科学探索|华中农大团队找到控制鱼刺生长的基因( 二 ) 华中农大团队找到控制鱼刺生

文章图片

文章图片

文章图片

不懈寻找“无刺”基因
他们将从武昌鱼身上找到的近50个基因放到标准模式鱼斑马鱼身上做验证，验证的过程有点像拆盲盒，利用基因编辑技术，一个一个依次敲掉这些基因，看鱼刺的生长有无变化、怎样变化。斑马鱼三四个月就可以繁殖一代，能有效加快试验进度，即使如此，验证的过程一干就是7年。
今天已经是国家研究武昌鱼岗位专家的高泽霞没有过多叙述中间的曲折、单调和重复，倒是对一次“乌龙事件”忍俊不禁。一次敲掉了斑马鱼的一个基因后，真的发现了一条无刺鱼，整个实验室沸腾了，大家都有一种“终于找到了”的感觉，可是再去验证，发现和这条无刺鱼同批次的其他鱼鱼刺依然故我，证实了这次发现只是个美丽的错误。高泽霞笑着说，到现在都没弄明白，为什么会有一条无刺鱼混杂在有刺鱼中间，可能是自然的基因突变吧。科学就是这么曲折，不断试错是常态。她又讲起一直关注她的研究进展的中科院水生所桂建芳院士告诉的一则故事，桂院士有两次吃鳊鱼时真的吃到了无刺的鳊鱼，可惜吃的时候才发现，遗传基因没有留下来。自然无序的基因突变，让人措手不及，但也一再证明一定有一个神秘的主效基因在幕后操纵。
这次“乌龙”让高泽霞更加谨慎。他们编辑了大约40个基因，终于在2018年找到了一个“有效”基因，能减少70%的鱼刺，只有尾部还保留一点点，背部的刺都没有了。“有效”是否就是“主效”？高泽霞有些拿不准。这时，从遥远的巴西传来了一个惊喜的消息，在亚马逊流域偶然发现了自然突变的十几条无刺“大盖巨脂鲤”，不是少刺，是完全无刺。虽然这一发现对她的研究没有实质帮助，却像黑暗中的一丝亮光，她明白了那个能少70%刺的基因肯定还不是主效基因，还要找。这给了他们一根定海神针，有了目标有了路径，他们继续拆基因盲盒。
“无刺”基因获国家专利
2019年底的一天，用高泽霞的话说，“突然一下子”，主效基因出现了。学生跑来告诉她，这次真的是无刺斑马鱼。有了上次“乌龙经验”，高泽霞倒有些犹豫了，她嘱咐学生把所有的鱼都找来看一下表型稳不稳定。前前后后几百条，无刺的表型非常稳定，再经过几代繁育，后代斑马鱼也都是无刺鱼。从代际和数量上都可以确定找到的就是主效基因，这是一个所有有刺鱼类都含有的共通基因。同时，他们测定了无刺斑马鱼肉质中的氨基酸、脂肪酸含量，和普通有刺鱼没有显著差异，也就是说，鱼刺变化了，肉质可以不变。
“非常兴奋，很不容易，是这么多年坚持、这么多学生努力的结果。”回想起那一幕，高泽霞感慨地说。
找到主效基因后，高泽霞团队一方面进一步正向验证，将这个基因移植回无刺鱼身上，看它们是否又长出刺来，更确证这个基因的作用；另一方面，将发现的减刺70%的基因和减刺100%的基因都申请获批了国家授权发明专利，作为公开信息向国内各个研究组推广，力争将这个基因运用到不同的鱼类身上。
基于基因编辑技术“创制”大量不同种类的无刺鱼，受到桂建芳院士的高度评价，他说，这本质是一种精准育种的有效路径，正成为鱼类育种研究的热点。
目前，高泽霞团队和中科院水生所桂建芳院士团队已经分别在鳊鱼、草鱼和银鲫身上试验了敲除调控鱼刺生长的主效基因而获得第一代杂合体（F0代）的少刺鱼，生长良好，形态正常，习性和普通有刺鱼没有差异。武汉的鳊鱼两年一成熟，鲫鱼一年一成熟，再将这些成熟的杂合体少刺鱼经过纯化繁殖一代，到第三代（F2代）就可以获得纯合体的遗传性状稳定的真正无刺鱼。当然，无刺鳊鱼的游动能力、营养等等还需要科研工作者开展细致的研究。