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“千鱼千寻”!厦大团队用芯片选出“最优秀”的大黄鱼
发布时间:2022年11月12日 来源:宣传部

科学家和大黄鱼,能碰撞出怎样的火花?“给大黄鱼‘出题’、用芯片检测大黄鱼的基因”,在厦大,有一群科研工作者这样展开他们的“千鱼千寻”!

多年来,为解决一直困扰大黄鱼养殖产业的“白点病”问题,海洋与地球学院的徐鹏教授团队,把基因大数据技术用在了鱼的身上,只为找到那尾“最优秀”的抗病大黄鱼。

大黄鱼与“内脏白点病”

“一次处理不好,大黄鱼就可能全军覆没。”大黄鱼养殖户陈时红说。

每年秋末、春初,是大黄鱼群“白点病”的多发时期,也是养殖户们最头疼的时候。

一个大黄鱼群感染后,死亡率少则30%,多则高达90%。而对养殖户来说,一旦发。鸵馕蹲偶父鲈碌难彻ぷ魅堪追。

2016年,徐鹏回到母校永乐高030net入口任教,确立了以海水养殖鱼类良种选育为应用研究方向。大黄鱼的“白点病”,正是他所面临的难题之一。

“产业既然提出了问题,就需要我们科研工作者做出回答。”徐鹏说。

▲感染白点病的大黄鱼

大黄鱼的“白点病”,是由海水中的刺激隐核虫引起的寄生虫疾病。由于海水养殖环境具有开放性特征,很难杜绝刺激隐核虫对养殖鱼类的感染。

同时,为了饲养方便,大黄鱼大都养殖在封闭、换水条件不好的内湾。“加上人工养殖密度较高,很容易产生病害问题。”徐鹏说。

怎么办?

给大黄鱼喂药?不太好。抗生素吃进鱼肚子里,一不小心就会出现药残超标问题。这鱼一旦进了人的肚子,则对人体健康不利。

在感染的鱼群中,挑出存活的大黄鱼进一步繁殖?有风险。感染后存活下来的大黄鱼并不天然具有抗病性;相反,它还可能成为携带者,在接下来的选育中传染给整个鱼群。

徐鹏选择换一种解决思路:用全基因组选育的方法,先给大黄鱼“出题”,再用芯片选出大黄鱼里的“优等生”。

找出大黄鱼群里的“优等生”

给大黄鱼“出题”,也就是对大黄鱼进行人工感染。这是他们育种工作的第一步。

“就像考试。有的考生能考高分,有的却会挂科。”可在大黄鱼群的里,是否也存在具有不同抗病能力的“学生”呢?

徐鹏团队收集并孵化出了“白点病”的感染源——刺激隐核虫的幼虫。这些幼虫,正是他们给大黄鱼出的“考题”。

▲徐鹏团队对大黄鱼进行人工感染

在宁德的大黄鱼育种基地,徐鹏团队用这些寄生虫对健康的大黄鱼进行人工感染。人工感染后的结果显示,在大黄鱼养殖群体的内部,确实存在对刺激隐核虫感染抗性的个体差异和多态性。

也就是说,确实存在“成绩好”的大黄鱼,它们没有被感染或者感染程度较低;而那些被严重感染的大黄鱼,则在此次考试中“挂了科”。这些“成绩好”的大黄鱼,正是徐鹏及其团队所要寻找的“优等生”。

可是,又该如何在不感染鱼群的情况下,直接找出大黄鱼里的“优等生”呢?

从2016年开始,徐鹏教授团队与宁德富发水产有限公司开展产学合作,依托大黄鱼育种国家重点实验室平台,联合开发了“宁芯”系列育种芯片。

▲“宁芯”系列芯片

由二氧化硅制作而成的小小的芯片上,分布着几十万个DNA探针。将从鱼鳍中提取的DNA放在芯片上检测,就能快速准确地获取大黄鱼几十万个基因位点的信息。“这些基因位点,就是抗性大黄鱼的‘遗传密码’。”

芯片的开发,能够帮助团队进行大黄鱼海量基因型的准确鉴定,进而在超级计算机上对隐藏在大黄鱼DNA中的“遗传密码”与它们的“考试成绩”建立关联——这大大提高了大黄鱼抗“白点病”新品系选育工作的准确性和效率。

借助于超级计算机和育种算法,大黄鱼“优等生”的秘密终于被揭晓。

“产业有需求,科学家有响应!”

2018年12月7日,徐鹏课题组和大黄鱼育种国家重点实验室的工作人员一起,进行抗“白点病”大黄鱼选育系的表型测量和筛选工作。

根据事先获得的“遗传密码”,他们将在此次工作中,直接筛选出具有抗“白点病”能力的大黄鱼亲鱼,繁殖抗病后代。

▲徐鹏团队在进行大黄鱼选育测量工作

八个月后,他们验证了利用基因组选择育种获得的选育后代的抗虫性能。与感染“白点病”而奄奄一息的对照系大黄鱼相比,他们利用基因组信息选育的抗病大黄鱼后代依旧充满活力。

从抗虫性状测评中可看出,抗虫选育系的后代存活率显著提升35.57%。

▲抗虫性状测评现场

这也意味着,此前通过全基因组选育技术筛选抗病大黄鱼的努力,收获了阶段性成功,大黄鱼抗“白点病”新品系“宁抗1号”诞生!

“产业有需求,科学家有响应。”这句徐鹏常挂在嘴边的话,督促着他和他的团队不断前行。

6年来,在徐鹏团队的共同努力下,“宁芯”系列芯片已研发出第三代液体芯片,在降低芯片制作成本的同时大大提高了基因检测的效率,并推广至全国9家大黄鱼育种单位应用。

▲大黄鱼液相芯片“宁芯3号”

同时,第三代“宁抗1号”大黄鱼在养殖户开放海区的养殖效果也十分喜人。相比未经选育的普通大黄鱼而言,新品系的成活率相对提升了85%。

▲徐鹏团队同养殖户了解“宁抗1号”大黄鱼养殖情况

徐鹏团队探索的脚步并未停下。通过人工智能反映大黄鱼的抗性、借“跑步机”选育“运动健将”级别的大黄鱼、用植物蛋白让大黄鱼“改吃素”……这些研究,都切实回应了现实需求,力图解决大黄鱼养殖产业遇到的实际问题。

“明年全部养你们的苗!”面对徐鹏团队的成员,养殖户俞大姐说。对徐鹏来说,与各行各业的科研工作者一起努力,保障产业的健康可持续发展,是他一直坚持的事。

(厦大官微团队 文/卢杨静 图/顾胜堂、受访者提供)

【责任编辑:曾文萃】
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