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解決“卡嗓子”問題,無刺魚來了

2022年11月01日08:36 來源:科技日報

高澤霞教授團隊利用已獲得的第一代雜合體(F0代)少刺魚,經過雌雄交配繁育出完全沒有肌間刺的武昌魚(團頭魴)苗種(F1代),并且正在進一步開展無肌間刺魚遺傳的穩定繁育工作。按照相關程序,待新種質性狀穩定,并取得國家相關認證后,無刺魚即可大規模推廣。

吃過無籽瓜、無籽葡萄吧?如今,無刺魚也正向餐桌游來。在未來,魚刺卡嗓子或將成為歷史,吃魚不挑刺將成為飲食標配。

近日,華中農業大學水產學院高澤霞教授團隊透露了關于無刺魚的最新研究進展:利用已獲得的第一代雜合體(F0代)少刺魚,經過雌雄交配繁育出完全沒有肌間刺的武昌魚(團頭魴)苗種(F1代),并且正在進一步開展無肌間刺魚(以下簡稱無刺魚)遺傳的穩定繁育工作。按照相關程序,待新種質性狀穩定,并取得國家相關認證后,無刺魚即可大規模推廣。

如何讓魚不再長刺?無刺魚的魚刺都去哪兒了?在口味上看,無刺魚的口味與有刺魚有何不同?除了武昌魚,這項研究成果能否在其他大宗淡水魚應用?為此,科技日報記者采訪了高澤霞教授團隊。

找刺,揭示魚類肌間刺骨化規律

團頭魴又名武昌魚,是我國主要養殖的大宗淡水魚之一,肉質鮮美,風味十足。早在2008年,高澤霞所在團隊便開展了團頭魴遺傳選育工作。那時,團隊主要關注生長、抗病和耐低氧等相關性狀。2012年開始,團隊開始關注肌間刺,并萌發了改變團頭魴肌間刺性狀的想法。

團頭魴的肌間刺較多,在食用時帶來了很大的不便。不僅如此,肌間刺的存在一定程度上限制了團頭魴種業和產業的高質量發展。在團頭魴選育過程中,高澤霞團隊多方收集資料,了解到肌間刺對團頭魴,乃至國內外多種主要養殖的有刺魚類的食用安全、生產加工價值均產生了較大的影響。

“團隊中包括我在內的很多成員,都有過吃武昌魚被魚刺卡喉嚨的經歷!备邼上颊f,“團隊希望通過解決魚刺‘卡嗓子’這個小問題,助力提高我國有刺魚的種業發展質量。通過無刺團頭魴育種研究,讓大家安全吃魚、放心吃魚、開心吃魚!

刺從哪里來?刺在不同時間段的長勢如何?

找刺,成為了高澤霞團隊必須弄明白的第一個問題。

高澤霞團隊通過整體骨骼染色、形態學解剖和X光透射的方法,明確團頭魴在體長約為1.33厘米時,即約出膜后20天時開始出現肌間刺,肌間刺從尾至頭依次長出。這是無肌間刺團頭魴選育研究的開端。

高澤霞團隊在比較不同游泳模式的魚類時,發現團頭魴肌間刺的骨化順序并非偶然。團隊研究結果表明,游泳模式和肌間刺的出現順序、肌間刺類型的復雜程度均存在著一定聯系。團隊利用多種組織學方法,確定肌間刺的骨化方式為膜內骨化,不會經歷軟骨階段。

該團隊通過提取肌間刺組織高質量核糖核酸(RNA),采用高通量測序技術,開展團頭魴肌間刺發生發育不同時期的轉錄組、小RNA組、蛋白組等多組學分析、肌間刺組織與其他骨骼組織的基因表達和蛋白表達差異性分析,明確了BMP、Wnt、Fgf等信號通路基因在肌間刺發生發育過程中的調控作用,篩選鑒定出一批調控肌間刺發生發育的關鍵候選基因。

高澤霞團隊揭示的魚類肌間刺骨化規律,為探索團頭魴及魚類肌間刺發生、發育的分子機制提供了更加明確的方向。

挑刺,確定性狀變化的重要影響基因

起初,高澤霞團隊采用分子標記輔助和基因編輯兩種現代分子育種技術,來開展團頭魴的肌間刺性狀遺傳改良。

在沒有鑒定出調控魚類肌間刺發生發育關鍵基因時,高澤霞團隊希望采用分子標記輔助育種技術方案選育肌間刺數目少的品種。

高澤霞團隊在選育群體中,發現團頭魴個體最少有84根刺,最多有146根刺,并首次評估了魚類肌間刺數目性狀的遺傳力,篩選出了與團頭魴肌間刺數目多少顯著相關的SNP位點。

高澤霞團隊表示,起初他們從斑馬魚出發,采用了多種基因編輯技術,共分析了60多個候選基因對斑馬魚肌間刺發生發育的調控作用,發現3個基因在不同程度上調控了魚類肌間刺的發生發育。

其中,scxa、bmp6基因功能缺失均會導致斑馬魚肌間刺的數目顯著減少,但這些斑馬魚,往往也都存在缺陷問題。而runx2b突變在導致斑馬魚肌間刺完全缺失的前提下,對其個體生長、其它骨骼單元形成、肌肉脂肪酸和氨基酸含量等性狀均未造成顯著影響。

runx2b突變的斑馬魚品系遺傳性狀非常穩定,后代都表現為穩定的肌間刺完全缺失的表型。

后來,該團隊將分子育種—基因編輯技術體系應用到團頭魴上,正式邁出了探索無刺魚的第一步。

2020年,該團隊摸索出團頭魴CRISPR/Cas9基因編輯技術;2021年正式開展團頭魴runx2b基因編輯實驗,獲得F0代基因編輯團頭魴;今年,該團隊進一步選取F0代有突變的雌雄個體交配繁育出F1代群體,篩選到完全沒有肌間刺的團頭魴個體。

目前,無肌間刺團頭魴生長性狀良好,5月齡無刺團頭魴平均體重在50克以上。用肉眼觀察,無刺武昌魚和同長度有刺武昌魚的外觀幾乎沒有區別。在X光片中,有刺武昌魚身體里長著一排排橫向生長的肌間小刺,而無刺武昌魚身體里則暗影一片,完全看不到魚刺。

無刺,吃魚“新風尚”仍需養成時間

近十年來,我國團頭魴的養殖產量在70萬至80萬噸之間。

高澤霞團隊認為,要推動團頭魴種業和養殖產業進一步發展,通過科技手段改良其肌間刺性狀,提高其食用和加工價值,既值得嘗試,也十分有意義。

目前,高澤霞團隊研究的無刺團頭魴尚未進入大規模養殖階段。高澤霞團隊介紹,如果后期培育的無肌間刺團頭魴能通過國家審定,希望可以與體系試驗站、地方水產技術推廣站、團頭魴苗種繁育場、團頭魴養殖合作社等合作,一起推動團頭魴種業和養殖業轉型升級。

高澤霞團隊表示,生產性推廣前需經過嚴格的試驗性養殖評估。而對每一代無肌間刺團頭魴的生長指標、肌肉品質等指標也需進行細致評估。此外,還需建立和頒布實施相關種質資源制度,才能考慮進行生產性推廣。無刺魚從實驗室“游”上餐桌,仍需進行多方面研究。

通過這項技術讓武昌魚告別“刺多多”,在其他多刺魚類身上是否也可行?高澤霞團隊希望通過開展無肌間刺團頭魴新種質的養殖模式、營養需求等方面研究,構建工廠化循環水養殖等現代化養殖模式,聯合其他感興趣的科研團隊或企業,在其他有刺魚類中開展無肌間刺新種質培育合作研究。

團頭魴本身是一種鯉科魚類。高澤霞團隊認為,青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、魴等鯉科魚類與團頭魴具有相同類型、相同形成方式的肌間刺,且同為鯉科魚類,與團頭魴在基因組序列上的相似性高。因此,從理論上來說,培育這些鯉科魚類的無肌間刺品種是可行的。

目前,高澤霞團隊已獲得草魚的F0代突變體,在草魚、銀鯽和鰱等魚類品種的肌間刺性狀改良方面均取得了良好進展。(記者 吳純新 通訊員 蔣朝常)

(責編:喬業瓊、楊迪)


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