人工繁殖黑斑原鮡鱼苗。
工作人员正在进行实验。
黑斑原鮡标本。
在雅鲁藏布江湍急的水流中,一种身披黑色斑纹的鱼类,曾是高原生态系统的“活化石”。它就是黑斑原鮡——国家二级保护动物、雅鲁藏布江特有的土著经济鱼类,也是农业农村部2021年公布的全国十大水产优异种质资源之一。然而,由于栖息地丧失、过度捕捞和自身繁殖特性脆弱,其野生种群一度濒危。近年来,在西藏自治区科学技术厅、自治区农业农村厅等单位的支持下,西藏自治区农牧科学院水产科学研究所联合多家科研机构,历经十余年攻关,终于在黑斑原鮡基因组解析、全人工繁育技术上取得突破性进展。这一成果不仅为高原鱼类保护提供了科学范式,更探索出一条“以养促保”的生态修复新路径。
破译生命密码:基因组研究打开高原适应之谜
黑斑原鮡的基因组研究始于2015年,当时科研团队面临两大难题:一是高原鱼类基因组高度复杂,存在大量重复序列和结构变异;二是样本获取极为困难,野生黑斑原鮡仅分布于雅鲁藏布江中上游的激流区域,且捕获活体需严格遵循保护法规。
“为攻克技术瓶颈,我们联合中国水产科学研究院黑龙江水产研究所、四川省农科院水产所等单位,组建了跨学科科研团队。”西藏自治区农牧科学院水产科学研究所副研究员王万良介绍,团队首先通过环境DNA(eDNA)技术非损伤性采集样本,结合传统捕捞获取的300余尾野生亲本,构建了覆盖全生命周期的基因库;其次,采用第三代测序技术(PacBio HiFi)与光学图谱(Bionano)结合的策略,破解了其基因组中28%的重复序列难题。最终,绘制出黑斑原鮡2.1Gb的基因组精细图谱,鉴定出与高原适应相关的关键基因家族(如HIF-1α、SOD基因),这些基因在强紫外线环境下表现出显著的正向选择。
这项突破的科学价值体现在三个方面:从进化生物学角度看,黑斑原鮡是鮡科鱼类中最早分化出的支系,其基因组为解析青藏高原隆起过程中鱼类的适应性进化提供了“活标本”;在极端环境适应机制研究上,发现的抗辐射相关基因,可为人类高原病研究提供生物模型;而在种质资源保护层面,基因组数据为苗种选育、疫病防控提供了分子标记,例如通过SNP分型技术筛选出抗病能力强的亲本群体,使苗种成活率提升40%。
基因组信息更直接指导了全人工繁育体系的优化。“我们发现黑斑原鮡的性腺发育与光照周期、水温存在强关联。”王万良说,团队还通过转录组测序揭示了苗种拒食行为的分子机制——其肠道缺乏消化植物蛋白的基因,这促使科研人员开发出以小型水生动物为主的专用饲料,成功解决了开口饵料难题。
经历三个阶段:全人工繁育突破“不可能任务”
从2012年开展科研攻关至今,科研团队经历了三个阶段的技术迭代,逐步攻克了黑斑原鮡人工繁育这一业界公认的“不可能任务”。
第一阶段(2012-2016),团队解决了“从0到1”的难题。野生黑斑原鮡性成熟晚(雌鱼7龄、雄鱼5龄)、产卵量低(每尾仅500-800粒),且卵径达2.8mm,极易沉底缺氧。科研人员通过模拟自然激流环境,设计出旋转式受精装置,使受精率从30%提升至78%。
第二阶段(2017-2020),重点攻克苗种存活率关卡。初孵苗种体长仅5mm,对水质波动极度敏感。团队与武汉中科瑞华公司合作,开发出微流水循环系统,将氨氮浓度控制在0.02mg/L以下,同时通过益生菌投喂构建肠道菌群,使1月龄苗种存活率从5%提高到65%。
第三阶段(2021-至今),实现规模化生产。2023年,科研团队在雅鲁藏布江繁育基地成功孵化子一代苗种2万尾,至今保有1龄苗种1.1万尾、3龄苗种500余尾,并首次在黑龙江水产研究所渤海试验站完成跨纬度驯化,标志着“原位保种+异地保种”双轨体系正式建立。
生态经济双赢:“以养促保”开辟可持续发展路径
“‘以养促保’作为我们的核心策略,它强调通过持续的培育和投入来推动保护工作,确保长期可持续发展和目标实现。”王万良介绍,这一策略通过三大举措落地见效。
在增殖放流修复生态方面,2023年科研团队向雅鲁藏布江投放子一代苗种5000尾,开启了黑斑原鮡野生种群通过人工补充的开端。
黑斑原鮡保护仍面临三大挑战:气候变化导致雅鲁藏布江水温年均上升0.3℃,可能引发繁殖季节错配;尼罗罗非鱼等外来侵入种栖息地,竞争食物资源;基层养殖户对全人工繁育技术掌握程度不足。对此,团队已有明确规划:已于2024年启动基因编辑育种项目,目标将生长周期缩短至2年;开发胶原蛋白肽、抗疲劳保健品等深加工产品,提升附加值;与尼泊尔、不丹等雅鲁藏布江流域国家共享保护经验,推动跨境生态廊道建设。
从基因组图谱的破解到万尾苗种的繁育,从实验室到雅鲁藏布江的碧波,黑斑原鮡的保护故事印证了中国科学家在生物多样性保护领域的创新能力。正如王万良所言:“我们不仅要让黑斑原鮡游回江河,更要让它们成为高原生态经济的新引擎。”在这条充满挑战的道路上,西藏的科研团队正以科技之力,书写着人与自然和谐共生的新篇章。
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