魚類是我國(guó)動(dòng)物食品的重要組成部分，也是我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主導(dǎo)品種。2015年我國(guó)魚類養(yǎng)殖總產(chǎn)量為2846萬(wàn)噸，占全國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的58%。近30年來(lái)，我國(guó)魚類養(yǎng)殖業(yè)取得巨大成就，但也一直存在著魚類種質(zhì)退化、資源減少、缺乏種質(zhì)保存技術(shù)、病害頻發(fā)、缺乏基因資源和抗病高產(chǎn)良種等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了我國(guó)魚類養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
為探尋這些問(wèn)題的解決之道，30多年來(lái)，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所研究員陳松林始終戰(zhàn)斗在水產(chǎn)科研第一線。
魚類精子銀行建設(shè)的先行者
種質(zhì)資源是魚類養(yǎng)殖和遺傳育種的物質(zhì)基礎(chǔ)。魚類精子庫(kù)、細(xì)胞庫(kù)是保存魚類種質(zhì)的重要手段。在上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)在魚類精子、胚胎冷凍保存和細(xì)胞系建立上相當(dāng)薄弱，缺乏魚類種質(zhì)冷凍保存的有效技術(shù)和精子庫(kù)、細(xì)胞庫(kù)。
大學(xué)畢業(yè)后的陳松林進(jìn)入中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所從事魚類生殖生理和繁殖技術(shù)研究，主要參加國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“淡水魚類精子冷凍保存技術(shù)”的研究。他作為骨干力量完成了淡水鯉科魚類精液冷凍保存和精子庫(kù)建立的課題研究；研制了主要鯉科魚類精子冷凍稀釋液，創(chuàng)新了冷凍保存方法，建立了我國(guó)第一座魚類精子銀行。
2000年，陳松林完成了在德國(guó)3年的訪問(wèn)學(xué)者和合作研究后來(lái)到黃海水產(chǎn)研究所工作，將他們建立的淡水魚類精子冷凍保存技術(shù)應(yīng)用到海水魚類上，又成功建立了花鱸、大菱鲆和半滑舌鰨等10多種海水魚類精子冷凍保存技術(shù)和精子銀行。
在此期間，陳松林還在國(guó)內(nèi)率先開展了魚類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)的研究，建立了花鱸、真鯛等魚類胚胎干細(xì)胞系，以及牙鲆、大菱鲆、半滑舌鰨等10多種海水養(yǎng)殖魚類胚胎和組織細(xì)胞系共計(jì)25個(gè)，成為建立魚類細(xì)胞系最多的實(shí)驗(yàn)室。
2006年以海淡水魚類精子和胚胎冷凍保存及細(xì)胞系建立等為重要內(nèi)容的魚類種質(zhì)低溫冷凍保存技術(shù)的建立和應(yīng)用成果獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，陳松林為第一完成人。迄今，魚類精子冷凍保存和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在全國(guó)各地的魚類精子冷凍保存和精子、細(xì)胞庫(kù)建設(shè)中，推動(dòng)了我國(guó)魚類種質(zhì)保存和細(xì)胞培養(yǎng)的研究進(jìn)程。
水產(chǎn)科學(xué)高峰的探路人
脊椎動(dòng)物性染色體的起源和進(jìn)化以及性別決定機(jī)制一直是生物學(xué)界的研究熱點(diǎn)，半滑舌鰨的雌性比雄性大2~4倍，是目前發(fā)現(xiàn)的雌雄生長(zhǎng)差異最大的魚類之一。為什么雄魚長(zhǎng)不大？是否存在雄性決定基因？雄魚比例為何還高達(dá)80%？帶著這些問(wèn)題，陳松林及其團(tuán)隊(duì)開展了半滑舌鰨雌魚和雄魚全基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制。
在中國(guó)工程院院士唐啟升的支持和推動(dòng)下，陳松林牽頭、聯(lián)合深圳華大基因研究院和德國(guó)Wuerzburg大學(xué)經(jīng)過(guò)4年多的聯(lián)合攻關(guān)，完成了國(guó)際上第一種比目魚類—半滑舌鰨全基因組解析。
他們通過(guò)雌雄魚基因組序列比對(duì)，發(fā)現(xiàn)了性別連鎖微衛(wèi)星標(biāo)記，采用這個(gè)標(biāo)記發(fā)現(xiàn)半滑舌鰨養(yǎng)殖苗種中存在少數(shù)遺傳上雌性、表型上雄性的偽雄魚。通過(guò)偽雄魚家系和正常雄魚家系后代遺傳性別和生理性別比例的比較，他們發(fā)現(xiàn)偽雄魚后代中95%的魚為雄魚，表明偽雄魚后代更容易變成偽雄魚。他們通過(guò)全基因組甲基化分析發(fā)現(xiàn)偽雄魚后代繼承了偽雄魚的甲基化模式，揭示了性逆轉(zhuǎn)的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，闡明了養(yǎng)殖苗種中雄魚比例高的奧秘和形成機(jī)制；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)dmrt1基因是半滑舌鰨Z染色體連鎖、精巢特異表達(dá)的雄性決定基因；建立了半滑舌鰨基因組編輯技術(shù)，采用該技術(shù)將雄性決定基因敲除后提高了雄魚的生長(zhǎng)速率，接近雌魚的大小。
為了研究牙鲆體型不對(duì)稱的分子機(jī)制，陳松林帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)與上海海洋大學(xué)教授鮑寶龍等合作，開展了牙鲆全基因組測(cè)序與組裝，他們發(fā)現(xiàn)了一些變態(tài)發(fā)育相關(guān)的基因在有眼側(cè)和無(wú)眼側(cè)的表達(dá)存在明顯差異，系統(tǒng)揭示了甲狀腺激素和視黃酸信號(hào)通路在比目魚眼睛移動(dòng)過(guò)程中的拮抗作用；發(fā)現(xiàn)視蛋白在魚類皮膚中也有表達(dá)，揭示了比目魚體色左右不對(duì)稱形成的分子機(jī)制。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅為達(dá)爾文進(jìn)化論關(guān)于不對(duì)稱的進(jìn)化起源提供了新的注解，同時(shí)為理解脊椎動(dòng)物形態(tài)發(fā)育提供了新的線索。
成果服務(wù)產(chǎn)業(yè)的執(zhí)行者
科研成果只有在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮作用，才能開花、結(jié)果。盡管半滑舌鰨人工繁殖和苗種規(guī)?；嘤呀?jīng)成功，但半滑舌鰨雌、雄個(gè)體生長(zhǎng)差異巨大，雄魚生長(zhǎng)緩慢且比例高達(dá)70~90%的問(wèn)題嚴(yán)重限制了半滑舌鰨苗種的推廣和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的需求就是科研人的研究方向，漁民的難題就是科研人的研究課題。
在研究早期，陳松林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在人工養(yǎng)殖條件下有少量遺傳雌魚會(huì)性反轉(zhuǎn)為生理雄魚（即偽雄魚）。通過(guò)半滑舌鰨雌、雄魚全基因組測(cè)序和比對(duì)，他們又篩選到半滑舌鰨性別連鎖微衛(wèi)星標(biāo)記，發(fā)明了遺傳性別鑒定的分子技術(shù)，建立了高雌性苗種制種技術(shù)，將苗種的生理雌魚比例提高了20%左右，比原來(lái)翻了一倍，將養(yǎng)殖產(chǎn)量提高了20%以上。
同時(shí)，陳松林團(tuán)隊(duì)還率先突破了半滑舌鰨人工雌核發(fā)育技術(shù)難關(guān)，發(fā)展了人工催產(chǎn)和雌核發(fā)育誘導(dǎo)等技術(shù)方法，為性別控制和單性育種提供了技術(shù)手段。他一邊進(jìn)行創(chuàng)新性研究、一邊進(jìn)行成果推廣應(yīng)用。近幾年來(lái)，他們的技術(shù)發(fā)明在全國(guó)沿海地區(qū)半滑舌鰨養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，并產(chǎn)生了40多億元的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
牙鲆是我國(guó)另一種重要海水養(yǎng)殖魚類，其養(yǎng)殖業(yè)年產(chǎn)值達(dá)20多億元。針對(duì)牙鲆存在生長(zhǎng)較慢、病害嚴(yán)重、缺乏高產(chǎn)、抗病優(yōu)良品種等問(wèn)題，陳松林主持開展了牙鲆高產(chǎn)抗病分子育種技術(shù)的研究，通過(guò)雜交和家系選育培育出我國(guó)鲆鰈魚類首個(gè)新品種——“鲆優(yōu)1號(hào)”快速生長(zhǎng)牙鲆，其生長(zhǎng)速度比普通牙鲆提高20%以上、成活率提高20%，現(xiàn)已在山東、福建和天津等沿海省市實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
30多年來(lái)，陳松林圍繞我國(guó)魚類種業(yè)發(fā)展和種質(zhì)保存中的重大科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題，先后主持承擔(dān)了國(guó)家“973”“863”、公益性行業(yè)科研專項(xiàng)和國(guó)家基金重點(diǎn)等項(xiàng)目30多項(xiàng)；取得多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，培育新品種2個(gè)，獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。這些成果推廣應(yīng)用后累計(jì)產(chǎn)生約70億元產(chǎn)值。
展望未來(lái)，陳松林表示，魚類性別控制和抗病分子育種仍然是他工作的兩大主題。
“一方面還是以鲆鰈魚類為材料，繼續(xù)開展性別決定基因篩選和分子性控技術(shù)的研究，同時(shí)，將我們的技術(shù)應(yīng)用到其他魚類，建立分子性控技術(shù)，培養(yǎng)生長(zhǎng)快速的單性苗種。另一方面就是抗病分子育種，現(xiàn)在我們建立了牙鲆基因組選擇的抗病育種技術(shù)，接下來(lái)就是進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，規(guī)?；嘤共「弋a(chǎn)苗種并進(jìn)行推廣應(yīng)用，同時(shí)將這個(gè)基因組選擇育種技術(shù)推廣到其他魚類上，為我國(guó)魚類抗病高產(chǎn)良種培育和種業(yè)發(fā)展提供新的技術(shù)手段。相信在未來(lái)幾年我國(guó)將會(huì)有更多的抗病高產(chǎn)魚類良種問(wèn)世?！彼f(shuō)。
來(lái)源《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2017-01-19 第6版 前沿)
