水生所在鱼类母源因子与胚胎发育和生殖细胞操作研究中取得系列重要进展

来源：中科院水生所

高效繁育和优良品种是可持续发展水产养殖的基本前提。开展母源因子与胚胎发育的研究可以指导鱼类卵子质量的研究和提升卵质；开展基因编辑和“借腹怀胎”等前沿育种生物技术的研究，是实现快速定向育种的关键。近日，中国科学院水生生物研究所孙永华研究员团队在鱼类母源因子与胚胎发育的基础研究领域以及鱼类基因编辑配子的“借腹怀胎”等前沿育种技术研究领域取得重要进展。

背部组织中心（dorsal organizer）在胚胎体轴建立和早期胚胎发育过程中扮演着重要的角色。已有的研究表明，母源提供的β-catenin在胚胎背侧的细胞中大量入核，激活背部组织中心基因boz、chd等的表达，诱导背部体轴发育。然而，胚胎的非背侧细胞中仍然存在少量的β-catenin入核，其转录活性是如何被精确控制的，尚属于学术界的难题。

7月23日，水生所孙永华研究员团队在国际学术期刊PLOS Biology在线发表了题为“Nanog通过与TCF因子结合抑制母源β-catenin信号的全局性激活从而保护早期胚胎发育”的最新研究成果。该团队利用斑马鱼模型，通过一系列基因敲降、基因敲除、蛋白定点突变、蛋白互作等手段，揭示了全能性相关因子Nanog调控鱼类早期胚胎发育的新机制：在非背侧细胞中，母源提供的大量Nanog占优势地位，其与TCF7结合，干扰β-catenin/TCF7转录激活复合体的形成，使得细胞中的母源β-catenin转录活性处于抑制状态；而在背侧细胞中，母源提供的β-catenin占优势地位，其与TCF7结合，激活母源β-catenin转录活性和背部基因的表达，从而诱导背部组织中心的形成。在缺失Nanog的母源合子突变体（MZnanog）中，由于缺乏Nanog对核内存在的母源β-catenin活性的有效抑制，母源β-catenin转录活性在非背部组织中心细胞中过度激活，从而导致胚胎严重背部化和早期胚胎败育（图1）。有趣的是，nanog在卵质差的鱼卵中表达量显著偏低，因此nanog有可能成为一个评估和提升鱼类卵质的重要靶点。

图2 叶鼎等发表的Marine Biotechnology论文入选Springer Nature出版社2019年度的亮点论文