科技日報記者 吳純新 通訊員 蔣朝常

吃過無籽瓜、無籽葡萄吧？無刺魚也正向餐桌游來。

(資料圖)

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院高澤霞教授團隊透露了關(guān)于無刺魚的最新研究進展：他們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），正進一步開展無刺魚遺傳穩(wěn)定繁育工作。按正常程序，新種質(zhì)性狀穩(wěn)定后，再取得國家相關(guān)認證，便可大規(guī)模推廣。

未來，吃魚不挑刺或成飲食標配。

如何讓魚不再長刺，魚刺去哪兒了？無刺魚口味是否一如既往，除了武昌魚，這項研究成果能否在其他大宗淡水魚應(yīng)用？

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找刺，探究魚產(chǎn)業(yè)“卡脖子”難題

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，而其肌間刺（魚肉里的小刺）較多是最大的美中不足。

“團隊很多老師和同學(xué)，包括我本人，都有過吃武昌魚被卡喉嚨的經(jīng)歷，個別人還去醫(yī)院拔刺?！备邼上颊f，早在2008年，她所在團隊便開展團頭魴遺傳選育工作，最初是關(guān)注生長、抗病和耐低氧性狀。

2012年開始關(guān)注肌間刺，萌發(fā)了改變團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頭魴種業(yè)和產(chǎn)業(yè)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)加工價值產(chǎn)生較大影響。

高澤霞說，她和團隊希望通過解決魚刺“卡脖子”這個“小問題”，助力提高我國有刺魚的種業(yè)發(fā)展質(zhì)量。

同時，無刺團頭魴育種研究可為我國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、放心吃魚、開心吃魚。

刺從哪里來，不同時間段長勢如何？找刺，成為高澤霞團隊必須弄明白的第一個問題。

隨后，高澤霞團隊利用整體骨骼染色、形態(tài)學(xué)解剖和X光透射的方法，明確團頭魴體長約為1.33厘米時（約出膜后20天）開始出現(xiàn)肌間刺，并從尾至頭依次長出。這是無肌間刺團頭魴選育研究的開端。

高澤霞說，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。結(jié)果表明，游泳模式和肌間刺出現(xiàn)順序、肌間刺類型復(fù)雜程度存在一定聯(lián)系。接著，該團隊通過多種組織學(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。

該團隊通過提取肌間刺組織高質(zhì)量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。

高澤霞團隊揭示魚類肌間刺骨化規(guī)律，為探討團頭魴及魚類肌間刺發(fā)生發(fā)育的分子機制提供更明確方向。

挑刺，確定魚刺性狀變化的影響基因

起初，高澤霞團隊采用分子標記輔助育種和基因編輯育種兩種現(xiàn)代分子育種技術(shù)，來開展團頭魴的肌間刺性狀遺傳改良。

沒有鑒定到調(diào)控魚類肌間刺發(fā)生發(fā)育關(guān)鍵基因時，該團隊希望用分子標記輔助育種技術(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。并首次評估魚類肌間刺數(shù)目性狀的遺傳力，篩選與團頭魴肌間刺數(shù)目多少顯著相關(guān)的SNP位點。

“采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)分析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?！备邼上冀榻B。

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，但也存在缺陷問題。

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

runx2b突變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。“我們隨即將分子育種-基因編輯技術(shù)體系應(yīng)用到團頭魴上。”高澤霞說。

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，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。從外觀看，無刺武昌魚和同長度有刺武昌魚，幾乎沒有任何區(qū)別，而在X光片中，可以明顯看到有刺武昌魚身體里一排排橫向生長的肌間小刺，無刺武昌魚身體里則暗影一片，完全看不到。

“工作前期，團頭魴高質(zhì)量肌間刺RNA的提取是一個比較令人印象深刻的問題?！备邼上冀榻B，轉(zhuǎn)錄組測序要基于樣品RNA開展，所以高質(zhì)量RNA提取尤為重要。然而當時沒有提取肌間刺這類骨組織的方法，團隊嘗試了許多其他方法后仍沒有成功。為此，該團隊決定自主研發(fā)提取骨組織RNA的方法，經(jīng)數(shù)個月嘗試，成功提取到肌間刺的高質(zhì)量RNA，并成功申請授權(quán)國家發(fā)明專利。

無刺，吃魚“新風尚”仍需養(yǎng)成時間

近十年來，我國團頭魴的養(yǎng)殖產(chǎn)量基本在70萬至80萬噸之間。雖然有一些生長快、成活率高的新品種推廣應(yīng)用，但總產(chǎn)量都沒有表現(xiàn)大幅度增長和減少。

“逆水行舟，不進則退，當前要想推動團頭魴種業(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，提高食用和加工價值，值得嘗試也十分有意義?！备邼上紙F隊認為。

高澤霞介紹，如果后期培育的無肌間刺團頭魴能通過國家審定，他們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。

目前，高澤霞團隊研究的無刺團頭魴還沒有大規(guī)模養(yǎng)殖。

“生產(chǎn)性推廣前需經(jīng)過嚴格的試驗性養(yǎng)殖評估，對每一代無肌間刺團頭魴生長指標、肌肉品質(zhì)等指標也需進行細致評估，這些工作正在開展?！备邼上颊f，此外，還需等國家對于基因編輯培育新品種的相關(guān)制度建立和頒布實施，才能考慮進行生產(chǎn)性推廣。

在高澤霞團隊看來，無刺團頭魴從實驗室游上餐桌，仍需進行多方面研究。

同時，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)，在其他有刺魚類上開展無肌間刺新種質(zhì)培育合作研究。

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？

“青草鰱鳙鯉鯽魴等鯉科魚類具有相同類型、相同形成方式的肌間刺，且鯉科魚類基因組序列相似性高，理論上可行。”高澤霞說。

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

（受訪團隊供圖）

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