问题——在水产养殖业高质量发展过程中,培育生长快、饲料利用率高的新品种,对降低养殖成本、提高效益和减少污染至关重要。然而,饲料成本通常占养殖成本的60%以上,饲料转化率受多基因调控且易受环境影响,如何在分子层面实现生长速度与饲料效率的协同提升,一直是未解的难题。这导致育种中常出现“长得快但吃得多”或“吃得少但长得慢”的矛盾现象,制约了新品种的推广。 原因——饲料转化率与生长性状的核心在于能量分配与营养利用:摄入的营养如何在维持生命活动与组织生长之间分配,决定了饲料转化为体重的效率。但这个过程涉及内分泌调控、信号通路及非编码RNA等多层次复杂网络。尤其是微小RNA等调控因子,往往通过微调多个代谢环节发挥作用,使得传统单一基因研究方法难以揭示其协同机制。 影响——梅洁研究员团队以黄颡鱼为研究对象——通过多代定向选育——成功构建了兼具快速生长和高饲料转化率的群体。F3代在饲料转化率、体长和体重等指标上均有提升,为后续遗传机制研究提供了理想材料。基因组分析发现,23号染色体上的miR-200基因簇是关键调控区域,其中miR-200a和miR-200b的表达水平与速生、节粮性状密切有关,而miR-429则无明显关联,表明调控具有特异性。 通过基因编辑技术敲除miR-200a/200b后,实验鱼在摄食量不变的情况下,生长速度和饲料转化率显著提高,雌性个体表现尤为突出。这一结果证明,调控特定分子通路可实现“吃得少、长得多”的养殖效率提升,对降低饲料成本和减少环境污染具有实际意义。 对策——针对“为何缺失miR-200a/200b能提高效率”的问题,研究团队通过靶基因筛选和实验验证,发现stat5b是核心靶点之一。转基因实验证实,stat5b过表达同样能提升生长和饲料转化率。这表明miR-200a/200b通过调控能量代谢相关基因和通路,实现了生长与节粮性状的协同优化。 从育种策略看,该研究提供了“表型选择—基因组定位—功能验证”的完整路径:先选育优良群体,再定位关键基因,最后通过基因编辑验证功能。这一模式为分子标记辅助育种和精准育种提供了新思路。 前景——在饲料成本上升和环保压力加大的背景下,“高产、节粮、低排”的品种将成为水产养殖的发展方向。此次对miR-200a/200b—stat5b通路的解析,为理解鱼类生长与饲料效率的协同机制提供了重要依据,未来可应用于黄颡鱼等经济鱼类的精准育种。此外,研究发现的性别差异效应提示,可通过优化育种和养殖管理深入提高经济效益。 据悉,该成果已发表于《中国科学:生命科学》英文版,由中国科学院水生生物研究所梅洁团队完成,并得到国家特色淡水鱼产业技术体系等项目支持。
从单纯追求“长得快”到兼顾“长得快且吃得省”,反映了水产育种向高效绿色方向的转型。通过从基因定位到功能验证再到育种应用的闭环研究,该成果为水产种业提质增效提供了科学依据,也为平衡养殖效益与生态保护探索了新路径。