厦大科研团队通过全基因组选择技术解决大黄鱼“白点病”困扰

受访者供图

给大黄鱼出“考题”、用芯片检测“优等生”，来自厦门大学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。

大黄鱼是我国养殖产量最高的海水鱼，全国95%以上大黄鱼苗种在福建培育。但长期以来，大黄鱼养殖产业却一直备受“白点病”“内脏白点病”的困扰。

2016年，徐鹏回到母校任教，确立了以海水养殖鱼类良种选育为应用研究方向后，对准了令养殖户头疼的大黄鱼“白点病”“内脏白点病”。

科学家和大黄鱼能碰撞出怎样的火花？这是一个“千‘鱼’千寻”的故事。

寻找优等鱼类

每年秋末、春初，是大黄鱼群“白点病”的多发时期。由刺激隐核虫寄生引发的“白点病”，易引起高密度、集约化养殖鱼类大量死亡，死亡率低至三成、多则高达九成。

宁德市富发水产有限公司研发部主任翁华松还记得，2015年夏天，在宁德三都镇大湾村海域，部分海域大黄鱼养殖爆发“白点病”，死鱼遍布，触目惊心。“‘白点病’没得治，生病的大黄鱼只能自然淘汰。当时整个海区近九成与‘白点病’扯上关系，养殖户的心都碎了。”

为何“白点病”杀伤力如此强？

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。大黄鱼大都养殖在封闭、换水条件不好的内湾，人工养殖密度较高，很容易产生病害问题。“此外，由于寄生虫生活史、致病机制的复杂性，彼时在全球相关育种研究报道几乎是空白的。”徐鹏说。

对于养殖户而言，这根“刺”，如鲠在喉。

“有病吃药”，一部分养殖户存侥幸心理，将抗生素喂进鱼肚子里。“一不小心就会出现药残超标问题，鱼一旦进了人的肚子，后果无法预测。”徐鹏说。

“适者生存”，也是一部分养殖户的常规做法。在感染的鱼群中，挑出存活的大黄鱼进一步繁殖。“‘白点病’是一个复杂的性状，受基因、环境等多个因素的影响，存活下来的鱼未必是拥有优良基因的个体。”徐鹏说，但这一思路可以借鉴，在基因组层次上另辟蹊径。

2016年起，在宁德的大黄鱼育种基地，徐鹏团队用寄生虫对健康的大黄鱼进行人工感染，发现大黄鱼中确实存在对刺激隐核虫感染抗性的个体差异和多态性。“感染后有很多个体可以存活，这些正是我们要寻找的‘优等生’。”

原来，徐鹏想要通过对“优等生”的基因检测，建立一套“标准体系”，“通过关联分析发现抗病相关的遗传规律，我们确定了大黄鱼抗‘白点病’性状可预测性最强的‘育种模型’”。

即在不感染鱼群的情况下，寻找健康鱼群中的佼佼者！

紧接着，徐鹏教授团队与宁德市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，联合开发了“宁芯”系列育种芯片，通过全基因组选择（GS）技术对选育群体的基因组育种值（GEBV）进行预测，实现“千‘鱼’千寻”，让佼佼者脱颖而出。

回应产业需求

2019年8月11日，一场特殊的“考试”出现了。仅3个月大，通过GS选出的第一代大黄鱼抗刺激隐核虫新品系“宁抗1号”，就要面临寄生虫的攻击。

攻毒结果显示，相同养殖和攻毒条件（1000个幼虫）下，“宁抗1号”选育系和普通对照组，在96个小时内，存活率分别为61.92%和26.35%。

这是徐鹏团队首次取得的胜利，但他们并未止步于此。

为了提高基因组选育的效率和准确性，“宁芯”系列育种芯片陆续诞生，助力“宁抗”系列大黄鱼选育。

育种芯片第一代“宁芯1号”诞生于2019年，由二氧化硅制作而成，成为挑选“优等生”的探测器。

不到4平方厘米的芯片上，分布着几十万个DNA探针。从鱼鳍中提取的DNA放在芯片上检测，很快就能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’。”徐鹏说。

芯片加持下，选育工作更是有的放矢。经过3代选育，相比未经选育的普通大黄鱼，选育系的成活率相对提升85%。

有趣的是，就在2019年前后，徐鹏团队还启动了对大黄鱼“内脏白点病”抗性基因组选择育种。“不同于‘白点病’受寄生虫攻击，‘内脏白点病’是因一种细菌‘变形假单胞菌’引起的。”徐鹏说，“内脏白点病”发病季节也是春秋两季，变形假单胞菌主要通过鳃、皮肤以及鳍外伤侵入鱼体。

徐鹏团队依样画葫芦，参照此前“白点病”全基因组选择育种工作，也构建了大黄鱼“内脏白点病”的人工感染体系和标准化测评体系，实现高效、精准的抗“内脏白点病”新品系选育。

2021年的春天，徐鹏团队获得了首批大黄鱼抗“内脏白点病”选育系160万尾。徐鹏表示，在后续的工作中，团队进一步对该选育系后代进行了抗性测评，结果显示，人工感染后选育系相比对照组存活率提升18.67%至27.77%，表明抗“内脏白点病”选育系具有显著的抗菌性能提升。

6年来，“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，目前该技术已推广至全国9家大黄鱼育种单位应用。

得益于此，曾经被“白点病”“内脏白点病”折磨过的宁德富发水产有限公司，成为实打实的受益者。“近年来，越来越多的客人就是冲着‘宁抗’鱼苗而来，对比周遭普通养殖的鱼苗，高科技培养的优良品种，抗病能力至少提高50%。”翁华松说，高科技赋能智慧育种，让大黄鱼苗有“钱”景，更有前景。

根深叶方茂。徐鹏团队仍然在尝试更多的探索：结合人工智能测评大黄鱼的抗性、借“跑步机”选育“运动健将”级别的大黄鱼、用植物蛋白替代让大黄鱼“改吃素”……未来有望在理论研究中，更多回应解决大黄鱼养殖产业中的现实需求。（记者 林霞）