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DNA条形码海洋生物的身份证

发布时间:2019-07-09 12:59:59

DNA条形码 海洋生物的“身份证”

原标题:DNA条形码海洋生物的“身份证”

台禹微制图

近日,科技部科技基础性工作专项部署了“我国近海海洋生物DNA条形码资源库构建”项目,由中国科学院海洋研究所承担,预计在未来5年内搭建起一个涵盖2000个物种的15000条标准数据的基础DNA条形码数据库。

在人类赖以生存的地球上,约70%的面积被海洋占据着。而在这片广袤无垠的蔚蓝中,生活着数以万计的生物。随着人类对世界认知的加深,曾经神秘莫测的海洋也渐渐变得“透明”。海洋中的生物,那些可以入药,那些可以食用,那些可以学习效仿……都被人类打上了“标签”。

如今,人类在开发海洋的同时,希望对海洋了解更多,也能更好地保护海洋。8月18日,科技部科技基础性工作专项部署了“我国近海海洋生物DNA条形码资源库构建”项目,由中国科学院海洋研究所承担,预计在未来5年内搭建起一个涵盖2000个物种的15000条标准数据的基础DNA条形码数据库。

海洋生物将拥有“分子身份证”

早在2004年第225次的香山科技会议上,业内专家就曾针对“海洋生物基因资源的研究与利用”进行过研讨。中科院水生生物研究所朱作言院士在其题为《海洋生物基因资源研究与利用的关键问题》的主题综述报告中称,21世纪是海洋世纪,海洋生物资源的开发和利用已成为世界各海洋大国竞争的焦点之一,其中基因资源的研究和利用是重点。研究海洋生物基因组及功能基因,能深层次地探究海洋生命的奥秘;发掘海洋生物基因,有利于保护海洋生物资源;从海洋生物的功能基因入手,有助于培育出优质、高产、抗逆的养殖新品种,从根本上解决海水养殖生物“质”“量”和“病”的问题,同时还有助于开发具有我国自主知识产权的海洋基因工程新药,部分解决海洋药源问题。

会上,来自海洋、水产、环境、医药、生物等专家都针对海洋生物资源利用发表了自己的看法。会议最后,与会代表一致认为,在我国绵延18000公里的海岸线和300多万平方公里的“海洋国土”,蕴藏着十分丰富的海洋生物基因资源,如何更好地开发利用是当务之急。终于,10年后,“我国近海海洋生物DNA条形码资源库构建”项目正式启动。

项目首席科学家、中国科学院海洋研究所研究员李新正在接受《中国科学报》采访时表示,该项目立项,是因为当前海洋生态系统安全、海洋食品安全和海洋生物保护、海洋生物分类学和生态学科学研究和国家海洋权益保护等多个方面都证明,在当前陆地资源开发几近极限、海洋资源的合理开发和可持续利用成为国家战略的形势下,海洋生物的快速、有效、准确鉴定已成为国家的重大战略需求。

“比如最近几年,赤潮、浒苔和水母暴发等现象,都是人类对海洋生态系统的破坏和全球气候变化造成的,但是对于海洋生态系统的修复则比破坏过程复杂得多,需要对海洋生态系统进行快速、有效、实时的调查观测,这需要对海洋生物物种作出快速准确的鉴定。”李新正说,“而且,海洋食品中违规添加有毒或者受保护海洋生物材料也需要标准对失去原形态的痕量原材料进行快速准确的物种鉴定的手段,达到保护海洋生物和保证食品安全的目的。”

“众所周知,每种生物都有其特有的遗传密码,即以DNA为载体的基因的核苷酸序列,如同商品标签上的数字条形码一样,因此有科学家提出可以利用DNA核苷酸序列(即DNA barcoding,DNA条形码)作为物种的鉴定标签。生物技术的发展,使得DNA的提取和测序越来越简便、经济,使利用DNA条形码技术进行生物的快速准确的鉴定成为可能和发展趋势。而要使用DNA条形码技术对生物物种进行准确鉴定,如同用尺子测量物体的长度一样,必须有一把标尺,这把标尺就是生物的DNA条形码数据库。”李新正说,“‘我国近海海洋生物DNA条形码资源库构建’项目就是要建立我国海域常见、关键的海洋生物DNA条形码的数据库‘标尺’,同时建立凭证标本库、DNA样品库。”

5年为15000个海洋生物贴上条形码

我国是全球海洋生物物种多样性最丰富的国家之一。2012年7月,国家海洋局发布了《中国海洋物种和图集》。图册收录了我国海域海洋生物59个门类28000余种。将其中涵盖2000个物种的15000条标准数据搞清楚“的确是个庞大的工程”。

“要想完成这一工程,需要具备四个条件。”李新正进一步解释道,首先需要有海洋生物分类学专家,可对凭证样品做出准确鉴定;其次,需要有大型标本馆和丰富馆藏,可以随时核对样品;第三,需要具有新鲜样品的取样能力,可提取有效的DNA样本;最后,则需要传统分类学与分子生物学的有效结合。

“目前,这四项条件,我们都已经满足。”李新正说。

中国科学院海洋研究所拥有我国海洋生物分类学的3位中国科学院院士和1位中国工程院院士,且拥有分子生物系统学的专门人才,中科院海洋所的分子生物学实验室设备齐全、先进,并且已在藻类、软体动物、甲壳动物等类群中开展了DNA条形码研究和资源库建设的大量前期工作。该所拥有全国最大、收藏最全的海洋生物标本馆,可供鉴定专家查询。同时,项目依托中科院海洋所其他项目,可以保证为项目提供丰富且新鲜的凭证样品,而2013年启动的中国科学院战略性先导专项“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”是此次项目获取新鲜样品的重要保障之一。

一位不愿透露姓名的专家对《中国科学报》表示,建立海洋生物DNA条形码资源库对于海洋工作具有积极推动作用,尤其对养殖、物种保护有积极意义。但是,“做好不容易”,因为物种本身有多样性,采集样本需要不同区域具有代表性的物种,这本身就工程浩大。“更重要的是,光有标本还不够,DNA条形码采集需要样品直接从活体采集保存,如何保存完整,让标本不被破坏,也是一大挑战。”该专家说。

资源库是发展的基础

“首批入库的物种虽然只有2000种,是我国已知海洋物种的1/10,但却是我国近海常见的、生态系统中起关键作用的、有代表性的、与人们生活密切相关的海洋生物物种。对于一般的生态学调查监测、食品安全检测、环境调查等涉及的物种鉴定,这些物种的数据已足够使用。”李新正说。

资源库的建立,让下一步的海洋工作有据可依。例如,在管理好资源库的同时,开展上海洋生物物种鉴定、建立数字海洋生物博物馆、上数据共享。同时,未来随着资源库范围扩大,将建成西太平洋海洋生物DNA条形码数据库,有利于开展我国海域海洋生物区系和生物地理学研究、海洋生物类群的系统演化研究,以及向远海、远洋、深海海洋生物的扩展调查研究。

“我相信,在数据库构建和运转过程中还会发现其他相关的科学问题、发掘数据库的新功能。”李新正表示。(袁一雪)

原标题: DNA条形码海洋生物的“身份证”

稿源:人民

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