中国科学家培育异育银鲫：从质疑到创造世界奇迹

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中国科学家培育异育银鲫：从质疑到创造世界奇迹

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来源

http://www.ihb.ac.cn/kxcb_1/cmsj/202404/t20240425_7131281.html

从1976年至今，中国科学院水生生物研究所三代科学家在异育银鲫育种领域持续攻关，不仅解决了中国人吃鱼难的问题，还创造了世界奇迹。如今，中国人每吃10条鲫鱼，就有7条来自这项科研成果。

1994年，一篇名为《谁来养活中国》的文章在美国引起轩然大波。文章预测，到2030年中国将面临巨大的粮食缺口，甚至会导致全球粮食危机。当时正在美国加利福尼亚大学圣迭戈分校访问的中国科学院水生生物研究所副研究员桂建芳对此表示质疑。他认为，布朗的论断忽视了中国在食物生产上的科技创新，特别是淡水鱼养殖领域。

独辟育种蹊径

鲫鱼自古以来就是中国人的滋补佳品，但野生鲫鱼生长慢、产量低。1976年，在中国科学院和水生所的支持下，蒋一珪研究员带领团队开始了鲫鱼新品种的培育工作。他们发现黑龙江省方正县的银鲫具有单性雌核生殖的特性，于是发展出用鲤等异源精子诱导其生殖的方式，通过利用江西省兴国红鲤雄鱼与之“婚配”，独辟蹊径，培育出“异育银鲫”。

高体形异育银鲫

传统认识里，鲫鱼生长速度慢、长不大、产量小，渔民养殖积极性不高。为了扩大试验和推广范围，研究人员北至黑龙江、南至广东、西至四川、东至福建，马不停蹄地在各地奔走。由于异育银鲫食性广、疾病少，具有生长优势，很快就被养殖单位和养殖户当成“聚宝盆”，被群众誉为“鲫鱼之冠”。

1986年，武汉市洪山区采取混养、放养等方式养殖异育银鲫，在不影响其他鱼类养殖、不另投饵施肥的情况下，异育银鲫产量达16万公斤，净增收50万元。在广东养殖的异育银鲫，18个月长到1.25公斤。

到上世纪90年代，异育银鲫已在23个省份、100多万亩养殖水面安家落户。这项投入仅6万元的科研成果，转化应用后创造的年增收产值超过1亿元。异育银鲫的生产应用和雌核生殖理论研究不仅在国内是首创，在世界上也是首创，受到国内外鱼类学家的高度关注和认可。

创造生命奇迹

1991年，桂建芳获得中国科学院青年科学家奖，并获得赴美深造的机会。两年后，他带着先进的细胞生物学和发育遗传学知识回国，全身心投入银鲫的进一步深入研究中。此后的30年里，他带领团队在全国大江、大河、大湖50多个样点调研，取样近5000条，用分子遗传标记进行鉴定和评价。

异育银鲫“中科3号”

2013年，中国科学院启动“分子模块设计育种创新体系”项目，试图利用“分子模块”等现代生物技术，创建培育新一代超级品种的系统解决方案和育种新技术。基于异精雌核生殖新技术，研究团队鉴定出对优良品质起到关键作用的武昌鱼分子模块，并利用这些分子模块筛选鉴定繁育亲本。最终，由单性生殖和分子模块相结合培育的异育银鲫新品种“中科5号”诞生。

刚出膜的“中科5号”幼鱼

目前，在我国鲫鱼养殖中，“中科3号”和“中科5号”占鲫鱼主养区产量的70%左右。这意味着中国人食用的每10条鲫鱼中，就有7条源自中国科学院的研究团队。

异育银鲫“中科5号”

在众多水产领域科学家的共同努力下，我国的鲫鱼产量从1983年的4.8万吨增至2022年的285万吨。2008年，莱斯特·布朗到中国进行实地考察，看到了与他当年的预测完全不一样的局面。中国人不仅粮食连续大丰收，解决了填饱肚子的问题，淡水养殖也蓬勃发展，极大填补了人们对动物蛋白的摄入需求。莱斯特·布朗不禁感叹中国的淡水养殖做得好，认为水产养殖作为最有效率的动物蛋白生产方式，为保障中国和世界的食物安全作出了重要贡献。

敲尽肌间小刺

近两年，中国科学院的科学家致力于解决一个制约鲫鱼推广的“老大难”问题——肌间小刺多。桂建芳团队与华中农业大学教授高泽霞团队合作，试图创制无肌间刺异育银鲫。研究人员发现，只有同时敲除两个部分同源基因及其6个等位基因，才能创制完全缺失肌间刺的银鲫突变体，即完全没有小刺的异育银鲫。这些突变体已繁育了好几代，为培育无肌间刺异育银鲫新品系奠定了基础。

“基因编辑就像修改文章，剪辑控制银鲫肌间刺生长的主效基因的一两个碱基，让它不发挥作用，刺就长不出来了。”桂建芳说，“瞄准这样一个令食用者厌烦的性状，我们的育种目标更加精准、更加定向、更为有效，这是一次质的提升。”

做好银鲫大文章

小小一条银鲫，为什么能做这么多的“文章”？水生所研究员王忠卫介绍：“银鲫之所以多能，是因为它具有独特的双三倍体遗传基础，这使它成为一座发掘不尽的‘宝库’。我们不断发现它的进化机制，就可以不断开拓育种技术路径，不断创造生命奇迹，满足水产养殖需求。”

2012年，水生所团队发现双四倍体银鲫，并发现倍性变化可以驱动银鲫由单性雌核生殖向两性有性生殖、由有性向单性生殖方式转换，从而导致克隆多样性和遗传多样性产生的演化机制，开拓出多基因组重构合成雌核生殖异源多倍体的技术路径，有望培育出“中科6号”新品系。该新品系生长速度更快，抗病能力更强。

异育银鲫“中科6号”候选品系

水生所副研究员鲁蒙介绍，2023年，在桂建芳的带领下，团队进一步在合成的新双三倍体银鲫中，基于“无减数融合”生殖发现，发展了一条高效创造不育异源多倍体的技术路线，未来有望将它转化成“育性可控”的银鲫精准育种路线。“从应用前景上看，这一技术有助于非常高效地创制新种质，使新品种生长速度更快、抗病能力更强，更加适应大面积养殖需要。”他表示。

不育异源多倍体银鲫水生所供图