2024-03-20
背(bei)景
在全球化和工業(ye)化進程加(jia)速的(de)(de)(de)(de)背(bei)景下，人類(lei)活動對(dui)水(shui)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)環境(jing)的(de)(de)(de)(de)影響日益顯(xian)著。隨著氣(qi)候變化、環境(jing)污染、過度捕撈及(ji)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)境(jing)破壞等問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)加(jia)劇，水(shui)產(chan)種(zhong)質資源面臨著嚴(yan)重威脅，部分物(wu)種(zhong)數量急劇下降，甚至瀕臨滅(mie)絕。這不僅破壞了水(shui)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)平衡，影響生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)多樣性(xing)，而(er)且也制(zhi)約了水(shui)產(chan)養殖業(ye)的(de)(de)(de)(de)可持(chi)續發展，威脅到全球食品供應鏈的(de)(de)(de)(de)安(an)全與穩定(ding)性(xing)。
水產(chan)養(yang)(yang)殖業(ye)作為國內農業(ye)的(de)(de)重要(yao)組成部(bu)分，對保障(zhang)國家糧食安(an)全、促(cu)進(jin)農村經(jing)濟(ji)發展以及滿足人民群眾對優(you)質(zhi)水產(chan)品(pin)的(de)(de)需求具有(you)重要(yao)意義(yi)。同時(shi)，優(you)良種質(zhi)資源也是提升水產(chan)養(yang)(yang)殖業(ye)核心競爭(zheng)力的(de)(de)關鍵要(yao)素，目前在水產(chan)種質(zhi)資源的(de)(de)保護、開發和利用上還存在一定的(de)(de)短板，亟需進(jin)行(xing)全面深(shen)入的(de)(de)普查以摸(mo)清家底(di)，發掘并保存優(you)良種質(zhi)資源。
水產(chan)領域種質資(zi)源(yuan)普查(cha)不僅是響應(ying)國(guo)際生物多樣性保(bao)護的(de)迫切需(xu)求，也(ye)是推動我國(guo)水產(chan)養殖科技進步、保(bao)障(zhang)食品安全(quan)供給、實(shi)現綠色可持續(xu)發(fa)展的(de)戰(zhan)略需(xu)要。通過普查(cha)可以(yi)系統性收集(ji)、整理和分(fen)析各類水產(chan)種質資(zi)源(yuan)的(de)信息，為制(zhi)定科學合理的(de)保(bao)護策略、優化種質資(zi)源(yuan)利用結構(gou)以(yi)及引導(dao)產(chan)業健(jian)康(kang)發(fa)展提供強有(you)力(li)的(de)數據(ju)支持和決策依(yi)據(ju)。
圖1：水(shui)產(chan)種質資源示(shi)意圖
01、多組學在作物(wu)資源(yuan)普查(cha)中的應用(yong)
（1）資源(yuan)保護與(yu)利用(yong)：全球氣候變化及過(guo)度(du)捕撈等(deng)因素對水產(chan)種質(zhi)資源(yuan)構(gou)成嚴(yan)重威脅，需要通過(guo)普查(cha)了解現有(you)種質(zhi)資源(yuan)的數量、分(fen)布、遺傳多樣性(xing)和生態適應(ying)性(xing)，以便采(cai)取有(you)效(xiao)措施進行保護和合理(li)利用(yong)。
（2）品種(zhong)改良與創(chuang)新：基于多組(zu)學(xue)的種(zhong)質資(zi)源普查(cha)能系統(tong)解(jie)析水產生(sheng)物的遺(yi)傳信息和功能基因，發掘(jue)具有優良性(xing)狀(zhuang)的基因資(zi)源，用于新品種(zhong)的培育和傳統(tong)品種(zhong)的改良，提升(sheng)水產養(yang)殖業的整體效益。
（3）分(fen)子(zi)標記(ji)(ji)開發與遺(yi)(yi)傳管理(li)：通過對(dui)水產種(zhong)質資源的(de)(de)多組學分(fen)析(xi)，可以開發出(chu)大量的(de)(de)分(fen)子(zi)標記(ji)(ji)，為種(zhong)質資源的(de)(de)遺(yi)(yi)傳鑒定、親緣關系分(fen)析(xi)、遺(yi)(yi)傳結(jie)構解析(xi)以及遺(yi)(yi)傳資源的(de)(de)高效管理(li)和保護(hu)提供科(ke)學依據。
（4）基(ji)礎生(sheng)物(wu)學(xue)(xue)研究與理論突(tu)破(po)：多組學(xue)(xue)數據有助于從分子水平上(shang)揭示(shi)水產生(sheng)物(wu)生(sheng)長發育(yu)、抗病抗逆、繁殖調控等重要生(sheng)物(wu)學(xue)(xue)過程的(de)(de)遺傳機制，推動水產生(sheng)物(wu)學(xue)(xue)理論研究的(de)(de)進步。
綜上所述，在當前背景下結合(he)多組學開(kai)展(zhan)水產領(ling)域種質資(zi)源普(pu)查(cha)是保障(zhang)我國乃(nai)至(zhi)全(quan)球水產業健康持續發(fa)展(zhan)的重要科技支撐。
圖(tu)2：水產種質資源關鍵詞云(yun)圖(tu)
表1：水(shui)產種質資源相關國自(zi)然部(bu)分(fen)中標項目
項目名(ming)稱(cheng) | 項(xiang)目類(lei)型 | 年份(fen) |
基于斑馬魚炎癥(zheng)性腸病模型的聚苯乙烯(xi)微納塑料(liao)毒性效應(ying)與機制研究(jiu) | 青年(nian)科學基金(jin)項目 | 2023 |
基(ji)于(yu)非靜態個(ge)體(ti)生長過(guo)程的金槍魚漁業資(zi)源評估與管(guan)理 | 面(mian)上項目(mu) | 2023 |
以文(wen)昌魚為(wei)模型從(cong)胚胎(tai)發(fa)育角度研究脊索動物軀體構筑模式(shi)的起源 | 青年(nian)科(ke)學基金項目 | 2023 |
基于(yu)微(wei)(wei)流控技術的(de)模(mo)式(shi)生物(wu)斑馬(ma)魚大(da)規模(mo)多維評估系統及(ji)其在高通量組(zu)合(he)藥物(wu)篩選(xuan)中的(de)應用(yong)研究 | 面上項目 | 2023 |
脊(ji)尾白蝦MSTN基(ji)因缺失致死的分子機制及其基(ji)因編(bian)輯(ji)育種的理論基(ji)礎 | 面上項(xiang)目 | 2023 |
三(san)疣梭子(zi)蟹快速生(sheng)(sheng)長性狀形成(cheng)的微生(sheng)(sheng)物基礎及其代謝調控機制 | 面(mian)上項(xiang)目 | 2023 |
以海南(nan)島溪蟹科淡水蟹類(lei)為例探究熱帶(dai)島嶼(yu)物種多樣化(hua)驅動機制 | 青年科(ke)學(xue)基金項目 | 2023 |
多組學結合揭(jie)示氯化石(shi)蠟對(dui)斑(ban)馬魚物種敏感性的分子機制 | 面(mian)上項目 | 2022 |
密度(du)介導DNA甲(jia)基化(hua)修飾(shi)調控羅氏沼蝦雄性級型分(fen)化(hua)研究(jiu) | 青年科學基金項目 | 2022 |
半(ban)滑舌(she)鰨雄性(xing)決定基因dmrt1調(diao)控生長與性(xing)腺發育的分子機制及(ji)性(xing)控育種技術研究 | 重點項目 | 2022 |
以下是(shi)合(he)作客(ke)戶在該(gai)領域發(fa)表的部(bu)分文章：
表2：水(shui)產(chan)種(zhong)質資源相關的部分項目(mu)文章
期(qi)刊 | 影(ying)響因子 | 標題 | 內容概述 |
Microbiome | 15.5 | 腸道菌群在(zai)半滑舌鰨抗弧菌病性狀形成中的機制 | |
Microbiome | 15.5 | 益生菌(jun)調節斑馬魚(yu)腸道(dao)共(gong)生菌(jun)對宿(su)主抵抗病原(yuan)體感染的作用 | |
Journal of Hazardous Materials | 13.6 | 2MIB毒性對(dui)胚胎生理和轉(zhuan)錄組變化(hua) | |
Environmental Science & Technology | 11.4 | Marine Dehalogenator and Its Chaperones: Microbial Duties and Responses in 2,4,6-Trichlorophenol Dechlorination | 海(hai)洋脫鹵(lu)劑(ji)及其伴侶:微(wei)生物在(zai)2,4,6-三(san)氯酚脫氯中的作用和(he)反(fan)應 |
Environmental Science & Technology | 11.4 | DBDPE在斑(ban)馬魚幼魚中誘(you)導多代和(he)跨代發育障礙 | |
Carbohydrate Polymers | 11.2 | 殼寡糖增強魚類(lei)體液免疫的細胞和分子機制 | |
Science of the Total Environment | 9.8 | 土(tu)臭素破(po)壞斑馬(ma)魚生(sheng)命早期(qi)的能量代謝(xie)和運動行(xing)為 | |
Environmental Pollution | 8.9 | Effects of perchlorate and exogenous T4 on growth, development and tail resorption of Rana chensinensis | 高氯酸鹽和外(wai)源T4對中國林(lin)蛙(wa)生長發育和尾吸收(shou)的影(ying)響 |
案例一、腸道(dao)微生物(wu)在(zai)半滑(hua)舌鰨抗弧(hu)菌病性狀形成的調(diao)控機制
文章標題：Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis
期刊：Microbiome
研(yan)究背(bei)景：水產養(yang)殖(zhi)(zhi)是(shi)全球食(shi)品供應的(de)(de)重(zhong)要組成(cheng)(cheng)部(bu)分，但(dan)面(mian)臨(lin)著病(bing)害頻發、種(zhong)(zhong)質退(tui)化(hua)等挑戰。對于抗(kang)病(bing)性狀(zhuang)分子(zi)機制(zhi)的(de)(de)深入認識(shi)是(shi)開(kai)展養(yang)殖(zhi)(zhi)魚(yu)類疾病(bing)防(fang)控(kong)和良種(zhong)(zhong)培育的(de)(de)關鍵(jian)基礎。現有研(yan)究表明，腸(chang)道微(wei)生(sheng)物與魚(yu)類傳染(ran)性疾病(bing)感(gan)染(ran)有關，但(dan)對腸(chang)道微(wei)生(sheng)物在魚(yu)類抗(kang)病(bing)性狀(zhuang)形成(cheng)(cheng)中的(de)(de)作用仍知之甚少。半滑舌(she)鰨(ta)(ta)（學名(ming)：Cynoglossus semilaevis），是(shi)一種(zhong)(zhong)重(zhong)要的(de)(de)經濟比(bi)目魚(yu)，養(yang)殖(zhi)(zhi)廣(guang)泛(fan)，味道鮮美，營養(yang)價值較(jiao)高，是(shi)中國(guo)國(guo)家海洋魚(yu)類產業(ye)技術體(ti)系中的(de)(de)九個品種(zhong)(zhong)之一。然而，在養(yang)殖(zhi)(zhi)過程中，弧(hu)菌(jun)性病(bing)原引起(qi)的(de)(de)感(gan)染(ran)性疾病(bing)頻繁發生(sheng)，導(dao)致(zhi)養(yang)殖(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)活(huo)率低至30%，嚴重(zhong)限制(zhi)了半滑舌(she)鰨(ta)(ta)養(yang)殖(zhi)(zhi)產業(ye)的(de)(de)健(jian)康可持續發展，造(zao)成(cheng)(cheng)了巨大的(de)(de)經濟損失。
研究方法：RNA-seq、宏基(ji)因組
圖3：研(yan)究思路
研究(jiu)(jiu)結論：首次揭(jie)示了腸道(dao)微生物通過調(diao)節宿(su)主免疫穩(wen)態和降(jiang)低炎(yan)癥(zheng)反應而調(diao)控半滑舌鰨抗弧菌病(bing)性(xing)狀的(de)分子(zi)機制，所揭(jie)示的(de)“菌-腸-免疫軸”調(diao)控模式將有助于(yu)理解腸道(dao)菌群(qun)在魚(yu)類(lei)(lei)抗病(bing)性(xing)狀形成中(zhong)的(de)作用，為(wei)魚(yu)類(lei)(lei)抗病(bing)性(xing)狀研究(jiu)(jiu)提(ti)供了新視角，研究(jiu)(jiu)成果為(wei)開辟魚(yu)類(lei)(lei)病(bing)害防治和良種(zhong)培育途(tu)徑(jing)奠定(ding)重要基礎。
案(an)例二(er)、
文章標題：Marine Dehalogenator and Its Chaperones: Microbial Duties and Responses in 2,4,6-Trichlorophenol Dechlorination
期刊：Environmental Science & Technology
研究背景：2,4,6-三氯苯酚（TCP）是一種有毒(du)的(de)(de)致癌(ai)鹵代(dai)有機化合物(wu)（HOCs），在全球范圍內被用(yong)作防腐劑和(he)殺蟲劑，其對水生(sheng)生(sheng)態系(xi)統和(he)公眾健康構成了嚴(yan)重威脅。一般來說，TCP 的(de)(de)凈(jing)化可(ke)通過(guo)微(wei)生(sheng)物(wu)還原脫(tuo)氯來實現(xian)，隨(sui)后可(ke)被氧(yang)化，但迄今為止還沒有已(yi)知的(de)(de)海洋 TCP 脫(tuo)氯菌。基于此，本(ben)研究通過(guo)以(yi)TCP為鹵代(dai)底物(wu)的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)培(pei)養技術結合宏基因組、代(dai)謝組及宏蛋白組，來揭示海洋TCP-OHRB及其功(gong)(gong)能基因，并闡明培(pei)養物(wu)中其它微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)功(gong)(gong)能及其對HOCs的(de)(de)適應機制。
研究方法：宏基因(yin)組(zu)；宏蛋白(bai)組(zu)；LC-MS/MS非靶向(xiang)代謝(xie)組(zu)；
圖4：研究思(si)路(lu)
研(yan)究(jiu)(jiu)結論：鑒定到一株新的(de)(de)非專性海(hai)洋(yang)OHRB，該菌具多(duo)個(ge)保守基序相似卻系(xi)統發育(yu)多(duo)樣性的(de)(de)RdhA，這(zhe)對(dui)研(yan)究(jiu)(jiu)海(hai)洋(yang)OHRB在(zai)(zai)地(di)理和(he)(he)遺傳(chuan)上的(de)(de)基因流動具有(you)重要(yao)意義。研(yan)究(jiu)(jiu)還揭示了(le)Dendrosporobacter、Methanosarcina 和(he)(he)Peptococcaceae DCH的(de)(de)基因組(zu)信息，并構建和(he)(he)驗證(zheng)了(le)它(ta)們(men)的(de)(de)代謝通路。結果表明，TCP脫氯(lv)培養物(wu)中(zhong)(zhong)產甲烷菌的(de)(de)發生主要(yao)與消耗代謝中(zhong)(zhong)間體(ti)有(you)關，而(er)不是(shi)輔助(zhu)脫氯(lv)。此外，研(yan)究(jiu)(jiu)還闡明了(le)Dendrosporobacter在(zai)(zai)輔助(zhu)TCP脫氯(lv)中(zhong)(zhong)的(de)(de)重要(yao)作用，以及它(ta)對(dui)TCP的(de)(de)強適應(ying)性，為HOCs如(ru)何塑造微(wei)生物(wu)群落(luo)結構和(he)(he)功(gong)能提供深入的(de)(de)見解(jie)。綜上所(suo)述，本(ben)研(yan)究(jiu)(jiu)加深了(le)我們(men)對(dui)海(hai)洋(yang)OHRB (rdhAs)、輔助(zhu)微(wei)生物(wu)以及微(wei)生物(wu)對(dui)HOC適應(ying)機制(zhi)的(de)(de)理解(jie)。
