存
10多年来，我国海水养殖业发展迅速，海藻、扇贝、对虾的养殖产量居世界首位，海洋养殖产业已在国民经济中占有重要地位。

对于海水养殖业的关键问题——优良种质的培育
和保存，科学家们在传统育苗育种技术的基础上，成功地开展了一些细胞工程和基因工程育苗育种改良种质的研究工作，主要包括：
1、组织培育、原生质体融合及细胞工程育苗研究
目前已在某些应用研究方面取得了国际领先的成果，并创造了明显的经济效益。

例如，建立了大型海藻良种克隆纯培养及保存技术、海藻生物反应器育苗技术等，已建成国家级紫菜种质和国家科技兴海宁波转移中心，及其下属的南北3个紫菜种苗生产基地，具备紫菜良种种质制备、保存、生产培养的技术能力与设备条件。

二、虾、贝类三倍体育种技术的研究
三倍体生物由于节省了繁育后代所需的能量消耗，故生长个体大，是提高海产品产量的有效途径。

中科学院海洋所、青岛海洋大学、大连水产学院等单位已经建立了对虾、牙鲆、真鲷、牡蛎、扇贝、珠母贝等的多倍体诱导培育技术，均获得明显的生长优势，其中三倍体牡蛎、鲍鱼已进入产业化，并产生了广泛的经济效益。

3、海洋生物基因工程育种研究
国内在农作物、家畜及淡水鱼转基因研究方面已取得较大进展，有些已进入推广应用阶段，但在海洋生物方面进展较慢。

中科院海洋所、北京发育所等首先开展了这方面的研究，先后培育出转基因真鲷、牙鲆、贻贝、海带、蓝藻、海狸等，这些转基因的海洋生物正在逐步走向产业化。

4、海水养殖动物雌核发育和性别控制研究
海水养殖物种的性别控制是实现增产的有效手段。

例如，中国对虾体长达9cm后，雌性的
生长速度明显高于雄性。

主要是因为雄性早熟，导致生长缓慢，个体较小。

牙鲆的生长亦有类似情况。

因此，培育全雌对虾和全雌牙鲆的养殖群体有明显的增产效果。

中科院海洋所在该领域已取得了重要进展，如对虾性控技术、全雌牙鲆种苗培育等；另外，在名贵的石斑鱼性控研究方面亦取得了长足的进步。

5、养殖生物种质保存、鉴别技术与种质库的建立
国内在海水养殖生物种质方面的研究尚处于起步阶段，目前在对虾、栉孔扇贝等精子的低温保存方面取得了一些进展，并初步探索了其规律。

（二）海洋生物活性物质的研究与开发
近年来，国内对海洋生物活性物质的开发日益重视，并开展了许多卓有成效的工作：
1、海洋药物开发
这是国内海洋生物技术领域的研究热点，经过多年努力，一些项目取得了令人瞩目的成绩，例如，青岛海洋大学利用海带中的褐藻酸钠加工成抗脑血栓降血脂的新药藻酸双酯纳PSS，已创产值数亿元，其第二代产品甘糖脂也即将走向市场，还筛选了两种对保护脑细胞有作用的海洋多糖化合物；另外，在鲨鱼软骨抗肿瘤活性物质的规模生产新技术方面，已取得重要进展，完成鲨鱼软骨胶囊生产工艺。

鲨鱼软骨抗肿瘤、免疫调节功能评价试验等获卫生部《保健功能食品》批准证书。

新型抗艾滋病海洋药物911的研究开发，已完成临床前的药学、药效学和毒理学研究。

已获准进入Ⅱ期临床试验，成为我国具有自主知识产权的第一个进入临床试验的抗艾滋病药物。

抗肿瘤新药K－001也已完成全部临床前的研究，并建立了专门的原料养殖基地。

甲壳质衍生物“916”抗动脉粥样硬化新药也申报了临床研究。

2、海洋生物活性物质开发
最近，海洋碱性蛋白酶和溶菌酶的研究，已突破200万单位/升产酶水平，获得产酶菌最佳培养条件、液体浓缩酶的制备工艺和最佳稳定剂配方，构建了基因库。

可望在“十五”期间形成拥有独立知识产权的高技术产业。

完成了碱性海藻多糖裂解酶2L自控发酵罐发酵试验，完成酶的纯化与性质分析、酶基因的序更分析等工作。

海洋生物多糖是制备人体软组织修复材料的良好资源，该领域的开发研究取得了重要进展，已完成制备人工皮肤和神经修复导管的工艺研究，完成生物材料的生物评价和毒性试验与剂型研究，显示了广阔的应用前景。

中科院海洋研究所研制出优质甲壳质、壳聚糖工业化生产新技术，并建立一个符合G．M．P 标准、10吨/年的车间，已具备建立100－200吨年生产厂的技术能力。

此外，课题组还进行了流态化床法脱钙、脱蛋白、微波脱乙酰基条件优化试验，获得了最佳工艺条件，建立了深加工产品生态农药‘农乐一号’浸种剂的中试车间，进行了中试试验并批量生产，在贵州20余万亩农田中进行促生长和抗病虫害试验，取得明显效果。

科技部和团中央将其列入“百项科技送百县”活动，推广面积过百万亩。

该项目被列入863重大产业化项目“新型生态农药“农乐一号”的产业化及系列产品开发”。

由甲壳素的降解物复合氨基低聚精制成的“天达一2116”农作物系列抗病增产剂，抗病、抗逆作用明显，增产效果显著，能够全面优化农业产品品质，具有生产成本低，投入产出比高的特点，是一种抗病、增产、优质、高效、无毒、无残留、无污染、无公害、无副作用的新型农作物值保产品，其性能优于国内上市的所有同类产品，并已销售美国、马来西亚等国家。

到2000年，实现销售收入3.3亿元，国内推广3000万亩。

山东天达生物技术有限公司因此而被列入首批国家863成果产业化基地。

牡蛎壳综合利用技术、牡蛎生物活性物质的提取及应用研究，也取得一定进展，并一起列入863重大产业化项目“牡朗综合利用的产业化”。

该项目从牡蛎壳研制开发土壤调理剂及生物钙，从牡蛎肉中提取微囊开口饵料及牡蛎营养口服液等，这对于变废为宝，提高海产品附加值起到重要作用。

（三）海洋生物基因资源的研究与开发
我国在该领域的研究起步较晚，但经过一批活跃在该前沿领域的科学家的努力，已取得了以下标志性成果：
1、海洋生物功能基因组研究
中山大学“海洋生物功能基因组开放实验室”在国家海洋863计划的支持下，借助于功能基因表达克隆和生物信息学的分析方法对海蛇毒素功能基因进行了系统的研究与分析，获得77个具有药用价值的海蛇毒素新功能基因（目前国际上发表的海蛇基因只有59个）。

成功建立了具国际先进水平的抗肿瘤和抗炎症新药功能基因快速筛选模型，用于对海洋生物活性蛋白/多肽新功能基因进行功能筛选，鉴定其功能，寻找有治疗意义的新基因。

目前正在借助以上快速筛选模型以及生物信息学的分析方法对多种海洋生物功能基因进行系统的研究与分析，并取得一定的进展：共采集了包括海蛇、海葵、海兔、海星、赤、毒鱼类、鲨鱼等20多种药用海洋生物的40多种组织的RNA样品。

共构建了7个全长CDNA文库，其中包括3个海蛇毒腺CDNA文库、l个日本鬼毒腺CDNA文库、l个白昌毒腺CDNA文库、l个金钱鱼毒腺CDNA文库和1个海葵角手CDNA文库。

通过对文库克隆的小规模序列测定，目前已经得到超过100个新基因序列，利用生物信息学技术对这些序列进行分析，发现其中有多个具有药用开发前景的新基因，包括神经毒素基因5个，细胞毒素基因3个，这些基因有望开发成为治疗心血管系统和神经系统疾病的药物以及抗肿瘤药物。

同时还建立了一个重组海洋生物药用活性蛋白的高效原核表达系统，利用该系统成功获得了5种具有生物活性的重组海蛇毒素蛋白。

在此基础上，该课题组将继续构建更多的药用海洋生物药用组织CDNA全长文库，并对文库开展大规模序列测定，借助生物信息学的手段建立南海海洋生物的功能基因数据库，为进一步研究与开发海洋生物基因资源、同时抢占该领域的国际制高点奠定坚实基础。

同时选择具有重要药用开发价值的新基因进行重组表达，研究其药效、药理作用，进而开发成为具有自主知识产权的一类新药。

1、芋螺毒素的基因工程和药物研究
军事医学科学院的研究人员广泛收集了我国西沙群岛、海南三亚等地活体芋螺，并选取高毒性的芋螺品种，进行了芋螺毒素的基因克隆、毒素分离、合成、活性筛选及结构测定、通过对线组芋螺毒素基因分析、多肽合成及筛选，获得了一种含25个氨基酸残基、三对二流健的新芋螺毒素，该毒素具有强烈的镇痛活性及很高的用药安全性，试验表明镇痛效果优于美国产品，且毒副作用小，目前已申请专利，并有望成为我国具有知识产权的1类镇痛新药。