中科院院士組最新文章解析魚類生殖發育調控

　　來自中國科學院水生生物研究所，淡水生態與生物技術國家重點實驗室的研究人員針對魚類的生殖發育，評述了魚類性別決定和分化、生殖細胞和性腺發育以及生殖發育調控策略等方面的研究進展，這將有助于以魚類為模型，發展動物生殖調控機制研究。

　　這項研究由中科院水生生物研究所朱作言研究組完成，其中通訊作者胡煒研究員主要從事魚類生殖發育調控、魚類基因工程育種、克隆胚胎再程序化機制等研究。主持國家自然科學基金重點項目、863項目、973課題及湖北省杰出青年人才基金等多項研究。曾以第一作者和通訊作者身份在Biology of Reproduction，PLoS One等國內外刊物上發表多篇論文。

　　作為低等的脊椎動物, 魚類在動物系統演化中處于承前啟后的地位。已知的魚類有28000種之多,具有極為豐富的物種多樣性。魚類龐雜的生殖策略, 幾乎涵蓋了脊椎動物界的所有生殖類型。魚類生殖發育調控研究, 對于闡明動物生殖發育機制具有非常重要的理論意義。不僅如此, 在魚類重要經濟性狀(如生長、抗病、耐寒和耐低氧等)的相關基因和分子調控網絡逐漸被人們發現后, 分子育種成為未來加快培育優良經濟性狀魚類品種的主要手段之一。

　　這篇文章首先從魚類的性別控制入手，指出與其他動物一樣, 魚類性別分化從根本上受基因控制, 但魚類是卵生, 在變溫水環境中發育和生長, 因而魚類性別的分化方向不可避免地受諸多環境因素的影響。

　　最新研究進展包括，研究人員在牙漢魚(Odontesthes atcheri)中分離到amh在Y染色體上的復制基因mhy, 時空表達分析和敲降實驗暗示amhy很可能是決定牙漢魚性別的關鍵基因。與sry, dmrt1和DMY等決定性別的編碼轉錄因子不同, amhy 是目前發現的唯一一個在脊椎動物性別決定中起重要作用的激素相關基因。

　　此外還有研究人員通過FISH發現, 即使是同屬鮭科Salmonidae)的褐鱒(Salmo trutta)、大西洋鮭(Salmo alar)和虹鱒(Oncorhynchus mykiss), 其性染色體起源也不相同, 性別決定基因不一樣。

　　文章還介紹了魚類的育性控制，魚類的生長和生殖密切聯系, 通過生殖操作技術控制魚類育性, 將減少生殖能的分配, 從而培養出快速生長的品種。同時, 生態風險已成為制約引進外來優良品種和轉基因魚產業化的瓶頸因素, 研制魚類不育策略, 可以從根本上解決引種研制和轉基因魚應用的生態安全問題。育性控制對于魚類品種改良及轉基因魚育種研究的可持續深入進行具有重要意義。

　　越來越多的研究表明, 魚類的生殖發育受一系列精細步驟調控, 由復雜的網絡組成. 斑馬魚、青等模式魚和羅非魚、 草魚等經濟型魚類全基因組的剖析, 將為大規模分離、鑒定控制魚類生殖的功能基因、發掘調控生殖的重要信號通路和解析生殖調控的分子網絡提供重要的信息。

　　魚類的生殖是養殖魚類新品種培育與擴群應用的前提。盡管現有魚類種類繁多, 但是能為水產養殖業所利用的優良養殖品種非常匱乏, 其根本原因之一就在于對魚類生殖過程的機制缺乏透徹的了解, 眾多具有優良經濟性狀的經濟魚類難以實施人工生殖操作, 因而難以培育成為優良的養殖品種。建立魚類的生殖開關和性別控制開關等生殖操作技術, 將為養殖魚類新品種的培育打開一扇新的大門。

　　魚類生殖操作技術實際上是生殖細胞的發生、 維持和分化以及與周圍細胞通訊互作的調控。魚類生殖開關和性別控制開關的建立依賴于生殖發育調控網絡、性別決定與分化機理、生殖細胞生長發育機制等理論研究的突破;依賴于魚類基因組精細編輯技術、 靶基因表達的強效穩定調控技術以及基因型與表型的精確和高效鑒定等技術的突破。