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基因编辑改良罗非鱼皮肤,提升观赏性或扩大商业价值

2021-10-03

海外星云 2021年13期
关键词:表型罗非鱼等位基因

“使用 CRISPR-Cas9系统进行基因组编辑以生成尼罗罗非鱼的纯红色种系”。

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這是以色列的农业研究组织(ARO)的科学家们利用CRISPR-Cas9基因组编辑工具创造的一种新的罗非鱼品种,这种罗非鱼不会在皮肤上出现颜色不均的斑点,而是获得了的比较统一的诱人的红色皮肤,这或许可以提升其观赏或者商业价值。

随着世界各地人口的持续增长,对食物的需求也在不断增长。水产养殖业在受控的条件下培育出淡水和咸水生物,从而提供可持续的食物来源。尼罗罗非鱼是全球排名前五的水产养殖鱼类之一。

近年来,市场对红罗非鱼的需求不断增加。然而,天然红罗非鱼表型在遗传上不稳定并受环境因素的影响,导致颜色不均匀,带有黑色或深红色斑点。

罗非鱼生鱼片

ARO动物科学、家禽和水产养殖部门的研究科学家、该研究的通讯作者Jakob Biran博士说:“这些发现表明,基因组编辑有助于改良市场上比较受欢迎的品种,并可对原始的表型追本溯源。”

“虽然大多数基因组编辑的目标是产生新的表型,但我们展示了CRISPR-Cas9方法的微妙,使其来诱导小的基因组插入,最终导致不需要的表型缺失,从而在食用鱼中产生具有高商业价值的强大表型。”

在本研究中,描述了通过诱导slc45a2基因突变、功能丧失产生稳定且可遗传的红罗非鱼表型。溶质载体蛋白家族45成员A2(SLC45A2)是一种介导黑色素生物合成的膜转运蛋白,不管在鱼类还是人类的进化上保守性都比较强。Biran的小组设计了slc45a2序列的特定引导RNA并将其显微注射到单细胞尼罗罗非鱼胚胎中,在受精卵中诱导皮肤和眼睛中黑色素的丢失,诱导白化率高达97%~99%。

slc45a2 -RNPs诱导的成年罗非鱼突变的表型分析

他们对注射的鱼胚胎进行了测序,以确认所有注射的胚胎都携带具有“不同程度突变效率”的slc45a2基因突变等位基因。通过对鱼鳍、精子和第一代后代中的基因进行测序,研究者建立了突变等位基因的种系传递构架。

作者还展示了使用高分辨率熔融(HRM)曲线分析对杂合子后代进行高通量表型筛选的方法,这些杂合子后代携带该基因的一个突变等位基因,但它们的表现型看起来像他们的野生型兄弟姐妹。HRM使Biran的团队能够识别杂合子,然后将杂合子杂交产生白化红罗非鱼品系,其中slc45a2基因的两个等位基因在种系中均发生突变。

这项研究结果突出了CRISPR-Cas9系统在尼罗罗非鱼养殖中的应用,在尼罗罗非鱼中产生具有红色表型的可遗传和可追踪的slc45a2 -/-等位基因可能会影响全球罗非鱼养殖。不过,该品种仍将受到渔民、消费者和监管机构对消费级基因编辑鱼的态度的检验。(综合整理报道)(编辑/多洛米)

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