科技日?qǐng)?bào)記者 吳純新 通訊員 蔣朝常

吃過(guò)無(wú)籽瓜、無(wú)籽葡萄吧？無(wú)刺魚(yú)也正向餐桌游來(lái)。

(資料圖)

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高澤霞教授團(tuán)隊(duì)透露了關(guān)于無(wú)刺魚(yú)的最新研究進(jìn)展：他們利用已獲得的第一代雜合體（F0代）少刺魚(yú)，經(jīng)過(guò)雌雄交配繁育出完全沒(méi)有肌間刺的武昌魚(yú)（團(tuán)頭魴）苗種（F1代），正進(jìn)一步開(kāi)展無(wú)刺魚(yú)遺傳穩(wěn)定繁育工作。按正常程序，新種質(zhì)性狀穩(wěn)定后，再取得國(guó)家相關(guān)認(rèn)證，便可大規(guī)模推廣。

未來(lái)，吃魚(yú)不挑刺或成飲食標(biāo)配。

如何讓魚(yú)不再長(zhǎng)刺，魚(yú)刺去哪兒了？無(wú)刺魚(yú)口味是否一如既往，除了武昌魚(yú)，這項(xiàng)研究成果能否在其他大宗淡水魚(yú)應(yīng)用？

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找刺，探究魚(yú)產(chǎn)業(yè)“卡脖子”難題

團(tuán)頭魴又名武昌魚(yú)，是我國(guó)主要養(yǎng)殖的大宗淡水魚(yú)之一，肉質(zhì)鮮美，而其肌間刺（魚(yú)肉里的小刺）較多是最大的美中不足。

“團(tuán)隊(duì)很多老師和同學(xué)，包括我本人，都有過(guò)吃武昌魚(yú)被卡喉嚨的經(jīng)歷，個(gè)別人還去醫(yī)院拔刺?！备邼上颊f(shuō)，早在2008年，她所在團(tuán)隊(duì)便開(kāi)展團(tuán)頭魴遺傳選育工作，最初是關(guān)注生長(zhǎng)、抗病和耐低氧性狀。

2012年開(kāi)始關(guān)注肌間刺，萌發(fā)了改變團(tuán)頭魴肌間刺性狀的想法。

不僅如此，肌間刺的存在一定程度上限制團(tuán)頭魴種業(yè)和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。在團(tuán)頭魴選育過(guò)程中，高澤霞團(tuán)隊(duì)多方收集資料，了解到肌間刺對(duì)團(tuán)頭魴，乃至國(guó)內(nèi)外多種主要養(yǎng)殖的有刺魚(yú)類(lèi)的食用安全、生產(chǎn)加工價(jià)值產(chǎn)生較大影響。

高澤霞說(shuō)，她和團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)解決魚(yú)刺“卡脖子”這個(gè)“小問(wèn)題”，助力提高我國(guó)有刺魚(yú)的種業(yè)發(fā)展質(zhì)量。

同時(shí)，無(wú)刺團(tuán)頭魴育種研究可為我國(guó)乃至世界人們食用加工優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)蛋白源產(chǎn)生積極作用，讓大家可以安全吃魚(yú)、放心吃魚(yú)、開(kāi)心吃魚(yú)。

刺從哪里來(lái)，不同時(shí)間段長(zhǎng)勢(shì)如何？找刺，成為高澤霞團(tuán)隊(duì)必須弄明白的第一個(gè)問(wèn)題。

隨后，高澤霞團(tuán)隊(duì)利用整體骨骼染色、形態(tài)學(xué)解剖和X光透射的方法，明確團(tuán)頭魴體長(zhǎng)約為1.33厘米時(shí)（約出膜后20天）開(kāi)始出現(xiàn)肌間刺，并從尾至頭依次長(zhǎng)出。這是無(wú)肌間刺團(tuán)頭魴選育研究的開(kāi)端。

高澤霞說(shuō)，團(tuán)隊(duì)在比較不同游泳模式的魚(yú)類(lèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)團(tuán)頭魴肌間刺的骨化順序并非偶然。結(jié)果表明，游泳模式和肌間刺出現(xiàn)順序、肌間刺類(lèi)型復(fù)雜程度存在一定聯(lián)系。接著，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種組織學(xué)方法確定肌間刺的骨化方式為膜內(nèi)骨化，不經(jīng)歷軟骨階段。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)提取肌間刺組織高質(zhì)量RNA，采用高通量測(cè)序技術(shù)，開(kāi)展團(tuán)頭魴肌間刺發(fā)生發(fā)育不同時(shí)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(dá)和蛋白表達(dá)差異性分析，明確BMP、Wnt、Fgf等信號(hào)通路基因在肌間刺發(fā)生發(fā)育過(guò)程中的調(diào)控作用，篩選鑒定一批調(diào)控肌間刺發(fā)生發(fā)育的關(guān)鍵候選基因。

高澤霞團(tuán)隊(duì)揭示魚(yú)類(lèi)肌間刺骨化規(guī)律，為探討團(tuán)頭魴及魚(yú)類(lèi)肌間刺發(fā)生發(fā)育的分子機(jī)制提供更明確方向。

挑刺，確定魚(yú)刺性狀變化的影響基因

起初，高澤霞團(tuán)隊(duì)采用分子標(biāo)記輔助育種和基因編輯育種兩種現(xiàn)代分子育種技術(shù)，來(lái)開(kāi)展團(tuán)頭魴的肌間刺性狀遺傳改良。

沒(méi)有鑒定到調(diào)控魚(yú)類(lèi)肌間刺發(fā)生發(fā)育關(guān)鍵基因時(shí)，該團(tuán)隊(duì)希望用分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)方案選育肌間刺數(shù)目少的品種。

研究團(tuán)隊(duì)在選育群體中，發(fā)現(xiàn)團(tuán)頭魴個(gè)體最少有84根刺，最多有146根刺。并首次評(píng)估魚(yú)類(lèi)肌間刺數(shù)目性狀的遺傳力，篩選與團(tuán)頭魴肌間刺數(shù)目多少顯著相關(guān)的SNP位點(diǎn)。

“采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)分析60多個(gè)候選基因?qū)Π唏R魚(yú)肌間刺發(fā)生發(fā)育的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)3個(gè)基因在不同程度上調(diào)控了魚(yú)類(lèi)肌間刺的發(fā)生發(fā)育。”高澤霞介紹。

其中，scxa、bmp6基因功能缺失均能導(dǎo)致肌間刺的數(shù)目顯著減少，但也存在缺陷問(wèn)題。

之后，高澤霞團(tuán)隊(duì)鑒定到runx2b突變，斑馬魚(yú)肌間刺完全缺失，且其個(gè)體生長(zhǎng)、其它骨骼單元形成、肌肉脂肪酸和氨基酸含量等性狀均未受到顯著影響。

runx2b突變斑馬魚(yú)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?！拔覀冸S即將分子育種-基因編輯技術(shù)體系應(yīng)用到團(tuán)頭魴上?！备邼上颊f(shuō)。

2020年，該團(tuán)隊(duì)摸索出團(tuán)頭魴C(jī)RISPR/Cas9基因編輯技術(shù)；2021年正式開(kāi)展團(tuán)頭魴runx2b基因編輯實(shí)驗(yàn)，獲得F0代基因編輯團(tuán)頭魴；今年，進(jìn)一步選取F0代有突變的雌雄個(gè)體交配繁育出F1代群體，篩選到完全沒(méi)有肌間刺的團(tuán)頭魴個(gè)體。

目前，無(wú)肌間刺團(tuán)頭魴生長(zhǎng)性狀良好，5月齡無(wú)刺團(tuán)頭魴平均體重在50克以上。從外觀看，無(wú)刺武昌魚(yú)和同長(zhǎng)度有刺武昌魚(yú)，幾乎沒(méi)有任何區(qū)別，而在X光片中，可以明顯看到有刺武昌魚(yú)身體里一排排橫向生長(zhǎng)的肌間小刺，無(wú)刺武昌魚(yú)身體里則暗影一片，完全看不到。

“工作前期，團(tuán)頭魴高質(zhì)量肌間刺RNA的提取是一個(gè)比較令人印象深刻的問(wèn)題?！备邼上冀榻B，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序要基于樣品RNA開(kāi)展，所以高質(zhì)量RNA提取尤為重要。然而當(dāng)時(shí)沒(méi)有提取肌間刺這類(lèi)骨組織的方法，團(tuán)隊(duì)嘗試了許多其他方法后仍沒(méi)有成功。為此，該團(tuán)隊(duì)決定自主研發(fā)提取骨組織RNA的方法，經(jīng)數(shù)個(gè)月嘗試，成功提取到肌間刺的高質(zhì)量RNA，并成功申請(qǐng)授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

無(wú)刺，吃魚(yú)“新風(fēng)尚”仍需養(yǎng)成時(shí)間

近十年來(lái)，我國(guó)團(tuán)頭魴的養(yǎng)殖產(chǎn)量基本在70萬(wàn)至80萬(wàn)噸之間。雖然有一些生長(zhǎng)快、成活率高的新品種推廣應(yīng)用，但總產(chǎn)量都沒(méi)有表現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)和減少。

“逆水行舟，不進(jìn)則退，當(dāng)前要想推動(dòng)團(tuán)頭魴種業(yè)和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，通過(guò)科技手段改良其肌間刺性狀，提高食用和加工價(jià)值，值得嘗試也十分有意義?！备邼上紙F(tuán)隊(duì)認(rèn)為。

高澤霞介紹，如果后期培育的無(wú)肌間刺團(tuán)頭魴能通過(guò)國(guó)家審定，他們希望可以與體系試驗(yàn)站、地方水產(chǎn)技術(shù)推廣站、團(tuán)頭魴苗種繁育場(chǎng)、團(tuán)頭魴養(yǎng)殖合作社等合作，一起推動(dòng)團(tuán)頭魴種業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

目前，高澤霞團(tuán)隊(duì)研究的無(wú)刺團(tuán)頭魴還沒(méi)有大規(guī)模養(yǎng)殖。

“生產(chǎn)性推廣前需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的試驗(yàn)性養(yǎng)殖評(píng)估，對(duì)每一代無(wú)肌間刺團(tuán)頭魴生長(zhǎng)指標(biāo)、肌肉品質(zhì)等指標(biāo)也需進(jìn)行細(xì)致評(píng)估，這些工作正在開(kāi)展?！备邼上颊f(shuō)，此外，還需等國(guó)家對(duì)于基因編輯培育新品種的相關(guān)制度建立和頒布實(shí)施，才能考慮進(jìn)行生產(chǎn)性推廣。

在高澤霞團(tuán)隊(duì)看來(lái)，無(wú)刺團(tuán)頭魴從實(shí)驗(yàn)室游上餐桌，仍需進(jìn)行多方面研究。

同時(shí)，開(kāi)展無(wú)肌間刺團(tuán)頭魴新種質(zhì)的養(yǎng)殖模式、營(yíng)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(tuán)隊(duì)或企業(yè)，在其他有刺魚(yú)類(lèi)上開(kāi)展無(wú)肌間刺新種質(zhì)培育合作研究。

這項(xiàng)技術(shù)讓武昌魚(yú)告別“刺多多”，在其他多刺魚(yú)類(lèi)身上是否也可行？

“青草鰱鳙鯉鯽魴等鯉科魚(yú)類(lèi)具有相同類(lèi)型、相同形成方式的肌間刺，且鯉科魚(yú)類(lèi)基因組序列相似性高，理論上可行?！备邼上颊f(shuō)。

目前，高澤霞團(tuán)隊(duì)在草魚(yú)上已獲得F0代突變體，鰱種質(zhì)資源與品種改良都在開(kāi)展合作研究，在草魚(yú)、銀鯽和鰱的肌間刺性狀改良方面均取得良好進(jìn)展。

（受訪團(tuán)隊(duì)供圖）

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