水产新技术进展论文 水产新技术进展情况

海洋生物技术的最新进展

知识提升经济，技术催生产业。海洋生物技术是指利用海洋生物及其组分生产有用的生物产品以及定向改良海洋生物遗传特性的综合性科学技术。欧盟科学家认为“海洋生物技术广义简洁的定义是：海洋生物学知识与技术用于开发制品和为人类谋利”。美国基础科学委员会与美国科学技术委员会联合编写的报告《21世纪的生物技术：新地平线》中，列举了农业、环境盯辩生物技术、制造与生物加工和海洋生物技术与水产养殖等4个优先发展的重点领域。　　美国国家科学基金委员会提出，“伴随着在海洋生物和生态系统中的生物技术、分子和细胞生物学等现代工具的深入应用，海洋科学的革命已经开始。预期这是一种根本性的变革，在速度上是按几何级数增长的，在科学和经济意义上是史无前例的。10年内，不仅在创新知识的数量，还是在洞察海洋中长期悬而未决的基础性重大科学问题上都将取得重要进展。”20世纪90年代以来，海洋水产养殖、海洋天然产物开发和海洋环境保护等3方面成为世界各国竞相发展的热点。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，纷纷加大投资研究和开发海洋生物技术。各国科学家相继在日本(1989)、美国(1991)、(1994)、意大利(1997)、澳大利亚(2000)、日本(2003)、加拿大(2005)、(2007)和中国(2010,青岛)召开第2到第9次国际海洋生物技术大会。中国政府审时度势，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，设立了海洋生物技术主题，标志着我国海洋生物技术走向新的阶段。　　跨越21世纪的海洋科学技术前沿主要包括：海洋生物组学、生物有机化学和合成生物学、免疫学和病害学、内分泌和发育与生殖生物学以及环境和进化生物学等5个学科方面。　　1　海洋生物组学各种组学技术包括基因组、转录组学、蛋白质组学和代谢组学在海洋生物和生态系统中得到越来越广泛和深入的应用。基于全基因组测序的组学研究能够全面解析生物的基因结构、功能，使人们可以从基因组水平，而不是孤立的单个基因来认识和理解生物的各种生命过程，如生长、发育、抗性等，从而为人们设计和优化生物性状提供了可能。　　各种不同演化等级的模式生物的基因组被相继测定，海洋模式生物也加入到基因组学研究的热潮中。　　海鞘Cionaintestinalis、紫海胆Strongylocentrotuspurpuratus、星状海葵Nematostellavectensis、Florida文昌鱼Amphioxus、淡水枝角水蚤Daphniapulex和鹿角珊瑚Acroporadigitifera等海洋(或水生)模式生物的全基因组测序相继完成。20世纪90年代末，美国、日本、加拿大、澳大利亚等国先后宣布启动了包括对虾、牡蛎、、鲶鱼和鲑鱼等水产经济动物基因组研究计划。罗非鱼的全基因组7倍覆盖深度的测序以及序列的拼接组装正在进行。近年来，我国加大了在水产生物基因组测序方面的支持力度，尤其是国际金融危机期间，相对的缩减经费而言，我国政府强化了对科技的投入，科学家奋起直追，后来居上，我国的牡蛎、半滑舌鳎、大黄鱼、石斑鱼和鲤鱼的全基因组测序新近先后均在我国宣告完成。我国基因组研究已跨入国际先进行列。　　在水产养殖中，提高养殖对象生长速度和抗逆性，一直是科学家追求的目标。我国朱作言先生在世界上率先开展了水产动物的转基因工作，近20年来鱼类转生长激素基因的研究取得了长足进步，可望率先准入市场。生活在寒带的鱼可以产生一种奇妙的抗冻蛋白，加拿大的丘才良先生和其同事将这种自然抗冻基因分离出来并通过转基因的方法转到海洋生物体，从而提高寒冷环境下生物的生长率和存活率。　　宏基因组(metogenomics)可以分析给定生物群落的全部基因，而避开一一鉴别物种的困难，特别适合于海洋环境微生物群落的研究。深海微生物具有相当稀有、珍贵的基因，它们可表达产生如耐高温、高压特性的蛋白，人们运用分子基因方法克隆耐高温、高压的基因并研究压力和温度的调控在基因中的表达机制。　　2　生物有机化学和生物合成学随着从陆地上植物和微生物发现的真正的新化合物数量日裂则中益减少，海洋天然产物化学家们揭示：几乎所有阶元的海洋生物都具有广泛的独特分子结构。药物学家、生理学家和生化学家已经证明海洋生物独特结构的各种分子构成了整个生命体系的基本框架，这意味着海洋生物在医药和化学工业新产品开发领域具有广阔的前景。不同物种的海洋生物会产生一些化合物，来保护自身被捕食、被感染或有利于生存竞争。科学家证明这些化合物很多可以应用在农业和医学上。确定这些化合物产生的代谢途径和查明控制生产过程的环境或生理激发机理，可以帮助人们开发规模生产这些化合物的技术。　　运用计算机可以构建和改造来源于海洋生物的某些分子，通过基因技术就可以大量开发生产许多稀有药物。　　科学家们从鲨鱼中提取的一种物质可以通过切断肿瘤血液的供应来抑制肿瘤的生长。从海绵和海藻中提取的某些物质在止疼，消炎，降低血压、血脂等方面都具有独特的药效。另外，研究发现许多生命活性物质都来源于海洋细菌。　　合成生物学(syntheticbiology)，最初由HobomB.于1980年提出来表述基因重组技术，随着分子系统生物学的发展，2000年KoolE.重新提出来定义为基于系统生物学的遗传工程。2010年，在美国文特研究所，由克雷格·文特(CraigVenter)带领的研究小组成功创造了一个新的细菌物种——“Synthia”。“合成生物学”可以用人工的方法，对现有的、天然存在的生物系统进行重新设计和改造，甚或通过人工的方法，创造自然界不存在的“人造生命”。因此，创造或改造生命系统，获得性能改善的人工生物系统，以应对人类社会出现的环境、能源、材料、健康等需求是合成生物学的核心内容。　　3　免疫学和病害学免疫学是研究生物体对抗原物质免疫应答性及其方法的生物-医学科学。免疫学技术应用于预防人类和动物疾病是免疫学最重大的成就。生活在海洋环境中的多种多样的动植物随时面对病害、和组织病变(如癌变)的威胁。疾病所造成的生态和经济损失是巨大的，我国和世界养虾业被病毒感染造成严重损失就是令人感到切肤之痛的生动例子。　　在这一领域中，科学家们正在发展基因探针或免疫化学试剂开展对海洋生物疾病的诊断；创建鱼和贝的细胞培养体系来支持对疾病的分子基础研究；运用DNA重组技术开发疫苗；运用分子探针来评估环境体系对生物体的影响，研究生物体和环境之间相互关系。又如美国为了控制对虾病害，大规模建立健康对虾养殖系统，实施病毒性疾病监控，培育高度健康、优质、无特定病毒病原(specificpathogensfree,SPF)的虾苗。近年来，我国科学家在水产动物病原致病力和疾病流行的分子基础、宿主免疫体系及其对病原侵染的应答机理和免疫防治的技术原理和有效途径等方面研究取得了国际瞩目的研究成果。海洋生物组学研究与国际同步发展，徐洵先生实验室最早完成了对虾WSSV全基因组序列测定；科学家还测定和分析了多种鱼类虹彩病毒基因组全序列；在海洋无脊椎动物和鱼类的免疫体系及抗病原感染的机制与网络调控研究上，取得了许多国际认可的研究进展(海洋生物病害免疫防治“973”项目总结，2010)。　　海洋生态系统与人类的健康十分密切，海洋环境及海洋食品中存在着形形色色的有害微生物，无时无刻不在威胁着人类的健康。深入了解这些病原与人类免疫体系的相互识别和相互作用的过程与机理，对于确保人类的健康十分必要。　　4　内分泌学、发育与生殖生物学海洋生物的繁殖、发育和生长都是在一系列激素调节下进行的。这些激素是生物内分泌系统通过整合来自配子和环境的信息后产生的。研究神经内分泌系统在调节生长与发育过程中的中心作用，可以启发人们开发切实有效的繁育技术，来发展名特珍优水产品的生产。目前，越来越多的增养殖生物在人工条件下繁殖成功就是很好的例子。借助于一种独特的转基因技术，日本海洋生物学家应用精原干细胞异体移植技术，成功实现异种“借腹生子”，成功地令亚洲大马哈鱼生出了“原籍”美洲的虹鳟鱼。利用这种技术可能使某些濒临灭绝的鱼类继续繁衍下去。　　结合内分泌学和分子生物学的知识，也可以利用激素来提高养殖对象的产量。如克隆重要鱼类的激素和促生长因子的基因，通过转基因的方法培育快速生长品系。人工转基因鲤鱼和的生长速度比对照组快50%。科学家还通过确定鲍和牡蛎产卵和附着的控制因子，大力发展经济贝类育苗的商业化。　　许多海洋生物在发育过程中都要经历一个高死亡率的危险期，与这一时期相关的许多因子到目前为止还不十分清楚，如果能够攻克这一难关，不少重要养殖对象的育苗、养成技术将会大大改进。　　5　环境和进化生物学海洋生物技术与计算机技术一样被认为是具有解决复杂科学问题能力的技术，它可以帮助我们了解海洋生态系统的变化乃至全球变化的一些问题。　　这些问题包括海洋生物的分布、特化、补充和搬迁，以及它们的进化、适应、相互作用和生产力的阐述。　　例如某些海洋微生物在实验室不能培养，但它们在生化要素的循环和运输中起着非常重要的作用。我们就可以运用单克隆抗体等生物技术手段来研究这些微生物体细胞和其内的活动过程。　　海洋生物中的共生关系给人们以深刻启迪。近年来，大量文献阐述了海洋微生物，特别是海洋共生微生物作为新药资源的巨大潜力。就海洋无脊椎动物来说，其组织的细胞内外栖息了大量微生物，包括细菌、真菌、蓝细菌等。这些共生或内生的微生物为其宿主提供了碳源和氮源，更重要的是可能参与了天然产物的生物合成。对海绵、海鞘、软体动物、苔藓虫等重要药源生物进行的研究发现，通过食物链摄入或共生的细菌、微藻等微生物，可能是某些海洋天然产物或其类似物的真正生产者。　　从太阳能直接获得动物蛋白并非幻想。热带海洋中“绿色的牛”——砗磲，依靠其共生的虫黄藻利用阳光产生的营养物质为生，生产出高营养价值的动物蛋白。利用分子生物学可以更深刻了解和认识其代谢途径。又如澳大利亚科学家发现珊瑚的螅状体中含有大量内共生的虫黄藻，它们很可能与珊瑚抗热带浅海强烈紫外线(UV)有密切关系。在热带珊瑚礁由于赤道上空臭氧层较薄，加上热带浅海的高透明度，UV强度远远超过一般海洋，可贯穿20m水深。澳大利亚科学家们从珊瑚中分离出“S-320”物质，具有很好的抗UV能力。

水产学的研究进展

研究了网箱养鱼的污染物输出特征，建立了污染物输出量评估模型。揭示了浅海贝类筏式养殖系统的自身污染机制。查清了大型海藻、有机降解菌、滤食性贝类和刺参在养殖系统中生态作用。研究了多种围栏生态防病模式，建立了以高位水池养虾为代表的4种对虾健康养殖模式和3种优化扇贝养殖环境的生态调控模式等。海水鱼类养殖基本形成“海陆接力”、“工厂与池塘接力”和“南有网箱，北有工厂化”的新格局。研究出了适合中国海域特点的四种类型抗风浪网箱，攻克了网箱高密度养殖关键技术，自行研制开发了多功能的抗风浪网箱设备。以大菱鲆为主导产业的工厂化带动了中国北方鱼类养殖的发展。
鳗鲡的催产率提高到90%以上。实现了大鲵全人工繁殖。史氏鲟实现全人工繁殖及全雌化培育。建立了石斑鱼规模化人工育苗的技术和工艺流程。首次实现了哲罗、细鳞全人工繁殖和稚鱼摄食人工饲料的规模化培育。河蟹的养殖突破高寒地区的禁区，推进到黑龙江的全境。建立了罗氏沼虾无公害贺顷生态养殖示范区，建立了栉孔扇贝秋苗繁育技术、完善了贝藻、贝蟹多元生态养殖技术。研究了禅晌陆对虾养殖中其他宿主在病毒病传播中的作用，建立了对虾综合防病健康养殖模式。完善了以青蛤为代表的底栖滩涂贝类工厂化育苗及大规格苗种生产技术，建立了适应于南北方不同气候和环境特点的对虾工厂化无公害养殖模式。对中国已有的主要水产养殖动物的营养需要进行完善和深入研究。其中淡水养殖品种主要包括草鱼、鲫鱼、罗非鱼、河蟹等，海水包括大黄鱼、鲈鱼、军曹鱼、石斑鱼、笛鲷、黑鲷、皱纹盘鲍、凡纳滨对虾等。已研制或通过引进技术生产了一批渔用饲料添加剂及预混料。对营养素的中间代谢产物进行了研究，研究了保障商品鱼质量安全的饲料添加剂和相关外源酶对基因表达的影响。
以植物蛋白源（豆粕、菜籽粕、棉籽粕、木薯粉等）、动物蛋白源（肉骨粉、鸡肉粉等畜禽副产品）替代鱼粉，植物油替代鱼油研究成果显著。研究了不同的植酸、凝集素、皂甙、异黄酮等抗营养因子对养殖鱼类生长、饲料利用率和营养素代谢的影响。开发了一系列中草药添加剂、促生长剂、各种酶制剂等。研究了饲料中营养和非营养型添加剂对养殖动物免疫力和抗病力的影响，在此基础上开发出了高效的免疫增强剂，用于替代抗生素。把无公害饲料生产的思路和技术（GMP）引进中国的水产饲料生产和水产养殖，通过无公害饲料配方的研制，达到养殖对谨扮水体低污染，对环境无公害。中国在开发应用生物技术方面，有一些人才，但开展原创性研究的人才还比较缺乏。水产生物技术领域的组织机构、学术机构不够健全，缺乏水产生物技术学术交流的稳定平台。国内水产生物技术领域的大项目还相对较少，资助强度不大，且较分散、不系统。功能基因、分子标记、基因打靶等研究落后，基因工程疫苗研制方面差距较大。
中国是水产动物种质资源大国，在种子库方面投入较多，但由于人为活动和资源环境的恶化，种质资源的保护水水平相对较低，系统研究种质资源保护的机构少，国家投入的研究费用也较少。中国养殖鱼类的“品种”多，且来源复杂，但人工选育的良种较少，主要养殖对象多为野生种。且由于研究与生产单位对养殖对象遗传保护重视的程度不够，致使中国养殖鱼类“品种”普遍存在近亲交配和种质退化的现象。在选育种理论方面，对“品种”的异质性认识不够。
养殖产品的质量和安全卫生水平有了较大的提高，但和先进国家相比还有很大差距。水产养殖业尤其是工厂化养殖过程所用的设施条件还不够完善，机械化、自动化程度不够高，水处理设备落后，基本为流水式开放系统。中国传统的养殖技术还处于经验性的把握，未能给规模化、集约化以及数字化控制提供基础数据。由于中国养殖品种多元化，营养学研究往往缺乏系统性，配方的科学依据也不充足。中国饲料机械、饲料设备的质量和规模均相对落后，且饲料厂所需的成套设备生产能力欠缺。水产动物营养与饲料学方面的人才更是匮乏，实验设施和仪器设备与国外相比也相对落后。资源消耗的粗放型养殖制约了饲料工业的发展。国家对于水产饲料市场的监管力度不够。
水产动物疾病学的研究起步较晚，相对于国外发达国家，基础较差。主要表现在：①病原体致病机理盲点太多。②免疫学应用基础较差。③病理学底子太薄。④技术力量薄弱。与发达国家比较，中国的养殖工程技术与国际先进水平还存在着差距，主要体现在工业化的技术水平、水资源的合理利用以及养殖系统对环境的影响等方面。与国际先进捕捞工程技术相比差距显著，主要体现在远洋渔业几乎所有的装备方面，以及近海渔业装备的机械化、自动化水平、节能技术和选择性捕捞技术等方面。这两年中国水产品低温冷链虽有了较大发展，但设施比较简陋，温度单一，过程监控差，管理水平也较低。中国水产冷库（制冰厂）设备陈旧，库温达不到工艺要求，不能适应水产外贸出口和冻结工艺发展的需要。中国专业从事水产制冷技术的研究机构和技术人员相对较少，对水产品冷冻加工工艺过程缺乏深入研究。　中国水产品安全特别是药物残留或是检测技术水平较低，或是尚未建立确定统一的检测方法，致使水产品的国际贸易处于被动地位。中国水产质量安全标准中的技术要求与国际标准存在不同程度的差距。对信息技术和渔业信息化的重要性认识不足，缺乏总体规划和远景目标，发展方向不明确，各自为政。缺乏把信息技术作为生产力中一个重要要素进行系统组织、设计和研究；研究力量和研究目标分散，信息技术对渔业产业革命性作用远远没有发挥出来。现代渔业已成为各种新技术、新材料、新工艺高度集中的行业，规模化、集约化、智能化和信息化发展，使其对科技的依赖程度在不断提高。必须加强渔业科技进步，导入、融合现代技术，发展设施渔业，降低资源消耗、环境污染和生产成本，提高渔业的资源产出率和劳动生产率，进一步引领和支撑优质、高产、高效、生态、安全的现代渔业发展。在当前中国水生资源衰退、水域环境恶化的情况下，应按照循环经济模式，加强科技创新和科技进步，发展资源节约、环境友好、质量安全、高产高效型渔业，推动渔业经济增长切实转移到依靠科技进步和提高农民素质的轨道上来。

水产动物养殖前景及方法分析

近年来，我国每年的水产品养殖产量保持在较为稳定的水平，是世界上唯一养殖水产品总量超过捕捞总量的主要渔业国。随着我国居民生活水平的提升，消费结构不断优化和改善，水产品在膳食结槐数誉构中的比重不断增加，水产养殖产业的总产值呈稳定增长态势。同时，由于养殖技术的提高，我国的水产养殖的产出销量不断提高、产品质量安全水平总体稳定向好。在我国水产养殖业取得巨大成就的同时，也面临养殖水域周边污染、养殖布局不合理，近海养殖网箱密度过大等问题。对此，2019年2月，农业农村部、生态环境部等相关部门发布了《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》，提出至2022年，我国水产养殖业绿色发展将取得明毕前显进展。

1、2019年我国水产养殖产业总产值稳定增长

随着我国居民生活水平的提升，消费结构不断优化和改善，水产品在膳食结构中的比重不断增加，水产养殖产业的总产值呈稳定增长态势。

数据显示，2015-2019年，我国海水养殖产业和淡水养殖产业总产值分别保持了5%和2%左右的年均增长率。2019年，我国水产养殖产业总产值为9391.63亿元。其中，海水养殖总产值为3542.03亿元，淡水养殖总产值为5849.6亿元。

2、海水、淡水养殖面积双双下降

在我国海水、淡水养殖产量和产值总体提升的情形下，海水、淡水养殖面积却双双下降，说明我国的养殖技术在逐年优化、养殖产出效率逐年提高。

数据显示，2019年，我国海水养殖面积为201.37万公顷，同比减少1.44%;淡水养殖面积为511.67万公顷，同比减少0.58%。

海水养殖面积分水域来看，2019年，海水养殖面积中占比最大的是海上水域，养殖面积约112.43万公顷，占海水养殖面积的56%;其次是滩涂，养殖面积58.78万公顷，占比29%。

淡水养殖面积分水面类型来看，2019年，淡水养殖面积中占比最大的是池塘，养殖面积约264.44万公顷，占淡水养殖面积的52%;其次是水库，养殖面积为141.72万公顷，占比28%。

3、我国水产品质量安全水平稳步提升、"绿色养殖"是发展趋势

目前，我国水产品质量安全水平总体稳定向好，自2013年以来，产地监督抽查合格率都在99%以上。市场例行监测合格率也由2013年的94.4%提高到2018年的97.1%，多年未发生区域性重大水产品质量安全事件。

在我国水产养殖业取得巨大成就的同时，也面临养殖水域周边污染、养殖布局不合理，近海养殖网箱密度过大等问题。对此，为加快推进水产养殖业绿色发展，促进产业转型升级，2019年2月，农业农村部、生态环境部等相关部门发布了《关于加快推进水产养殖业绿色发铅段展的若干意见》。