進(jìn)入21世紀(jì)，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品作為高品質(zhì)蛋白源已得到人們的廣泛認(rèn)同，水產(chǎn)養(yǎng)殖在世界食物供應(yīng)中發(fā)揮的重要作用已得到國(guó)際社會(huì)的日益肯定，其可持續(xù)發(fā)展已成為世界共同關(guān)注的主題。作為世界水產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，中國(guó)養(yǎng)殖產(chǎn)量連續(xù)多年居世界首位，對(duì)外貿(mào)易占農(nóng)產(chǎn)品出口凈收入的50%以上，出口額連續(xù)多年居大宗農(nóng)產(chǎn)品首位。中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖已被國(guó)際權(quán)威專(zhuān)家認(rèn)為是獲取動(dòng)物蛋白最有效的途徑之一，是中國(guó)農(nóng)業(yè)對(duì)世界的重大貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，基因組測(cè)序?yàn)檗r(nóng)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展提供了新的契機(jī)。中國(guó)在水產(chǎn)生物基因組測(cè)序方面領(lǐng)先世界，但是對(duì)于基因資源的開(kāi)發(fā)和利用，以及基因組資源在分子育種中的研究還面臨艱巨挑戰(zhàn)。

1研究背景

1．1發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展

水產(chǎn)養(yǎng)殖是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民就業(yè)和收入的有效途徑，在建設(shè)和諧社會(huì)中發(fā)揮了重要作用。現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)將本著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全和可持續(xù)的要求，重視養(yǎng)殖生產(chǎn)活動(dòng)與社會(huì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)，在保證養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí)，降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的潛在影響。為此，水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展已引起國(guó)家和社會(huì)的高度關(guān)注，溫家寶總理在十一屆全國(guó)人大一次會(huì)議的政府工作報(bào)告中特別強(qiáng)調(diào)要積極發(fā)展畜牧水產(chǎn)業(yè)，扶持和促進(jìn)規(guī)模化健康養(yǎng)殖;《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》也將積極發(fā)展水產(chǎn)業(yè)，保護(hù)和合理利用漁業(yè)資源作為建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容。基因組學(xué)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，正在帶動(dòng)生命科學(xué)向系統(tǒng)生物學(xué)邁進(jìn)，在推動(dòng)基因資源高效研發(fā)的同時(shí)也推動(dòng)了水產(chǎn)育種科學(xué)革命性的進(jìn)步。

1．2開(kāi)展基因資源研發(fā)，占據(jù)基因產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)

基因資源已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境等方面并發(fā)揮著重要作用。誰(shuí)擁有了基因資源及其利用的關(guān)鍵技術(shù)，誰(shuí)就在基因產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中占有主導(dǎo)地位［1］。為此，各國(guó)紛紛加大基因研究力度，力求在基因產(chǎn)業(yè)研究中占據(jù)龍頭位置。在世界范圍內(nèi)，為了巨大的商業(yè)利益，世界各國(guó)圍繞功能基因正在進(jìn)行著一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)［2］。各國(guó)對(duì)功能基因爭(zhēng)奪呈現(xiàn)白熱化，并成為繼國(guó)土資源之后的又一可供再爭(zhēng)奪、再占有的戰(zhàn)略資源。中國(guó)是人口大國(guó)，中國(guó)的人口、糧食、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源問(wèn)題一直是國(guó)人關(guān)注的重大問(wèn)題。中國(guó)作為世界第一水產(chǎn)大國(guó)，開(kāi)展水產(chǎn)動(dòng)物基因資源研究，發(fā)掘經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因，闡釋基因信號(hào)通路和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育、抗病抗逆等重要經(jīng)濟(jì)性狀分子機(jī)制的深度解析，有助于開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的具特殊生物學(xué)功能的蛋白、多肽和新型功能食品、藥品等基因產(chǎn)品;有助于培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆的養(yǎng)殖新品種，從根本上解決水產(chǎn)動(dòng)物“質(zhì)”、“量”和“病”的問(wèn)題［3］，同時(shí)有利于水產(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源的保護(hù)與創(chuàng)新。

1．3開(kāi)展基于全基因組信息的分子育種，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物育種跨越式發(fā)展

經(jīng)典的分子育種概念主要是以分子標(biāo)記為基礎(chǔ)進(jìn)行標(biāo)記輔助選擇、以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行的轉(zhuǎn)基因育種以及通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行實(shí)施的分子設(shè)計(jì)與虛擬育種。水產(chǎn)動(dòng)物分子育種技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入基因組時(shí)代，并朝著分子設(shè)計(jì)育種的宏偉目標(biāo)邁進(jìn)。20世紀(jì)90年代末，美國(guó)、日本、加拿大、澳大利亞等國(guó)先后宣布啟動(dòng)了多種水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物基因組研究計(jì)劃。我國(guó)也順利啟動(dòng)和實(shí)施了牡蠣、半滑舌鰨、鯉魚(yú)、大黃魚(yú)等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的基因組計(jì)劃。基因組學(xué)的發(fā)展賦予了分子育種新的內(nèi)涵和意義。對(duì)于已完成全基因組測(cè)序的物種來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)錄譜－表達(dá)譜技術(shù)、功能基因組技術(shù)、蛋白組技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)等的迅速發(fā)展為開(kāi)展基因組輔助育種奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)［4］。尤其是基因組規(guī)模的基因批量發(fā)掘和標(biāo)記的開(kāi)發(fā)，克服了傳統(tǒng)標(biāo)記輔助選育僅能檢測(cè)部分遺傳變異，不能對(duì)所有的遺傳變異和遺傳效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)和估計(jì)的缺陷，使得全基因組規(guī)模的標(biāo)記輔助育種和設(shè)計(jì)育種成為可能。在全基因組信息的輔助和指導(dǎo)之下，將會(huì)形成一門(mén)新的分支學(xué)科———“基因組育種學(xué)”，即完整的基因組輔助育種理論與方法體系。“基因組育種學(xué)”將基因組學(xué)信息和傳統(tǒng)的育種方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)表型信息和分子信息的系統(tǒng)集成［5］。

2世界發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析

2．1國(guó)際前沿技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

伴隨著人類(lèi)基因組草圖的發(fā)布及多種模式生物全基因組測(cè)序的完成，每年完成的基因組測(cè)序項(xiàng)目呈幾何級(jí)數(shù)上升。截至到目前，NCBI中的動(dòng)物基因組項(xiàng)目接近400項(xiàng)，已完成基因組草圖的有150多項(xiàng)。據(jù)UCSC網(wǎng)站(http://genome．uc-sc．edu/)公示，目前已有多項(xiàng)農(nóng)業(yè)動(dòng)物的基因組項(xiàng)目在執(zhí)行，包括牛、羊、豬、馬、雞等(http://www．a(chǎn)nimalgenome．org/)。而水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物全基因組測(cè)序工作則進(jìn)展相對(duì)滯后，已經(jīng)實(shí)施的項(xiàng)目有鱈魚(yú)、羅非魚(yú)、鯰魚(yú)、大西洋鮭等。隨著眾多經(jīng)濟(jì)生物全基因組測(cè)序項(xiàng)目的完成，當(dāng)務(wù)之急是如何將海量的基因序列信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫纳飳W(xué)知識(shí)，進(jìn)而使這些知識(shí)轉(zhuǎn)化成技術(shù)并被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。目前基因組后續(xù)研究主要包括兩大方面:一是利用反向遺傳學(xué)手段對(duì)基因資源進(jìn)行研發(fā)。其基本策略包括:全基因組測(cè)序、生物信息學(xué)分析或采用基因克隆等途徑獲得候選基因;在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組水平對(duì)候選基因進(jìn)行功能評(píng)價(jià)和基因功能驗(yàn)證;根據(jù)基因的性質(zhì)決定其是用于動(dòng)物的遺傳改良還是用于蛋白產(chǎn)品的獲得。二是以SNP(singlenucleotidepolymorphism)為代表的基因變異檢測(cè)。通過(guò)關(guān)聯(lián)分析和連鎖分析，將基因結(jié)構(gòu)的變異和表型的變異聯(lián)系起來(lái)，尋找經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的基因和標(biāo)記，并將其用于分子育種。

2．1．1高通量測(cè)序平臺(tái)建設(shè)為分子育種和基因資源研發(fā)提供了所需的大量標(biāo)記和序列

羅氏公司(Roche)的454、Illumina公司的Solexa以及ABI公司Solid等高通量測(cè)序技術(shù)具有較高的通量和相對(duì)低廉的價(jià)格，使得對(duì)一個(gè)物種的全基因組和轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行細(xì)致全貌的分析成為可能。目前基因組的DeNovo測(cè)序和重測(cè)序，也正在經(jīng)歷從以傳統(tǒng)Sanger測(cè)序?yàn)橹鞯揭缘诙鷾y(cè)序技術(shù)為主的過(guò)渡。例如國(guó)內(nèi)大熊貓［6］、牡蠣的全基因組測(cè)序就是基于Solexa測(cè)序平臺(tái)，美國(guó)啟動(dòng)的火雞基因組項(xiàng)目也是利用第二代測(cè)序平臺(tái)。在基因表達(dá)研究方面，第二代測(cè)序技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)字表達(dá)譜，顯示了深度測(cè)序在轉(zhuǎn)錄組研究上表達(dá)計(jì)數(shù)和序列分析中的兩大優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)能夠獲得每個(gè)特定轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)量，并能檢測(cè)到豐度非常低的轉(zhuǎn)錄本和可變剪切，這些都是芯片或者SAGE文庫(kù)等技術(shù)無(wú)法比擬的［7，8］。2008年4月HelicoBioSci-ence公司的Timothy等［9］在Science上報(bào)道了他們開(kāi)發(fā)的單分子測(cè)序技術(shù)，也被稱(chēng)為第三代測(cè)序技術(shù)，真正達(dá)到了讀取單個(gè)熒光分子的能力，使研究人員向著1000美元測(cè)定一個(gè)物種基因組的目標(biāo)邁出了一大步。