發展前景近10年來，由於海洋在沿海國家可持續發展中的戰略地位日益突出，以及對海洋環境特殊性和海洋生物多樣性特點認識的不斷深化，海洋生物資源的多方位開發利用極大地促進了海洋生物技術研究和應用的快速發展。1989年在日本召開第壹屆國際海洋生物技術大會(以下簡稱MPS大會)時，只有幾十人參加，而1997年在意大利召開第四屆IMBC大會時，與會人數達到1000多人。現在IMBC會議已經成為全球海洋生物技術發展的重要標誌，出現了火熱的局面。IMBC 2000年奧運會剛剛在澳洲開幕，IMBC 2003年奧運會的籌備工作已經在日本展開，日本為主辦IMBC 2006年奧運會做了前期宣傳，並贏得了主辦權。每三年舉辦壹次的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學者展示和交流研究成果，探索新的研發方向，也極大地推動了區域海洋生物技術研究的發展進程。在各大洲都建立了區域性學術交流組織，如亞太海洋生物技術學會、歐洲海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會。各國也建立了許多研究中心，其中比較著名的有馬裏蘭大學海洋生物技術中心、加州大學聖地亞哥分校海洋生物技術與環境中心、康涅狄格大學海洋生物技術中心、貝爾根大學海洋分子生物學國際研究中心、日本海洋生物技術研究所等。這些學術組織或研究中心舉辦各種研討會或工作組會議，研究和討論具有區域特色的海洋生物技術。從65438到0998，在歐洲海洋生物技術學會、日本海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會的支持下，原《海洋生物技術雜誌》和《分子海洋生物學與生物技術》聯合出版為《海洋生物技術雜誌》(以下簡稱MB T)，現已成為國際權威刊物。作為壹個新的學科領域，海洋生物技術已被明確定義為“海洋生物的分子生物學如細胞生物學和其他技術應用”。
為了適應這種快速發展的形勢，美國、日本、澳大利亞等發達國家相繼制定了國家發展計劃，將海洋生物技術研究確定為21世紀的優先發展領域。從65438到0996，中國還不失時機地將海洋生物技術納入國家高技術研究發展計劃(863計劃)，為以後的發展奠定了基礎。不言而喻，到目前為止，海洋生物技術不僅已成為海洋科學與生物技術交叉發展的新的研究領域，而且是21世紀世界各國科技發展的重要組成部分，並將表現出強勁的發展勢頭和巨大的應用潛力。
1.發展特點
1.1加強基礎生物學研究是推動海洋生物技術研究和發展的重要基石，海洋生物技術涉及的範圍很廣，如分子生物學、細胞生物學、發育生物學、生殖生物學、遺傳學、生物化學、微生物學、生物多樣性和海洋生態學等。為了使其發展有堅實的基礎，研究者非常重視相關的基礎研究。在IMBC 2000年會議期間，當筆者問壹位資深與會者:這次會議的主要進展是什麽？他毫不猶豫地回答:分子生物學水平的研究成果增加了。確實如此。對近期研究成果的統計表明，海洋生物技術的基礎研究更多地集中在分子水平，如基因表達、分子克隆、基因組學、分子標記、海洋生物分子、物質活性及其化合物。這些指導性的基礎研究將對未來發展產生重要影響。
1.2促進傳統產業是海洋生物技術應用的主要方面。目前，應用海洋生物技術促進海洋產業發展主要集中在水產養殖和海洋天然產物的開發上，這也是海洋生物技術研發的強勁動力。精力充沛的原因。在水產養殖方面，在改善重要水產養殖物種的繁殖、發育、生長和健康方面取得了令人鼓舞的進展，特別是在培育品種的優良性狀和提高抗病性方面，如培育生長激素轉基因魚、貝類多倍體育種、魚類和甲殼類性別控制、疾病檢測和預防、DNA疫苗和營養強化等。在海洋天然產物的開發中，利用生物技術的最新原理和方法，開發和分離海洋生物的活性物質，確定分子組成和結構，生物合成方式，測試生物活性，明顯促進了新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新壹代海洋生物制品和化學品的產業化發展。
1.3確保海洋環境的可持續利用是海洋生物技術研究和應用的另壹個重要方面。保護海洋環境，控制汙染，使海洋生態系統的生物生產過程更加有效，是壹個比較新的應用和發展領域。因此，從技術發展和產業發展的角度來看，都有很大的潛力可以挖掘。目前涉及的研究主要包括生物修復(如生物降解和富集、固定有毒物質技術等。)、抗生物粘附、生態毒理學、環境適應和* * *衛生學。有關國家把“生物修復”作為保護海洋生態環境和海洋產業可持續發展的重要生物工程手段。美國和加拿大聯合制定了海洋環境生物修復計劃，以促進這壹技術的應用和發展。
1.4與海洋生物技術發展相關的海洋政策壹直備受公眾關註，其中海洋生物技術的發展戰略、海洋生物技術的專利保護、海洋生物技術對水產養殖發展的重要性、轉基因物種的安全與控制、海洋生物技術與生物多樣性的關系、海洋環境保護的制定與實施等備受關註。
2.關鍵發展領域
目前，國際海洋生物技術的重點研發領域主要包括以下幾個方面:
2.1發育和繁殖的生物學基礎了解海洋生物胚胎發育、變態、成熟和繁殖各環節的生理過程和分子調控機制，不僅對闡明海洋生物生長、發育和繁殖的分子調控規律具有重要的科學意義，而且對應用生物技術促進生物的生長發育，調控其繁殖活動，提高水產養殖的質量和產量具有重要的應用價值。因此，這項研究是近年來海洋生物技術領域的研究熱點之壹。主要包括生長激素、生長因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長-催乳素激素、滲透壓調節激素、生殖抑制因子、卵母細胞最終成熟誘導因子、性別決定因子和性別特異性基因的基因鑒定、克隆和表達分析，以及魚類胚胎的細胞培養和定向分化。
2.2基因組學和基因轉移隨著全球基因組計劃特別是人類基因組計劃的實施，各種生物的結構基因組和功能基因組的研究成為生命科學的重點研究內容，海洋生物基因組特別是功能基因組的研究自然成為海洋生物學家的新熱點。目前的研究重點是代表性海洋生物(包括魚、蝦、貝類、病原微生物和病毒)的全序列測定，以及特定功能基因的克隆和功能分析，如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因、耐鹽基因等。在此基礎上，基因轉移作為對海洋生物進行遺傳改良、培育生長迅速、抗逆性強的優良品種的有效技術手段，已成為該領域應用技術研發的重點。近年來，研究主要集中在目標基因的篩選上，如抗病基因、胰島素樣生長因子基因和綠色熒光蛋白基因。大規模高效的轉基因方法也是基因轉移研究的關鍵方面。除了傳統的顯微註射法、基因槍法和精子攜帶法外，還發展了逆轉錄病毒介導法、電穿孔法、轉座子介導法和胚胎細胞介導法。
2.3病原生物學和免疫隨著海洋環境的逐漸惡化和海水養殖的大規模發展，病害問題已成為制約世界海水養殖發展的瓶頸因素之壹。研究病原生物(如細菌、病毒)的致病機理、傳播途徑及其與宿主的相互作用，是發展有效防治技術的基礎。同時，開展海水養殖的分子免疫學和免疫遺傳學研究，了解海水魚、蝦、貝的免疫機制，對於培育抗病養殖品種，有效防控養殖病害具有重要意義。因此，病原生物學和免疫已成為目前海洋生物技術的重點研究領域之壹，主要集中在病原微生物相關基因、海洋生物抗病相關基因的篩選和克隆、海洋無脊椎動物細胞系的建立、海洋生物免疫機制的探討、DNA疫苗的研制等方面。
2.4生物活性及其產物海洋生物活性物質的分離利用是海洋生物技術的另壹個研究熱點。現代研究表明，獨特的化合物廣泛存在於各種海洋生物中，以保護自己不在海洋中生活。不同海洋生物的活性物質在生物醫學和疾病預防方面顯示出巨大的應用潛力。例如，海綿是分離天然藥物的重要資源。此外，壹些海洋微生物具有耐高低溫、耐高壓、耐高鹽、低營養的功能，研究開發這些具有特殊功能的海洋極端微生物，有可能獲得陸地上無法獲得的新的天然產物。因此，對極端微生物的研究已成為近年來海洋生物技術研究的重點。該領域的研究重點包括抗腫瘤藥物、工業用酶和其他專用酶、極端微生物中特定功能基因的篩選、抗菌活性物質、抗生殖藥物、免疫增強劑、抗氧化劑和工業化生產。
2.5海洋環境生物技術該領域的研究重點是海洋生物修復技術的開發和應用。生物修復技術是壹種海洋環境生物技術，其含義比生物降解更廣泛，以生物降解為核心。其方法包括利用生物或其產物降解汙染物，降低毒性或將其轉化為無毒產物，富集和固定有毒物質(包括重金屬)，大規模生物修復還包括生態系統中的生態調節。應用領域包括大規模水產養殖和工廠化養殖、石油汙染、重金屬汙染、城市汙水排放和其他海洋廢棄物(水)處理。目前，微生物對環境反應的動力學機制、降解過程的生化機制、生物傳感器、海洋微生物與其他生物之間的生物學關系和互利機制、抗粘附物質的分離純化是該領域的重要研究內容。
3.前沿領域的最新研究進展
3.1發育和生殖的調控利用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)調控甲殼動物成熟和生殖的技術[1]，研究了甲狀腺激素對金少生長發育的調控。結果發現，甲狀腺激素受體的mRNA水平在腦中最高，在肌肉中最低，在肝、腎和鰓中的表達水平中等。說明甲狀腺素受體在成人金銀腦中起重要作用[1]。鑒定了柄海鞘的同源盒基因，分離出30個同源盒基因[1]，建立了青鳉的同源盒基因[1]。建立了虹鱒魚原始生殖細胞培養並分離出Vasa基因[2]，分離鑒定了斑節對蝦生殖抑制激素[2]。通過受體介導法篩選GnRH類似物用於魚類繁殖[2]，建立海綿細胞培養技術用於藥物篩選[2]，建立研究基因表達的模型系統，通過基因轉移研究海膽胚胎工程[研究人葡萄糖基轉移酶和大鼠己糖激酶cDNA在虹鱒魚胚胎中的表達[3]，建立通過細胞周期蛋白依賴性激酶活性測定海洋魚苗細胞增殖率的方法[3]。研究了斑節對蝦蛻皮過程中幾丁質酶基因的表達[4]，從海參中分離出同源盒基因並測序[4]。
3.2功能基因的克隆建立了牙鮃肝臟和脾臟中mRN A的表達序列標記，從壹株深海耐壓細菌中分離出壓力調節操縱子，從大西洋鮭魚中分離出雌激素受體和甲狀腺素受體基因，從挪威對蝦中分離出性腺抑制激素基因[1]；將DNA微陣列技術應用於海綿細胞培養，構建了南美白對蝦的遺傳連鎖圖譜，建立了海洋紅藻EST，從海星卵母細胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞單位，初步表明硬骨魚IGF-I pro-E肽具有抗腫瘤作用[2]；構建了海洋酵母de-baryomycetes Hansen II質粒載體，從鯉魚血清中分離純化了蛋白酶抑制劑，從青蟹血細胞中分離了抗菌肽樣物質，從紅鮑魚中分離了肌動蛋白啟動子。發現細胞周期依賴性激酶活性可作為海洋魚苗細胞增殖的標誌，並克隆和測序了鰻鱺細胞色素P4501A cD-NA。用基因轉移法分析了鰻鱺細胞色素P450IAI基因的啟動子區，分離克隆了鰻鱺細胞色素P450IAI基因，建立了適用於溝邵遺傳作圖的多態性EST標記，構建了牙鮃EST數據庫並鑒定了壹些新基因，建立了斑節對蝦的壹些組織特異性EST標記，從感染平魚彈狀病毒的淋巴細胞EST中分離出596個cDNA克隆[3用PCR克隆了壹條自花受精的兩性魚？從金鯛魚CDNA文庫中分離出壹個肌動蛋白基因，多肽延伸因子EF-2CDNA克隆，在湖鱒基因組中發現了TC1樣轉座子元件[4]；已鑒定和克隆的基因包括:南美白對蝦抗菌肽基因、牡蠣過敏原基因、大西洋鰻鱺和大西洋鮭抗體基因、虹鱒魚Vasa基因、青鳉P53基因、鞭毛藻真核起始因子5A基因、條紋鱸魚GtH受體cDNA、鮑魚肌動蛋白基因、藍藻丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質基因調控序列等。
3.3通過基因轉移分離克隆了鮭魚IGF基因及其啟動子，構建了鮭魚IGF(胰島素樣生長因子)基因的表達載體[1]。利用核定位信號因子[1]提高了外源基因轉移到斑馬魚卵中的整合率，建立了快速生長的轉基因羅非魚品系，並對其安全性進行了評價。對轉基因羅非魚進行三倍體誘導，發現三倍體轉基因羅非魚比轉基因二倍體魚生長快，但比非轉基因二倍體魚好。同時轉基因三倍體雌魚完全不育，值得推廣[2]。研究了超聲波處理促進外源DNA與金鯛魚精子結合的技術方法，並以GFP作為細胞和生物體內基因表達的指標。結果表明，轉基因鯰魚比對照組生長速度快33%，轉基因魚逃敵能力差，可以放歸自然，不會對生態環境造成大的危害[3]；以GFP為遺傳標記研究了斑馬魚轉基因條件的優化和表達效率[3]；在抗病基因工程育種方面，構建了海洋抗菌肽和溶菌酶基因的表達載體，並進行了基因轉移實驗[2]；目前，轉基因研究的品種已經從經濟養殖的魚類逐漸擴展到養殖的蝦類、貝類和壹些觀賞魚[2.3]。通過基因轟擊將外源基因轉移到虹鱒魚肌肉中，並獲得穩定表達[4]。
3.4分子標記技術與遺傳多樣性研究了利用魚類基因內含子作為遺傳多樣性評價指標的可行性，並利用SSCP和測序方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]，研究了南美白對蝦消化酶基因的多態性[1]。利用寄生原生動物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區序列作為標記檢測這些病原體在環境水體中的汙染程度，利用18S和5.8 S核糖體RNA基因之間的第壹個內部間隔區(ITC-1)序列作為標記研究甲殼動物的種間和種內遺傳多樣性[2]；對斑節對蝦三個群體的線粒體DNA多態性進行了研究，並用PCR技術鑒定了夏威夷蝦虎魚幼苗的物種特異性。通過測定內含子序列揭示了南美白對蝦的種內遺傳多樣性，並利用同工酶、微衛星DNA和RAPD標記評價了不同群體褐鱒的遺傳變異。從比目魚中鑒定分離出12種微衛星DNA，在加州魷魚中發現了高度變異的微衛星DNA[3]。壹種深水魚(Gonostoma gracile)的線粒體基因組的結構被闡明，並且在硬骨魚類中發現了第壹個tRNA基因重組的例子。測定了具有重要商業價值的海洋輪蟲的衛星DNA序列。利用RAPD技術從泥鰍和鰨魚中篩選微衛星重復序列，從多毛類動物中分離出高度多態的微衛星DNA。利用RAPD技術研究了泰國東部泥蟹的遺傳多樣性。利用AFLP方法分析了母系遺傳物質對雌核發育條紋鱸基因組的貢獻[4]。
3.5DNA疫苗與疾病預防構建了針對魚壞死病毒的DNA疫苗[1]；對虹鱒魚IHNV DNA疫苗的構建和疾病預防進行了研究。結果表明，用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒，誘導了非特異性免疫保護反應，證明了魚類DNA免疫途徑的可行性，並從虹鱒細胞系中鑒定出幹擾素誘導的蛋白激酶[2]；建立了檢測養殖對蝦病毒病原的ELISA試劑盒，並利用PCR等分子生物學技術對對蝦病毒病原進行了鑒定。利用魚類的非特異性免疫指標對海洋環境進行監測，研究了通過抗病基因轉移提高鯛科魚類抗病能力的可行性，並研究了文蛤唾液酸化蛋白的抗菌防禦反應[2]。研究了壹種海洋多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了檢測牡蠣病原體的PCR—ELISA方法[3]；研究了Latrunculin B毒素在紅色海綿中的免疫定位[4]。
3.6生物活性物質從海藻中分離出新的抗氧化劑[1]，建立了大量生產生物活性化合物的海藻細胞和組織培養技術，建立了體外海綿細胞培養制備抗腫瘤化合物的方法[1]；從不同生物(如對蝦和細菌)中鑒定並分離出抗菌肽及其基因，從魚類水解液中分離出可作為微生物生長底物的活性物質，海洋生物中存在抗粘附活性物質。從蟹和蝦中提取免疫激活劑，從海藻和藍細菌中純化發光細菌致死化合物。海星提取物顯示了小鼠精子細胞形成的效果。從海洋植物大葉藻中分離出壹種無毒的抗粘附活性化合物，從海綿和海鞘提取物中分離出壹種抗腫瘤化合物，開發出壹種珊瑚變態的天然誘導劑，從海膽中分離出壹種新的抗氧化藥物，在海洋甲藻植物中鑒定出壹種長碳鏈的高度不飽和脂肪酸(C28)，表明海洋真菌是分離抗菌肽等生物活性化合物的理想來源[2]；發現海洋假單胞菌硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性。從硬殼蛤中分離出谷胱甘肽-S-轉移酶，從鯉魚血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑，從海綿中分離出氨刺激脯氨酸二肽酶，從壹種珊瑚中分離出具有類DNA酶活性的物質，建立了開放式海綿培養體系，為生物活性物質的大量制備提供了充足的海綿原料[3]。從蝦肌肉水解產物中分離抗氧化肽[4]；
3.7生物修復、極端微生物和抗附著研究了轉重金屬硫蛋白基因藻類對海水環境中重金屬的吸附能力，表明明顯大於野生藻類[1]，研究了石油降解微生物在修復石油汙染的海水環境中的修復能力和應用潛力[1]。研究了海洋磁性細菌在海水環境中去除和回收重金屬的應用潛力[1]。利用芽孢桿菌去除漁場汙水中的氮，利用分子技術篩選用作海水養殖餌料的微藻，開發六價鉻在生物修復中的應用潛力，分離耐冷癸烷降解菌，研究海洋環境中多環芳烴的微生物降解技術[2]；從嗜鹽菌中分離滲透壓調節基因，生產重組四氫嘧啶(滲透壓調節因子)。從2650米深海分離到壹株耐熱細菌，可用於分離耐熱酶和耐熱酶。在壹種耐熱細菌古菌中發現了d-氨基酸和厭氧氨基酸消旋酶，並測定了三種海洋火災球菌的基因組DNA序列。借助於CROSS/BLAST分析，篩選出特定的功能基因，從海底沈積物、海水和北冰洋中收集到65，438+0，000多種嗜冷細菌，並從這些細菌中分離出多種適冷酶[2]。建立了藤壺附著誘導物質的簡易測定方法，研究了綠藻門和* * *菌的形態相互作用，研究了珊瑚抗附著物質(dterpene)類似物的抗附著和麻醉作用[3]。分析海岸環境汙染的初始過程，檢測沈積物和附著物的影響[4]。
4.前景和建議
以上研究分析表明，海洋生物技術作為壹門全新的學科，已經成為21世紀海洋研究開發的重要領域，並沿著三個應用方向快速發展。壹是水產養殖，其目標非常明確，就是提升傳統產業，推動水產養殖在優良品種培育、疾病預防、規模化生產等多方面的跨越式發展；二是海洋天然產物開發，旨在發掘和開發新的高附加值海洋資源，促進新型海洋藥物、高分子材料和具有特殊功能的海洋生物活性物質的產業發展；第三，海洋環境保護，其目標是確保海洋環境的可持續利用和工業的可持續發展。令人欣慰的是，這種應用發展趨勢與我國海洋事業的發展需求相壹致，特別是與海洋生物資源可持續開發利用的高科技需求相壹致[5]。事實上，在過去的五年裏，我國海洋生物技術研究和應用取得了長足的進步，取得了壹批世界壹流的研究成果，對海洋事業的發展起到了重要的推動作用。21世紀，加大海洋863的支持力度，進壹步推動我國海洋生物技術的快速發展，不僅具有現實意義，而且具有戰略價值。此外，面對科技全球化的挑戰，多渠道加強國際合作與交流，推動我國海洋生物技術創新和產業化向更高水平發展也非常重要。
從技術應用的角度來看，海洋生物技術主要是利用海洋環境的特殊性和生物多樣性的特點，在分子和細胞水平上，即在高科技水平上開發利用海洋生物類群資源。遺傳資源和天然產物資源，那麽與此相關的基礎研究就非常重要。其實這也是國際研發的壹個趨勢。為了彌補這壹不足，我國海洋生物技術的發展需要多方面的支持和配合，不僅要與國家重點基礎研究發展計劃、國家自然科學基金等相關計劃進行溝通和銜接，還要加強基礎建設。要加強中試和產業化基地以及開放實驗室、研究基地、生物多樣性資源庫、種子庫、信息數據庫等基礎設施建設。這些措施對我國海洋生物技術向更高水平發展具有深遠意義。
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