封海而衰、開海則盛。在海洋強國建設中，海洋經濟開發(fā)是不可缺少的重要支撐。
自上世紀50年代起，海洋所面向深海大洋，逐步揭開海洋生物神秘面紗，挖掘海洋寶藏。70年來，他們砥礪奮進，開辟了一條從基礎研究，到技術應用、良種良品開發(fā)，再到推廣示范的發(fā)展之路，實現中國海洋生物認知從無到有、海洋經濟從弱到強的華麗嬗變。
國際牡蠣研究的“分水嶺”
海洋所建所之初，便是從水產科學起步。
上世紀50年代到80年代，建所“元老”之一的曾呈奎，對經濟海藻資源的開發(fā)利用和化學加工，以及對紫菜、海帶栽培生物學研究取得的成果，為中國藻類、海帶栽培及化工生產事業(yè)的建立和發(fā)展奠定了基礎。在1985年，我國就已成為世界上頭號海帶養(yǎng)殖生產大國。
“那時主要為了解決餓肚子的問題，水產產業(yè)得到了快速發(fā)展，曾先生也引領了我國一大批科研人員開始從事經濟水產生物的研究。”海洋所研究員張國范說。
張國范便是追隨者之一。
他長期從事貝類遺傳育種與養(yǎng)殖技術研發(fā)，曾3次獲得國家科技進步獎二等獎。2002年，在導師張福綏院士的具體建議下，他開始從事中國傳統(tǒng)四大養(yǎng)殖貝類的“老大難”——牡蠣的研究。
在國家自然科學基金的支持下，他帶領團隊與美國Rutgers大學教授郭希明合作，首先基本查清了中國經濟牡蠣的種類組成和地理分布，為牡蠣基礎研究、遺傳改良和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展鋪平道路。
上世紀80年代，人類基因組計劃的啟動拉開了生命基因組研究的序幕。而“農業(yè)以良種為先”，為了獲得品質更優(yōu)、產量更高、抗性更強的水產品種，美國農業(yè)部于1997年啟動了大馬哈魚、羅非魚、鯰魚、牡蠣和對蝦 5種水產養(yǎng)殖動物基因組計劃。
“基因組育種是未來育種的主流發(fā)展方向”，這是張國范一直認定的。
2008年，他邀請郭希明教授共同發(fā)起了國際牡蠣基因組計劃（OGP）。
牡蠣基因組有著高多態(tài)性和高重復序列的特點，也沒有近緣物種基因組信息可供參考，難度巨大，他們備受質疑。但張國范抱著“爭取第一，作出原創(chuàng)”的信念，與團隊成員日夜奮戰(zhàn)，整理實驗數據和論文時更是“全面閉關”近一年。
終于，2012年9月19日，他們向全球公布了世界上首個貝類全基因組序列精細圖譜，揭示了基因家族的特異性擴張是牡蠣適應環(huán)境異質性的組學機制，《自然》雜志以長文形式在線刊發(fā)。
中國貝類適應進化研究步入國際前沿。國際牡蠣研究泰斗Bayne評價稱，該研究為“牡蠣生物學研究的分水嶺”。在此基礎上，團隊還搭建了牡蠣資源基因組研發(fā)平臺，相繼發(fā)表了系列高水平研究論文，建立了牡蠣品質性狀基因模塊育種技術，為高質牡蠣產品創(chuàng)制奠定了基礎。
對蝦研究突破國外“封鎖”
21世紀伊始，海洋所研究員相建海和李富花主導的研究團隊開啟了對蝦基因組研究。
對蝦是高蛋白、低脂肪的優(yōu)質水產品種，我國是全球對蝦養(yǎng)殖和消費第一大國，每年對蝦養(yǎng)殖產量達160萬噸，產值近千億元。
“對蝦研究始于國家需求，傳承前輩衣缽。”李富花回憶說。
1993年，一種名為“白斑桿狀病毒”的蝦病席卷全國，我國對蝦從20萬噸的年產量一度跌至5萬噸。病毒傷了養(yǎng)蝦人，也刺痛了海洋所對蝦研究者。當時，海洋所研究員張偉權及其團隊在劉瑞玉院士倡導下從美國引進了凡納濱對蝦并開展人工育苗研究。
“從美國引進的凡納濱對蝦在一定程度上救了我國對蝦養(yǎng)殖，但優(yōu)質種源問題卻始終受制于人。”相建海坦承，為維持產業(yè)發(fā)展，國內育苗企業(yè)每年需要從國外進口種蝦，費用高達 3 億元，“為了不被‘卡脖子’，我們必須培育自己的品種”。
在長達近10年的時間里，他們經歷了無數次的篩選、反復、等待……首先針對對蝦獨特的生物學特點，開創(chuàng)了對蝦細胞工程育種技術，在國際上首次成功批量誘導出中國對蝦的三倍體，為對蝦良種創(chuàng)制和良種保護提供了技術基礎。
傳統(tǒng)遺傳育種周期長、效益慢，育種失敗率高。全力破譯凡納濱對蝦的基因密碼，可以提高育種的準確性，從而加快選育進程。
對蝦基因組大、重復序列和雜合度高，此前多個從事對蝦基因組研究的國際團隊相繼退出。
敢啃“硬骨頭”，是海洋所人的特質。他們“二十年磨一劍”，終于成功破譯凡納濱對蝦基因組，構建了全球目前唯一的一個凡納濱對蝦BAC（細菌人工染色體）文庫，獲得國際首個高質量對蝦基因組參考圖譜，研究成果于2019年發(fā)表在《自然—通訊》雜志。
基于該研究，團隊還建立了基于分子標記和功能基因的分子育種技術，為對蝦基因組育種和經濟性狀改良工作提供了重要的基礎平臺。
“分子育種使得今后選育新品種過程可能縮短至3~5年，還可根據目標需求育出不同品種，滿足多元化的市場需求。”相建海說。
良品良種 事業(yè)未竟
繪制基因圖譜，打開海洋生物生命認知之門。除了牡蠣、對蝦，海洋所還在國際上首次完成了仿刺參基因組測序和組裝，其他重要經濟水產生物的基因組也正在研究中。
“不談基礎，何談應用。”仿刺參基因組研究主要完成人之一、海洋所常務副所長楊紅生一語道破基礎研究的重要性，“生物過程的認知，包括基因組研究，是我們海洋生物資源開發(fā)利用的基礎。”
近年來，海洋所在我國海洋生物資源認知上取得的新突破，極大促進了新品種和新生產體系上的大突破。
張國范與李莉等團隊成員一道在基因組研究的基礎上，建立了品質性狀基因模塊育種技術，育成“海蠣1號”高糖原牡蠣新品種。連續(xù)兩年生產測試對比結果表明，“海蠣1號”養(yǎng)殖效益較常規(guī)品種提高2~3倍。長牡蠣“海蠣1號”新品種目前已通過全國水產原種和良種審定委員會的審定。
記者眼中的張國范是一位儒雅科學家，但他始終強調自己是一位“農民”，他心中裝的也是“如何讓農民富裕起來”。通過多種技術的集成和優(yōu)化，他們團隊建立了具有國際影響力的高質牡蠣創(chuàng)制理論和技術體系，并在縣域（威海乳山）規(guī)模進行一體化應用示范，支撐了全國行業(yè)第一品牌“乳山牡蠣”的形成和發(fā)展。
“肉質肥美、清冽爽滑、個大飽滿，一點不輸國外頂尖牡蠣品牌。”張國范自豪地說。
在對蝦產業(yè)方面，相建海團隊首次在對蝦中建立了四系配套育種技術體系，培育出快長系、高存活/高繁系、高存活/快長系和高繁系4個品系，培育出凡納濱對蝦“科海1號”和“廣泰1號” 新品種，近兩年，兩大品種在我國主要養(yǎng)殖區(qū)域推廣健康苗種100億余尾。
在刺參方面，楊紅生團隊構建了刺參等良種選育技術平臺，培育出“東科1號”耐溫速生新品種和3個優(yōu)良經濟性狀的新品系。此外，他們研發(fā)并建立了刺參等重要海水經濟動物的多元生態(tài)高效增養(yǎng)殖新技術。
科研是漫長的，趕海是艱辛的，但這些農民式的科學家樂在其中、樂此不疲。向海而作，他們事業(yè)未竟。