解決“卡嗓子”問題，無刺魚來了
來源：科技日報 發(fā)布時間：2022-11-25 10:10:50
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(rèn)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(rèn)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(rèn)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(xì)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(rèn)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
