新中國成立70 年來，中國農(nóng)業(yè)實施“藏糧于地、藏糧于技” 戰(zhàn)略，在糧食安全方面取得了舉世矚目的成就。2018年，中國居民人均優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的占有量豬牛羊肉46.8kg、水產(chǎn)品46.4kg和牛奶為22.1kg，比1996年分別增加16.6、19.5、17.0kg ，其中，水產(chǎn)品在改善人民生活質(zhì)量、提升小康水平中發(fā)揮了不可替代的作用。堅持綠色發(fā)展、保障糧食安全是中國的基本國策。中國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國，2018年水產(chǎn)品總產(chǎn)量為6457.7萬t，其中養(yǎng)殖產(chǎn)量為4991.0萬t。水產(chǎn)養(yǎng)殖是中國海洋經(jīng)濟的重要組成部分，在促進漁業(yè)產(chǎn)業(yè)興旺和漁民生活富裕、建設和諧社會、保障中國食物安全、提升國際市場競爭力等方面做出了突出貢獻。近年來，由于全球氣候變化和人類活動雙重影響的加劇，近岸海洋和河口生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能已經(jīng)發(fā)生了歷史性變化。中國海水養(yǎng)殖業(yè)養(yǎng)殖品種繁多，模式多樣，隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大，長期危害養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的病害問題日益突出。2018年，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖因病害造成的經(jīng)濟損失約450億元。因此，開展病害防控研究，加快推進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展，對于落實國家新發(fā)展理念、保護水域生態(tài)環(huán)境、保障國家糧食安全和建設美麗中國是十分緊迫和至關重要的。

預警預報是農(nóng)業(yè)病害防控研究的熱點及主流方向，近年來，國內(nèi)外研究人員在農(nóng)業(yè)災害風險預警研究方面取得了重要進展，并將該技術廣泛應用于農(nóng)作物病害防控領域，有效增強了農(nóng)業(yè)病害防控的預見性和計劃性。與農(nóng)作物病害預警預報研究相比，中國水產(chǎn)動物病害預警預報體系的研究剛剛起步，主要工作集中在封閉或半封閉養(yǎng)殖系統(tǒng)，依據(jù)養(yǎng)殖水質(zhì)的預測結果，對養(yǎng)殖動物病害發(fā)生情況進行測報。水產(chǎn)動物的病害發(fā)生是病原、宿主與環(huán)境相互作用的結果，因此，系統(tǒng)研究水產(chǎn)動物免疫防御機制，解析病原、宿主、環(huán)境間的耦合關系，是建立和發(fā)展疫病防控策略的核心。借鑒農(nóng)作物病害防控的理論與技術，建立水產(chǎn)動物健康評價體系，加強水產(chǎn)動物養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測及病害發(fā)生的預警預報已成為保障中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展、確保糧食和生態(tài)安全的迫切需求。本研究中，對國內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害預警預報領域的研究進展進行了綜述，并結合團隊在扇貝病害預警方面的相關工作，重點闡述了海水養(yǎng)殖貝類病害預警模型構建的思路、原理和初步應用，以期為發(fā)展和完善中國海水養(yǎng)殖業(yè)病害防控體系、保障海水養(yǎng)殖業(yè)綠色健康發(fā)展提供理論參考和技術支撐。

水產(chǎn)動物生活在水中，環(huán)境因素復雜，病害發(fā)生難以預見，且通過水質(zhì)調(diào)節(jié)或藥物投放控制病害流行的可操作性較低。“預防為主，防重于治” 是目前水產(chǎn)動物病害防控的基本理念，而水產(chǎn)動物病害預警預報體系的構建將有效預防水產(chǎn)動物疫病的發(fā)生、流行與傳播，推動中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的綠色健康發(fā)展。

預警源于預測，又是更高層次的預測，其側重于對警情發(fā)生的演化動態(tài)、方向及由此產(chǎn)生的后果等進行分析和預測。廣義而言，預警包含發(fā)現(xiàn)警情、分析預警、尋找警源、判斷警度及排除警情等過程。水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害預警預報是指在總結以往監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎上，系統(tǒng)分析各生物、非生物因素與水產(chǎn)動物病害發(fā)生及死亡的相關性，通過構建預警模型對病害的發(fā)生時間、范圍、危害程度等進行預測并發(fā)布警示，指導生產(chǎn)活動，規(guī)避養(yǎng)殖風險。

借鑒農(nóng)作物病害預警相關研究進展和成果，水產(chǎn)動物病害預警可分為明確警義、監(jiān)測警兆、追溯警源、預報及排除警情等一系列相互銜接的階段和過程(圖1)。①明確警義，即明確預警的研究對象，這是開展病害預警的前提。②監(jiān)測警兆，指對環(huán)境、病原及水產(chǎn)動物生理、免疫指標等與疾病發(fā)生和死亡密切相關因素的長期監(jiān)測，這是構建預警預報體系的基礎。③追溯警源，即分析警情產(chǎn)生的根源，發(fā)病原因越明晰，預警的準確度越高。④預報及排除警情，即利用分析模型預測結果，借助現(xiàn)代信息技術發(fā)布病害發(fā)生風險警示信息及可能的應對處置方案，最終排除警情。

在長期進化過程中，水產(chǎn)動物為了適應復雜多變的水環(huán)境，形成了獨特復雜的免疫防御機制。水產(chǎn)動物病害的發(fā)生是病原、宿主與環(huán)境相互作用的結果，故預警預報體系的建立必須同時考慮這三方面的耦合關系和協(xié)同作用，厘清三者間的相互關系，選擇關鍵因素作為預警系統(tǒng)的重要指標以大幅提高水產(chǎn)動物病害預警的可靠性。

病原　病原是引發(fā)水產(chǎn)動物疫病發(fā)生的最主要因素，也是病害預警研究的關鍵內(nèi)容。研發(fā)病原的快速高通量檢測技術，完善疫病診斷的標準體系，創(chuàng)新病害預警的綜合分析技術，促進水產(chǎn)動物病害防控技術的轉(zhuǎn)型升級，不僅是發(fā)展綠色養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的迫切需要，也是保障水產(chǎn)動物食品安全的必然要求。

目前，國內(nèi)外報道的水產(chǎn)動物病害預警模型主要是通過分析環(huán)境因子后對病害發(fā)生做出預測。由于水環(huán)境尤其是開放海域生態(tài)環(huán)境極其復雜，僅依靠環(huán)境因子進行病害預測可能會產(chǎn)生一定程度的偏差，故將病原的相關指標納入預警系統(tǒng)，將會提高預測結果的準確性。水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的病原主要包括細菌、病毒和寄生蟲等，國內(nèi)外已有關于病原相關指標應用于病害預警方面的研究報道。Powell等構建了長牡蠣、寄生蟲和環(huán)境相互作用的數(shù)學模型，并利用該模型準確模擬了兩個海灣中養(yǎng)殖的長牡蠣群體感染寄生蟲的時間和感染程度，為牡蠣寄生蟲病的預警防控提供了技術保障。中國科研人員通過對大黃魚養(yǎng)殖海域環(huán)境因子的分析發(fā)現(xiàn)，溫度、溶解氧和化學需氧量是影響網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚發(fā)病率的主要環(huán)境因子，并在此基礎上分別針對刺激隱核蟲和細菌病構建了網(wǎng)箱養(yǎng)殖大黃魚的疾病預報模型，有效預測了疾病發(fā)生的等級。中國水產(chǎn)養(yǎng)殖動物種類多，病原多樣性豐富，病情復雜。其中，2018年監(jiān)測到發(fā)病養(yǎng)殖種類66種，主要的養(yǎng)殖魚類和蝦類均有疾病發(fā)生。監(jiān)測到的疾病主要包括鯉春病毒血癥、草魚出血病、傳染性脾腎壞死病、錦鯉皰疹病毒病、傳染性造血器官壞死病、病毒性神經(jīng)壞死病、鯉浮腫病、鯽造血器官壞死病等魚類疾病，以及白斑綜合征、傳染性皮下和造血器官壞死病、虹彩病毒病和肝腸胞蟲病等蝦類疾病。開展養(yǎng)殖動物疫病監(jiān)測與診斷、病原致病機制、病原鑒定和快速檢測技術研究，篩選病原警兆指標，構建全面可靠的水產(chǎn)動物病害預警系統(tǒng)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疫病防控的重要方向。

宿主　水產(chǎn)動物進化形成較為完善的免疫系統(tǒng)來抵御病原的侵染，其生理狀態(tài)和抗病力是決定病害發(fā)生的關鍵因素。免疫識別是機體識別和阻止病原感染的第一道防線。水產(chǎn)動物主要通過被稱為模式識別受體(PRRs) 的免疫識別分子識別入侵的病原。目前，已在水產(chǎn)動物中鑒定出十幾類PRRs，主要包括肽聚糖識別蛋白(PGRPs)、C-型凝集素(CTLs)、纖維蛋白原相關蛋白(FREPs)、含C1q結構域蛋白(C1qDCs)、清道夫受體(SRs)、含免疫球蛋白結構域的細胞黏附分子和Toll 樣受體(TLRs) 等。免疫識別過程是激活機體免疫應答反應的首要步驟，免疫識別信號能誘導機體的細胞免疫和體液免疫以抵抗或清除病原。細胞免疫主要包括吞噬作用、包囊作用、結節(jié)形成和凝集反應或凝結反應等過程。病原侵染也能激活水產(chǎn)動物體液免疫，主要包括激活Toll、Janus激酶/ 信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活子(JAK-STAT)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、補體和腫瘤壞死因子(TNF) 等免疫信號通路，進而促進多種免疫效應分子如細胞因子和抗菌肽等的合成，并通過與細胞免疫協(xié)同作用共同清除病原，維持自身穩(wěn)態(tài)。

目前，一些重要的免疫、生理生化和代謝指標可用于指示水產(chǎn)動物健康狀態(tài)及環(huán)境脅迫強度，也因此被篩選為指示水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害發(fā)生的候選警兆指標。例如，鱸細胞因子的轉(zhuǎn)錄水平和抗氧化酶活性在受到高溫和低氧誘導后顯著升高。草魚呼腸孤病毒能誘導草魚體內(nèi)活性氧(ROS)合成和殺傷細胞中自噬小體的形成。斑馬魚的凝集素和胸腺肽在受到脂多糖(LPS)、脂磷壁酸(LTA)或嗜水氣單胞菌刺激后呈現(xiàn)升高的趨勢。在亞硝酸脅迫下，對蝦腸道中ROS、過氧化脂質(zhì)和丙二醛(MDA)含量，以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx) 活性顯著升高；受到硫化物刺激后，對蝦肝胰腺的糖原、血清葡萄糖、乳酸含量及乳酸脫氫酶活性顯著降低；暴露于Cu條件下，對蝦血淋巴細胞的凋亡水平和SOD活性顯著升高； 受到病原菌刺激后，對蝦血淋巴細胞中的多種PRRs (如CTL和Toll)、激酶(MAPK)、關鍵轉(zhuǎn)錄因子(Dorsal和Stat) 和抗菌肽顯著升高，血淋巴細胞的吞噬能力顯著升高。中華絨螯蟹血淋巴細胞中的半胱氨酸天冬氨酸酶Caspase-3/7-1 轉(zhuǎn)錄水平在嗜水氣單胞菌、LPS 和過氧化氫處理后顯著升高，LPS 能誘導中華絨螯蟹血淋巴細胞發(fā)生凋亡。使用亞致死溫度短期處理牡蠣，可激活機體熱休克蛋白(HSPs) 大量表達，從而有效降低病原感染造成的死亡。貝類酚氧化酶的活性水平受環(huán)境中有機/無機污染物的顯著影響。水產(chǎn)動物的這些免疫、生理生化和代謝指標對水體環(huán)境的變化較為敏感，可作為監(jiān)測水產(chǎn)動物疾病和水體環(huán)境的潛在標志物，應用于水產(chǎn)動物病害的預警預報。

環(huán)境　在病原、宿主與環(huán)境三者相互作用過程中，環(huán)境因子不僅影響病原微生物的群落組成和致病能力，還能誘發(fā)改變宿主的生理和免疫狀態(tài)，因此，在水產(chǎn)動物病害的預警預報中占據(jù)重要地位。

水產(chǎn)動物種類繁多，生活習性迥異，不同種類的生物學特性差異顯著，各種環(huán)境因子對水產(chǎn)動物病害發(fā)生所發(fā)揮的作用也各不相同。水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中的環(huán)境因子主要包括溫度、鹽度、光照、水流、溶解氧、PH、氨氮、硝氮、亞硝氮、無機磷、葉綠素、生化需氧量和化學需氧量等。國內(nèi)外學者圍繞環(huán)境因子與水產(chǎn)動物病害發(fā)生的關系及預警預報開展了大量研究，并在開放養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)預警方面積累了良好的經(jīng)驗。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡研究了環(huán)境因子與北極鱈產(chǎn)量間的關系，并對其產(chǎn)量和存活率進行了預測。Silva等在連續(xù)監(jiān)測葡萄牙沿海藻華的基礎上，構建了有害藻華預警系統(tǒng)，通過對潮汐、水溫及鹽度等環(huán)境因子的分析預測了有害藻華爆發(fā)及持續(xù)的時間，有效指導了當?shù)貪O民對扇貝的捕撈。中國學者在封閉水體養(yǎng)殖環(huán)境的研究方面也取得了可喜進展，構建了多項水質(zhì)預警系統(tǒng)。例如，針對凡納濱對蝦集約化養(yǎng)殖中病害頻發(fā)的問題，建立了水質(zhì)預警模型； 構建了中華絨螯蟹養(yǎng)殖過程中溶解氧的實時預警系統(tǒng)，并及時發(fā)布預報信息。通過實時監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，對養(yǎng)殖魚類疾病發(fā)生風險進行預測，構建了池塘養(yǎng)殖魚類病害預警模型。對環(huán)境因子進行監(jiān)測并對水質(zhì)進行調(diào)控是水產(chǎn)養(yǎng)殖的關鍵，然而目前對開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)進行實時監(jiān)測和預警預報還處于起步階段。加快對開放水體環(huán)境風險的預警研究是實現(xiàn)陸海統(tǒng)籌、構建新型漁業(yè)生產(chǎn)體系、確保近海生態(tài)安全的迫切需要。

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已成為北黃海和渤海地區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其中，牡蠣、扇貝、鮑、蛤等貝類是北黃海和渤海海域的主導養(yǎng)殖品種。近年來，養(yǎng)殖貝類的病害時有發(fā)生，且難以發(fā)現(xiàn)、診斷和治療，已成為制約北黃海和渤海貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的瓶頸。構建養(yǎng)殖貝類的病害預警體系能夠有效地指導實際生產(chǎn)，規(guī)避或減少因病害發(fā)生導致的經(jīng)濟損失，確保貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前，國內(nèi)關于海水養(yǎng)殖貝類病害預警預報體系的研究和報道較少，國家貝類產(chǎn)業(yè)技術體系病害控制功能實驗室組織相關科研力量，開展了海水貝類病害預警體系的研發(fā)工作，針對北黃海和渤海貝類養(yǎng)殖海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)特征及貝類養(yǎng)殖現(xiàn)狀，解析了環(huán)境、病原及宿主健康狀態(tài)與病害發(fā)生的關系，篩選了病害預警的警兆指標，構建了病害預警模型，初步實現(xiàn)了貝類病害預警體系的推廣應用。

近年來爆發(fā)的貝類疫病主要包括弧菌病、細菌性潰瘍病、膿包病、氣單胞菌病、才女蟲病等，主要由細菌、病毒、寄生蟲和真菌等病原引發(fā)。貝類通常養(yǎng)殖于淺海、灘涂等開放海域，難以通過投放藥物或改善水質(zhì)等措施控制和消滅病原微生物。因此，檢測開放養(yǎng)殖水體的微生物群落結構，監(jiān)測病原微生物豐度的變化，構建病原相關的預警測報系統(tǒng)，是貝類病害預警預報，實現(xiàn)有效防控的重要內(nèi)容。中國養(yǎng)殖貝類病原的研究主要集中在重要病原數(shù)據(jù)庫構建、病原致病機制探索和快速高通量檢測技術研發(fā)。研究者建立了鰻弧菌Vibrioanguillarum、溶藻弧菌V.alginolyticus、遲緩愛德華氏菌Edwardsiella tarda、燦爛弧菌V.splendidus、副溶血弧菌V.parahaemolyticus、熒光假單胞菌Pseudomonas fluorescens和惡臭假單胞菌Pseudomonas putida等貝類常見病原菌的快速特異檢測方法，制定了貝類派琴蟲病、鮑皰疹病毒病、牡蠣包納米蟲病、單孢子蟲病、馬爾太蟲病等的診斷規(guī)程。牡蠣皰疹病毒(OsHV-1) 是導致全球貝類大量死亡的重要病原之一。對OSHV-1的流行病學研究表明，OsHV-1及其變異株急性病毒性壞死病毒(AVNV)能夠感染扇貝、牡蠣、魁蚶等多種貝類。目前學者已完成了OsHV-1基因組序列的測序，揭示了其與宿主相互作用的機制，并且研發(fā)了多種OsHV-1的快速檢測方法。已有研究表明，燦爛弧菌、發(fā)光桿菌Photorhabdus和弗朗西斯氏菌Francisellatularensis是北黃海養(yǎng)殖蝦夷扇貝膿包病的主要病原菌。研究人員揭示了燦爛弧菌JZ6的低溫適應和低溫致病分子機制，研究了溫度對燦爛弧菌溶血活性的影響，并根據(jù)燦爛弧菌主要毒力因子金屬蛋白酶Vsm基因建立了燦爛弧菌快速檢測方法。本研究團隊自2012年起，跟蹤監(jiān)測了北黃海和渤海養(yǎng)殖區(qū)病原的種類和數(shù)量變化情況，通過監(jiān)測不同季節(jié)貝類養(yǎng)殖水體中燦爛弧菌數(shù)量和弗朗西斯氏菌豐度的變化，發(fā)現(xiàn)在每年6月，即蝦夷扇貝病害爆發(fā)前夕，養(yǎng)殖環(huán)境中的燦爛弧菌和弗朗西斯氏菌數(shù)量或豐度大幅增加。因此，選取了弧菌和弗朗西斯氏菌豐度等作為貝類病害預警模型的警兆指標進行長期跟蹤監(jiān)測，為預警預報模型的構建提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

貝類缺乏基于淋巴細胞和抗體的獲得性免疫機制，主要依賴固有免疫系統(tǒng)清除病原。目前的研究已初步明確了貝類免疫系統(tǒng)的基本分子組成，克隆獲得500 余個貝類免疫相關功能基因。確定了貝類免疫識別受體(FREP、SR、CTL、C1qDC、Toll、Leucinerich repeats、DM9CP、Caspase等)、補體相關分子、腫瘤壞死因子、白介素、神經(jīng)遞質(zhì)代謝酶及其受體、能量代謝關鍵激酶等基因在貝類免疫防御過程中發(fā)揮的重要作用。病原侵染能引發(fā)一系列的細胞防御反應，包括細胞吞噬、凋亡、包囊化和結節(jié)形成等。研究者確認了鰓絲基部為長牡蠣潛在的造血位點，鑒定了顆粒細胞是長牡蠣發(fā)揮吞噬作用的主要細胞類群。長牡蠣血淋巴細胞的吞噬作用能夠啟動氧化還原反應、溶酶體蛋白水解等抗細菌免疫反應。

評價和確定養(yǎng)殖貝類的健康狀態(tài)是病害預警預報體系的基礎。近年來，本研究團隊結合免疫學、生理學、分子生物學、生物化學等多學科理論與技術，探索建立了貝類健康狀態(tài)的評價技術。發(fā)現(xiàn)病原侵染和環(huán)境脅迫可以誘導免疫識別、信號轉(zhuǎn)導、免疫效應分子等的表達。通過研究重金屬、高溫、氨氮、微生物刺激等多種脅迫對貝類免疫穩(wěn)態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)境脅迫和細菌感染雙重壓力可加速低能耗條件下的氧化損傷，從而造成貝類的大量死亡。在急性高溫脅迫條件下，長牡蠣肝胰腺的總能量儲備和細胞能量分配(CEA) 顯著下降，高溫脅迫干擾了長牡蠣免疫應答和能量代謝相關基因的正常表達，打破了代謝平衡，導致長牡蠣在夏季的免疫能力下降，易出現(xiàn)大規(guī)模死亡。細胞凋亡是貝類在逆境下實現(xiàn)自我保護的重要機制之一。長牡蠣在干露狀態(tài)下可通過多種方式維持胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，其中，泛素化修飾、DNA損傷修復及MAPK通路在脅迫應答中可能扮演著重要角色。通過分析這些生理及免疫相關指標與養(yǎng)殖貝類健康狀態(tài)的關聯(lián)性，篩選出部分免疫因子、抗氧化分子、不同血淋巴細胞類群比例、兒茶酚胺、CEA、能量代謝底物、總抗氧能力(T-AOC) 等作為養(yǎng)殖貝類健康狀態(tài)評價的候選指標。根據(jù)長期連續(xù)跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及預警預報模型的擬合與優(yōu)化，進一步篩選了SOD活性、MDA含量及閉殼肌糖原含量等作為貝類健康的警兆指標。

環(huán)境風險預警是水產(chǎn)動物病害預警的重要方面，是突破水域環(huán)境控制、實現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先養(yǎng)殖的關鍵環(huán)節(jié)。北黃海和渤海的貝類養(yǎng)殖主要以近海浮筏吊養(yǎng)為主。北黃海和渤海養(yǎng)殖海區(qū)的環(huán)境因子具有較明顯的季節(jié)性變化特征，且與全球氣候及人類活動息息相關。根據(jù)北黃海和渤海貝類養(yǎng)殖海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)特征及貝類養(yǎng)殖現(xiàn)狀，本研究團隊對海區(qū)水文、無機鹽、藻相、微生物群落等生態(tài)環(huán)境指標進行連續(xù)跟蹤監(jiān)測，通過分析養(yǎng)殖海域主要環(huán)境因子的年際及季節(jié)性變化規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，溫度、溶解氧、硝酸鹽和硅酸鹽是影響浮筏養(yǎng)殖蝦夷扇貝生長的主要環(huán)境因子(圖2)；水溫、葉綠素和溶解氧顯著影響細菌的群落結構，通過分析貝類養(yǎng)殖海區(qū)浮游藻類群落的季節(jié)性演化規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，在蝦夷扇貝病害高發(fā)季節(jié)，海水中葉綠素含量和硅藻豐度較低，而甲藻等有害藻類豐度較高。最后研究篩選了水溫、葉綠素、溶解氧、硝酸鹽和硅酸鹽濃度、浮游藻類豐度等作為貝類病害預警模型的警兆指標進行長期監(jiān)測。

自2009 年開始，本研究團隊對北黃海和渤海蝦夷扇貝及海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)開展了連續(xù)監(jiān)測工作，通過分析病原、宿主與環(huán)境之間的耦合關系，構建了病害預警模型。同時對一大批候選警兆指標進行篩選，最后選擇海水溫度、葉綠素含量、弧菌豐度，以及養(yǎng)殖動物總抗氧化能力、閉殼肌糖原含量等指標作為輸入樣本(即警兆)?；贛ATLAB 的BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)建模，以死亡率指標作為預測樣本(即警情)，根據(jù)輸入樣本和預測樣本分別建立輸入數(shù)據(jù)矩陣和目標數(shù)據(jù)矩陣，并利用原始數(shù)據(jù)矩陣對輸入網(wǎng)絡進行初始化，初步構建了蝦夷扇貝病害預警預報體系。通過對輸出矩陣中的預測死亡率和實際死亡率進行繪圖比較，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)值曲線幾乎重合，與預期結果相一致(未發(fā)表數(shù)據(jù))。擬合的源代碼能有效利用已知環(huán)境、病原及養(yǎng)殖貝類指標數(shù)據(jù)，可用于目標警情(死亡率) 的預測。

蝦夷扇貝為冷水性貝類，20世紀80年代初由日本引進到中國后迅速發(fā)展成為北黃海的主導養(yǎng)殖對象。近年來，蝦夷扇貝大規(guī)模死亡問題引起了廣泛關注。目前認為病害是導致筏養(yǎng)蝦夷扇貝大規(guī)模死亡的主要原因之一，水溫是重要的誘導因素。針對北黃海蝦夷扇貝產(chǎn)業(yè)存在的問題，本研究團隊連續(xù)多年對浮筏養(yǎng)殖的蝦夷扇貝及海區(qū)進行了跟蹤調(diào)查，篩選了海水溫度、溶解氧、弧菌數(shù)量及豐度、硅藻豐度，以及扇貝閉殼肌糖原、MDA含量、SOD活性等作為警兆指標，構建了蝦夷扇貝的病害預警預報系統(tǒng)，并對以上警兆指標實行長年跟蹤監(jiān)測。2019 年7—8月，在示范站點監(jiān)測到海水溫度、溶解氧、弧菌數(shù)量與豐度、糖原含量、MDA含量等指標出現(xiàn)警情。在此基礎上，聯(lián)合大連市氣象局，綜合分析了未來10 天該地區(qū)的氣候變化趨勢，利用大連市氣象局微信公眾號，連續(xù)3 次發(fā)布了浮筏養(yǎng)殖蝦夷扇貝風險提醒，有效規(guī)避了扇貝大規(guī)模死亡的發(fā)生。

抑食金球藻Aureococcus anophagefferens是海金藻綱的一種微微型浮游植物，具有抑制貝類攝食的能力，是連續(xù)20余年在美國東海岸引發(fā)褐潮的主要原因藻種。2009年始中國渤海海域頻繁爆發(fā)以抑食金球藻為主的褐潮，對海水貝類養(yǎng)殖造成巨大危害。本研究團隊針對抑食金球藻研發(fā)了Taqman探針快速定量檢測方法，開展了全國貝類養(yǎng)殖海區(qū)抑食金球藻普查工作，有效跟蹤監(jiān)測了貝類養(yǎng)殖海區(qū)抑食金球藻的變化情況。針對秦皇島海域由抑食金球藻引發(fā)的褐潮爆發(fā)事件，本研究團隊自2010年開始連續(xù)關注秦皇島海域水色異常、扇貝滯長問題，以海水溫度、抑食金球藻濃度及扇貝閉殼肌糖原含量等作為警兆指標，構建了預警系統(tǒng)，并根據(jù)連續(xù)監(jiān)測情況，多次發(fā)布?關于秦皇島海域出現(xiàn)抑食金球藻的情況通報?、?關于秦皇島海域海灣扇貝滯長及死亡的預警通報?、?關于秦皇島海域抑食金球藻藻華爆發(fā)的情況通報? 等褐潮預警預報信息，提醒有關單位密切關注藻華動態(tài)，積極采取規(guī)避措施，避免對養(yǎng)殖業(yè)造成重大經(jīng)濟損失。

近年來，中國在海水養(yǎng)殖貝類病害預警預報體系研究方面取得了重要進展，部分研究成果已經(jīng)進入國際前沿水平，但在整體上同國際農(nóng)業(yè)病害預警水平相比仍有一定差距。圍繞2019年國家10部委印發(fā)的?關于加快推進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見? 中提出的新理念，水產(chǎn)動物防疫工作面臨新的形勢和新的要求。

(1)在理論研究方面，海水養(yǎng)殖貝類病害預警預報體系未來將借鑒人類醫(yī)學及動植物疫病防控理論，有效綜合免疫學、水產(chǎn)養(yǎng)殖學、微生物學、生態(tài)學、海洋學等學科領域的最新研究成果，深入解析病原致病機理、貝類的免疫防御體系，以及海域生境變化與貝類病害發(fā)生的關系，進一步完善水產(chǎn)動物病害預警的理論體系。

(2)在技術研發(fā)方面，海水養(yǎng)殖貝類病害預警預報體系要充分利用現(xiàn)代生態(tài)學、生物學及信息學等技術平臺，研發(fā)警兆指標的快速高通量檢測及實時在線監(jiān)測技術，提升預警預報技術的準確性、靈敏性和時效性。

(3)在管理體制方面，相關部門應緊緊圍繞水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展這一主線，健全水產(chǎn)動物病害防控法律法規(guī)體系，完善水產(chǎn)動物疫病防控行政管理機構、水產(chǎn)動物衛(wèi)生監(jiān)督機構、水產(chǎn)技術推廣機構及技術支撐機構建設，依法推進綜合防治技術措施的落實與實施，為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展保駕護航。

(4)在隊伍建設方面，積極發(fā)揮水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防治專家委員會的決策咨詢和引領作用，加強水產(chǎn)動物醫(yī)學高等教育體系建設，擴大漁業(yè)執(zhí)業(yè)獸醫(yī)和漁業(yè)鄉(xiāng)村獸醫(yī)等隊伍，提升專業(yè)隊伍的理論和技術水平。

加快推進產(chǎn)學研等跨部門、跨學科、跨領域的協(xié)作運行，構建一個“上下貫通、橫向協(xié)調(diào)、運轉(zhuǎn)高效、保障有力” 的水產(chǎn)動物疫病防控體系，將為全面指導中國海水養(yǎng)殖業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐和技術儲備。