21世紀(jì)海洋生物技術(shù)發(fā)展展望

摘要本文根據(jù)近期的文獻(xiàn)資料，分析研究了目前國際海洋生物技術(shù)研究發(fā)展特點(diǎn)。重點(diǎn)領(lǐng)域及最新研究進(jìn)展，展望對(duì)世紀(jì)海洋生物技術(shù)研究的發(fā)展趨并就我國海洋生物技術(shù)發(fā)展提出相應(yīng)的建說。關(guān)鍵詞持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益突出，以及人類對(duì)海洋環(huán)境特殊性和海洋生識(shí)不斷深入，海洋生物資源多層面的開發(fā)利用極大地促進(jìn)了海洋生物技平的專家學(xué)者前往展示與交流研究成果，探討新的研究發(fā)展方向，同時(shí)也極域海洋生物技術(shù)研究的發(fā)展進(jìn)程。在各大洲，先后成立了區(qū)域性學(xué)術(shù)交流組洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)、歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)等。各國研究中心，其中比較著名的為美國馬里蘭大學(xué)海洋生物技術(shù)中心、加州大學(xué)海洋生物技術(shù)和環(huán)境中心，康州大學(xué)海洋生物技術(shù)中心，挪威貝爾根大學(xué)海國際研究中心和日本海洋生物技術(shù)研究所等。這些學(xué)術(shù)組織或研究中心不斷技術(shù)學(xué)會(huì)、日本海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)的支持下，原《），領(lǐng)域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學(xué)如細(xì)胞生物學(xué)及其它的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。不言而喻，迄今海洋生物技術(shù)不僅成為海洋科海洋生物技術(shù)涉及到海洋生物的分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)，乃至生物多樣性和海洋生態(tài)學(xué)等廣泛內(nèi)容本文作者詢問一位資深的與會(huì)者：本次會(huì)議的主要進(jìn)步是什么？他毫不生物學(xué)水平的研究成果增多了。事實(shí)確實(shí)如此。近期的研究成果統(tǒng)計(jì)表的基礎(chǔ)研究更側(cè)重于分子水平的研究，如基洋生物分子、物質(zhì)活性及其化合物等。這些具有導(dǎo)向性的基礎(chǔ)研要影。1.2推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是海洋生物技術(shù)應(yīng)用的主要方面目前，應(yīng)用海洋生物技術(shù)推洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要聚焦在水產(chǎn)養(yǎng)殖和海洋天然產(chǎn)物開發(fā)兩個(gè)方面，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。充滿活力的原因所在。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，提高育、生長(zhǎng)和健康狀況，特別是在培育品種的優(yōu)良性狀、提高的進(jìn)步，如轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因魚的培育、貝類多倍體育苗、魚類和甲和方法開發(fā)分離海洋生物的活性物質(zhì)、測(cè)定分子組成和結(jié)構(gòu)及生物性等，已明顯地促進(jìn)了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新物技術(shù)研究應(yīng)用的另一個(gè)重要方面利用生物技術(shù)保護(hù)海洋環(huán)境、治理污染統(tǒng)生物生產(chǎn)過程更加有效是一個(gè)相對(duì)比較新的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域，因此，無論還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看，它都有巨大的潛力有待挖掘出來。目前已涉及到生物修復(fù)（如生物降解和富集、固定有毒物質(zhì)技術(shù)等）、防生物附著、生生物工程手段，美國和加拿大聯(lián)合制定了海洋環(huán)境生物修復(fù)計(jì)劃，推動(dòng)該展。1.4與海洋生物技術(shù)發(fā)展有關(guān)的海洋政策始終是公眾關(guān)注的問題其中海洋生物技術(shù)的發(fā)展策略、海洋生物技術(shù)的專利保護(hù)、海洋生物技術(shù)對(duì)水產(chǎn)性、轉(zhuǎn)基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術(shù)與生物多樣性等方面的政策、法規(guī)的制定與實(shí)施倍受關(guān)注。2.重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域當(dāng)前，國際海海洋生物胚胎發(fā)育、變態(tài)、成熟及繁殖各個(gè)環(huán)節(jié)的生理過程及其分闡明海洋生物生長(zhǎng)、發(fā)育與生殖的分子調(diào)控規(guī)律具有重要科學(xué)意義術(shù)手段，促進(jìn)某種生物的生長(zhǎng)發(fā)育及調(diào)控其生殖活動(dòng)，提高水產(chǎn)養(yǎng)括：生長(zhǎng)激素、生長(zhǎng)因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激催乳激素、滲透壓調(diào)節(jié)激素、生殖抑制因子、卵母細(xì)胞最后成熟誘導(dǎo)和性別特異基因等激素和調(diào)節(jié)因子的基因鑒定、克隆及表達(dá)分析，以養(yǎng)及定向分化等。2.2基因組學(xué)與基因轉(zhuǎn)移隨著全球性基因組計(jì)劃尤其是人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，各種生物的結(jié)構(gòu)基因組和功能基因組研究成為生命科學(xué)的重物的基因組研究，特別是功能基因組學(xué)研究自然成為海洋生物學(xué)工作前的研究重點(diǎn)是對(duì)有代表性的海洋生物（包括魚、蝦、貝及病原微生克隆和功能分析。在此基礎(chǔ)上，基因轉(zhuǎn)移作為海洋生物遺傳改槍法和精子攜帶法外，目前已發(fā)展了逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)法，電穿孔法，轉(zhuǎn)座等）致病機(jī)理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究，是研制有效防治技術(shù)的基礎(chǔ)；同時(shí)，開展海水養(yǎng)殖生物分子免疫學(xué)和免疫遺傳學(xué)的研究，弄清海水魚機(jī)制對(duì)于培育抗病養(yǎng)殖品種、有效防治養(yǎng)殖病害的發(fā)生具有重要意義。與免疫已成為當(dāng)前海洋生物技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，重點(diǎn)是病原微生物致病相關(guān)基因、海洋生物抗病相關(guān)基因的篩選、克隆，海洋無脊椎動(dòng)物細(xì)胞系的建立、海洋生物技術(shù)的又一研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)人研究表明，各種海洋生物中都廣物，用來保護(hù)自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質(zhì)在生顯示出巨大的應(yīng)用潛力，如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外，有一些有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財(cái)?shù)蜖I養(yǎng)的功能，研究開發(fā)利用這些具洋極端生物可能獲得陸地上無法得到的新的天然產(chǎn)物，因而，對(duì)極端生物研來海洋生物技術(shù)研究的重點(diǎn)方面。這一領(lǐng)域的研究重點(diǎn)包括抗腫瘤藥物、工殊用途酶類、極端微生物中特定功能基因的篩選、抗微生物活性物質(zhì)、抗生增強(qiáng)物質(zhì)、抗氧化劑及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等。2.5海洋環(huán)境生物技術(shù)該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是海洋生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。生物修復(fù)技術(shù)是比生物降解含義更為廣泛，又以點(diǎn)的海洋環(huán)境生物技術(shù)。其方法包括利用活有機(jī)體、或其制作產(chǎn)品降解污染或轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品，富集和固定有毒物質(zhì)（包括重金屬等），大尺度的生物態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)調(diào)控等。應(yīng)用領(lǐng)域包括水產(chǎn)規(guī)模化養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖、石油污染、城市排污以及海洋其他廢物（水）處理等。目前，微生物對(duì)環(huán)境反制、降解過程的生化機(jī)理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與和互利機(jī)制，抗附著物質(zhì)的分離純化等是該領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。3.前沿領(lǐng)域的最新研究甲殼類動(dòng)物成熟和繁殖的技術(shù)[1]，研究了甲狀腺激素在金紹生長(zhǎng)和發(fā)育中的調(diào)控作平中等，表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1]，對(duì)海鞘的同源框養(yǎng)技術(shù)，用于進(jìn)行藥物篩選[2]，建立了將海膽胚胎作為研究基因表達(dá)的模式系統(tǒng)[2]，通殖速率的方法[3]，研究了幾丁質(zhì)酶基因在斑節(jié)對(duì)蝦蛻皮過程中的表達(dá)［4從海參分離分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因，從挪威對(duì)蝦中分離到性腺抑制激素基因[1]；將粒載體，從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑，從蘭蟹血細(xì)胞中分離到一質(zhì)，從紅鮑分離到一種肌動(dòng)蛋白啟動(dòng)子，發(fā)現(xiàn)依賴于細(xì)胞周期的激酶活性可美白對(duì)蝦抗菌肽基因、牡蠣變應(yīng)原（allergen）基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹子提高了外源基因轉(zhuǎn)移到斑馬魚卵的整合率[1]，建立了快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因羅非魚品系并進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)；對(duì)轉(zhuǎn)基因羅非魚進(jìn)行了三倍體誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)三倍體轉(zhuǎn)基長(zhǎng)不如轉(zhuǎn)基因二倍體快，但優(yōu)于未轉(zhuǎn)基因的二倍體魚，同時(shí)，轉(zhuǎn)基因三倍％，成大的危害[3]；應(yīng)用GFP作為遺傳標(biāo)在抗病基因工程育種方面，構(gòu)建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達(dá)載體移實(shí)驗(yàn)[2]；在轉(zhuǎn)基因研究的種類上，目前已從經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖魚類逐步擴(kuò)展到養(yǎng)殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉(zhuǎn)到虹鱒肌肉中獲得了穩(wěn)定表達(dá)[4]。3.4分子標(biāo)記技術(shù)與遺傳多樣性研究了將魚類基因內(nèi)含子作為遺傳多樣性評(píng)價(jià)種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對(duì)蝦消化酶基因的多態(tài)性[1]；利用寄生性原系中鑒定出經(jīng)干擾素可誘導(dǎo)的蛋白激酶[2]；建立了養(yǎng)殖對(duì)蝦病毒病原檢測(cè)的ELI海洋環(huán)境監(jiān)控，研究了抗病基因轉(zhuǎn)移提高鯛科魚類抗病力的可行性，集素的抗菌防御反映[2]；研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了位[4]。3.6生物活性物質(zhì)從海藻中分離出新的抗氧化劑[1]，建立了大量生產(chǎn)生物活性化合物的海藻細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，建立了通過海綿細(xì)胞體外培養(yǎng)制備[1]；從不同生物（如對(duì)蝦和細(xì)菌）中鑒定分離出抗微生物肽及其基因，從魚類水解產(chǎn)物中分離出可用作微生物生長(zhǎng)底物的活性物質(zhì)，海洋生物中存在的抗附生成抑制劑作為抗受孕劑，從蟹和蝦體內(nèi)提取免疫激活劑，從海洋藻化合物，開發(fā)了珊瑚變態(tài)天然誘導(dǎo)劑，從海膽中分離出一種抗氧化的新生物活性化合物的理想來源[2]；發(fā)現(xiàn)海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒放式海綿養(yǎng)殖系統(tǒng)，為生物活性物質(zhì)的大量制備提供了充足的海綿原料[3]；從蝦肌水解脫乙酸酶[4]。3.7生物修復(fù)、極端微生物及防附著研究了轉(zhuǎn)重金屬硫環(huán)境中重金屬的吸附能力，表明明顯大于野生藻類[1]，研究了石油降解微生物在修復(fù)被石油污染的海水環(huán)境上的可療性及應(yīng)用潛力[1]；研究了海洋磁細(xì)菌在去除和回收海水環(huán)境中重金屬上的應(yīng)用潛力[1]；用Bacillus清除養(yǎng)魚場(chǎng)污水中的氮，用分子技術(shù)篩選作為海水養(yǎng)殖餌料的微藻，開發(fā)了六價(jià)鉻在生物修復(fù)上的應(yīng)用潛力，分離出耐菌，研究了海洋環(huán)境中多芳香化烴的微生物降解技術(shù)[2]；從噬鹽細(xì)菌分離出滲透壓調(diào)節(jié)菌，并從這些細(xì)菌中分離到多種冷適應(yīng)的酶[2]；建立了一種測(cè)定藤壺附著誘導(dǎo)物質(zhì)的簡(jiǎn)應(yīng)用方向迅速發(fā)展。一是水產(chǎn)養(yǎng)殖，其目標(biāo)十分清楚就是要提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)業(yè)在優(yōu)良品種培育、病害防治、規(guī)?；a(chǎn)等諸多方面出現(xiàn)跨越式的發(fā)展產(chǎn)物開發(fā)，其目標(biāo)是探索開發(fā)高附加值的海洋新資源，促進(jìn)海洋新藥、高特殊的海洋生物活性物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)；三是海洋環(huán)境保護(hù)，其目標(biāo)是保證續(xù)利用和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。令人可喜的是這個(gè)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)與我國海支持力度，進(jìn)一步促進(jìn)我國海洋生物技術(shù)快速發(fā)展的勢(shì)頭，不僅有現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)略價(jià)值的舉措。另外，面對(duì)科技全球化的挑戰(zhàn)，多渠道地加強(qiáng)國際合國海洋生物技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化向更高層面上發(fā)展也是十分重要的。從技海洋生物技術(shù)主要是利用海洋環(huán)境特殊性和生物多樣性特征，從分子