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無肌間刺魚突變體種質(zhì)的創(chuàng)制是近年來魚類遺傳育種學(xué)研究的熱點(diǎn)。異育銀鯽以其肉質(zhì)細(xì)嫩鮮美深受消費(fèi)者青睞，但其體內(nèi)具有的80多根細(xì)小的肌間刺給食用者帶來了不少麻煩。近兩年來，中國科學(xué)院水生生物研究所桂建芳院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)全基因組解析揭示銀鯽為雙三倍體，即包含有兩套三倍體基因組并由此開拓完善了在雙三倍體銀鯽和雙二倍體金魚中通過基因編輯快速創(chuàng)制關(guān)鍵基因突變體的方法。
基于這些突破，桂建芳院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了多倍體魚類精準(zhǔn)育種技術(shù)，并與已在斑馬魚中鑒定出runx2b為肌間刺主效基因的華中農(nóng)業(yè)大學(xué)高澤霞教授合作，經(jīng)一年多的努力，在雙三倍體銀鯽中創(chuàng)制出無肌間刺突變體的新種質(zhì)。近日，相關(guān)研究成果以“Creation of intermuscular bone-free mutants in amphitriploid gibel carp by editing two duplicated runx2b homeologs”為題在線發(fā)表于Aquaculture。
研究人員首先發(fā)現(xiàn)雙三倍體銀鯽runx2b具有兩個(gè)部分同源基因（Cgrunx2b-A和Cgrunx2b-B），且每個(gè)部分同源基因具有3個(gè)序列高度一致的等位基因。接著追蹤了肌間刺的骨化過程，發(fā)現(xiàn)肌間刺在孵化后14天左右開始從魚體的尾部朝頭部骨化，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)敲除CgRunx2b-A或CgRunx2b-B不影響銀鯽肌間刺發(fā)育，但同時(shí)敲除CgRunx2b-A和CgRunx2b-B的所有等位基因會(huì)導(dǎo)致肌間刺完全缺失。通過上述的研究，已獲得291尾完全缺失肌間刺的銀鯽突變體。
該研究揭示了CgRunx2b-A和CgRunx2b-B協(xié)同調(diào)節(jié)銀鯽肌間刺發(fā)育。重要的是，創(chuàng)制的銀鯽無肌間刺突變體和少肌間刺突變體（圖1）為培育無肌間刺異育銀鯽新品系奠定了基礎(chǔ)。下一步，研究人員將通過雌核生殖建立銀鯽無肌間刺克隆系，并在相同飼養(yǎng)條件下，與異育銀鯽主養(yǎng)品種進(jìn)行生長等經(jīng)濟(jì)性狀評價(jià)。
水生所甘瑞海博士為該論文的第一作者，桂建芳院士和周莉研究員以及華中農(nóng)業(yè)大學(xué)高澤霞教授為共同通訊作者。該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA024030104）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD0901202)、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室（2021hszd001）、中科院特別研究助理資助項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739300
圖1. 銀鯽Cgrunx2b-A和Cgrunx2b-B突變體的肌間刺表型和基因型