作者:尼克·罗宾森，墨尔本大学 近来鲑鱼养殖和其他水产养殖的发展被称为“蓝色革命”
信用:Frode Oppedal 水产养殖——鱼类和贝类的养殖——是世界上增长最快的第一产业
它为我们快速增长的人口提供了蛋白质、油和矿物质的健康来源
但是病毒和寄生虫疾病仍然是全世界水产养殖业面临的一个主要挑战
我们今年在COVID-19方面的全球经验突出表明，生物安保费用昂贵，在防止传染病传播方面往往有限
开发有效的治疗方法(如疫苗)可能具有挑战性，需要很多年时间，并且很难制造和部署，以有效保护大量人口
水产养殖中的疾病也是如此
然而，我们知道，水产养殖中最有问题的病毒和寄生虫疾病的抗性存在自然遗传变异
因此，我们的研究，其中一些发表在《科学报告》杂志上，探索了如何将这些知识与最新的DNA技术进步相结合，如基因组选择和CRISPR，来保护动物免受疾病的侵害
白斑综合症病毒病 白斑综合症病毒(WSSV)是对虾的一种传染性致命疾病，在全球造成数十亿美元的损失
它可以在感染后几天内毁灭整个对虾养殖场，而预防措施已被证明是无效的
健康的虎虾
信用:尼克·罗宾森 2016年末，生物安全努力失败，澳大利亚首次发现WSSV病
这种疾病从最初的农场迅速传播到昆士兰州的其他农场和邻近的野生种群
此次疫情引发了昆士兰州有史以来规模最大的水生动物疾病应急反应，耗资40亿澳元
400万吨，耗尽了澳大利亚的氯供应——大约300万吨
800万升被用来清洁池塘和水道
这也导致了整个对虾养殖业的暂时关闭，耗资约4亿美元
今年4月，这种疾病再次出现，再次感染了两个农场
像世界其他地方一样，澳大利亚需要能够帮助养虾人感染这种病毒的解决方案
免疫学和水产养殖 对虾和其他甲壳类动物缺乏免疫记忆，因此增强免疫反应的疫苗接种对病毒的保护潜力有限
有些动物天生比其他动物更能抵抗或容忍病毒——然而，我们并不真正理解这些差异背后的具体机制
通过传统的家庭选择来培育对WSSV有更高抵抗力的动物是可能的，但是进展缓慢
该行业迫切需要更好、更快的解决方案
我们在挪威食品、渔业和水产养殖研究所的育种和遗传科学家团队正在与商业合作伙伴基准遗传学公司合作，在挪威研究委员会的资助下，提高白腿虾的抗性
南美白对虾)利用基因组选择对抗WSSV
精子囊用于人工授精成熟的雌虾
信用:尼克·罗宾森 我们的基因组序列分析项目不是依靠系谱关系(系谱树)来估计个体的繁殖价值，而是使用DNA序列数据来估计整个基因组数万个位置上的个体之间的基因组关系
一些被测序的动物受到WSSV病毒的挑战，这些动物对感染的反应，连同基因组关系数据，可以用来给我们一个更精确的方法来预测潜在种畜的抗病性
这就是所谓的基因组选择
基因组选择相对于传统选择育种的一个主要优势是，它允许我们更精确地预测哪些育种者具有最好的总体抗性基因型，而不用让候选育种者本身暴露于疾病
基因组选择的力量 在哥伦比亚基准遗传学公司开发的两个虾群体的实验中，动物被随机分成两组，一组是受到病毒攻击的试验群体，另一组是保持高度生物安全的繁殖群体
通过分析两个群体基因组的变异，我们可以预测潜在育种者的遗传价值
然后，我们选择并交配亲虾，产生两种不同的虾群体——一种具有高的基因组估计繁殖值，另一种具有低的基因组估计繁殖值
在病毒挑战测试中，比较了这两个群体以及“随机”交配的亲代后代的存活率
一种成熟的雌性鲑鱼虱，卵线突出
通过外骨骼可以看到最近一餐的血
信用:弗朗西斯卡桑辛 我们发现，在对高白斑综合症病毒(WSSV)抗性进行了一代基因组选择后，虾家族的平均存活率从38%提高到了51%
就像给一个群体的成员接种疫苗的效果一样，在最好的群体中高水平的免疫可以产生“群体免疫效应”，因为这些高抵抗力的动物将不再感染其他动物
基准遗传学现在使用这个工具来提供在WSSV生存和生产的虾种群
从基因组分析到基因编辑 海虱是全世界水产养殖业面临的最大挑战之一
海虱伤害并压迫鱼
除此之外，最有效的治疗方法(如机械去牙)对鱼来说也是非常有压力的
仅挪威工业每年的成本就超过5.5亿美元
大西洋鲑鱼对海虱特别敏感，而一些太平洋鲑鱼的敏感性非常低
在一个由挪威海鲜研究基金资助的世界上第一个项目中，我们来自墨尔本大学和诺菲马的团队与来自英国、加拿大和美国的科学家合作
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，将与挪威的大型鲑鱼养殖和生产公司合作，利用基因编辑来发现哪些基因使鲑鱼作为宿主具有吸引力
我们正在使用被称为CRISPR/Cas9基因剪刀的基因编辑过程，该过程获得了今年的诺贝尔化学奖
海虱每年给挪威鲑鱼业带来5.5亿美元的损失
信用:T
登普斯特 如果我们能找到导致虱子被大西洋鲑鱼吸引的遗传密码的差异，或者使太平洋鲑鱼的皮肤不适于海虱定居和发育的遗传密码的差异，那么我们也许能利用这些信息使大西洋鲑鱼对海虱有抵抗力
墨尔本大学的蒂姆·登普斯特教授和本·菲利普斯副教授也在调查海虱适应鲑鱼变化的风险，以及如何最好地预防这种风险
该项目不会向业界提供经过基因编辑的鱼类，但会对利用这一技术改善鱼类遗传的潜力进行全面评估，包括对野生鲑鱼数量的可能影响
我们基因知识和技术的进步大大提高了基因改良的准确性和力量
但这些新技术也给社会带来了伦理问题，需要公开辩论和讨论
通过这些和其他项目，我们的团队正与世界各地的行业和其他研究人员密切合作，评估应用最新测序和基因编辑技术改善全球水产养殖可持续性和福利的潜力
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