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解決“卡嗓子”問題,無刺魚來了

來源:科技日報   發(fā)布時間:2023-01-04 11:39:06

  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(jīng)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(wěn)定繁育工作。按照相關(guān)程序,待新種質(zhì)性狀穩(wěn)定,并取得國家相關(guān)認證后,無刺魚即可大規(guī)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?qū)⒊蔀闅v史,吃魚不挑刺將成為飲食標(biāo)配。

  近日,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高澤霞教授團隊透露了關(guān)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(jīng)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(wěn)定繁育工作。按照相關(guān)程序,待新種質(zhì)性狀穩(wěn)定,并取得國家相關(guān)認證后,無刺魚即可大規(guī)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(yīng)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(guī)律

  團頭魴又名武昌魚,是我國主要養(yǎng)殖的大宗淡水魚之一,肉質(zhì)鮮美,風(fēng)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(guān)注生長、抗病和耐低氧等相關(guān)性狀。2012年開始,團隊開始關(guān)注肌間刺,并萌發(fā)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(yè)和產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)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(nèi)外多種主要養(yǎng)殖的有刺魚類的食用安全、生產(chǎn)加工價值均產(chǎn)生了較大的影響。

  “團隊中包括我在內(nèi)的很多成員,都有過吃武昌魚被魚刺卡喉嚨的經(jīng)歷。”高澤霞說,“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(yè)發(fā)展質(zhì)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(tài)學(xué)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)團頭魴肌間刺的骨化順序并非偶然。團隊研究結(jié)果表明,游泳模式和肌間刺的出現(xiàn)順序、肌間刺類型的復(fù)雜程度均存在著一定聯(lián)系。團隊利用多種組織學(xué)方法,確定肌間刺的骨化方式為膜內(nèi)骨化,不會經(jīng)歷軟骨階段。

  該團隊通過提取肌間刺組織高質(zhì)量核糖核酸(RNA),采用高通量測序技術(shù),開展團頭魴肌間刺發(fā)生發(fā)育不同時期的轉(zhuǎn)錄組、小RNA組、蛋白組等多組學(xué)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(fā)生發(fā)育過程中的調(diào)控作用,篩選鑒定出一批調(diào)控肌間刺發(fā)生發(fā)育的關(guān)鍵候選基因。

  高澤霞團隊揭示的魚類肌間刺骨化規(guī)律,為探索團頭魴及魚類肌間刺發(fā)生、發(fā)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(biāo)記輔助和基因編輯兩種現(xiàn)代分子育種技術(shù),來開展團頭魴的肌間刺性狀遺傳改良。

  在沒有鑒定出調(diào)控魚類肌間刺發(fā)生發(fā)育關(guān)鍵基因時,高澤霞團隊希望采用分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)方案選育肌間刺數(shù)目少的品種。

  高澤霞團隊在選育群體中,發(fā)現(xiàn)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(shù)目性狀的遺傳力,篩選出了與團頭魴肌間刺數(shù)目多少顯著相關(guān)的SNP位點。

  高澤霞團隊表示,起初他們從斑馬魚出發(fā),采用了多種基因編輯技術(shù),共分析了60多個候選基因?qū)Π唏R魚肌間刺發(fā)生發(fā)育的調(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)3個基因在不同程度上調(diào)控了魚類肌間刺的發(fā)生發(fā)育。

  其中,scxa、bmp6基因功能缺失均會導(dǎo)致斑馬魚肌間刺的數(shù)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(dǎo)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(wěn)定,后代都表現(xiàn)為穩(wěn)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(shù)體系應(yīng)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(shù);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(qū)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(fēng)尚”仍需養(yǎng)成時間

  近十年來,我國團頭魴的養(yǎng)殖產(chǎn)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(yè)和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)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(guī)模養(yǎng)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(chǎn)技術(shù)推廣站、團頭魴苗種繁育場、團頭魴養(yǎng)殖合作社等合作,一起推動團頭魴種業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

  高澤霞團隊表示,生產(chǎn)性推廣前需經(jīng)過嚴(yán)格的試驗性養(yǎng)殖評估。而對每一代無肌間刺團頭魴的生長指標(biāo)、肌肉品質(zhì)等指標(biāo)也需進行細致評估。此外,還需建立和頒布實施相關(guān)種質(zhì)資源制度,才能考慮進行生產(chǎn)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(shù)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(zhì)的養(yǎng)殖模式、營養(yǎng)需求等方面研究,構(gòu)建工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖等現(xiàn)代化養(yǎng)殖模式,聯(lián)合其他感興趣的科研團隊或企業(yè),在其他有刺魚類中開展無肌間刺新種質(zhì)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(zé)任編輯:邢敏

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