Page 22 - 《水产学报》2023年第1期

陈松林，等 水产学报, 2023, 47(1): 019102

占比 19.00%，肌间刺数量减少 50% 以上的样本 设计单一 CRISPR/Cas9 靶位点敲除 ASIP1 和 ASIP2，
2
380 尾，占比 25.33% (图 5-c)。利用 F 无肌间刺 获得 4 种不同黑色素模式的 F 突变体。Tyr 是
0
个体自然交配构建 F 群体，骨骼染色表明无肌间 ASIP、MC1R 和 MITF 基因的下游靶基因，Xu 等 [67]
3
刺个体比例达 100% (图 5-d)，生长对比实验表明 通过敲除瓯江彩鲤中 2 个 tyr 同源基因，在 F 中
0
F 的体长和体重与对照组相比无显著性差异。 获得了无黑色素的金黄色突变体。
3
3.4 鲤基因组编辑育种研究进展 在鱼类性别控制研究中已鉴定到多个鱼类性
别决定和分化相关基因，其中细胞色素 P450 17A1
国内多个单位开展了鲤基因组编辑育种技术
(Cytochrome P450 17A1,cyp17a1) 是合成 17-羟基孕
的研究，主要包括生长、体色、性别控制和肌间
酮的关键酶，其功能的缺失使斑马鱼雌性分化受
刺等性状的关键基因的编辑。苏州大学开展了鲤
阻，产生全雄群体。中国科学院水生生物研究所
mstn 的基因组编辑育种研究。因鲤经历了第 4 轮
通过敲除鲤 cyp17a1 获得了鲤全雄群体，进一步
基因组复制事件，mstn 在鲤中具有 4 个同源基因， -/-
利用 cyp17a1 的 XX 雄鱼与野生型雌鱼交配，获
Zhong 等 [26] 研究发现，mstnba 在肝脏、鳃、眼、
得了全雌鲤群体，6 月龄全雌群体的平均体重比
心脏、肠、精巢、肌肉等组织中广泛表达，采用
对照组高 6.60%，而 12 月龄全雌群体的平均体重
CRISPR/Cas9 敲除 mstnba，获得了快速生长的 F 0 比对照组高 32.66% 。
[39]
鲤突变体，3 月龄突变体的体重增加了 20%，体
肌间刺是鲤遗传改良的重要目标。sp7 调控
长增加了 12.5%，突变体中肌肉细胞数量增加了 成骨细胞的分化，促进骨形成，苏州大学采用
约 28%，肌纤维面积增加了约 50%。
CRISPR 技 术 在 鲤 中 敲 除 了 sp7a 和 sp7b， 发 现
鱼类的体色十分丰富，体色的形成涉及色素 [26]
sp7 的敲除导致了严重的骨发育异常 。近年来，
和色素模式的发育，其中黑色素的形成起到关键 中国水产科学研究院黑龙江水产研究所利用调控
作用。目前共鉴定到 662 个与体色发育相关的基 斑马鱼肌间刺发育的关键基因 bmp6 [55-58] ，建立了
因 (http://www.ifpcs.org/colorgenes/)，涉及黑色素 鲤基因组编辑技术，通过 CRISPR 技术敲除鲤
[60]
发育的基因有 282 个，其中黑色素细胞诱导转录 bmp6 的 2 个同源基因 bmp6a 和 bmp6b，于 2021
因子 (Melanocyte inducing transcription factor，MITF)、 年获得了 F 突变群体，突变群体平均肌间刺数量
1
刺鼠信号蛋白基因 (Agouti signaling protein, ASIP)、 减少 30.6%（专家验收报告，未发表）。
黑 色 素 内 皮 质 素 受 体 1(Melanocortin receptor 1,
3.5 团头鲂基因组编辑育种研究进展
MC1R)、酪氨酸酶 (Tyrosinase, tyr) 等基因起到重
华中农业大学通过多组学鉴定到调控肌间刺
要作用。上海海洋大学开展了瓯江彩鲤体色的基
发生相关候选基因，采用 CRISPR 技术分析了
因组编辑育种研究，他们克隆了 MC1R、ASIP 和
runx2a、runx2b、scxa、scxb、bmp6、bmp3、bmp2a、
tyr 等基因，采用 CRISPR 技术获得了色素突变的
等 60 多个基因对斑马鱼肌间刺发生发育的调控作
突变系。MC1R 的隐性突变导致黑色素减少，与
用，发现其中 3 个基因在斑马鱼肌间刺发生过程
红罗非鱼 、日本锦鲤 、洞穴鱼 [63] 的黑色素发
[62]
[61]
中起着调控作用。其中，scxa 基因功能缺失导致
育有关。Mandal 等 [64] 在瓯江彩鲤中发现 MC1R 的
肌间刺的数目显著减少，突变体斑马鱼背部肌间
表达量与皮肤组织中黑色斑点的形成相关，利用
刺完全缺失，仅保留了尾部少数肌间刺，肌间刺
CRISPR 技术敲除 MC1R 基因构建了 F 突变系，
0
总数较野生型减少 70% 左右，但 scxa 基因突变鱼
表现出皮肤黑色素显著性减少。ASIP 是黑色皮质 的肋骨发育不全 。此外，发现斑马鱼 bmp6 基因
[68]
素及 MC1R 的内源性拮抗剂，在脊椎动物色素形 的缺失导致肌间刺变少，突变鱼比野生型鱼的肌
成中起到重要的调控作用，ASIP 可调控黑色素斑 间刺总数减少约 30%。
点及背腹色素模式的形成 。Chen 等 [66] 在瓯江彩 继 scxa 和 bmp6 基因后，又筛选到斑马鱼
[65]
鲤中鉴定了 ASIP 的 2 个同源基因 (ASIP1 和 ASIP2)， runx2b 基因，通过基因组编辑发现 runx2b 突变斑
两者在背部黑色皮肤中的表达量显著高于其在腹 马鱼肌间刺完全缺失 ，但突变个体生长和其他
[40]
部白色皮肤中的表达量，和瓯江彩鲤背腹体色的 骨骼单元形成等性状未受影响，获得的 runx2b 突
形成相关，通过在序列相似性高的 3 号外显子区 变斑马鱼品系肌间刺缺失性状可稳定遗传。

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