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我们尝试给鲍鱼测心跳,没想到解决了困扰渔民多年的难题

我们尝试给鲍鱼测心跳,没想到解决了困扰渔民多年的难题

11月前
本文转载自公众号:“格致论道讲坛”(ID:SELFtalks)
作者:游伟伟



这个原来没有鲍鱼产业的地方,
现在养殖产量已经占到了全球70%。

游伟伟·厦门大学海洋与地球学院教授

格致论道第107期|2023年9月13日 澳门



大家好,我是来自厦门大学海洋与地球学院的游伟伟。今天让我们聊点轻松的话题,就是我们爱吃的鲍鱼。

▲清朝宫廷全鲍宴

一提到鲍鱼,大家想到的第一个字肯定就是“贵”,鲍鱼一直是贵价食材的代名词。虽然中国人有2000多年吃鲍鱼的历史,但野生鲍鱼资源的稀缺以及历史上储存方式的问题,让它只能晒成干制品。



十几年前有一部风靡一时的港剧《溏心风暴》,讲的就是溏心鲍鱼的故事。从中我们可以了解到,原来贵的鲍鱼是有收藏价值的,一斤鲍鱼甚至可以贵到几万元。



但是,如果你留意过去十多年的变化,会发现我们在越来越多的场合都可以吃到鲍鱼,而且它的价格已经没那么昂贵了。在这背后,是过去20年时间里以中国为代表的全球鲍鱼养殖产业的大规模发展。在这里面,我们中国人扮演了非常重要的角色。

这就是今天我想带来的,一个关于鲍鱼的故事。


培育出不怕病害的杂色鲍
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我自己是2003年9月份,差不多是20年前的今天,考上了厦门大学的研究生,才第一次知道鲍鱼长什么样子。

▲左:工厂化养殖
右:杂色鲍

当时我研究的对象是以福建为代表的南方鲍鱼的养殖种,叫做杂色鲍。用的就是左边图片中这种工厂化的高密度养殖鲍鱼的模式。在上世纪90年代初,台湾省的养殖业者到大陆来投资,同时把这个品种跟养殖模式也带到了大陆。



回顾我国鲍鱼养殖产业的发展史,在上世纪70年代,我们国家的科学家已经实现了鲍鱼的人工育苗;20年后,在我们和海峡对岸台湾同胞的共同努力下,整个养殖产业不断兴起。可是又10年后,这个产业却出现了“琳琅满目”的病害,损失非常惨重。而这就是我加入这个行业的时候。



我读研究生的时候拜访了很多产业从业者,他们都提到一个诉求,希望我们能培育出高抗病力的新品种鲍鱼。当时我们团队刚好承担了国家第一个支持鲍鱼育种的“863”课题,我虽然有幸成为了课题的参与人员做育种工作,但其实对鲍鱼还是很陌生的。

不过我已经知道育种有个非常核心的部分:你要有育种的材料。可是我发现,我们当时除了从台湾引进的养殖种以外,手上没有其他的育种材料,那即使用再好的技术都很难有突破。所以我们花了大概三四年的时间去海岛、海边搜集鲍鱼的野生种质资源,我也有幸走遍了杂色鲍分布的所有自然区域。


▲育种选配

得益于当时在其他养殖贝类上的一些成功案例,我们在想,能不能用杂交的办法来培育一种高抗病力的鲍鱼品种?科研的探索是没法提前知道答案的,所以我们做了很多杂交的组合,把我从不同地方搜集来的鲍鱼进行各种杂交。鲍鱼是一种很特殊的物种,它们昼伏夜出,常常晚上才出来活动,白天就躲在自己的巢穴里面休息;而鲍鱼的配种在每年秋天进行,所以我们这一段时间里都要熬夜工作。


左:不同组别的成活率差异极其显著(15%-80%)

右:现场测试


我们做完杂交组合之后,就会现场交给养殖渔民,让他们尝试到底哪一个组合是好的。有一天,一个渔民大哥突然跟我说,有一个杂交组合的效果非常明显。我们到现场测评以后,发现了这样一组让我们非常兴奋的数据。可以看到,不同杂交组合的存活率差别非常大,好的组合可以有80%的存活率,而差的杂交组合只有不到15%。


▲杂色鲍“东优一号”

这些差异让我们找对了一个好的杂交组配的方向。经过差不多6年时间的努力,我们最终找到了一个最优的组合,就是用来自日本的一个鲍鱼群体做父系,然后用原来台湾的养殖群体做母系,以此进行杂交组合,我们命名为“东优1号”。


这是福建省培育的第一个国家级水产新品种,它最重要的特征就是抗病力强。在同样的养殖环境里,它的抗病力提高了30%,这样渔民就有信心养殖这个鲍鱼新品种。


当时这个台湾称为“九孔”、大陆称为“杂色鲍”的鲍鱼种类在两岸同时发生病害,有多支科研团队一起进行探索。我们有幸找到这个新品种之后,台湾的养殖业者也非常地兴奋,邀请我们到实地去考察,并且在那边推广我们的新品种。经过了3年多的努力,这个养殖种占到了当时台湾省鲍鱼养殖产量的70%。


让渔民不再需要每年往返奔波
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当时整个中国只有两个“土著”养殖种,南方叫做杂色鲍,北方叫做皱纹盘鲍。很多南方业者就从北方引进了皱纹盘鲍这个种到福建来养殖。但是我们都知道,南北差异最大的就是温度,对海水来说平均水温可以相差8℃,所以这些鲍鱼到了南方就不适应。


左:鲍鱼南方度夏死亡率很高

右:独具特色的“南北接力”养鲍模式


我们经常可以看到左图中这样非常悲痛的场景,就是鲍鱼度夏的死亡率非常高。那怎么办呢?产业界想了一个办法,就是在每年的夏天来临之前,用右边图中这样的活水船和活水车把鲍鱼运到北方去度夏。到了11月份北方开始降温后,又用船与车把鲍鱼运回福建过冬。

这一趟的旅程就是1800公里,而我们要运几千、几万吨的鲍鱼过去,可以想象这里面的风险和代价有多大。所以我们在想,能不能培育出一种耐高温的品种,这样渔民就不用这么辛苦了。

那这里面有一个问题:我要怎么去测耐高温的特性呢?我们人的个头有高有低,有胖有瘦,所以要评测鲍鱼长得快,我用天平、用尺子都可以知道,但是我从外观上根本不知道哪一只鲍鱼是耐高温的。

▲传统方法的局限性

国内外都有评价耐高温的办法,比如一种叫半致死实验,它用一种远高于鲍鱼平时生存的温度去刺激它,让50%的鲍鱼死亡,这样就可以去画它的存活曲线,以此知道哪一些样本是好的。但是经过这么一折腾,还能存活的鲍鱼个体是很有限的。还有一些人用了一些分子的微观办法,但是同样成本很高,存活的个体也很少。

在2013年前后,厦门大学有幸请到了美国科学院院士、斯坦福大学的乔治·索梅罗(George Somero)教授做报告。当时乔治介绍了一个技术,就是他们通过测定贝壳类的心跳去评估它的生存方法。我一听,马上联想到能不能给鲍鱼测心跳,然后通过鲍鱼心跳的规律知道它到底耐不耐高温。
基于心率的耐高温无损精准测评技术

通过一位博士生几年的工作,我们在鲍鱼上构建了测心率的方法。鲍鱼是一种变温动物,随着温度的升高,它的心率会越来越快;但是高到一定程度以后,它先是出现心率不齐,然后就出现了心率拐点。用这种办法的好处就是,测心率时鲍鱼是不会死亡的,这样就可以把好的种选出来,然后进行下一代的繁育。

西盘鲍:能够在福建安然度夏

我们因此解决了一个非常重要的技术难题。经过了6到7年的努力,我们获得了第二个新品种——西盘鲍,它的耐高温能力提高了2.2℃。别小看这2.2℃的水温,这其实已经是鲍鱼临界的生死线了,足以让福建,尤其是闽南地区养鲍鱼的渔民不用把鲍鱼再运输到北方去度夏,节省了很多成本。


大规格鲍鱼不再依赖进口
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有了前面两个品种产业化的经验,我们想去挑战第三个性状,叫做品质性状。这里面的品质不仅仅是指鲍鱼好不好吃,更主要的是规格的大小:小规格鲍鱼跟大规格鲍鱼的价格可以差到10倍以上。

鲍鱼的计量单位叫做几头鲍,这不是说它长几个头出来,实际上是一个计量单位。古时候用司马斤,现在简化后就是500克的市斤,每斤有几只鲍鱼,就叫几头鲍。所以十头鲍就是10只一斤,一只50克,一头鲍就是10倍的重量——一只500克重。


经过了10多年的发展,中国的鲍鱼产量已经占到了全球的90%。但是我们非常遗憾地看到,在全球鲍鱼的消费金字塔里面,中国在金字塔底层,因为我们没有大规格的鲍鱼。全部的大规格鲍鱼都是进口的,所以我们会知道南非鲍、澳洲鲍、新西兰鲍、墨西哥鲍。

那么,我们有没有办法解决这个问题,也培育出大规格鲍鱼呢?这样每年中国就不用再从国外进口那么多的鲍鱼了。有了这个想法之后,我们就开始搜索文献,发现国际上用了一个技术,叫做远缘杂交,就是把不同种的鲍鱼进行交配。

因为中国仅有的两种“土著”鲍鱼种都是小规格,最大只能养到100克。这样一种只能养到100克的鲍鱼,怎么可能让它养到500克呢?这是不可能的。所以我们就想从全球引种,然后用远缘杂交的办法来尝试。



我们搜索文献时候发现,虽然远缘杂交在国际上已经做了很多了,就像图中展示的,无论是美洲、澳大利亚还是日本都做过。可是他们都停留在实验阶段,还没有用到产业化上面。这是因为实验阶段就遇到了很多问题。

比如,不同种的鲍鱼性腺发育的季节都不同,你没办法让精子跟卵子遇到一起,它们就不能互相交配。还有一个专业词汇,叫亲和性差,讲直白一点就是杂交受精率非常低。如果我们不去干预它,受精率只有5%~10%,这是很难产业化的。


首创鲍远缘杂交育种技术体系


所以,我们花了很多的时间构建了远缘杂交的技术体系。它不仅仅是一种技术,而是多个技术的集成。我们专门去了解鲍鱼营养需求,专门构建了配合性腺促熟的饲料,让它的精子、卵子可以发育得更好,这样我们就能同步控制它的性腺发育。如果它排放的时间有窗口期,我们还可以把精子冷冻保存,并让它把窗口期缩短。我们还做了非常多的试验去找最佳组合,然后优化受精技术。



这个技术,我们总共做了11年,在2020年获得了福建省的科技进步一等奖。这是福建省这10年里面唯一一个水产类的一等奖。我们最终找到了一个组合:用来自北美的绿鲍做父本,用我们国产的皱纹盘鲍做母本,所以我们把这个品种叫它绿盘鲍。保留皱纹盘鲍是因为它的口感非常细腻,消费者很喜欢。它的受精率经过我们多年的努力,也提高到60%,这样产业化就有了一线希望。



这个技术现在突破到了哪个程度了呢?大家可以看到,左图中我手上这个手掌大的鲍鱼一只就是1斤重,右边这张图片的鲍鱼是我们一个养殖户花了5年时间养的,养到了一只2斤重,这已经完全超过了国际上所有的养殖鲍鱼,甚至达到可以跟野生鲍鱼相媲美的规格。

他们问我,这个叫几头鲍呢?因为一只一斤叫一头鲍,所以我说这只叫做半头鲍。这就解决了中国没有大规格鲍鱼的历史。

那有了这么一个科研的成果,产业界接受不接受呢?

养殖产量提高2倍,产值提高3倍,并衍生出国产干鲍产业

我们都想不到,产业界对这只鲍鱼是如此狂热。因为鲍鱼现在是用这种笼子来养殖的,6层的笼子以前的产量是12斤,而目前我们的品种可以非常轻松地养到20斤以上,大部分养殖户的产量可以提高到2倍。而且鲍鱼是越大越贵,所以它养大以后,产值可以提高到3倍。它还可以做成干鲍,产值能进一步地提升。

所以从2018年获得国审新品种证书之后,到现在5年的时间,我们的苗种已经覆盖了全中国主要的鲍鱼养殖区,得到了养殖户非常大的认可。我们终于也生产出来了可以跟国际相媲美的干鲍产品,再也不用从国外进口了。

这时候我们又有了一个新的想法,这是原来在与国外产业界交流的时候就有了:鲍鱼珍珠非常稀缺,因为一定要等鲍鱼长到大规格以后,才能把珠核植入进去。那我们现在不就有大规格鲍鱼了吗?

所以我们花了5年的时间,在2023年的3月份成功培育了中国第一批鲍鱼珍珠。它的颜色很特殊,是这种蓝绿色的,甚至带点紫色,非常精美,所以我们现在也在探讨,希望把这个新的实验室的产品往产业上推,为中国的海水珍珠产业增加新的一个产品。


让中国鲍鱼走向世界
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总结我过去的20年,从读研究生到留校工作做科研,我在我的老师、同事以及学生们的一起努力下做了这些事情。形容起来其实是一个词,叫做无中生有。


什么叫无中生有呢?我们从左上这张地图上可以看出来,原来全世界鲍鱼的主产区里面是没有我所在的福建省的。因为鲍鱼的主产区在南北纬的35度到40度,这是全世界最知名的鲍鱼主产区,在亚热带是没有鲍鱼生产的。

但是,从上世纪90年代以来,福建省的鲍鱼产量一路飙升。到了今天,福建鲍鱼的养殖产量已经占到了全球70%,这个原来没有鲍鱼产业的地方成为了全世界鲍鱼养殖的中心。也很荣幸,我们的3个新品种都在随着产业的不断进步而一起进步,也在被产业所认可、接受。


中国成为了鲍鱼养殖的中心后,下一步要做什么呢?刚好厦门是中国海水养殖的一个培训中心,所以在过去的七八年时间里面,有很多“一带一路”的国际友人来到厦门,我们带他们走进养殖场,了解鲍鱼、教授他们养殖鲍鱼的技术。

这是一位来自加纳的叫格雷丝(Grace)的学员,她听完我的培训班,在2018年进入厦门大学读了我的博士。2022年,经过4年的努力,她拿到了博士证书。她在前3年完全不懂中文,而养殖场的人只说闽南话,但是她在那边做了一个非常漂亮的工作。走的时候她告诉我,她要回加纳,成为加纳第一个研究鲍鱼、第一个养殖鲍鱼的人,希望让非洲大陆多一个国家了解这个海产品。

我希望大家听完我的报告后能有个收获,就是鲍鱼虽然不再是那么贵的东西,但它依然是健康的食材。如果你不懂怎么煮鲍鱼,市场上有很多已经帮你调好的,回家用微波炉“叮”10分钟就可以吃了。而且鲍鱼是高蛋白、低脂肪、低胆固醇的健康食材,老少皆宜。

这张照片就是我家的小朋友,他也成为了很多人羡慕的小孩——那个从小吃鲍鱼长大的孩子。

很多人在问我:“游老师,你们未来鲍鱼育种要做什么?”我说,我们希望培育更好吃的鲍鱼,为此我们现在也正在做一些很有趣的科研实验。所以我们实验室的学生每年要吃很多的鲍鱼,测试什么样的鲍鱼是最好吃的。我也希望未来大家都有机会能参与到我们的科学实验中,一起品尝鲍鱼,为科学做一些贡献。

以上就是我跟鲍鱼的故事。谢谢大家!


- END -


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