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在魚類育種領(lǐng)域，時(shí)間往往是最昂貴的成本。許多養(yǎng)殖魚類性成熟周期漫長(zhǎng)，成為制約品種改良的“卡脖子”難題。以全球養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的淡水魚類——草魚為例，其性成熟周期長(zhǎng)達(dá)5年，且成體體型巨大，培育一個(gè)新品種通常需要耗費(fèi)4個(gè)世代（約20余年），極為耗時(shí)耗力。

如今，這一局面有望被徹底打破。中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所科研團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，利用體型小巧、繁殖高效的小型模式魚類——斑馬魚，成功建立跨物種的生殖干細(xì)胞移植技術(shù)，實(shí)現(xiàn)借腹生殖，在全雌草魚品系的超速創(chuàng)制上取得重要突破。

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所孫永華團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)這一目標(biāo)開(kāi)展研究。前期，他們將稀有鮈鯽-斑馬魚組合建立為跨亞科物種間生殖干細(xì)胞移植借腹生殖的研究模型，并首次突破基因編輯配子的跨物種借腹生殖技術(shù)（Zhang et al., Science China Life Science, 2022）。

近日，水生所孫永華團(tuán)隊(duì)在Science China Life Sciences（《中國(guó)科學(xué) 生命科學(xué)》英文版）在線發(fā)表題為“Ultra-fast generation of all-female grass carp via transplantation of female germline stem cells into zebrafish”的研究論文。他們利用性成熟周期僅為3個(gè)月的模式魚斑馬魚為受體，在總計(jì)6個(gè)月內(nèi)借腹生殖產(chǎn)生了草魚的全X精子和全雌子代，與傳統(tǒng)草魚性控育種需要10年以上的時(shí)間相比，大幅提升了育種效率。該論文將以封面論文正式出版（圖1）

圖1? “天上一日，地下一年”的封面設(shè)計(jì)圖

????孫永華團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，3月齡草魚的性腺即表現(xiàn)出典型的形態(tài)學(xué)二態(tài)性，其中原始卵巢的體積比精巢顯著更大；通過(guò)單細(xì)胞組學(xué)分析并結(jié)合此前建立的魚類生殖干細(xì)胞判定標(biāo)準(zhǔn)，他們成功在3月齡體積較大的性腺（原始卵巢）中鑒定到了Nanos2陽(yáng)性的雌性生殖干細(xì)胞（圖2）。

圖2 ?首次在3月齡草魚卵巢中鑒定和刻畫了雌性生殖干細(xì)胞

他們進(jìn)一步分離3月齡的草魚卵巢，純化獲得雌性生殖干細(xì)胞，移植入內(nèi)源生殖細(xì)胞剔除的斑馬魚幼苗生殖嵴。在移植形成的重組性腺中，草魚生殖細(xì)胞在斑馬魚性腺微環(huán)境中快速啟動(dòng)精子發(fā)生進(jìn)程，僅需3個(gè)月即分化為成熟精子。重要的是，所有的精子均為全X基因型，與普通草魚卵受精即獲得全雌草魚子代，從而實(shí)現(xiàn)全雌草魚新品系的超速培育（圖3）。

圖3 ?利用斑馬魚借腹生殖超速產(chǎn)出草魚全X精子和全雌子代

這項(xiàng)研究首次在養(yǎng)殖魚類中實(shí)現(xiàn)了雌性生殖干細(xì)胞的明確鑒定和精細(xì)刻畫，并證明了其具有發(fā)育為精子的潛能，因此此前廣為所知的“卵原干細(xì)胞”的命名并不適合于描述這類細(xì)胞。此外，在跨物種借腹生殖體系中，供體草魚和受體斑馬魚不僅性成熟周期相差約20倍，成體體重更相差近2萬(wàn)倍，這兩項(xiàng)跨尺度差異均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了此前同類型研究。

全文鏈接： https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-026-3272-2

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