盡管仍有許多挑戰需要克服，但基因組測序在水產養殖中的實際應用越來越廣泛，而且隨著成本的降低，它將越來越廣泛地應用。

20年前，人類基因組計劃（Human Genome Project）宣布已對人類基因組“工作草案”進行了測序。自從項目開始以來，基因組測序變得更快、更便宜，我們現在能夠通過商業實驗室對我們的單個基因組測序。但是，基因組測序是什么，它對水產養殖意味著什么？

背景

分子DNA通常被描述為包含“生命的基石”，其長的化學序列形成了控制我們生理許多方面的基因。我們的大多數基因在一個人和另一個人之間并沒有什么不同，但是在這種一致性中，有一些微小的變異，導致了一些使我們獨一無二的特征，比如眼睛的顏色。一個人的全部基因被稱為基因組。簡而言之，基因組測序是我們解讀基因組中基因的一種方法。

建立一個基因組庫，我們可以找到個體之間存在差異的地方，并揭示這些差異是如何影響特征的。我們也可以更好了解基因如何互相影響，甚至如何和環境相互作用，從而產生特征上的變化——比如溫度如何影響魚的大小。我們還可以比較一個物種和另一個物種的基因組，看看是同一個基因控制著相同的特征，還是相似的變異或突變導致了相似的結果。盡管目前遺傳學在水產養殖中不如在陸地養殖中流行，但接受遺傳學并不是什么新鮮事。傳統的選擇性育種方法依賴于我們觀察個體的表型——其基因在環境中的表達方式。例如，如果我們看到一個個體長得特別大，我們可能想利用這個個體來繁殖更大的后代。事實上，遺傳學是水產養殖者所感興趣的各種特性的基礎。

實際應用

一年前，位于法國CIRAD的Hugues de Verdal博士，發表了他的文章證明飼料效率是遺傳改良養殖羅非魚（GIFT）的一個可遺傳特性。事實上，de Verdal用遺傳學解釋了羅非魚大約30%的攝食效率，這不是一個小數目。因為這一特性是遺傳的——由個體的基因驅動——所以有可能選擇性地繁殖羅非魚以提高飼養效率。

De Verdal是第一批確定水生物種飼料效率遺傳基礎的人。盡管他在這項研究中沒有使用測序法，但De veldar認為，采用這種技術有很大的好處，即在精確度和預測能力方面。他解釋說： “你將獲得更多關于父母所給基因的信息，因此使用基因組技術來估計（某一性狀的）遺傳力和估計每條魚的繁殖價值更為準確。” 有些時候很容易分辨基因的基礎特點（性狀）。

比如，服用抗凍蛋白基因，可以使一些種類的魚在零度以下生存。實驗性的抗凍蛋白基因從冬季比目魚轉移到受精的大西洋鮭魚卵中是轉基因鮭魚研究早期階段的一部分。然而，大多數水產養殖者所渴望的特性并不是來自單一的基因。De Verdal懷疑影響飼料效率來自其中一組基因。

他解釋說：“我們非常確定，沒有一種基因能在飼料效率的各個方面起主導作用，因為它可能來自很多不同的東西，比如營養物質的吸收，可能是胃腸道的大小和呼氣。” “可能真的很復雜。”

基因組測序有助于解開這種復雜性。水產養殖的潛在應用有很多。例如，對于以單性種群為目標的孵化經營者來說，了解基因和環境如何在基因型水平而不是表型水平上相互作用可以精確地指導溫度的選擇，而溫度對某些物種的性別有影響。對于育種家來說，先進的選擇性育種技術可以有效和精確地培育出專為一系列農業條件培育的菌株。甚至有可能操縱控制疾病彈性等特性的基因。

一些研究人員甚至已經開始對病原體基因組進行測序，除其他外，這有助于確定傳播途徑，幫助改進疾病管理。對于那些使用野生親魚群的人來說，了解野生種群的基因組不僅有助于管理親魚群漁業，而且還可以確保你沒有意外地發現一個看起來像你想要的物種，但實際上是另一個物種。這只是潛在應用的一個小樣本，隨著水生物種基因組研究變得越來越普遍，其數量將不斷增加。

挑戰

與任何技術應用一樣，水生物種也存在挑戰。正如澳大利亞詹姆斯庫克大學的基爾·贊格教授所強調的，這包括在甲殼類動物和蝦等動物身上發現的相對較高水平的多糖。多糖是一種復雜的化合物，用于防御機制和其他生物過程，但它們抑制測序，”Zenger解釋說。事實上，對于大多數水產養殖物種來說，沒有一個基礎基因組序列可以讓研究人員開始研究。Zenger和de Verdal都指出，建立任何物種的基礎基因組序列都可能意味著對數千個個體的基因組進行測序。

另一個挑戰涉及水生物種高度重復的基因組及其高突變率。當一個基因組被測序時，我們不會得到一個單一的、整齊有序的輸出。基因組按小部分順序排列，然后按正確的順序重新組合起來。曾格解釋說：“基因組越復雜，重復性越強，就越難重新組合起來，因為（測序）軟件會變得混亂。”。

Zenger指出，基因組技術在水生物種上的應用仍處于發展的早期階段，相信技術挑戰和缺乏基線序列將得到克服。

對于急于開始在農場或孵化場直接使用基因組測序的水產養殖者來說，有一些壞消息。

“你不能買現成的技術，”曾格指出。此外，盡管測序的成本正在下降，研究應用更加容易獲得，但目前對許多水產養殖者來說，測序成本仍然太高——除了與高價值物種合作的大型商業運營。

然而，這可能只是暫時的情況。目前的研究仍然是商業應用的基礎，成本繼續下降。常規的商業用途將會很快投入使用。