海洋占地球表面积的71%, 地球上有80%的生物生活在海洋中。海洋是生物多样性最丰富的地区;例如相对于陆地动物的11个门中只有一个特有门来说, 海洋动物的23个门中有13个特有门。这是因为自古以来陆地生物经历了种种地质和气候的变迁后, 几近灭绝, 但在浩瀚的海水保护下, 海洋生物的变化较少, 物种被完好地保存在海洋之中。因此, 研究生命现象的基本问题
由于海水的阻隔, 海洋环境的严酷和条件的特殊, 海洋资源的利用和研究都比较困难, 只有在生物技术发展到一定水平时才有可能, 所以它们的发展比起陆地生物来要落后十多年。20世纪90年代以来, 生物技术的飞速发展, 为海洋生物资源的研究和开发提供了支撑, 21世纪必将迎来海洋生物资源开发利用的高潮。
《1 生物技术是可持续发展海洋养殖业的重要基础》
1 生物技术是可持续发展海洋养殖业的重要基础
海产品是优质蛋白质的重要来源之一, 近年来, 由于海洋资源的过度捕捞, 海产品产量急剧下降, 未来海产品的供应主要要靠人工增养殖来获得。但随着养殖业的发展, 又出现品种不断退化, 疾病频繁发生的现象, 加上海洋环境的恶化, 严重地阻碍了人工养殖业的持续性发展, 人们期望通过发展高新技术来解决上述问题。例如, 可以利用克隆促生长相关基因、性控相关基因和其它优良性状基因并通过其表达产物来加快鱼的生长速度, 增强其抗逆能力;或利用转基因技术, 改良品种;或利用优良性状基因片段作为探针, 选育优良品种以及利用生态养殖等综合养殖技术, 为海水养殖业的持续性发展奠定技术基础。
病害是困扰我国海水养殖业发展的最大问题。 1993年, 对虾病的爆发造成70%对虾死亡, 年产量由20×104t下降到7×104t, 数年来, 经济损失达数百亿元。1998年扇贝病害造成80%扇贝死亡。鱼和鲍鱼的病害也连年不断。其中对虾的产量虽然不高, 但产值却位于全部海产品之冠。1993年以来, 人们尝试了各种虾病防治办法, 却收效甚微, 产量至今仍徘徊在105t左右。究其原因, 主要是对病原的分子本质认识不足。基因工程技术的发展为人类认识病原基因的结构和功能;阐明病害的发生机理提供了手段, 从而为彻底防治病害开辟了新的途径。
《2 对虾病毒基因组和功能基因组的研究将为防治对虾病害提供依据》
2 对虾病毒基因组和功能基因组的研究将为防治对虾病害提供依据
对虾病毒基因组的研究不仅能为防治对虾病害提供依据, 也能为其它海洋经济动物病害的基因组研究提供可借鉴的样板, 因而, 美、日、法、韩等国以及我国有关实验室和台湾大学都于几年前着手分离、纯化虾病病毒, 因为只有获得纯的完整的病毒基因组DNA, 才可能测定其全序列, 从而进一步研究其功能和发病机理。但是, 在国内外都始终没有成功地建立对虾细胞的人工培养系统, 白班杆状病毒只能从病虾组织中提取, 而对虾组织中的成分极为复杂, 且富含水解酶, 分离和纯化完整的病毒DNA就成为国际上的难题。我们经过几年的努力, 试验了各种各样的方法, 终于建立了独创的技术, 于1996年率先提取到纯的完整的病毒基因组DNA
功能基因组学分析是生命科学在21世纪的主要研究方向
现代科学技术的发展, 使多学科交叉和集成的新技术不断出现, 为功能基因组学的研究提供了强有力的手段, 如具有高通量检测差异显示的生物芯片技术;基于两相电泳和质谱分析的蛋白质组研究技术;基于表面等离子共振现象的生物传感器技术即生物分子相互作用分析 (BIA) 技术;生物信息学;酵母杂交系统及转基因技术等, 它们不仅为研究生物基因组多基因的结构和功能, 转录表达的时空图谱, 分子间的相互作用等创造了条件, 也为研究不同生理病理状态、不同环境条件和环境因子对基因表达的作用提供了可能。正是由于新技术体系的不断出现与完善, 生物功能基因组学的研究必将在21世纪里以前所未有的速度发展。人类对海洋生物的生命活动规律以及海洋环境与生物的关系等将会有更深的认识, 从而能更好地掌握并控制海洋生物的生长、发育、繁殖和疾病等生命现象, 改善和调整环境与生物的关系, 以达到生物与环境的协调统一, 为人类的生存和发展提供更广阔的空间和美好的前景。
《3 海底基因资源是一个有待开发和利用的潜在宝库》
3 海底基因资源是一个有待开发和利用的潜在宝库
海洋独特的环境, 浩瀚流动的海水, 极端的生活条件 (高压、高/低温、酸/硷、高毒物浓度等) 使得海洋生物, 特别是深海生物