让“虾兵蟹将”占满百姓餐桌

文/本刊记者 杨平

中国对虾种质资源场内部的育种车间。（图片提供：曹家旺）

我国大陆海岸线绵延曲折、海洋国土辽阔富饶，海洋水产品资源蕴藏量巨大。 自古以来，海洋水产品便是我国国民，特别是沿海地区居民重要的食物来源，鱼、虾、蟹、贝、参、鲍等水产品成为人们所需优质动物蛋白的重要供给来源。

为推进海洋强国战略实施和现代渔业科技创新，驱动我国渔业产业转型升级与持续发展，国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项启动实施。 中国科学院海洋研究所李富花研究员作为重要养殖虾蟹类种质创制与健康苗种繁育项目的负责人带领团队在围绕项目总体任务和目标，分别从虾蟹全基因组育种技术开发和育种平台建设、基因编辑技术和分子性控技术的研发、虾蟹种质资源保存与利用、遗传选育以及虾蟹良种的育、繁、推一体化技术推广方面开展了技术攻关，超额完成了项目中期任务考核指标。

一

虾蟹养殖业在我国水产养殖中占有极其重要的地位。 据中国渔业统计年鉴（2000-2019 ）统计中国虾蟹养殖产量连年增长，2019 年达567 万吨。经济价值高， 年产值约3445 亿元，占水产养殖总产值的31%。

种业堪称农业的“芯片”，渔业种业在渔业发展中具有战略性和基础性地位。2020 年中央经济工作会议提出要开展种源“卡脖子”技术攻关，打一场种业翻身仗。 但目前国内外虾蟹产业的育种仍然以传统选育为主，选择育种的规模较小，且选育准确率较低，对于抗性、品质等性状的选育效果差，面对日益变化的养殖环境和气候条件，亟需精准、高效的育种技术来提高良种培育的效率。

针对这些问题， 项目团队围绕着“建立虾蟹类新种质创制技术平台，以加快优良性状新品种的培育； 构建良种（新种质）的‘育、繁、推’ 一体化技术体系，服务于虾蟹养殖产业，实现虾蟹养殖的绿色转型升级” 的总体目标下设置了五个课题： 一是虾蟹类新种质创制技术平台； 二是海水虾良种创制与繁育关键技术； 三是淡水虾良种创制与繁育关键技术； 四是蟹类良种创制与繁育关键技术； 五是水产新种质规模化繁育关键技术。

“项目团队所建立的育种基地已成为国际上最完善的虾蟹种质资源活体库。保存有虾蟹新品种12 个；地理种群和品系 58 种；家系 1200 多个。 其中中国对虾在原有的5 个新品种种质资源基础上，收集了朝鲜半岛西海岸及黄渤海沿岸的野生群体，建立首个中国对虾种质资源场：日本沼虾、罗氏沼虾保种规模也是居国内首位。这些是育种的基础。有了基础就要有突破。”李富花介绍道。“项目组研发了高通量表型测定技术，利用深度学习算法，可在活体状态同时测量体长、头胸甲长、腹节长、腹节高、头胸甲宽、体重等6 个性状，每尾虾的测量速度＜30s， 测量误差在5%以内，该系统适用于对遗传育种中心的保种候选个体进行无损测量，也适用于基因组选择等育种场景。 ”

三疣梭子蟹“黄选2 号”捕捞现场（图片提供：高保全）

据了解，项目团队围绕着高效精准育种的高通量性状测定、全基因组选择育种和基因编辑三个关键技术开展了系统研究，初步建立了虾蟹的高效精准育种技术。建立了针对虾类表型参数的高通量智能化测定系统，显著提高了表型数据测定的效率；建立了对虾高密度SNP 芯片和中等密度SNP 高通量分型方法， 解决了虾蟹全基因选择育种中的成本高、高通量SNP 分型难的问题；建立了一种适合水产动物的全基因组选择育种方法（GWAS-GS），通过选择GWAS 分析的top 标记进行全基因组育种值分析，成本降低一半以上， 准确率提升12.38%~96.76%，对推动全基因组选择育种技术在水产动物中的应用具有重要意义； 建立了虾类ssGBLUP 的分析方法，整合基因型信息、系谱信息和表型信息，其育种值估计准确性比传统pBLUP 方法提高了16.67%~42.42%。间接遗传效应评估等育种策略和方法，从而加快了现代育种技术在虾蟹育种中的应用。 同时在虾蟹基因编辑技术方面取得突破， 实现了CRISPR/CAS9 基因编辑技术在虾蟹类基因编辑中的应用，发展了卵黄蛋白原受体介导的外源基因导入技术， 为虾蟹类的新种质创制提供了有效途径。据了解相关研究处于国际先进水平，与国际研究相比处于领跑和并跑阶段。

谈起分子性控育种技术，李富花说道“这项技术确定了罗氏沼虾的DMRT1 具有参与雄性性别分化的功能；首创基于DMRT1 基因RNAi 的全雄苗种培育技术体系， 有效避开国际上通过干扰IAG 基因进行性别控制的专利保护,打破了国外技术垄断，首创具有独立知识产权的全雄苗育种技术体系。规模化培育全雄苗405.3 万尾，雄性化率达90%以上。 ”

二

农以种为先，良种是农业生产的基石，近几年虾蟹养殖产业发展迅速，产业的发展对于高产、抗逆、优质良种的需求也日益迫切。 尤其是近年来气候异常、 病害频发的问题使得产业对于兼具生长速度快且抗性强的品种需求迫切， 目前已有的品种尚无法满足产业对于良种的需求。 项目团队利用现代育种技术，针对海水虾类、淡水虾类、海水蟹类的代表种开展了遗传选育研究。 培育出三疣梭子蟹耐低盐新品种“黄选2 号”，培育出中国对虾耐低温新品系，脊尾白虾快速生长新品系、日本沼虾“太湖3 号”新品系，罗氏沼虾“数丰”新品系、拟穴青蟹增产新品系“三门湾1 号” 和“东方1号”。 其中“黄选2 号”是由中国水产科学研究院黄海水产研究所、 昌邑市海丰水产养殖有限责任公司合作培育的新品种，该品种2010 年以东营垦利黄河口、 南通启东长江口2 个低盐海区野生群体和三疣梭子蟹“黄选1 号”群体作为基础群体；通过群体间杂交建立核心育种群体， 以耐低盐能力和生长速度为目标性状，采用群体选育方法，经连续5 代选育， 最终在2018 年育成的三疣梭子蟹耐低盐新品种。生产性对比测试结果显示：在相同养殖条件下，与未经选育的三疣梭子蟹相比，“黄选2 号”新品种成活率平均提高31.2%， 体重平均提高18.8%；与“黄选1 号”相比，成活率平均提高10.7%，体重无显著差异； 能显著提高对养殖水体低盐度变化的适应力，适合在我国黄渤海、东海及其河口人工可控的海水池塘中养殖。 已在浙江、江苏、山东、河北等地进行示范推广， 预计年推广养殖面积1 万亩以上，预期年产值可达6000 万元以上。

养殖的三疣梭子蟹“黄选2 号”（图片提供：高保全）

目前，项目组依托培育的良种，研发了虾蟹选育品种（系）的规模化繁育技术，推广良种34 亿尾，推广养殖25 万余亩。 项目所培育新品系的目标生产性状性能处于国内领先， 国际先进水平。 项目历经多代遗传选育所获得的虾蟹新品系已经在虾蟹养殖产业中发挥了重要作用。初步建立了中国对虾、罗氏沼虾、三疣梭子蟹的“育繁推一体化”技术体系，实现其示范区养殖良种覆盖率60%以上， 增产贡献率20%以上。 随着选育的不断进行，虾蟹品系的目标性状会不断改良，不断满足产业对于良种的需求。

三

高效育种技术平台的建立为重要养殖虾蟹的遗传选育提供新的技术支撑。 基因导入和基因编辑技术为重要基因功能研究和育种应用提供技术支持，育种的精准性、靶向性显著提升；高通量性状测定、全基因组选育技术目前已经应用于虾蟹遗传选育中，测定效率提升5 倍以上，显著提高了选育效率。

依托这些技术突破，项目团队把产业落地放在实处，其中，日本沼虾良种的示范推广使青虾养殖业成为江苏省溧阳市的特色产业和名片， 重点养殖区社渚镇被中国渔业协会评为“中国青虾第一镇”；罗氏沼虾在江苏省高邮市、江都区的养殖产量占全省60%以上，占全国30%以上，已成为当地的特色、富民产业。 通过“数丰”新品系的推广，良种覆盖率每年提升10%，增产、增效明显。 罗氏沼虾“南太湖2 号”品种推动浙江嘉兴罗氏沼虾成为浙江地区第一快速发展养殖区，面积成倍增长，由2 万亩发展为6 万亩；拟穴青蟹新品系的示范带动了浙江三门青蟹养殖的发展， 三门县总养殖面积约9 万亩，产量约1.3 万吨，占全国总产量的8%，占全省50%以上， 三门青蟹更是成为全国知名品牌。 三门县已形成比较完整的产业链：涵盖良种繁育、养殖、青蟹专门交易市场，通过生态系统养殖（混养缢蛏、脊尾白虾），助推乡村振兴。

谈及团队下一步的工作，李富花表示：“将进一步完善虾蟹现代育种技术平台；围绕着增产、高抗、优质的性状继续开展遗传选育， 培育并申报新品种；构建主导良种育繁推一体化体系，面向产业需求，推广培育的良种，进一步提高良种覆盖率和增产贡献率。 坚决打赢种业翻身仗，为我国的蓝色粮仓打下坚实的基础。 ”