解决“卡嗓子”问题,无刺鱼来了

高教授团队利用获得的第一代杂合体(F0代)寡刺参,通过雌雄交配培育出无肌间棘的武昌鱼(团头鲂)苗种(F1代),并正在进一步开展肌间无棘鱼的稳定培育。按照相关程序,新种质在性状稳定并获得国家相关认证后,可在无刺鱼的情况下大规模推广。

你吃过无籽瓜和无籽葡萄吗?如今,无刺鱼正向餐桌游来。未来,鱼刺卡喉咙将成为历史,吃鱼不咬人将成为标准饮食。

近日,华中农业大学水产学院高教授团队披露了关于无刺鱼的最新研究进展:利用首例杂交(F0代)无刺鱼,通过雌雄交配培育出无肌间棘的武昌鱼(团头鲂)苗种(F1代),无刺鱼(以下简称无刺鱼)的稳定育种工作正在进一步开展。按照相关程序,新种质在性状稳定并获得国家相关认证后,可在无刺鱼的情况下大规模推广。

如何让鱼不再有刺?没有鱼刺的鱼刺都去哪了?从口感上来说,非刺鱼和刺鱼的口感有什么区别?除了武昌鱼,这一研究成果能否应用于其他淡水鱼?为此,科技日报记者采访了高教授的团队。

找刺,揭示鱼肌咬骨规律。

团头鲂又名武昌鱼,是我国养殖的主要淡水鱼之一,肉质鲜美,风味十足。早在2008年,高团队就开展了团头鲂的遗传育种工作。当时团队的重点是生长、抗病、耐缺氧。从2012年开始,团队开始关注肌间棘,产生了改变团头鲂肌间棘性状的想法。

团头鲂的肌间刺较多,进食时带来很大不便。不仅如此,肌间棘的存在在一定程度上限制了团头鲂种业和产业的高质量发展。在团头鲂的养殖过程中,高团队收集了很多资料,了解到肌间刺对团头鲂乃至国内外多种主要养殖带刺鱼类的食品安全、生产加工价值都有很大影响。

“包括我在内的很多队员都有过吃武昌鱼后被一根鱼刺卡住喉咙的经历。”高说,“团队希望通过解决鱼刺‘卡喉’这个小问题,帮助提高中国带刺鱼种业的发展质量。通过无刺团头鲂的养殖研究,让大家安全、放心、快乐地吃鱼。”

荆棘从何而来?荆棘在不同的时间段是如何生长的?

寻找荆棘成了高团队必须解决的第一个问题。

高团队通过全骨染色、形态解剖和X射线透射等方法,明确了团头鲂的肌间刺在其体长约1.33厘米时,即出膜后20天左右开始出现,肌间刺由尾向头依次生长。这是无肌间棘团头鲂育种研究的开始。

高团队在比较不同游泳模式的鱼类时发现,团头鲂肌间棘的骨化顺序并非偶然。该团队的研究结果表明,游泳模式与肌间棘的排列顺序和肌间棘的复杂程度之间存在一定的关系。利用多种组织学方法,团队确定肌间棘的骨化方式为膜内骨化,不会经历软骨阶段。

通过从肌间棘提取高质量RNA,利用高通量测序技术,开展了团头鲂肌间棘不同发育阶段的转录组、小RNA组和蛋白质组等多组学分析,分析了肌间棘与其他骨骼组织的基因表达和蛋白表达差异,明确了BMP、Wnt、Fgf等信号通路基因的调控作用

在没有确定调控鱼类肌间棘发生和发育的关键基因的情况下,高团队希望采用分子标记辅助育种技术,培育出肌间棘数量较少的品种。

高团队发现团头鲂选择群体中至少有84个棘,最多有146个棘,并首次评估了鱼类肌间棘数量的遗传力,筛选出与团头鲂肌间棘数量显著相关的SNP位点。

高的团队表示,起初,他们从斑马鱼开始,采用多种基因编辑技术,分析了60多个候选基因对斑马鱼肌间棘发育的调控。发现三个基因在不同程度上调控鱼肌间棘的发育。

-indent: 2em;"> 其中,scxa、bmp6基因功能缺失均会导致斑马鱼肌间刺的数目显著减少,但这些斑马鱼,往往也都存在缺陷问题。而runx2b突变在导致斑马鱼肌间刺完全缺失的前提下,对其个体生长、其它骨骼单元形成、肌肉脂肪酸和氨基酸含量等性状均未造成显著影响。

runx2b突变的斑马鱼品系遗传性状非常稳定,后代都表现为稳定的肌间刺完全缺失的表型。

后来,该团队将分子育种—基因编辑技术体系应用到团头鲂上,正式迈出了探索无刺鱼的第一步。

2020年,该团队摸索出团头鲂CRISPR/Cas9基因编辑技术;2021年正式开展团头鲂runx2b基因编辑实验,获得F0代基因编辑团头鲂;今年,该团队进一步选取F0代有突变的雌雄个体交配繁育出F1代群体,筛选到完全没有肌间刺的团头鲂个体。

目前,无肌间刺团头鲂生长性状良好,5月龄无刺团头鲂平均体重在50克以上。用肉眼观察,无刺武昌鱼和同长度有刺武昌鱼的外观几乎没有区别。在X光片中,有刺武昌鱼身体里长着一排排横向生长的肌间小刺,而无刺武昌鱼身体里则暗影一片,完全看不到鱼刺。

无刺,吃鱼“新风尚”仍需养成时间

近十年来,我国团头鲂的养殖产量在70万至80万吨之间。

高泽霞团队认为,要推动团头鲂种业和养殖产业进一步发展,通过科技手段改良其肌间刺性状,提高其食用和加工价值,既值得尝试,也十分有意义。

目前,高泽霞团队研究的无刺团头鲂尚未进入大规模养殖阶段。高泽霞团队介绍,如果后期培育的无肌间刺团头鲂能通过国家审定,希望可以与体系试验站、地方水产技术推广站、团头鲂苗种繁育场、团头鲂养殖合作社等合作,一起推动团头鲂种业和养殖业转型升级。

高泽霞团队表示,生产性推广前需经过严格的试验性养殖评估。而对每一代无肌间刺团头鲂的生长指标、肌肉品质等指标也需进行细致评估。此外,还需建立和颁布实施相关种质资源制度,才能考虑进行生产性推广。无刺鱼从实验室“游”上餐桌,仍需进行多方面研究。

通过这项技术让武昌鱼告别“刺多多”,在其他多刺鱼类身上是否也可行?高泽霞团队希望通过开展无肌间刺团头鲂新种质的养殖模式、营养需求等方面研究,构建工厂化循环水养殖等现代化养殖模式,联合其他感兴趣的科研团队或企业,在其他有刺鱼类中开展无肌间刺新种质培育合作研究。

团头鲂本身是一种鲤科鱼类。高泽霞团队认为,青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、鲂等鲤科鱼类与团头鲂具有相同类型、相同形成方式的肌间刺,且同为鲤科鱼类,与团头鲂在基因组序列上的相似性高。因此,从理论上来说,培育这些鲤科鱼类的无肌间刺品种是可行的。

目前,高泽霞团队已获得草鱼的F0代突变体,在草鱼、银鲫和鲢等鱼类品种的肌间刺性状改良方面均取得了良好进展。(记者 吴纯新 通讯员 蒋朝常)

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