随着养殖规模的不断扩大,集约化程度的不断提高,一方面推动了养殖业的迅速发,增加了经济效益;另一方面也带来一个不容忽视的问题-疾病滋生,有严重困扰着养殖业的步伐。如何寻求一种有效的途径来缓解疾病给养殖业带来的危害与损失,一直是人们所关注的主题。近些年来,生物技术的蓬勃发展,给水产养殖业带来了新的挈机。国内外诸多学者将这一新兴科技用于病害防治,取得了不少成果,并显示出良好的发展前景。本文拟就生物技术在水产养殖病害防治中的应用现状与前景作一简要评述。
1.生物技术在水产养殖病原体检测上的应用
目前,我国水产养殖业尤其是虾类、贝类、鱼类受到病原微生物的侵扰十分严重,如何对水产动物疾病进行快速、准确的预报与诊断,是摆在养殖业面前的第一道门坎。近些年来,生物技术的发展已为病原体的检测提供了快速、高效、灵敏的技术手段。
1.1单克隆抗体
单克隆抗体是由单个细胞传代所产生的高纯度、高特异性的抗体。它与常规血清抗体相比,具有更强的特异性与针对性,且制备简单,因而在病原检测中得以广泛应用。80年代后期,已成功研制出传染性胰腺坏死病毒、出血病毒等单克隆抗体,并用于鱼类多种疾病的诊断。近年来。有学者已成功制备了抗鳗弧菌的单抗和抗嗜水气单胞菌的单抗。我国在单克隆抗体技术中,将其应用于检测草鱼出血病毒和对虾白斑病毒,均获得了较为
1.2酶联免疫吸附
酶联免疫吸附检测(ELISA)是将抗原或抗体吸附在载体表面,通过酶与底物显色来检测特异性抗原或抗体的技术。该技术具有反应迅速、特异性强、灵敏度高等特点。目前,ELISA在鱼类病原体检测上的应用较广,国内诸多学者将此技术用于疾病检测上,如李焕荣等(1997)应用Dot-ELISA快速检测出了嗜水气单胞菌的致病因子胞外蛋白酶AhECPase54;黄?(1995)应用单克隆抗体酶联免疫技术检测到了对虾皮下及造血组织坏死杆状病毒;陈怀青等(1993)应用Dot-ELISA检测到了鱼类致病性嗜水气单胞菌hec毒素。国外对此项技术的研究较国内早,广泛用于对疖疮病、红嘴病、细菌性肾脏病以及爱德华菌病等的快速检测与诊断。此外,Noel等将ELISA用于菲律宾哈上,成功检测出了弧菌PI。满意的效果。
1.3核酸探针
核酸探针是指利用特定标记的DNA或RNA探针与病原生物中的与探针互补的靶核苷酸序列进行杂交,以此来确定宿主是否携带病毒的一类分子生物学技术。该方法以其灵敏度高、特异性强、简便快速等特点,在病原检测中倍受青睐。Futo,Hiney(1992)将此技术应用诊断细菌性鱼病,Comps等(1996)采用地高辛标记的RNA探针检测FEV病毒在鱼类中的表达,Bruce等(1994)利用DNA探针检测对虾杆状病毒。日本学者也采用地高辛标记的DNA探针进行菌落杂交,用于鳗弧菌的鉴定。我国学者黄?针对导致我国对虾大规模死亡的病原-皮下及造血组织坏死杆状病毒(HHNBV),已成功研制出核酸探针试剂盒,用于虾病的诊断。该法简便快捷,操作性强,已获国家专利。
1.4聚合酶链反应
酶链反应(PCR)技术是指在引物的指导下,体外酶促反应,迅速扩增DNA片段的一种方法。该法反应十分迅速,几小时内便可扩增到108-10倍,因而PCR技术具有高度的灵敏性。目前PCR在水产动物病原的操作中,已成功应用于毛蛤甲肝病毒,对虾桃拉病毒、的检测白斑病毒等,并研制出了诊断白斑病毒的检测试剂盒,可用于幼虾、成虾以及亲虾的带毒检测,同时还可对养殖环境中的宿主、底质、饵料等进行检测。另外有学者也报道了应用PCR技术检测贝类肠道病毒以及周围水体内的病菌等。
1.5细胞培养
当前,动物细胞培养也作为一类技术用于水产动物病原体的检测。如Lu等(1995)应用对虾淋巴器官原代培养细胞检测对虾黄头杆状病毒(YBV)。此外,水产动物细胞培养也可用于筛选抗菌药物、培育新型品种以及生产各类疫苗和免疫制剂等。
2.生物技术在水产养殖疾病防治上的应用
鱼、虾、贝疾病严重困扰着养殖业的发展。目前对细菌性病原的治疗仍然是各类抗生素的使用,但抗生素易产生耐药性和药物残留等负面影响,且对病毒病作用不大。因此,除了要加强病原体的检测外,更重要的是寻找新的防病治病技术。近些年来的实践表明,生物技术用于鱼病防治是大有可为的,具体体现在以下几个方面。
2.1防止病毒传播
病毒的传播有两种方式,垂直传播和水平传播。垂直传播是指亲本对子代的传播,利用单克隆抗体、核酸探针以及PCR等方法,对鱼虾贝进行无病原携带检测,选择健康的亲本进行育苗,是防止垂直传播的重要措施。如SPF(无特定病原虾)的选育就是一个较好的例子。水平传播主要是指水体环境中的带毒生物(轮虫、甲壳类等)或物质(粪便、饵料等)对健康个体的感染。运用生物技术对饵料等进行安全检测,能有效阻止病毒的水平传播。同时对水域环境(水质、底质等)进行定期检查,一旦发现病情,便可及时采取隔离或相应的防治措施,以缓解病情的进一步恶化。
2.2反义技术的适用
反义技术是指反义核酸技术与反义核酶技术的总称,它可以用来特异性阻断病毒功能的发挥。在医学上,使用人工合成的反义RNA技术已在原核细胞和真核细胞中成功的抑制了多种病毒基因的表达。虽然目前尚未见到有关成功应用反义技术来防治鱼类疾病的报道,但其作为一种新型的生物治疗技术,为疾病特别是病毒病的防治提供了新的思路。
2.3基因工程疫苗
基因工程疫苗是指从细菌或病毒中分离出具有免疫保护性的抗原基因,使之与载体结合,而后将此重组DNA在合适的菌株上进行表达与扩增,已制得可作为疫苗使用的抗原蛋白质。基因工程疫苗与常规疫苗相比,根据专一性和高效性,且易于批量生产。
目前,国内外对基因工程疫苗展开了大量工作。在细菌病方面,欧、美等已成功将弧菌、气单胞菌、爱德华氏菌等制成了灭活疫苗,并从中提取出脂多糖、胞外蛋白等有效抗原,制备出了单抗工程疫苗,且已商品化生产。在病毒病方面,研制成功的DNA疫苗有IPNN、VHSV、IHNV、SVC、GCHD、以及CCVD等。
2.4转基因技术的应用
运用转基因技术,将某些抗逆、抗病基因装入生物体内以增强其抗病性,已成为防治水产病害的有效途径之一。如将带有特定启动子的外源基因导入生物体内,可使病毒反义RNA序列得以表达,而是病毒复制受阻,从而抑制病毒的感染。另外,也可将病毒外壳蛋白质基因转移到鱼虾体内,使其对病毒产生抗性,有效抵制病毒的感染。我们可以相信,随着基因工程研究的深入,有望在不久的将来,使培育出新的抗逆抗病新种;筛选出抗病工程菌以及对病毒基因密码进行破译,开发出基因药物等得以实现。
3.生物技术在水域生态环境中的应用
生物技术除了在疾病诊断与防治上有广泛的应用,在生态环境的保护与修复上也有较好的发展空间。目前研究较多应用较广的主要是一些微生态制剂(光合细菌、益生菌等),这些有益微生物的共同特点是能够降低养殖环境中的氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等,并能提高水体中的溶氧,对水域环境有一定的修复作用。此外,海洋研究人员应用酶工程技术,研发出各种工程菌,对海区养殖环境中的油污、卤代烃进行有效降解,提高了水体的自净能力,保护了生态环境。
4.结语
生物技术的发展与应用,带来的影响是空前的。作为一个养殖大国,我国的水产养殖业发展较快,但也面临着种质退化、病害猖獗等诸多挑战。因此将生物技术应用于病原检测、病害防治以及环境修复上具有广阔的发展前景和实用价值。并将对我国由传统渔业转向现代渔业,从养殖大国转向养殖强国产生深远的影响。