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【国科人物志】桂建芳院士：培育更多优良鲫鱼品种

  • 转自： Modern农业 MODA公众号
  • 日期：2024-08-17
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        桂建芳：1956年6月生，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。曾任中国科学院水生生物研究所所长、淡水生态与生物技术国家重点实验室主任，现任中国动物学会副理事长、鱼类学分会理事长、中国水产学会副理事长。创新多倍体银鲫和全雄黄颡鱼遗传育种技术路线，主持或合作培育水产新品种4个。获国家自然科学奖二等奖和湖北省科技突出贡献奖等10多项科技成果奖。

        湖北武汉市东湖之滨，中国科学院水生生物研究所实验室内，68岁的桂建芳正带着科研人员进行鲫鱼人工繁育试验。

        作为鱼类遗传育种学家，桂建芳长期专注于与鱼类遗传育种相关的发育遗传学基础和生物技术研究。中国人餐桌上常见的鲫鱼便是他的主要研究对象之一。40多年来，他带领团队培育优质水产新品种4个，获授权发明专利10多项，为中国人提供了更多美味。

跑遍大江大湖，研究鱼类基因

        1956年6月，桂建芳出生于湖北黄梅县一个小村庄，这里东临龙感湖，水系发达，渔民们靠水吃水，但渔获量并不稳定。提高捕鱼收获的想法，很早就埋在了桂建芳心底。
        1978年3月，桂建芳成为恢复高考后的第一批大学生。他进入武汉大学生物系读了本科和硕士研究生，师从著名的生物遗传学家余先觉教授，研究淡水鱼类的染色体组型。
“染色体是遗传物质的载体，对生物的表型、性别、健康和后代起着重要作用。”桂建芳说，当时，他跟着老师研究了30多种淡水鱼，发现绝大多数鱼类的体细胞中含有48或50条染色体，称为二倍体鱼，其后代有雌亦有雄。
        当他在显微镜下观察银鲫时，发现了新的情况：这种鱼的体细胞含有162条染色体，当时被称为三倍体鱼，它们产出的卵子染色体数不减半，具有“单性雌核生殖”的特征。
当时，在中国科学院水生生物研究所任遗传育种研究室主任的蒋一珪已经发现了这一现象，并着手开展鲫鱼的育种试验。1984年从武大毕业后，对银鲫遗传特性有着浓厚兴趣的桂建芳加入蒋一珪的课题组。
        “按照国外学者的观点，这种生殖方式繁育的应该全是雌鱼，然而在自然界中，又确实存在部分雄性个体。”桂建芳说，决定雌雄的因素有哪些？为什么银鲫会有这样的特性？为了回答这些问题，必须摸清我国鲫鱼种质资源的特性和分布。
        2010年开始的3年间，桂建芳带领团队四处取样，跑遍了祖国的大江大湖，从40多处江河湖泊中的50多个取样点，累计采集了5000多条鲫鱼样本。回来后，团队提取遗传物质样本并开展基因测序，运用分子生物学、发育生物学的理论和技术，系统研究银鲫的遗传基础和生殖机制，首次揭示了银鲫独特的多重生殖方式。
“单性生殖通常被认为是演化的‘死胡同’，但银鲫却展现出强大的遗传多样性和环境适应性。”桂建芳说，经过多年研究，他首次提出了“双三倍体”概念。这些发现和研究成果，为系统精准开展银鲫的优良品种培育奠定了理论基础。

攻克育种难关，提高鲫鱼产量

        在湖北黄石市富尔水产苗种有限责任公司，工作人员将饲料通过机器播撒到鱼塘中。“在桂老师的指导下，我们正在繁育、推广鲫鱼新品种‘中科5号’。这个品种抗病率提高20%以上，产量大幅提升。”公司总经理李建兵一脸自豪。
        作为当地的水产养殖龙头企业，富尔水产苗种与桂建芳团队开展合作，建立了“院士专家工作站”，开展“中科3号”“中科5号”等品种的人工繁殖和苗种培育试验，年产鱼苗5亿尾以上。该企业已成为中国科学院水生生物研究所的遗传育种中试基地。
        我国是世界上主要的水产品生产大国之一，水产养殖产量已连续30多年保持全球第一。但在桂建芳看来，如何通过培育优良品种，让老百姓在“吃得上”的基础上进一步“吃得好”，还需要科研工作者的不懈努力。
        银鲫独特的遗传方式，为新品种的选育繁育提供了条件。“新品种的选育是一个漫长而艰苦的过程，首先要筛选出体质强健、特征明显的亲鱼进行选育，每繁殖一代就把最理想的后代留下作为种鱼，经过一代又一代的培育、提纯，最终达到理想‘改良率’。”桂建芳说，这一过程需要10年甚至数十年的时间。
10多年来，桂建芳带领团队利用分子标记、分子模块、设计型品种等现代生物技术，先后培育出“中科3号”、“中科5号”、长丰鲫等新品种。在大家共同努力下，全国鲫鱼产量从1983年的4.8万吨攀升至2021年的278.4万吨。

指导养殖实践，服务产业发展

        “喜头鱼（鲫鱼的俗称）虽然好吃，但是小刺儿太多了，有什么解决的办法吗？”
        “我们利用基因编辑技术，已在实验室培育出了200多条无肌间刺的异育银鲫，目前正在进行相关评估工作。未来，相信大家就能吃到没有小刺的鲫鱼了。”前不久，在武汉市解放公园的“桂建芳院士自然科普工作室”，桂建芳正在为一些市民和中小学生讲授一堂科普课程，并耐心解答他们的提问。
        2013年，桂建芳当选中国科学院院士。作为业内公认的鱼类细胞工程学术带头人，桂建芳身上的担子更重了。在做好科研、教学等工作的同时，他还积极投身各类科普教育活动，同时到各地指导养殖技术实践。在黄石市，他帮助养殖户解决鱼苗成活率不高的问题；在江苏扬州市，他指导当地养殖户养殖黄颡鱼新品种，带动养殖户增收……截至目前，桂建芳累计培训养殖户超过5000人次，让科研成果更好服务产业发展。
        “桂院士不仅用通俗易懂的语言把深奥的科学知识和科研成果讲给大家听，还凝聚起高校、科研院所的50多名专家学者共同参与到自然生态科普工作中来，3年累计开展活动近百场次。”武汉市园林和林业局生态修复处处长唐闻介绍，这些科普讲座和活动几乎场场座无虚席，深受广大市民的喜爱。
        1989年至今，桂建芳已在中国科学院研究生教育一线耕耘30多年，先后主讲《鱼类遗传育种学》《发育生物学》《水产遗传育种学》等课程，主编多部专著和研究生教材。在他的影响和带动下，一代代水产科研人立足国家需求，把论文写在祖国大地上，不断推动水产育种高质量发展。

努力提供更多更好的水产食品（记者手记）

        40多年来，桂建芳一直在鱼类遗传育种领域不懈探索，寻找让鲫鱼等水产品产量更高的办法，为实现中国人“吃鱼自由”而不懈努力。
        鱼类等水产品是人体所需的优质蛋白重要来源，尤其是鲫鱼等大宗淡水养殖鱼类，已成为我国淡水养殖的主要品种，为老百姓“菜篮子”稳产保供作出了突出贡献。近些年来，中国水产养殖产量一直占世界的2/3左右，为国内消费者提供了1/3以上的动物蛋白来源。
        在桂建芳看来，树立大食物观，向江河湖海要食物，坚持生态优先，推动水产养殖业绿色发展，必须抓好优良种质资源的保护和培育。广大水产科研工作者要接续努力，利用科技手段解决渔业增产和养殖户增收问题，加快实现我国渔业的转型升级，为14亿多中国人提供更多更好的水产食品。