台湾水产养殖生物科技发展近况

台灣水產養殖生物科技發展近況陸振岡國立台灣海洋大學水產養殖學系[e-mail]前言傳統上世界魚穫物的主要來源是天然產的淡水、海水魚、蝦和貝類。然而根據美國商業部及國家海洋、氣象管理局的報告指出，全世界捕撈漁獲量自16世紀以來每年都不斷地在成長；不過，在1989年達到最高峰後，總捕獲量不但不再增加，許多漁業已呈現過漁，甚至枯竭的現象。相反地，養殖漁獲量則繼續不斷地快速成長；目前已佔總漁獲量的五分之一以上。因為捕撈漁獲量將已無法再增加，為了要滿足全世界對水產品之需求以及調控不斷上漲之漁價，因此養殖漁獲量勢必再持續快速成長才能滿足人類對水產品需求的增加。依據FAO的估計，若每人年平均消費量以每年百分之一的成長速度，則在公元2015年，人類對養殖魚類的需求量就會增加到目前的三倍，即至6千萬公噸。雖然人工養殖漁業明顯地具有增加世界水產品生產之潛力，為改進其生產效率則需要有更具創造性的策略。水產養殖在台灣已有三百多年的歷史。由於台灣海水魚的繁、養殖技術不斷地提昇，尤其是石斑魚及烏魚的性轉變技術、種魚的催熟及自然產卵技術、以及室外大量育苗技術，均受到國際上極度的重視與肯定。也成功地外銷至中國大陸及東南亞各國，為台灣成為亞太水產種苗中心的政策目標已奠定了良好的基礎。另外，海水魚陸上魚塭養殖的成功經驗，亦促進了海上箱網養殖的發展。近年台灣對蝦、九孔、海鱺與石斑魚苗產業目前都有傳染性疾病傳出，而且經常會造成養殖業者損失慘重。為使台灣水產養殖產業能永續經營與增加其國際競爭力，應用生物科技使台灣水產養殖邁入高科技產業之列將是必然的趨勢。生物科技在台灣水產養殖上的發展現況[一]促進魚類的生長及提高飼料轉換率（feedconversionefficiency）一般來說，飼料成本幾乎占所有水產養殖成本的30~60%。台灣的水產飼料，發展至今，在提供營養生長上，均有不錯的成效，其飼料轉換係數，各生長期飼料之開發，也多能達1.5~1.8之間。近年來，魚類營養學家更努力朝製作出低污染、高效率及對觀賞魚和多用途飼料發展，為了達到這些目標，有賴於與生物技術之結合。期發展方向可分為下列幾方面概述：1.生長相關基因之研究：台灣中研院以重組魚類生長激素（growthhormone，GH）、IGF（類胰島素生長因子）已證明可促進魚類之生長。近年也有研究攝食控制因子neuropeptideY(NPY)、生長泌素ghrelin與肌肉倍增(myostatin)基因控制肌肉生長(圖一)。2.基因轉殖之操作技術（Ｇenetransfertechnology）：目前台灣已建立多種轉基因水產生物，包括轉基因黃錫鯛、吳郭魚、鯰魚（圖三）、轉基因抗病蝦蝦、轉基因九孔與轉基因螢光觀賞魚。目前包括：美、英、加拿大、日本、中國大陸、新加坡、台灣已有轉基因魚、蝦、貝類與海藻之研究。加拿大與美國合作的快速生長基因改性(GMO)鮭魚可望在兩、三年內上市。目前在台南水產試驗所正在建構東南亞首座基轉水產生物田間試驗場。未來可帶動台灣對發展轉基因水產生物技術與產業(圖三)。其他台灣已研發出促進生長之遺傳工程技術包括：1）染色體操作技術（chromosomalmanipulationtechnology）：以多套體為例，是以生物技術抑制受精卵極體排放方式，產生三倍體單體牡蠣（圖一）；2）種間雜交技術（Intraspecieshybridizationtechnology）：性染色體系統XX的雌魚，與性染色體系統ZZ的雄魚交配，產生性染色體全為XZ的雄性後代，故能發展出個體較大的福壽魚。3）單性養殖（Monosexculture）：某些種類其成長率具有性別差異。從經濟效益考量，單性養殖實為一良策。目前已開發出超雄性(supermale；YY)（圖二）吳郭魚與正常XX雌魚交配，達到生產全雄性子代之養殖目的，以獲得較大收益。【二】生殖週期的操作（reproductioncyclemanipulation）飼養於池內之魚類，一般由於受到環境的緊迫(stress)，對其生理及內分泌產生影響，進而阻礙其成長與性成熟，再加上產卵季節的限制，使得魚苗生產亦受到影響。因此，要確保魚苗的全年供應，首先必須能夠控制其成熟與產卵。過去台灣已能人工控制其生殖週期的水產生物種類有：牡蠣、泥鰍、虱目魚、斑馬魚、泰國蝦、草蝦及吳郭魚（羅非魚）。以烏魚（Mugilcephalus）養殖為例，台灣已開發出烏魚全雌化技術，可獲得極高比例的雌性烏魚，以雌魚卵巢生產的烏魚子，可提高烏魚養殖的經濟價值。【三】水產生物之疾病預防、治療（Diseasediagnosticandprevention）自從1988年蝦病的盛行之後，造成水產養殖業的重大損失，素有草蝦王國之稱的台灣養蝦產業從此一厥不振。另外台灣九孔產業與石斑魚苗目前也因傳染性疾病損失慘重。所以水產動物疾病的診斷及治療在水產養殖的生產上是非常重要的，生物技術應用在疾病的診斷及治療方面有：1.診斷試劑的開發(Diagnostickitsdevelopment)：在蝦類白點病桿狀病毒(WSSV)之防治上，現在已建立了檢測之技術，以聚合酵素鏈反應(polymerasechainreaction；PCR)檢測白點病桿狀病毒，該技術是以DNA分析方法取代傳統顯微鏡之觀察，此PCR方法不旦增加檢測的準確度並且可廣泛使用於其它病源的檢測，目前已商品化。其他分子檢測試劑包括：白蝦TSV，石斑魚NNV，TGIV，鯉科魚Herpesvirus、鰻魚愛得華氏菌、海洋弧菌等（圖四）。2.水產疫苗用藥與飼料添加劑：由於抗生物濫用使得水產品的藥物殘留問題嚴重，目前歐盟與日本等水產品國家進口嚴禁使用抗生素。使得開發中國家出口水產品遭受重大打擊。故開發高效的魚病疫苗是當務之急，也將是重要水產生技產業（圖六）。依AnimalPharm在1998年之市場調查，水產養殖之生物製劑市場達4800萬美元，抗菌劑為2億2200萬美元，消毒藥劑1億700萬美元，抗寄生蟲藥達2000萬美元，飼料營養添加劑市場達3億3200萬美元。在水產養殖的過程中，不免發生生物罹病，所以一些添加劑是不可或缺的。目前市場中常見的藥品與添加劑來源仍多仰賴國外進口。而藥品與添加劑的市場，卻是其中極富有利潤的一環。疫病用藥方面，世界蝦產量在2000年將達一百萬噸，疫病用藥量將達115噸以上。挪威、美國、加拿大、法國與日本為生產魚類用疫苗技術最先進之國家，但疫苗種類僅限於鮭、鱒類。目前並無生產水產專用抗生素。未來來開發生物製劑(即疫苗或菌苗)變得相當重要。目前除少數實用化疫苗外，更多的是尚處於研究階段，還未達到實用化的程度。國際間水產用疫苗產品目前只限於適用冷水魚種之疫苗產品，其廠商規模小，廠商數量並不多，國際競爭少。依AnimalPharm在1998年之市場調查，水產用疫苗之市場由1986年之100萬美元，1988年之1200萬美元，至1994年增至1500萬美元，自1996年來已大量使用於鮭、鱒魚之疾病預防，市場提升至1996年之3300萬美元，1998年之4800萬美元（約12億新台幣），近年來水產用疫苗年成長率高達20﹪，為最具國際潛力之動物醫藥產業。國外公司疫苗產品主力市場為冷水海域之養殖魚種，對於溫水海域養殖市場著力不多。目前國外發展出暖水魚類疫苗包括Norvax®Vibrio開發出之日本鰈魚(Japaneseyellowtail)的弧菌疫苗，為一種不活化疫苗。及Norvax®StrepSi的溫水魚抗鏈球菌疫苗，為一種水質不活化疫苗。鑑於我國對溫水魚種養殖經驗豐富，國內動物醫藥研究人員充沛，針對此國際利基之商機，國內部分業者已朝石斑、海鱺及蝦類等高經濟溫水養殖種類用疫苗進行研發。至於在水產飼料添加物方面，利用分子營養學、營養基因體學nutrigenomics,配合「綠色飼料」概念儘量採用天然物，例如中草藥等進行開發出無毒副作用、無耐藥性、無殘留、低成本、效果顯著的魚蝦的誘引劑、促進成長、免疫刺激、抗病、催熟、苗料等之飼料添加物。由於近年來魚粉價格飆漲，替代性魚粉的predigest植物性水解蛋白(proteinhydrolysate)，均為目前飼料公司之研發重點。3.改善養殖環境的生態─益生菌由於環境水質是養殖成功與否之關鍵點。在先前研究養殖probiotics著重於以光合細菌photosyntheticbacteria來改善水質。目前水產業亦有利用乳酸菌制劑、芽孢桿菌製劑和酵母菌等真菌製劑或EM(effectivemicroorganisms)菌等複合微生物製劑（圖五）。EM複合菌含有的多種有益微生物能對症對應各施其責，迅速清除養殖過程中造成的氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽、甲基硫醇、三甲胺等各種有害物質，改善水質，維持魚蝦健康生長；分解殘料及動物糞便，以免沉入塘底產生有害物質，並能活化污泥和有機物質，轉變成藻類和生物可吸收利用的遊離狀態，達到肥水增產作用；增加溶解氧的含量可達80％，平衡穩定PH值，從而培養創造一個適合魚蝦快速健康生長的生態環境，抑制有害病菌的生長繁殖，增加魚蝦成活率，進而增加產量。益生菌因具無毒副作用、無耐藥性、無殘留、低成本、效果顯著等特點，成為重要水產生技產業發展項目之一。【四】以現代基因技術建立品種的純系：傳統方式的人工改良育種是一非常耗時工作。在當自然資源日益枯竭，而可用作為養殖的種類逐漸減少的同時，藉由人工改良技術創造新的品系與個體成為可以預見的未來市場趨勢。未來的水產養殖市場，除了致力於純系繁殖外，更應著重個體改良，藉由有計畫的育種與改良，創造出更具有商品價值的品系。將生物技術實質的應用於水產動物的繁養殖上，藉由基因轉殖或分子標記篩選的處理，應用生物晶片、分子標記、分子多型性(RFLP)、randomamplifiedpolymorphicDNA(RAPD)markers等分析,開發高經濟魚種之品種鑑定、基因突變、genetictraceability等技術。使所繁殖出的魚隻更具有商品價值。目前國際合作新種育成出生長快速的GIFT吳郭魚(圖十)，在東南亞各國造成爭相養殖之風潮。【五】觀賞魚生物科技觀賞魚係全球最受歡迎寵物之一，該嗜好受歡迎程度僅次於攝影。世界觀賞魚年產值約60億元美元，而GATT曾預估此產業的未來年成長率為10~15%。整體產業包括週邊產品，預估產值達美金140億元。估計每年養殖觀賞魚之交易額約美金2億元。隨著新品種海水魚繁殖技術增進，海水觀賞魚養殖將持續成長。使用現代基因工程技術對改良具商業價值的重要養殖魚、蝦、貝類提供了新途徑。將基因工程技術改良觀賞魚的體型、顏色、外觀產生新品種已是可行之方式。台灣與新加坡專家已培育出各種顏色之轉基因螢光魚並予以商品化。目前以基因轉殖與分子育種技術改良觀賞魚之顏色與體型，開發出新觀賞魚品種。將使台灣觀賞魚產業更具有國際競爭力（圖十一）。　【六】對蝦生物科技台灣過去有草蝦王國之稱，養蝦產業也是國際重要經濟水產養殖種類。自從1988年蝦病的盛行之後，造成水產養殖業的重大損失，台灣養蝦產業從此一厥不振。如何重振台灣養蝦產業，將是台灣養殖產業重要挑戰。1.建立無特殊病原菌（specificpathogensfree;SPF）種蝦與蝦苗。1991年美國夏威夷海洋研究所開始提供SPF南美白對蝦苗和親蝦，研究報告顯示SPF蝦苗養殖產量比非SPF蝦苗產量高出30%以上。生產SPF蝦苗必須做到以下5個項目︰（1）放養高度健康的蝦苗管理方法防止病原進入養殖區，包括營養、水質、環境和管理方面；（4）持續監測蝦的健康狀態；（5）一旦發現疾病，立刻採取措施。SPF蝦苗的生產必須是在非常嚴格的隔離下進行的，按照SPF生產程式要求。近年國際卜蜂養蝦集團的成功的養殖成果顯示，除了使用SPF種蝦、蝦苗外，更要採用零換水Biozest(Biosecurezeroexchangetechniques)養殖系統.並且儘可能杜絕所有可能帶原者侵入蝦池，方可確保養蝦養殖成功（圖八）。2.開發SPF與具高抗病力種蝦與健康蝦苗最近國內學術界運用DNA晶片、免疫標的基因與人工育種的