進入21世紀，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際社會的日益肯定，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，中國養(yǎng)殖產(chǎn)量連續(xù)多年居世界首位，對外貿(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。中國水產(chǎn)養(yǎng)殖已被國際權(quán)威專家認為是獲取動物蛋白最有效的途徑之一，是中國農(nóng)業(yè)對世界的重大貢獻。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，基因組測序為農(nóng)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展提供了新的契機。中國在水產(chǎn)生物基因組測序方面領(lǐng)先世界，但是對于基因資源的開發(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，促進經(jīng)濟社會和諧發(fā)展

水產(chǎn)養(yǎng)殖是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是促進農(nóng)村經(jīng)濟發(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)和諧社會中發(fā)揮了重要作用?，F(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)活動與社會和生態(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)增長的同時，降低對生態(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)展已引起國家和社會的高度關(guān)注，溫家寶總理在十一屆全國人大一次會議的政府工作報告中特別強調(diào)要積極發(fā)展畜牧水產(chǎn)業(yè)，扶持和促進規(guī)模化健康養(yǎng)殖;《國家中長期科學和技術(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。基因組學及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，正在帶動生命科學向系統(tǒng)生物學邁進，在推動基因資源高效研發(fā)的同時也推動了水產(chǎn)育種科學革命性的進步。

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

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。誰擁有了基因資源及其利用的關(guān)鍵技術(shù)，誰就在基因產(chǎn)業(yè)的競爭中占有主導地位［1］。為此，各國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，世界各國圍繞功能基因正在進行著一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭［2］。各國對功能基因爭奪呈現(xiàn)白熱化，并成為繼國土資源之后的又一可供再爭奪、再占有的戰(zhàn)略資源。中國是人口大國，中國的人口、糧食、經(jīng)濟發(fā)展與資源問題一直是國人關(guān)注的重大問題。中國作為世界第一水產(chǎn)大國，開展水產(chǎn)動物基因資源研究，發(fā)掘經(jīng)濟性狀的關(guān)鍵基因，闡釋基因信號通路和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，加強水產(chǎn)動物生長發(fā)育、抗病抗逆等重要經(jīng)濟性狀分子機制的深度解析，有助于開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的具特殊生物學功能的蛋白、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)動物“質(zhì)”、“量”和“病”的問題［3］，同時有利于水產(chǎn)動物種質(zhì)資源的保護與創(chuàng)新。

1．3開展基于全基因組信息的分子育種，促進水產(chǎn)動物育種跨越式發(fā)展

經(jīng)典的分子育種概念主要是以分子標記為基礎(chǔ)進行標記輔助選擇、以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為基礎(chǔ)進行的轉(zhuǎn)基因育種以及通過計算機技術(shù)進行實施的分子設(shè)計與虛擬育種。水產(chǎn)動物分子育種技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)進入基因組時代，并朝著分子設(shè)計育種的宏偉目標邁進。20世紀90年代末，美國、日本、加拿大、澳大利亞等國先后宣布啟動了多種水產(chǎn)經(jīng)濟動物基因組研究計劃。我國也順利啟動和實施了牡蠣、半滑舌鰨、鯉魚、大黃魚等水產(chǎn)經(jīng)濟動物的基因組計劃。基因組學的發(fā)展賦予了分子育種新的內(nèi)涵和意義。對于已完成全基因組測序的物種來說，轉(zhuǎn)錄譜－表達譜技術(shù)、功能基因組技術(shù)、蛋白組技術(shù)、生物信息學技術(shù)等的迅速發(fā)展為開展基因組輔助育種奠定了扎實的基礎(chǔ)［4］。尤其是基因組規(guī)模的基因批量發(fā)掘和標記的開發(fā)，克服了傳統(tǒng)標記輔助選育僅能檢測部分遺傳變異，不能對所有的遺傳變異和遺傳效應(yīng)進行檢測和估計的缺陷，使得全基因組規(guī)模的標記輔助育種和設(shè)計育種成為可能。在全基因組信息的輔助和指導之下，將會形成一門新的分支學科———“基因組育種學”，即完整的基因組輔助育種理論與方法體系。“基因組育種學”將基因組學信息和傳統(tǒng)的育種方法相結(jié)合，實現(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)狀與趨勢分析

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

伴隨著人類基因組草圖的發(fā)布及多種模式生物全基因組測序的完成，每年完成的基因組測序項目呈幾何級數(shù)上升。截至到目前，NCBI中的動物基因組項目接近400項，已完成基因組草圖的有150多項。據(jù)UCSC網(wǎng)站(http://genome．uc-sc．edu/)公示，目前已有多項農(nóng)業(yè)動物的基因組項目在執(zhí)行，包括牛、羊、豬、馬、雞等(http://www．a(chǎn)nimalgenome．org/)。而水產(chǎn)養(yǎng)殖動物全基因組測序工作則進展相對滯后，已經(jīng)實施的項目有鱈魚、羅非魚、鯰魚、大西洋鮭等。隨著眾多經(jīng)濟生物全基因組測序項目的完成，當務(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知識，進而使這些知識轉(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手段對基因資源進行研發(fā)。其基本策略包括:全基因組測序、生物信息學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)組和代謝組水平對候選基因進行功能評價和基因功能驗證;根據(jù)基因的性質(zhì)決定其是用于動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。通過關(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，尋找經(jīng)濟性狀相關(guān)的基因和標記，并將其用于分子育種。

2．1．1高通量測序平臺建設(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等高通量測序技術(shù)具有較高的通量和相對低廉的價格，使得對一個物種的全基因組和轉(zhuǎn)錄組進行細致全貌的分析成為可能。目前基因組的DeNovo測序和重測序，也正在經(jīng)歷從以傳統(tǒng)Sanger測序為主到以第二代測序技術(shù)為主的過渡。例如國內(nèi)大熊貓［6］、牡蠣的全基因組測序就是基于Solexa測序平臺，美國啟動的火雞基因組項目也是利用第二代測序平臺。在基因表達研究方面，第二代測序技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)字表達譜，顯示了深度測序在轉(zhuǎn)錄組研究上表達計數(shù)和序列分析中的兩大優(yōu)勢，該技術(shù)能夠獲得每個特定轉(zhuǎn)錄本的表達量，并能檢測到豐度非常低的轉(zhuǎn)錄本和可變剪切，這些都是芯片或者SAGE文庫等技術(shù)無法比擬的［7，8］。2008年4月HelicoBioSci-ence公司的Timothy等［9］在Science上報道了他們開發(fā)的單分子測序技術(shù)，也被稱為第三代測序技術(shù)，真正達到了讀取單個熒光分子的能力，使研究人員向著1000美元測定一個物種基因組的目標邁出了一大步。