刺参基因首次破译 可助力海参养殖和生物制药

中国水产门户网报道日前，记者从中国科学院海洋研究所获悉，该所杨红生研究员团队和相建海研究员团队共同完成了仿刺参(又称刺参)基因组测序和组装，系国际上首次。据悉，破译刺参基因对刺参生物学和遗传育种研究具有重要科学意义，并有助于推动我国刺参产业发展。

　　该成果由两团队共同完成，在天津生物芯片技术公司的技术支撑下，突破了刺参复杂基因组测序和组装技术瓶颈，采用新一代测序技术获得的刺参基因组数据优于多数水产动物基因组图谱的指标。

　　早在上世纪50年代，中国科学院海洋研究所科研人员就开展了海参的形态分类和经典生物学研究，查清了我国海参的分布和生物多样性特征，阐明了其分类学地位。仿刺参(又称刺参)，属于棘皮动物门，主要分布于中国的黄渤海和俄罗斯、日本等东北亚海域。

　　十多年来，杨红生研究员等针对刺参的基础生物学、生态学和遗传育种应用开展了锲而不舍地系统研究，取得了十分丰厚的科技成果，在理解刺参夏眠、再生和行为学上获得若干新认知，构建了刺参的遗传育种群体，培育了具有耐温高产、多刺和不同体色等性状的刺参新品系，并进行了示范应用和推广。

　　近两年，针对我国刺参养殖业面临育苗困难、成活率低下、养殖病害严重、种质退化、品质欠佳等一系列问题，杨红生研究员团队与相建海研究员团队合作，共同开展刺参基因组学研究，通过刺参基因信息的全面破译，在特殊生命现象的剖析、重要经济性状的分子解析、基因资源挖掘与利用、物种进化等多个领域的开展深入研究。

　　全基因组序列的成功破译作为对刺参认知创新的里程碑，将为刺参的繁殖发育、免疫调控、营养代谢、遗传解析提供重要理论支撑，为我国刺参产业健康可持续发展提供有力科技支撑。

　　解密刺参

　　会夏眠会排脏再生能力强 

　　“刺参也有休眠的特性，不过是在夏季，叫做夏眠。”中科院海洋所的相关专家介绍，夏季水温较高时，刺参一般会钻到石下或石缝中进行“夏眠”，等到水温下降，再出来活动和摄食。

　　专家介绍，刺参还有一个特性是排脏，当其在受到损伤、遭遇敌害、过度拥挤、水质污浊、水温过高、氧气缺乏、盐度降低等强烈刺激或处于不良环境时，会通过身体剧烈收缩，将消化道、呼吸树、居维尔氏小管、生殖腺甚至全部内脏器官由肛门排出体外。当环境条件合适时，刺参还能生出新的内脏器官，具有很强的再生能力。“这次研究的成果就是发现刺参这些特性的基因密码，以提高刺参的科学养殖能力。”专家表示。

　　专家介绍，目前，我国的刺参增养殖主要以池塘养殖和底播增殖为主，养殖区主要集中在山东半岛和辽东半岛周边沿海地区。据《中国渔业年鉴》统计，2009年中国海参养殖面积达155288公顷，2010年为150113公顷，超过牡蛎；2009年海参苗水量达518亿头，2010年为533亿头。刺参增养殖现已成为水产养殖业继海带、对虾、扇贝、海水鱼养殖之后兴起的又一支柱产业，其发展速度之快、经济效益之好是前所未有的。

　　好海参“肉糯、刺多、会跳舞” 

　　据了解，我国刺参产业发展迅速，总产量10年间增加了27倍，但养殖效率较低，平均单产60kg/亩。尤为重要的是良种覆盖率低，良种培育严重滞后于产业发展需求，已成为制约刺参产业发展的瓶颈。目前，刺参苗种总体质量不高，苗种到养成的成活率低于10%。

　　专家表示，一方面目前我国养殖结构和布局不合理，导致病害严重，甚至大规模死亡，养殖产量出现滑坡。另外，由于温度升高、盐度下降等环境骤变及大规模疾病暴发，常导致大规模死亡甚至绝产，给刺参养殖产业从业者造成巨大的经济损失。

　　“为弥补刺参养殖的弊端，目前，我们海洋所经过十余年的培育，已培育了具有耐温高产、多刺、白色、紫色4个刺参新品系。”杨红生研究员表示，品质好的海参必须具备“肉糯、刺多、会跳舞(指海参的韧性好，比如说摔在地上有弹起来)”的优点。多刺、白色、紫色品系是为了增加刺参的品相，耐温高产品系主要克服刺参的夏眠特性。目前，4个品系目前还处于实验室培育阶段。据悉，品系需要经过5代的培育才能申请新品种。

　　餐桌上刺参将越来越实惠 

　　杨红生研究员介绍，对当前刺参养殖业面临育苗变态、困成活率低下、养殖病害严重、种质退化、品质欠佳等问题，全基因组序列的成功破译无疑将为解决这些问题提供强大的理论支撑，推动对刺参重要经济性状的解析、分子标记辅助选育和基因组遗传育种工作。

　　“全基因组序列破译刺参发育中的问题，将提高存活率。”杨红生研究员表示，随着养殖技术的成熟，市场的上刺参价格和质量也会越来越实惠，当然，与其他水产品相比，刺参的养殖仍然要走高品质路线。

　　另外，全基因组序列的成功破译将推动揭示刺参的夏眠、再生、自溶等特殊生命现象的机理机制等相关研究。杨红生研究员举了个例子，比如说刺参的再生特性，如果发现了控制再生的基因，将来可能会应用到生物制药领域，给人类健康带来新的治疗方法。