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农业, 产品

海鲜有望解决人口不断增长产生的粮食问题

Illumina的基因组学工具可用于改善渔业和海鲜生产

海鲜有望解决人口不断增长产生的粮食问题
2017年3月22日

据联合国预测,到2050年,全球人口将增加到97亿。城市化和气候变化等趋势正日益蚕食着种植作物和养殖牲畜的土地,而最大程度提高水产供应对向大众提供可持续蛋白质来源而言至关重要。市场开发部门的高级经理Cindy Lawley博士解释了Illumina的技术如何应用于渔业管理和水产养殖,包括所谓的“水生基因组学(aquagenomics)”。

商业捕鱼是怎么回事?Illumina的技术如何发挥作用?

商业捕鱼生产包括近海或淡水的野生海鲜。为了实现可持续性,捕捉量必须有严格管理,使其不超过动物的自然繁殖能力。不过这不太容易实现,因为很难对野生渔业中的群体进行精确的调查。

加州合作海洋渔业调查局(CalCOFI)等渔业管理项目如今在固定的季节性站点使用渔网对仔稚鱼(ichthyoplankton)群体进行抽样。他们对仔稚鱼进行物种鉴定和计数,并利用数据来推断成年鱼群的规模。目前的挑战是,训练有素的专家利用传统的目测方法只能对一部分仔稚鱼进行鉴定。

利用DNA条形码技术,新一代测序(NGS)能更快速、更准确地鉴定鱼卵和仔稚鱼,从而处理更多样本,在渔业管理中纳入更完整的鱼群描述信息。

Illumina的技术也能鉴定成鱼的来源,以改善管理。例如,太平洋鲑鱼(如帝王鲑)的基因组信息可以让我们追溯它们的特定产卵河流或孵化来源。这些信息有助于了解用孵化场培育的个体补充渔业资源会产生什么样的影响。它也提供了一种反馈机制,让我们了解什么才是管理河流的最佳方法。

养殖鱼类和海鲜情况如何?Illumina的技术能帮助这些市场吗?

肉类品质、快速生长和抗病能力等方面天然表现出最有利性状的动物在畜牧业中是非常珍贵的。鱼类养殖业也不例外。用于水产养殖的鱼类叫作亲鱼,非常重要,因为一条鱼可以产生数百万个具有相似有利特征的后代。利用基因组学来确定水产养殖的最佳候选鱼种目前仍处于起步阶段,但这种做法有望让鱼类养殖业更加永续、有效益。这种被称为基因组选择的做法在价值较高的动物(如牛和猪)中业已成熟。

尽管一条鱼的价值远不及一头牛或一口猪,但亲鱼家族的价值却相当高,基因组工具在亲鱼上的使用也前景广阔。基因组选择的优点很多,包括可同时选择多种性状,并让亲鱼的多样性持续很多代。

如今,我们在海虾、淡水虾、罗非鱼、鲑鱼、牡蛎、海鲷和海鲈上看到了很多机会,因为这些种类通常是养殖的,经过遗传鉴定,让它们更加永续、有效益的动机非常强烈。

Illumina的哪些产品可以用于这一领域?

在水生基因组学中,测序可用于多个方面。它们包括新水生生物的从头组装、遗传变异(单核苷酸多态性,即SNP)的发现、变异和感兴趣性状之间关联的探索,以及特定物种或群体内多样性的分析。测序还能用于元基因组学,包括上面提到的渔业管理和群体研究。一旦鉴定出捕获大部分多样性的关键SNP来应用于可追溯性和基因组选择,那么通过测序进行基因分型(genotyping by sequencing)就可以很好地协助人们以高通量的方式筛查样本。

Illumina的芯片可经济地替代通过测序进行基因分型的方法,特别是在检测大量样本时。Illumina与客户和联盟合作,用客户定义的内容开发芯片定制产品,以简化产品研发并推进该领域的发展。

最近,Illumina与澳大利亚詹姆斯库克大学的研究人员合作,确定了新的ShrimpLD BeadChip的内容,这款芯片现已上市。它的内容适用于亲本和谱系验证检测、基因组选择和全基因组关联研究。

Image © James R Wilkinson/SIO-CalCOFI

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