2024-03-20
背景
在全球化和工业化进程加速的背景下，人类活动对水生生态环境的影响日益显著。随着气候变化、环境污染、过度捕捞及生境破坏等问题的加剧，水产种质资源面临着严重威胁，部分物种数量急剧下降，甚至濒临灭绝。这不仅破坏了水生生态系统的平衡，影响生物多样性，而且也制约了水产养殖业的可持续发展，威胁到全球食品供应链的安全与稳定性。
水产养殖业作为国内农业的重要组成部分，对保障国家粮食安全、促进农村经济发展以及满足人民群众对优质水产品的需求具有重要意义。同时，优良种质资源也是提升水产养殖业核心竞争力的关键要素，目前在水产种质资源的保护、开发和利用上还存在一定的短板，亟需进行全面深入的普查以摸清家底，发掘并保存优良种质资源。
水产领域种质资源普查不仅是响应国际生物多样性保护的迫切需求，也是推动我国水产养殖科技进步、保障食品安全供给、实现绿色可持续发展的战略需要。通过普查可以系统性收集、整理和分析各类水产种质资源的信息，为制定科学合理的保护策略、优化种质资源利用结构以及引导产业健康发展提供强有力的数据支持和决策依据。
图1：水产种质资源示意图
01、多组学在作物资源普查中的应用
（1）资源保护与利用：全球气候变化及过度捕捞等因素对水产种质资源构成严重威胁，需要通过普查了解现有种质资源的数量、分布、遗传多样性和生态适应性，以便采取有效措施进行保护和合理利用。
（2）品种改良与创新：基于多组学的种质资源普查能系统解析水产生物的遗传信息和功能基因，发掘具有优良性状的基因资源，用于新品种的培育和传统品种的改良，提升水产养殖业的整体效益。
（3）分子标记开发与遗传管理：通过对水产种质资源的多组学分析，可以开发出大量的分子标记，为种质资源的遗传鉴定、亲缘关系分析、遗传结构解析以及遗传资源的高效管理和保护提供科学依据。
（4）基础生物学研究与理论突破：多组学数据有助于从分子水平上揭示水产生物生长发育、抗病抗逆、繁殖调控等重要生物学过程的遗传机制，推动水产生物学理论研究的进步。
综上所述，在当前背景下结合多组学开展水产领域种质资源普查是保障我国乃至全球水产业健康持续发展的重要科技支撑。
图2：水产种质资源关键词云图
表1：水产种质资源相关国自然部分中标项目
项目名称 | 项目类型 | 年份 |
基于斑马鱼炎症性肠病模型的聚苯乙烯微纳塑料毒性效应与机制研究 | 青年科学基金项目 | 2023 |
基于非静态个体生长过程的金枪鱼渔业资源评估与管理 | 面上项目 | 2023 |
以文昌鱼为模型从胚胎发育角度研究脊索动物躯体构筑模式的起源 | 青年科学基金项目 | 2023 |
基于微流控技术的模式生物斑马鱼大规模多维评估系统及其在高通量组合药物筛选中的应用研究 | 面上项目 | 2023 |
脊尾白虾MSTN基因缺失致死的分子机制及其基因编辑育种的理论基础 | 面上项目 | 2023 |
三疣梭子蟹快速生长性状形成的微生物基础及其代谢调控机制 | 面上项目 | 2023 |
以海南岛溪蟹科淡水蟹类为例探究热带岛屿物种多样化驱动机制 | 青年科学基金项目 | 2023 |
多组学结合揭示氯化石蜡对斑马鱼物种敏感性的分子机制 | 面上项目 | 2022 |
密度介导DNA甲基化修饰调控罗氏沼虾雄性级型分化研究 | 青年科学基金项目 | 2022 |
半滑舌鳎雄性决定基因dmrt1调控生长与性腺发育的分子机制及性控育种技术研究 | 重点项目 | 2022 |
以下是合作客户在该领域发表的部分文章：
表2：水产种质资源相关的部分项目文章
期刊 | 影响因子 | 标题 | 内容概述 |
Microbiome | 15.5 | Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis | 肠道菌群在半滑舌鳎抗弧菌病性状形成中的机制 |
Microbiome | 15.5 | 益生菌调节斑马鱼肠道共生菌对宿主抵抗病原体感染的作用 | |
Journal of Hazardous Materials | 13.6 | 2MIB毒性对胚胎生理和转录组变化 | |
Environmental Science & Technology | 11.4 | Marine Dehalogenator and Its Chaperones: Microbial Duties and Responses in 2,4,6-Trichlorophenol Dechlorination | 海洋脱卤剂及其伴侣:微生物在2,4,6-三氯酚脱氯中的作用和反应 |
Environmental Science & Technology | 11.4 | DBDPE在斑马鱼幼鱼中诱导多代和跨代发育障碍 | |
Carbohydrate Polymers | 11.2 | 壳寡糖增强鱼类体液免疫的细胞和分子机制 | |
Science of the Total Environment | 9.8 | Geosmin disrupts energy metabolism and locomotor behavior of zebrafish in early life stages | 土臭素破坏斑马鱼生命早期的能量代谢和运动行为 |
Environmental Pollution | 8.9 | Effects of perchlorate and exogenous T4 on growth, development and tail resorption of Rana chensinensis | 高氯酸盐和外源T4对中国林蛙生长发育和尾吸收的影响 |
案例一、肠道微生物在半滑舌鳎抗弧菌病性状形成的调控机制
文章标题：Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis
期刊：Microbiome
研究背景：水产养殖是全球食品供应的重要组成部分，但面临着病害频发、种质退化等挑战。对于抗病性状分子机制的深入认识是开展养殖鱼类疾病防控和良种培育的关键基础。现有研究表明，肠道微生物与鱼类传染性疾病感染有关，但对肠道微生物在鱼类抗病性状形成中的作用仍知之甚少。半滑舌鳎（学名：Cynoglossus semilaevis），是一种重要的经济比目鱼，养殖广泛，味道鲜美，营养价值较高，是中国国家海洋鱼类产业技术体系中的九个品种之一。然而，在养殖过程中，弧菌性病原引起的感染性疾病频繁发生，导致养殖成活率低至30%，严重限制了半滑舌鳎养殖产业的健康可持续发展，造成了巨大的经济损失。
研究方法：RNA-seq、宏基因组
图3：研究思路
研究结论：首次揭示了肠道微生物通过调节宿主免疫稳态和降低炎症反应而调控半滑舌鳎抗弧菌病性状的分子机制，所揭示的“菌-肠-免疫轴”调控模式将有助于理解肠道菌群在鱼类抗病性状形成中的作用，为鱼类抗病性状研究提供了新视角，研究成果为开辟鱼类病害防治和良种培育途径奠定重要基础。
文章标题：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）是一种有毒的致癌卤代有机化合物（HOCs），在全球范围内被用作防腐剂和杀虫剂，其对水生生态系统和公众健康构成了严重威胁。一般来说，TCP 的净化可通过微生物还原脱氯来实现，随后可被氧化，但迄今为止还没有已知的海洋 TCP 脱氯菌。基于此，本研究通过以TCP为卤代底物的微生物培养技术结合宏基因组、代谢组及宏蛋白组，来揭示海洋TCP-OHRB及其功能基因，并阐明培养物中其它微生物的功能及其对HOCs的适应机制。
研究方法：宏基因组；宏蛋白组；LC-MS/MS非靶向代谢组；
图4：研究思路
研究结论：鉴定到一株新的非专性海洋OHRB，该菌具多个保守基序相似却系统发育多样性的RdhA，这对研究海洋OHRB在地理和遗传上的基因流动具有重要意义。研究还揭示了Dendrosporobacter、Methanosarcina 和Peptococcaceae DCH的基因组信息，并构建和验证了它们的代谢通路。结果表明，TCP脱氯培养物中产甲烷菌的发生主要与消耗代谢中间体有关，而不是辅助脱氯。此外，研究还阐明了Dendrosporobacter在辅助TCP脱氯中的重要作用，以及它对TCP的强适应性，为HOCs如何塑造微生物群落结构和功能提供深入的见解。综上所述，本研究加深了我们对海洋OHRB (rdhAs)、辅助微生物以及微生物对HOC适应机制的理解。
