21世纪海洋生物技术成长展望
摘 要 本文按照近期的文献资料，阐明研究了目前国际海洋生物技术研究成长特点。重点规模及最新研究进展，展望对世纪海洋生物技术研究的成长趋势，并就我国海洋生物技术成长提出相应的建说。
要害词 海洋生物技术 成长展望
近10年来，由于海洋在沿海国度可连续成长中的战略职位日益突出，以及人类对海洋情况非凡性和海洋生物多样性特征的认识不绝深入，海洋生物资源多层面的开发操作极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速成长。1989年首届国际海洋生物技术大会（以下简称MPS大会）在日本召开时仅有几十人参与，而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参与入数达1000多人。此刻IMBC集会已成为全球海洋生物技术成长的重要符号，呈现了火红的场面。《IMBC 2000》在澳大利亚方才开过，《IMBC 2003》的筹办事情在日本已经开始，以色列为了举办们《IMBC 2006》早早作了宣传，并争到了举办权。每3年一届的IMBC不只吸引了浩瀚高程度的专家学者前往展收?交流研究成就，探讨新的研究成长偏向，同时也极大地敦促了区域海洋生物技术研究的成长进程。在各大洲，先后创立了区域性学术交流组织，如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心，个中比力著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和情况中心，康州大学海洋生物技术中心，挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不绝举办各类专题研讨会或事情组集会研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下，原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报（以下简称MB T），此刻它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科规模已明确被界说为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。
为了适应这种快速成长的形势，美国、日本、澳大利亚等发家国度先后制定了国度成长打算，把海洋生物技术研究确定为21世纪优先成长规模。1996年，中国也不失机会地将海洋生物技术纳入国度高技术研究成长打算（863打算），为此后的成长打下了根本。不问可知，迄今海洋生物技术不只成为海洋科学与生物技术交叉成长起来的全新研究规模，同时，也是21世纪世界各国科学技术成长的重要内容并将显示出强劲的成长势头和巨大应用潜力。
1．成长特点
表1和表2列出的资料概略反应了当前海洋生物技术研究成长的主要特点。
1.1加强根本生物学研究是促进海洋生物技术研究成长的重要基石
海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学，乃至生物多样性和海洋生态学等遍及内容，为了使其成长有一个坚实的根本，研究者很是重视相关的根本研究。在《IMBC 2000》集会期间，当本文作者询问一位资深的与会者：本次集会的主要进步是什么？他绝不踌躇的答复：分子生物学程度的研究成就增多了。事实确实如此。近期的研究成就统计表白，海洋生物技术的根本研究更偏重于分子程度的研究，如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标志、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的根本研究，对此后的成长将有重要影。
1.2敦促传统财富是海洋生物技术应用的主要方面
目前，应用海洋生物技术敦促海洋财富成长主要聚焦在水产养殖和海洋天然产品开发两个方面，这也是海洋生物技术研究成长势头强劲。布满活力的原因地址。在水产养殖方面，提高重要养殖种类的繁殖、发育、发展和健康状况，出格是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓动的进步，如转发展激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等；在海洋天然产品开发方面，操作生物技术的最新道理和要领开发疏散海洋生物的活性物质、测定分子构成和布局及生物合成方法、检验生物活性等，已明显地促进了海洋新药、酶、高分子质料、诊断试剂等新一代生物成品和化学品的财富化开发。
表1 近期IMBC大会研讨的主要内容
表2 近期IMBC大会和《Marine Biotechnology》学报论文统计表
1.3担保海洋情况可连续操作是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面
操作生物技术掩护海洋情况、管理污染，使海洋生态系统生物出产历程越发有效是一个相比拟力新的应用成长规模，因此，无论是从技术开发，新课程学习，照旧财富成长的角度看，它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包罗生物修复（如生物降解和富集、牢固有毒物质技术等）、防生物附着、生态毒理、情况适应和共生等。有关国度把“生物修复”作为海洋生态情况掩护及其财富可连续成长的重要生物工程手段，美国和加拿大联合制定了海洋情况生物修复打算，敦促该技术的应用与成长。
1.4与海洋生物技术成长有关的海洋政策始终是公家存眷的问题
个中海洋生物技术的成长计谋、海洋生物技术的专利掩护、海洋生物技术对水产养殖成长的重要性、转基因种类的安详性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性干系以及海洋情况掩护等方面的政策、规矩的制定与实施倍受存眷。
2. 重点成长规模
当前，国际海洋生物技术的重点研究成长规模主要包罗如下几个方面：
2.1发育与生殖生物学根本
弄清海洋生物胚胎发育、失常、成熟及繁殖各个环节的生理历程及其分子调控机理，不只对付阐发海洋生物发展、发育与生殖的分子调控纪律具有重要科学意义，并且对付应用生物技术手段，促进某种生物的发展发育及调控其生殖勾当，提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此，这方面的研究是近年来海洋生物技术规模的研究重点之一。主要包罗：发展激素、发展因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、发展一催乳激素、渗透压调理激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调理因子的基因鉴定、克隆及表达阐明，以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。
2.2基因组学与基因转移
跟着全球性基因组打算尤其是人类基因组打算的实施，各类生物的布局基因组和成果基因组研究成为生命科学的重点研究内容，海洋生物的基因组研究，出格是成果基因组学研究自然成为海洋生物学事情者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物（包罗鱼、虾、贝及病原微生物和病毒）基因组进行全序列测定，同时进行特定成果基因，如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和成果阐明。在此根本上，基因转移作为海洋生物遗传改善、培育快速发展和抗逆优良品种的有效技术手段，已成为该规模应用技术研究成长的重点。近几年研究重点集中在方针基因筛选，如抗病基因、胰岛素样发展因子基因及绿色荧光卵白基因等作为方针基因；大批量、高效转基因要领也是基因转移研究的重点方面，除传统的显微打针法、基因枪法和精子携带法外，目前已成长了逆转录病毒介导法，电穿孔法，转座子介导法及胚胎细胞介导法等。
2.3病原生物学与免疫
跟着海洋情况逐渐恶化和海水养殖的范围化成长，病害问题已成为制约世界海水养殖业成长的瓶颈因子之一。开展病原生物（如细菌、病毒等）致病机理、流传途径及其与宿主之间彼此感化的研究，是研制有效防治技术的根本；同时，开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究，弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对付培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的产生具有重要意义。因此，病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究规模之一，重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆，海洋无脊椎动物细胞系的成立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其产品
海洋生物活性物质的疏散与操作是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表白，各类海洋生物中都遍及存在奇特的化合物，用来掩护本身保留于海洋中。来自差异海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力，如海绵是疏散天然药物的重要资源。另外，有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的成果，研究开发操作这些具非凡成果的海洋极端生物可能得到陆地上无法获得的新的天然产品，因而，对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一规模的研究重点包罗抗肿瘤药物、产业酶及其它非凡用途酶类、极端微生物中特定成果基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及财富化出产等。
2.5海洋情况生物技术
该规模的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解寄义更为遍及，又以生物降解为重点的海洋情况生物技术。其要领包罗操作活有机体、或其制作产物降解污染物，减少毒性或转化为无毒产物，富集和牢固有毒物质（包罗重金属等），大标准的生物修复还包罗生态系统中的生态调控等。应用规模包罗水产范围化养殖和工场化养殖、石油污染、重金属污染、都市排污以及海洋其他废料（水）处理惩罚等。目前，微生物对情况回响的动力学机制、降解历程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生干系和互利机制，抗附着物质的疏散纯化等是该规模的重要研究内容。
3.前沿规模的最新研究进展
3.1发育与生殖调控
应用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1]，研究了甲状腺激素在金绍发展和发育中的调控感化，发明甲状腺激素受体mRNA程度在大脑中最高，在肌肉中最低，而在肝、肾和鳃中表达程度中等，表白甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要感化[1]，对海鞘的同源框（Homeobox）基因进行了鉴定，疏散到30个同源框基因[1]，成立了青鳉的同源框（Homeobox）基因[1]，成立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植得到了嵌合体青鳉[1]，成立了虹鳟原始生殖细胞培养物并疏散出Vasa基因[2]，进行斑节对虾生殖抑制激素的疏散与鉴定[2]，应用受体介导法筛选GnRH类似物，用于鱼类繁殖[2]，成立了海绵细胞培养技术，用于进行药物筛选[2]，成立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2]，通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2]，研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达［3］，成立了通过细胞周期卵白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的要领[3]，研究了几丁质酶基因在斑节对虾桶?历程中的表达［4］，从海参疏散出同源框基因，并进行了序列的测定[4]。
3.2成果基因克隆
成立了牙鲆肝脏和脾脏mRN A的表达序列符号，从深海一种耐压细菌中疏散到压力调理的哄骗子，从大西洋鲑疏散到雌激素受体和甲状腺素受体基因，从挪威对虾中疏散到性腺抑制激素基因[1]；将DNA微阵列技术在海绵细胞培养长进行了应用，构建了班节对虾遗传连锁图谱，成立了海洋红藻EST，从海星卵母细胞中疏散出成熟卵白酶体的催化亚基，开端表白硬骨头鱼类IGF－I原E一肽具有抗肿瘤感化[2]；构建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的质粒载体，从鲤鱼血清中疏散纯化出卵白酶抑制剂，从兰蟹血细胞中疏散到一种抗菌肽样物质，从红鲍疏散到一种肌动卵白启动子，发明依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标志，克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501A cD－NA，通过基因转移要领阐明了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域，疏散和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因，成立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标志，构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因，成立了班节对虾一些组织特异的EST符号，从经Hirame Rhabdovirus病毒传染的牙鲆淋巴细胞 EST中疏散出596个 cDNA克隆[3]；用PCR要领克隆出一种自体受精牝牡同体鱼类的ß一肌动卵白基因，从金鲷cDNA文库中疏散出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鳟基因组中发明了TC1样转座子元件[4]；鉴定和克隆出的基因包罗：南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原（allergen）基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH（促性腺激素）受体cDNA、鲍肌动卵白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调理系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。
3.3基因转移
疏散克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子，并构建了大马哈鱼IGF（胰岛素样发展因子）基因表达载体[1]。通过审定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1]，成立了快速发展的转基因罗非鱼品系并进行了安详性评价；对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导，发明三倍体转基因罗非鱼尽管发展不如转基因二倍体快，但优于未转基因的二倍体鱼，同时，转基因三倍体雌鱼是完全不育的，因而具有推广价值[2]；研究了超声处理惩罚促进外源DNA与金鲷精子结合的技术要领，将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂；表白转基因沟鲶比比较组发展快33％，且转基因鱼逃避敌害的能力较差，因而可以释放到自然界中，而不会对生态情况造成大的危害[3]；应用GFP作为遗传标志研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3]；在抗病基因工程育种方面，构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移尝试[2]；在转基因研究的种类上，目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些抚玩鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中得到了不变表达[4]。
3.4分子标志技术与遗传多样性
研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性，应用SSCP和定序的要领研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1]；操作寄生性原活跃物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标志检测情况水体中这些病原生物的污染水平，应用18S和5.8 S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标志进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2]；研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性，用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性，回收同功酶、微卫星DNA及RAPD标志对褐鳟差异种群的遗传变异进行了评价，在平鱼鉴定并疏散出12种微卫星DNA，在美国加州鱿鱼上发明了高度可变的微卫星DNA[3]；弄清了一种深水鱼类（Gonostoma gracile）线粒体基因组的布局，并发明了硬骨鱼类 tRNA基因重组的首个实例，测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列，用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星反复片段，从多毛环节动物上疏散出高度多态性的微卫星DNA，用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3]；用AFLP要领阐明了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的孝敬[4]。
3.5 DNA疫苗及疾病防治
构建了抗鱼类坏死病毒的 DNA疫苗[1]；开展了虹鳟IHNV DNA疫苗构建及防病的研究，表白用编码IHNV糖卵白基因的DNA疫苗免疫虹鳟，诱导了非特异性免疫掩护回响，证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性，从虹鳟细胞系中鉴定出经滋扰素可诱导的卵白激酶[2]；成立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒，用PCR平分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原，将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋情况监控，研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性，研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防止反应[2]；研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；成立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA要领[3]；研究了Latrunculin B毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。
3.6
