他,手绘鱼类基因图谱 国内率先建立“鱼类精子库”
青岛晚报/掌上青岛/青网 2018-10-15 07:41

陈松林是鱼类生物技术与遗传育种专家,30多年来,他始终战斗在水产科研第一线。陈松林团队最出名的成果要数“破解舌头鱼基因图”,该成果当时轰动一时,甚至让人类对鱼类基因密码的认识提升一个台阶。这些年,围绕我国鱼类种业发展和种质保存中的重大科学与技术问题,他先后主持承担了国家“973”“863”、公益性行业科研专项和国家基金重点等项目30多项,而这些成果推广应用后累计产生约70亿元产值。在近日公布的首批齐鲁杰出人才奖拟推荐人选中,中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林名在榜列。

陈松林名片

鱼类生物技术与遗传育种专家。

1982年毕业于上海水产学院养殖系,1998年获中山大学动物学博士学位。主要从事鱼类基因资源发掘、性别控制、抗病分子育种、细胞培养及精子冷冻保存等研究工作。

现任中国水产科学研究院水产生物技术领域首席科学家,黄海水产研究所二级研究员,水产基因组与细胞工程研究室主任;兼任中国水产学会常务理事,中国农业生物技术学会常务理事,中国水产学会生物技术专业委员会主任委员,山东省泰山学者攀登计划特聘专家。

青岛2035年将全面建成国际海洋名城。《青岛市大力发展海洋经济加快建设国际海洋名城行动方案》指出,充分发挥青岛在海洋科技、海洋产业、海洋资源等方面独特优势,努力把我市建设成为海洋科技创新强劲、海洋经济活力充足、海洋文化氛围浓郁、海洋生态环境优美、对外开放度高,在全球具有重要影响力的国际海洋名城。

为了实现这一宏大的奋斗目标,青岛正在建设世界一流的海洋科技创新中心、国际先进的海洋发展中心、国家军民融合创新示范区、海洋生态文明示范区、海洋对外开放先行区,在全国海洋经济高质量发展中率先走在前列,当好海洋强国、海洋强省建设生力军。人才是支撑发展的第一资源。青岛作为我国海洋科技创新的重镇,拥有涉海科研院所18家,设有海洋学院或海洋专业的高校8家,部级以上涉海高端研发平台34家,高端研发平台和高端人才占全国的三分之一。一群醉心海洋事业的弄潮儿,在这片蓝色国土上精耕细作,编织着伟大复兴的梦想,也续写着一座城市关于海洋的传奇。本期《科创周刊》带你走近鱼类生物技术与遗传育种专家陈松林和卫星海洋服务新锐企业华际卫通。

国内率先建立“鱼类精子库”

鱼类精子库、细胞库是保存鱼类种质的重要手段。在上世纪80年代中期,我国在鱼类精子、胚胎冷冻保存和细胞系建立上相当薄弱,缺乏鱼类种质冷冻保存的有效技术和精子库、细胞库。

大学毕业后,陈松林便进入中国水产科学研究院长江水产研究所从事鱼类生殖生理和繁殖技术研究,主要参加国家科技攻关项目“淡水鱼类精子冷冻保存技术”的研究。他作为骨干力量完成了淡水鲤科鱼类精液冷冻保存和精子库建立的课题研究;研制了主要鲤科鱼类精子冷冻稀释液,创新了冷冻保存方法,建立了我国第一座鱼类精子银行。

2000年,陈松林完成了在德国3年的访问学者和合作研究,来到位于青岛的黄海水产研究所工作,将他们建立的淡水鱼类精子冷冻保存技术应用到海水鱼类上,又成功建立了花鲈、大菱鲆和半滑舌鳎等10多种海水鱼类精子冷冻保存技术和精子银行。

在此期间,陈松林还在国内率先开展了鱼类胚胎干细胞培养的研究,建立了花鲈、真鲷等鱼类胚胎干细胞系,以及牙鲆、大菱鲆、半滑舌鳎等10多种海水养殖鱼类胚胎和组织细胞系共计25个,成为建立鱼类细胞系最多的实验室。迄今,鱼类精子冷冻保存和细胞培养技术已广泛应用在全国各地的鱼类精子冷冻保存和精子、细胞库建设中,推动了我国鱼类种质保存和细胞培养的研究进程。

水产科学高峰的探路人

脊椎动物性染色体的起源和进化以及性别决定机制一直是生物学界的研究热点,半滑舌鳎的雌性比雄性大2—4倍,是目前发现的雌雄生长差异最大的鱼类之一。为什么雄鱼长不大?是否存在雄性决定基因?带着这些问题,陈松林及其团队开展了半滑舌鳎雌鱼和雄鱼全基因组测序和精细图谱绘制。

在中国工程院院士的支持和推动下,陈松林牵头、联合深圳华大基因研究院和德国经过4年多的联合攻关,完成了国际上第一种比目鱼类——半滑舌鳎全基因组解析。

他们通过雌雄鱼基因组序列比对,发现了一种表型上雄性的伪雄鱼。通过这类鱼后代遗传性别和生理性别比例,他们发现伪雄鱼后代中95%的鱼为雄鱼,表明伪雄鱼后代更容易变成伪雄鱼。经过研究,团队建立了半滑舌鳎基因组编辑技术,采用该技术将雄性决定基因敲除后提高了雄鱼的生长速率,接近雌鱼的大小。

为了研究一种名为牙鲆的鱼类体型不对称的分子机制,陈松林带领研究团队与上海海洋大学合作,开展了基因组测序与组装,他们发现了一些变态发育相关的基因在有眼侧和无眼侧的表达存在明显差异,揭示了比目鱼体色左右不对称形成的分子机制。这项发现不仅为达尔文进化论关于不对称的进化起源提供了新的注解,同时为理解脊椎动物形态发育提供了新的线索。

致力科技成果服务产业

科研成果只有在推动经济发展中发挥作用,才能开花、结果。尽管半滑舌鳎人工繁殖和苗种规模化培育已经成功,但半滑舌鳎雌、雄个体生长差异巨大,雄鱼生长缓慢且比例高达70-90%的问题严重限制了半滑舌鳎苗种的推广和养殖产业的发展。产业的需求就是科研人的研究方向,渔民的难题就是科研人的研究课题。

在研究早期,陈松林团队发现在人工养殖条件下有少量遗传雌鱼会性反转为生理雄鱼(即伪雄鱼)。通过半滑舌鳎雌、雄鱼全基因组测序和比对,他们又筛选到半滑舌鳎性别连锁微卫星标记,发明了遗传性别鉴定的分子技术,建立了高雌性苗种制种技术,将苗种的生理雌鱼比例提高了20%左右,比原来翻了一倍,将养殖产量提高了20%以上。

同时,陈松林团队还率先突破了半滑舌鳎人工雌核发育技术难关,发展了人工催产和雌核发育诱导等技术方法,为性别控制和单性育种提供了技术手段。他一边进行创新性研究、一边进行成果推广应用。近几年来,他们的技术发明在全国沿海地区半滑舌鳎养殖场进行了产业化推广应用,并产生了40多亿元的经济和社会效益。

牙鲆是我国另一种重要海水养殖鱼类,其养殖业年产值达20多亿元。针对牙鲆存在生长较慢、病害严重、缺乏高产、抗病优良品种等问题,陈松林主持开展了牙鲆高产抗病分子育种技术的研究,通过杂交和家系选育培育出我国鲆鲽鱼类首个新品种——“鲆优1号”快速生长牙鲆,其生长速度比普通牙鲆提高20%以上、成活率提高20%,现已在山东、福建和天津等沿海省市实现了产业化养殖,产生了重大的经济和社会效益。

“相信在未来几年我国将会有更多的抗病高产鱼类良种问世。”展望未来,陈松林表示,鱼类性别控制和抗病分子育种仍然是他工作的两大主题,而他将持续在该行业发光发热,致力做好水产行业先行者。

青岛晚报/掌上青岛/青网 记者 薛飞


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