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中科院院士组最新文章解析鱼类生殖发育调控
来自中国科学院水生生物研究所，淡水生态与生物技术国家重点实验室的研究人员针对鱼类的生殖发育，评述了鱼类性别决定和分化、生殖细胞和性腺发育以及生殖发育调控策略等方面的研究进展，这将有助于以鱼类为模型，发展动物生殖调控机制研究。
这项研究由中科院水生生物研究所朱作言研究组完成，其中通讯作者胡炜研究员主要从事鱼类生殖发育调控、鱼类基因工程育种、克隆胚胎再程序化机制等研究。主持国家自然科学基金重点项目、863项目、973课题及湖北省杰出青年人才基金等多项研究。曾以第一作者和通讯作者身份在Biology of Reproduction，PLoS One等国内外刊物上发表多篇论文。
作为低等的脊椎动物, 鱼类在动物系统演化中处于承前启后的地位。已知的鱼类有28000种之多,具有极为丰富的物种多样性。鱼类庞杂的生殖策略, 几乎涵盖了脊椎动物界的所有生殖类型。鱼类生殖发育调控研究, 对于阐明动物生殖发育机制具有非常重要的理论意义。不仅如此, 在鱼类重要经济性状(如生长、抗病、耐寒和耐低氧等)的相关基因和分子调控网络逐渐被人们发现后, 分子育种成为未来加快培育优良经济性状鱼类品种的主要手段之一。
这篇文章首先从鱼类的性别控制入手，指出与其他动物一样, 鱼类性别分化从根本上受基因控制, 但鱼类是卵生, 在变温水环境中发育和生长, 因而鱼类性别的分化方向不可避免地受诸多环境因素的影响。
最新研究进展包括，研究人员在牙汉鱼(Odontesthes atcheri)中分离到amh在Y染色体上的复制基因mhy, 时空表达分析和敲降实验暗示amhy很可能是决定牙汉鱼性别的关键基因。与sry, dmrt1和DMY等决定性别的编码转录因子不同, amhy 是目前发现的唯一一个在脊椎动物性别决定中起重要作用的激素相关基因。
此外还有研究人员通过FISH发现, 即使是同属鲑科Salmonidae)的褐鳟(Salmo trutta)、大西洋鲑(Salmo alar)和虹鳟(Oncorhynchus mykiss), 其性染色体起源也不相同, 性别决定基因不一样。
文章还介绍了鱼类的育性控制，鱼类的生长和生殖密切联系, 通过生殖操作技术控制鱼类育性, 将减少生殖能的分配, 从而培养出快速生长的品种。同时, 生态风险已成为制约引进外来优良品种和转基因鱼产业化的瓶颈因素, 研制鱼类不育策略, 可以从根本上解决引种研制和转基因鱼应用的生态安全问题。育性控制对于鱼类品种改良及转基因鱼育种研究的可持续深入进行具有重要意义。
越来越多的研究表明, 鱼类的生殖发育受一系列精细步骤调控, 由复杂的网络组成. 斑马鱼、青等模式鱼和罗非鱼、 草鱼等经济型鱼类全基因组的剖析, 将为大规模分离、鉴定控制鱼类生殖的功能基因、发掘调控生殖的重要信号通路和解析生殖调控的分子网络提供重要的信息。
鱼类的生殖是养殖鱼类新品种培育与扩群应用的前提。尽管现有鱼类种类繁多, 但是能为水产养殖业所利用的优良养殖品种非常匮乏, 其根本原因之一就在于对鱼类生殖过程的机制缺乏透彻的了解, 众多具有优良经济性状的经济鱼类难以实施人工生殖操作, 因而难以培育成为优良的养殖品种。建立鱼类的生殖开关和性别控制开关等生殖操作技术, 将为养殖鱼类新品种的培育打开一扇新的大门。
鱼类生殖操作技术实际上是生殖细胞的发生、 维持和分化以及与周围细胞通讯互作的调控。鱼类生殖开关和性别控制开关的建立依赖于生殖发育调控网络、性别决定与分化机理、生殖细胞生长发育机制等理论研究的突破;依赖于鱼类基因组精细编辑技术、 靶基因表达的强效稳定调控技术以及基因型与表型的精确和高效鉴定等技术的突破。
