青島財經日報/青島財經網記者 李倚慰
有人說，基因測序技術是下一個改變世界的技術。近日，中科院海洋研究所人員完成仿刺參基因組測序和組裝，不僅填補了國內仿刺參研究的空白，在國際上也是首次突破。全基因組序列的成功破譯，被看作是對刺參認知創新的里程碑，將為刺參的繁殖發育、免疫調控、營養代謝、遺傳解析提供理論支撐，并推動刺參重要經濟性狀解析、分子標記輔助選育和全基因組遺傳育種，以及揭示刺參的夏眠、再生、自溶等特殊生命現象的機理機制等相關研究，也將成為我國刺參產業可持續發展的有力支點。
目前，全國刺參年產量近20萬噸，產量占海水養殖總量的1%，但產值卻占到15%。借助基因組的測序和組裝的成果，可以揭示刺參的顏色差異、夏眠、產量等謎團，進一步選育成活率高、品質優、品相好的海參新品系，從而為企業帶來更多的經濟效益，推動相關產業的發展。
從“跟跑”到“領跑”的轉變
“從上個世紀80年代開始，海參逐漸實現了人工規模養殖。由于海參具有很好的滋補與保健功能，市場需求很大，養殖戶也有了穩定的收益，刺參的養殖數量開始急劇上升。”中科院海洋研究所研究員相建海告訴記者，“2000年左右，國際上發起了水產動物基因組研究計劃，開始對馬哈魚、羅非魚、鲇魚、對蝦和牡蠣等五種生物進行基因組研究，當時第一代測序技術還沒有達到現有高度，而且測序技術價格高昂、通量低，所以研究效果很不理想。”
相建海表示，“隨著科學技術及水產養殖業的不斷發展，我國對水產科技的投入也在不斷增加，相繼突破了牡蠣、鯉魚、半滑舌鰨、大黃魚、草魚、海帶等重要養殖水產生物的基因測序與組裝，這些都是國際上的首次突破。我國的人工養殖及基因組研究也由此實現了從‘跟跑’到‘領跑’的轉變。”
破解“不為人知的秘密”
“眾所周知，刺參的經濟價值很高，并且作為無脊椎動物，刺參的進化地位相對原始，所以我們要找到它進化的線索，解析刺參夏眠的原因，破解刺參為什么有紅色、黑色、白色等品種的源頭，如果不使用基因測序進行破譯，這些問題都很難找到答案。”相建海告訴記者，“由于海參種群、個體之間的差異很大，雜合度高。加之重復序列多，所以基因測序和組裝的難度很大。為此，我們采用了第三代基因測序與第二代測序的綜合技術，在拼接上采用最新的算法，從而破譯刺參以前不為人知的秘密。”“采用新測序技術，共獲得仿刺參基因組序列132Gb，覆蓋基因組160倍；組裝后的基因組總長度達765Mb，經檢測，組裝結果良好，基因組覆蓋率達93%，基因區覆蓋95%以上。”相建海表示，“全基因組序列可以全面解析刺參生物學特性，高通量發掘刺參生長、發育、生殖和抗逆性等重要性狀相關功能基因，以整體視角“從內向外”地解析刺參各種生物學性狀及其與環境的互作。分析刺參特殊營養成分的合成機制，解析刺參粘多糖、皂苷等的調控關鍵通路，闡明海參作為營養品的功能價值。同時可望大大提高選育效率，通過更加有效地研究刺參特殊體色、速生、多刺、抗逆性，比如耐高溫、耐低鹽、抗病等重要經濟性狀的調控通路，為對這些性狀進行有效操控提供理論支持和新技術途徑。”
為選育新品種提供支撐
據了解，全世界海參約有1200種，均屬海洋種類，在我國海域分布的有140多種。全世界有食用價值的海參約有40種，我國約有20種可供食用。據悉，刺參是我國現有20種可食用的海參中品質最好、經濟價值最高的種類。
近兩年，針對我國刺參養殖業面臨育苗變態困難、成活率低下、養殖病害嚴重、種質退化、品質欠佳等一系列問題，中科院海洋研究所楊紅生與相建海兩個團隊共同開展刺參基因組學研究，通過刺參基因信息的全面破譯，將進一步在特殊生命現象的剖析、重要經濟性狀的分子解析、基因資源挖掘與利用、物種進化闡釋等多個領域開展深入研究。
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