基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的应用进展

唐晓薇

华南农业大学  广东广州  510642

摘要：随着社会经济的飞速发展，过度捕捞、环境污染、生态入侵、生境丧失等问题逐渐出现，给基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种带来了一定的威胁。海洋生态系统是人类赖以生存和发展的重要物质和文化基础。完善海洋生态系统养护和管理，才可以在潜移默化的历程中，实现基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种可持续保护和发展。基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种研究与保护是当前生物多样性领域的热点问题，概述基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的研究进展，不仅可以探究问题趋势，还可以根据热点方向，指明今后基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种评价方向。

关键词:基因编辑CRISPR技术；海洋生物;多样性;热点分析

引言

   随着经济的发展，人口的增加，海洋生物资源的开发和利用己成为当前世界各海洋国家竞争的焦点。生态系统遭受破坏的过程尚在继续，给生物多样性造成的压力越来越大。基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种脆弱性和适应能力的降低，可以向人类提供生态系统服务水平和可持续性相关内容。协调好人类海洋开发利用活动和基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种保护之间的关系，才可以结合实际，维护海洋生态系统的健康发展。海洋蕴藏着丰富的海洋生物资源，它们具有现实或潜在价值。但是，随着经济的不断发展，基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种受到严重威胁。很多人员掠夺性地使用生物资源，不断地捕捞低龄幼鱼，导致种群崩溃出现。海洋占地球面积 71％，展现了巨大的资源空间，实现了可持续的宝贵财富。基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的研究滞后于陆地和淡水，获取的方式较为复杂。食物网变化，不仅降低了海洋的自我调节能力，展现了人类社会的多样性。物种多样性即一个区域内物种多样化的状况，合理的整合基础，合理的统筹规划，提出更有效的保护措施。

一、国际生物多样性主要研究计划

    在全球变暖和人类干扰活动的共同作用下，食物网变化，不仅海洋的自我调节能力下降，并且生物多样性丧失，进而为民众服务的能力也会不足。我国对此的研究起步较晚，与国际化的水准还存在一定的距离。从多维的角度进行分析，需要根据实际，分析过程和肌理，针对性的提出合理的解决措施。从国际化的角度分析，首先，生物多样性公约（CBD）。《保护生物多样性公约》呈现到大家的视野当中以后，世界环境保护领域在发展中，为国际化合作提供了基础准备。生物多样性指标中，包含了不少的内容，利用该指标评价国家生物的现状和未来的发展趋势。在生物多样性的评价中，以此为议题，形成属于自己的决策。其次，国际生物多样性计划（pERSITAS）。在目前的发展路径中，需要按照合理化的规划，加大生物多样化的理解，合理的编制分类，提高系统的影响程度。生物多样性不仅要加大保护的程度，还要建立可持续发展路径。确定“生物发现、生态系统服务、生物可持续性”的发展方式，监测生物多样性变化，探究现状，提高预知能力。第三，国际海洋生物普查计划，从基因、物种和种群三个层面，展现全球海洋生物的种类、数量，提高最大限度的分布情况，在现有的栖息地中，探究未来的发展路径。CoML 的研究范围较为广泛，在实施的现场的调研中，保持合理的群预测。中国基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种中，可以根据全球性生物多样性计划，展现出属于国际化的发展路径，建立一个综合交叉的科学框架。

二、我国生物多样性调查工作的开展情况

    从目前的形势上看，《中国植物志》、《中国海藻志》等都属于当前的发展路径，开展生态环境调查。这些工作的开展中，要以多样化为基础，展现生物多样性的调查和评估。虽然生物多样性研究已经经过多年的研究，在南沙群岛及其邻近海区综合科学调查中，要整合基础，提高综合全面的发展基础。各省海洋渔业主管部，要根据实际需要，有计划的制定多海洋生态，合理实施资源调查与监测工作。大黄鱼、小黄鱼、带鱼和乌贼被称中国的四大海产，也是主要捕捞对象。在有些海域已经形不成鱼汛，影响了环境的健康发展。基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种、评价生态系统健康程度属于当前状态下，不可或缺的一部分，要结合实际，保护基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种，了解生态特征和健康性。生态系统健康是近年来生态学研究的热点问题之一，要积极的整合基础，维持系统整合性。完成生态系统健康评价，揭示自然与人类健康关系，保持区域可持续发展，协调社会经济和生态环境的不同目标。从单一学科到跨学科交叉研究范式进行整合，探索相关领域开发和管理，创新发展区域合作。

三、生物多样性评价

第一，评价指标。随着相关国家、区域性的实践发展，海洋空间在规划的历程中，要合理的统筹发展。跨界海洋空间规划的发展，加大海洋保护区建设，建立国生物多样性保护体系。海洋保护区对于改善海洋现状的视角进行分析，建设跨界共管的红海和平公园。评价指标的确定需要确定全球生物多样性保护工作，落实指标体系。从生态系统和物种两个不同的视角，展现不一样的海洋营养指数。Reid（1993）就构建了PSIR 模型，其中具备12个指标组合，呈现了不同的体系。这些体系都和生物多样性保护工作存在着一定的关系。CBD 相关指标体系中，其中的“海洋营养指数”一直使用到今天。很多的学者，在此基础上，建立了适合的生物多样性评价指标体系，落实了属于当地的生物多样性指数评价方式。一般的情况下，张峥等从生态系统中，选择出多样化的方式，展现出不一样的环境类型，落实了6个不一样的评价指标

。万本太等是在5个不一样的指标中，体现了物种的丰富性与完整性，建立多样性的生态系统类型。俞炜炜等人，在压力-状态-相应（PSR）的基本框架中，就是以生境物理破坏、海洋污染、社会和经济相应的情况下，展现了生态系统的完整性，物种发展的多样性等。评价指标是在整体的基础上，结合地域的特点，构建适合指标特征的发展体系。尤其是基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种评价需要根据当前的特殊性，分析海洋生态系统的连通性与多样性、复杂性。目前评价体系，要以物种数和群落多样性、海洋营养指数、分类多样性指数等，建立单独的指标数，体现出属于自己的特殊性，建立综合的价值评估方法。第二，评价方法。基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的研究滞后于陆地和淡水，在研究的时候，获取的方式较为复杂。海洋物种有20万种，仅占地球陆地、淡水等的 10％左右。从系统的角度分析，海洋物种分布是不均匀的，会受到多样化物种的影响。生态系统的评价主要氛围外在和内在的评价两种类型。实际应用中，不同的学者在不一样的发展中体现了不同的价值表达方式，需要满足环保的表达措施。不少学者要利用自然的有效性进行合理的分析，解决无穷的内在价值问题，实现无限的利用价值。但是，在实践中不少人出现了思维的偏差，对自然资源实施了掠夺，让环境出现了不可逆的问题。认为将自然的内在价值货币化属于不合理的现象，这种偏差会造成人类无规范。要想长期保护生态系统的关键，就要根据实际，建立内在的价值发展路径。不同评价方法的结果展示手段也不一样，主要是货币形式和GIS 手段两个类型，绘制一张生物价值基线图，可以体现出不同的空间分布方式，可以在直观的基础上，帮助海洋行政部门合理的开发，建立有效的空间开发方式。

四、热点分析

从基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种领域的研究热点的角度进行分析，探究多样化的发展方式。Citespace 中，就是以中心指标为基础，对相关的内容实施合理的衡量。一般的情况下，中心性越大、出现频次越高。Marine biopersity、Biopersity所出现的频率是最高的，Sea (Ocean/Marine)、Conservation等所出现的频率紧随其后。海洋保护区、生物群落、生态系统、物种丰度等都属于检索较多的关键词。突变检测等，突变强度越高，那么大家对其的关注度就会逐渐增加。从基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的基础上，以突变性关键词来看，呈现出多元化现象。与此同时，从不同的时间段中，可以看到不一样的突变性关键词。

表（1）基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种高频关键词

序号	关键词	频次	中心性
1	基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种	696	0.08
2	生物多样性	382	0.10
3	海洋	322	0.12
4	保护	304	0.15
5	多样性	247	0.06
6	气候变化	238	0.08
7	模式	217	0.06
8	管理	177	0.03
9	影响	172	0.09
10	珊瑚礁	157	0.04
11	群落	149	0.05
12	海洋保护区	129	0.09
13	渔业	128	0.06
14	物种丰度	122	0.02
15	生态系统	106	0.07
16	聚集	100	0.08
17	生物地理学	99	0.11
18	群落结构	99	0.11
19	栖息地	93	0.01

   通过进一步梳理和分析，可以看出最为热门的属于5个领域，展现了不同的热点内容。第一，人类活动和气候变暖对基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的影响。展现了不一样发展变化，这些都属于基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种变化，所涉及的驱动因素都是不一样的。从捕捞活动、环境污染等因素看，这些都属于威胁性的因素，在很大的程度上会影响全球海洋性的生物多样性。在长期的发展看，最大的威胁就是海洋酸化和气候变暖，这些都会在国家的层面上进行推进。《生物多样性公约》中，使用生态系统方法，根据实际情况，针对性的制定出合理的优化措施。第二，基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种保护及其可持续利用。到 2022 年的年初，大家可以直观的看到，17%的陆地和内陆水域及10%海洋区域，可以呈现生物多样化的发展趋势，要以同等的重视程度，提高地方特色的保护程度。合理的将区域和陆地及海洋协调起来，加大综合管理的力度，强调基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的保护工作，为后续的管理提供了良好的基础准备。第三，管理国家管辖范围外海洋保护区，展现生态或生物学意义，加大保护措施建设。在发展的时候，非目标物种和生态系统功能的优势性还不够清晰，在这些社会经济利益的基础上，加大保护的程度。第四，基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种和生态系统变化要加大评价的机会。鱼类、海龟、鸟类、哺乳动物等属于全面数据的基础上，将微生物的生物量呈现到大家的视野当中。观察沿海生物多样性和物种属于经常使用的方式，可以以视觉分析为基础，分析物种灭绝、物种丰度的变化等相关的内容，探究基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种。在长期的发展历程中，加大重点区域的建设，提高区域的养护管理程度，提高预测的能力

。第五，实施海洋生物遗传多样性、基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种地理变异上的研究。可以根据DNA 测序等方式，加速分析其物种类级，使用DNA 条码来解释海洋鱼类。在研究的过程中，要监测基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种资源，展现更为广阔的发展场景。

   从发文量的年度动态分布及其被引情况来看，受到国际同行的高度关注。如詹姆斯库克大学、塔斯马尼亚大学等建立了不同的合作关系，但是在合作的过程中，相对内容较为分散。从研究热点来看，主要就是从以上的五个视角进行探究，这些热点之间存在很多交融的地方。本研究利用文献计量学方法，将基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的动态研究方式呈现出来。但是，数据上还存在一定的局限性。首先，要在《生物多样性公约》的基础上，加强海洋和沿海地区的综合管理，提升对沿海生物多样性正面影响。其次，要在依据联合国海洋可持续发展目标，完成海洋空间的规划与管理，提高代表性区域的保护力度。之后，还有一些珊瑚礁、红树林等较为脆弱的海洋生态系统中，一旦受到干扰或者是破坏，那么就很难恢复到原本的样子，此时，就要结合现实的需要，加大预警方式或者是生态系统的管理。最后，在海洋遗传资源和水下视频技术的使用中，要结合实际，重点分析这些内容，有效收集、整理、分析和管理，完成数据共享，为生物多样性做出属于自己的共享。全球变化促使海洋环境大尺度的改变，造成鳀渔业严重衰退，环境变化差异性，使生态系多样性发生变化。海洋生态系多样性的研究重点与该区域环境保护、渔业生产、濒危物种的保护等内容相互结合起来，为后续的机会改变提供基础准备，展现了较高的应用价值。

五、建议和展望

随着社会的进步，海洋是人类进入当前世界生存与发展的重要场地，大家都要承担起生态环境保护的重要责任和义务。现代科学与技术的进步，为基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种今后研究提供了有利条件。借鉴国外生物多样性立法经验，提高管理的力度，建立数据化系统，重点分析生态系统和脆弱生态系统。在数据实时性的监控下，对相关的内容做出及时的调整，提高模型评估的灵活性，增加当前的可信度，完成交叉学科的融会贯通。多角度认识海洋生态系统，找到发展规律，探究演变的过程，科学的评估与分析，为基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种研究提供基础条件，最终促进海洋的可持续发展。

参考文献：

[1]陈颖,张洪宽,何成,Tan Karsoon,郑怀平.一种电转染华贵栉孔扇贝基因编辑的应用方法[J].海洋通报,2023,42(01):66-73.

[2]陈映丹. 虫黄藻MAAs生物合成相关基因的分析及DHQS-OMT基因的鉴定[D].遵义医科大学,2022.

[3]谢涛. ASIP基因脂肪组织特异敲入小鼠模型构建及对脂代谢的调控机制研究[D].广东海洋大学,2022.

[4]陈映丹,张扬,夏嫱,孙虹霞.CRISPR/Cas基因编辑技术及其在微藻研究中的应用[J].生物技术通报,2022,38(05):257-268.

[5]于红,刘欣,李琪.基因编辑技术在贝类中的应用进展与展望[J].水产学报,2022,46(04):636-643.

[6]王凌,谭训刚,吴志昊,王丽娟,尤锋.CRISPR/Cas9技术在牙鲆性别与肌肉发育相关基因编辑中的应用研究[J].农业生物技术学报,2021,29(09):1774-1784.

[7]胡续雯. Mlpha基因对瓯江彩鲤和斑马鱼黑斑体色的影响[D].上海海洋大学,2021.

[8]曹豪豪,张红兵,薛溪发,李左群,闫洪波,李会宣.新型基因编辑技术在单细胞微藻中的应用进展[J].生物技术进展,2021,11(01):9-15.

[9]郭华荣,陶奕文.CRISPR/Cas9基因编辑技术在水生甲壳动物中的应用进展[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2020,50(09):105-112+119.

[10]于笛,迟小妹,滕炜鸣,谢玺,赵冲,王庆志.基因编辑CRISPR技术在海洋生物遗传育种的应用进展[J].大连海洋大学学报,2021,36(01):169-176.

[11]范阳阳. Shewanella oneidensis MR-1胞外电子传递网络的遗传学重构[D].中国科学技术大学,2020.

[12]邹婉侬. 基于专利数据挖掘的全球生物技术育种技术及产业竞争态势分析[D].中国农业科学院,2020.

[13]许细丹. 酪氨酸酶对瓯江彩鲤和斑马鱼黑斑体色影响的研究[D].上海海洋大学,2020.