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无刺鱼问世和展望:控制鱼刺基因让有刺鱼变无刺鱼

发表时间:2022/01/16 10:57:59  浏览次数:2641  
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无刺鱼问世和展望:控制鱼刺基因让有刺鱼变无刺鱼

早在2021年12月,就有"有刺鱼变无刺鱼有重大突破"的报道。华中农业大学水产学院高泽霞教授高校团队找到控制鱼刺基因,吃鱼不挑刺将成为现实。

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找到控制鱼刺基因有刺鱼变无刺鱼

2021年12月18日,华中农业大学水产学院高泽霞教授带领的团队,已经找到了控制鱼刺的基因,并且成功培育出了第一代无刺鱼。

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以往对鱼刺的研究都是从形态方面出发,但是并没有实际的使用价值,而高泽霞却找到了一项研究空白,通过遗传和分子调控来改变鱼刺的有无。关键就是找到能够调控鱼刺生长的基因(主效基因),只要找到了这个基因也就找到了控制鱼类长刺的开关。

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高泽霞教授描述了寻找鱼刺基因分子表达的情形:他们将每一根细刺从鳊鱼身上小心翼翼地挑出来,剔掉结缔组织,在降解之前,快速放进液氮保存,再快速提取RNA,快速进行基因表达。

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接下来就是逐个验证这50个基因,哪个才是真正的“鱼刺基因”了。由于鳊鱼生长速度比较慢,科研团队决定将这些基因放到斑马鱼的身上进行实验。利用基因编辑技术,一个一个依次敲掉这些基因,看鱼刺的生长有没有发生变化。而这个验证又耗费了7年时间。

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直到2019年底的时候,在淘汰了40多个基因以后,主效基因总算出现了,几百条无刺斑马鱼的生长状态非常良好。为了进一步验证这些无刺鱼的基因稳定性,又再经过几代繁育,高泽霞教授发现后代斑马鱼也都是无刺鱼。这才总算可以确定找到的就是主效基因。

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现在,高泽霞团队和中科院水生所的桂建芳院士团队已经分别在鳊鱼、草鱼和鲫鱼身上敲除了这一基因,获得的第一代杂合体的无刺鱼生长状况良好。科学家们确定所有种类的有刺鱼,只要敲除了“鱼刺基因”,都可以得到相应的无刺鱼。

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世界首例鲤科鱼类无肌间刺基因编辑新种质

1月14日,由中国科学院水生生物研究所桂建芳院士、中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林院士领衔的专家组,对黑龙江水产研究所鲤科鱼类基因组学创新团队利用基因编辑技术创制的无肌间刺鲫新种质进行了现场验收。经查新,此为世界首例鲤科鱼类无肌间刺基因编辑新种质。

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鲫鱼肉质细嫩、味道鲜美,但因小细刺太多影响食用和加工。如今,一种去除小细刺的鲫鱼在中国水产科学研究院黑龙江水产研究所问世!肌间刺就是那些令人望鲫鱼却步的小细刺,这种无肌间刺鲫鱼让人们吃鱼不再有细刺“卡嗓子”的担忧。

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早在“十五”期间,黑龙江水产研究所首席科学家孙效文研究员就提出了“肌间刺是影响鲤科鱼类品质提升”的重大问题,并于2009年在农业行业专项中设立鲤科鱼类肌间刺研究课题,自此鱼类肌间刺的难题攻坚行动正式启动。之后在孙效文研究员指导下,在国家重点研发计划、“863”计划、农业行业专项、院所基本科研业务费等项目资助下,该团队专业方向带头人匡友谊带领课题组成员开始了漫长的鱼类肌间刺发育机制研究。

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团队从肌间刺发育相关的1600多个候选基因中鉴定到1个调控肌间刺发育的关键基因,进一步利用建立的无肌间刺鲫基因编辑技术于2019年构建了鲫F0代肌间刺突变群体,2020年获得F1代无肌间刺鲫突变体,2021年获得正常发育的无肌间刺鲫F2代可遗传群体。无肌间刺鲫生长良好,形态发育正常,与正常鲫鱼无差异。

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专家组认为黑龙江水产研究所在“无肌间刺鲫新种质创制”研究中取得的重要进展,为鱼类肌间刺性状的遗传改良提供了典范,是鲤科鱼类品质改良的重大突破,将有望破解食用大宗淡水鱼的“卡嗓子”问题,也会对未来水产品的终端消费形式产生深远影响。专家组希望团队继续开展基础研究,完善无肌间刺鲫新种质并形成大规模产业化生产,让吃鱼不挑刺真正成为现实。

"吃鱼不挑刺"的展望

本次科学研究,强行将鱼刺较多的武昌鱼变成无刺鱼,利用基因编辑将有刺变无刺,很有可能会影响武昌鱼和基因编辑鱼的成长。它们长期以来依靠鱼刺进行高速游动,缺失了鱼刺的鱼类要么只能减少游动,要么就需要努力学会用肌肉控制身体进行游动。

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好在它们不需要到自然界去竞争食物,在人工养殖的环境下,衣食无忧的鱼类减少了运动,或许可以增加产量,但是肉质或许会有所下降。

最关键的一点在于,无刺鱼是基因编辑的产物,在全球范围内,人们对于转基因技术和转基因食品仍然存有争议。虽然袁隆平院士曾经说过,“转基因是未来的发展方向”,但是他也说过“人民不是小白鼠,不能用那么多人的健康和生命安全做实验来冒险”。所以说转基因这个问题目前是说不清楚的,只有通过实践来证明。

但是在实践的结果出来以前,很多人的担忧也是合情合理的。2018年Nature旗下的食品刊物就专门调查了中国消费者对待转基因食品的态度,结果发现支持者非常少,只占到10%左右,而反对者则高达40%以上。但无刺鱼并不是纯粹的基因技术,而是基因的编辑敲出,所以,无刺鱼想要推向市场还需要等待时间的验证

小知识:肌间刺

鱼刺相当于鱼的骨骼,缺少了“骨骼”的无刺鱼会发生什么变化呢?

事实上,鱼刺和鱼骨头还是有区别的。鱼骨头是鱼类的骨架,没有骨架它就不是鱼类了,而是软体动物。本次研究中的鱼刺,是指鱼肉中细密的小刺,也是我们吃鱼时最讨厌的部分,被叫做肌间刺。

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对于肌间刺的作用目前还没有定论,大部分科学家推测它的主要作用是支撑肌肉,一些肉质比较疏松的鱼类,不仅肌间刺数目相对较多,而且肌间刺上的分枝也较多,比如鲢鱼和鳙鱼,甚至出现了复杂的树状分枝。白鲢能够跳跃很高,就是有最多肌间刺的缘故。

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肌间刺的另一个作用是肌肉力量的传导。简单地说,低级鱼类之所以拥有肌间刺,主要是因为它本身控制不了身体,就需要借助贯穿全身的鱼刺来控制肌肉摆动身体,从而加快游动速度。而一些高级鱼类已经可以充分利用强大的肌肉力量快速移动了。

既然肌间刺和鱼类的运动有关,那么肌间刺的数目也就与肌肉中蛋白质的含量有一定的关系了。这也就是海水鱼相比淡水鱼肌肉弹性更好的原因。

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科学家依据这一点认为,肌间刺是低等真骨鱼类所特有的一种结构,这些鱼刺的数量会随着鱼类的演化逐渐减少,直至进化到某一阶段以后才会完全消失。

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其中鲤形目的鱼类鱼刺普遍较多,包括我们熟悉的鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼等;而鱼刺较少或没有鱼刺的大部分是鲈形目,包括鲈鱼、鳜鱼、带鱼、黄花鱼、石斑鱼、罗非鱼等。

(来源:科技日报 长江日报 综合:西南渔业网)

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