近日，中国水产科学研究院淡水渔业研究中心鱼类遗传育种课题组明坤博士为第一作者，董在杰研究员为通讯作者撰写的论文“Fish pigmentation and coloration: Molecular mechanisms and aquaculture perspectives”在渔业领域顶尖期刊Reviews in Aquaculture上在线刊出。

董在杰研究员的课题组先后在国家自然科学基金青年基金、江苏省自然科学基金和江苏省人才基金等项目的资助下，开展了鱼类体色变异和分化基础研究。自2014年开始对红罗非鱼的体色变异机理及其调控通路进行研究，进行了三种不同体色红罗非鱼皮肤转录组和microRNA文库的构建与分析，鉴定了红罗非鱼的黑色素合成和调控通路，并鉴定出了2个显著差异表达的miR-138-5p 和 miR-722在调控体色中可能发挥重要作用。在以上鉴定的黑色素合成调控通路的基础上，对其关键调控基因slc7a11进行了克隆、表达、定位以及RNA干扰研究，确定其通过黑色素合成通路在红罗非鱼体色形成和分化过程中起着重要作用，同时，对α-MSH-Mc1r-Mitf信号通路调控红罗非鱼黑色素合成的机制进行了深入探究。针对红罗非鱼越冬期的体色变异，研究了温度、饲料以及背景色对红罗非表观体色和黑色素合成通路的影响。发现红罗非越冬期的体色变异可能是其皮肤黑色素细胞数量和体内酪氨酸酶活性改变的结果，并发现内分泌系统在红罗非的体色变异过程中发挥重要作用。

红罗非鱼黑色素合成通路图

此后，课题组在锦鲤和福瑞鲤的体色分化和调控上也开展了相应的研究。基于Illumina Hiseq SE50测序平台，对三色皮肤（黑、红、白）锦鲤相关miRNA信息进行了挖掘，筛选到如miR-200b，miR-206及miR-196a等通过靶向黑色素合成、Wnt、MAPK及嘌呤合成通路中的mitf，mc1r，foxd3及sox10等关键调控基因的miRNA。通过poly（A）尾建库方法对锦鲤三种颜色皮肤组织进行了转录组测序，挖掘到92条显著差异表达的lncRNA和722条显著差异的mRNA，并对lncRNA与mRNA间进行了顺式、反式关联分析。通过靶基因软件预测、RT-PCR、双荧光素酶报告及慢病毒包装等方法，证实了在锦鲤中miRNA-206通过与黑色素合成通路中mc1r基因3’端非编码区域结合，而存在靶向调控关系，也探究了miR-196a通过靶向性结合mitfa基因的3’UTR在锦鲤皮肤色素形成过程中的调控机制。基于前期对锦鲤皮肤组织的转录组测序数据，发现lncRNA172145与黑色素合成通路中miR-206间存在靶向结合，进一步利用CPC、CPAT、CNIT软件，qRT-PCR、双荧光素酶报告及miRNA antagomir等技术对二者在黑色素合成通路中具体的分子作用机制进行了分析。针对福瑞鲤2号繁育过程出现橘红色分化家系开展了基于表型生长、酶活力、黑色素含量和代谢通路相关基因表达的比较分析。

锦鲤miR-196a在黑色素合成途径中的调控作用

福瑞鲤皮肤和肌肉中基因的共表达网络(橘红色对比青灰色)

课题组在鱼类体色研究上已经发表了13篇研究论文，其中SCI收录10篇，中文核心期刊收录3篇。这次发表的综述文章介绍了鱼类色素细胞的不同类型和早期神经嵴发育分化研究进展，描述了形态学和生理学体色变化的细胞调控机制，阐述了单性控制和分子标记辅助技术在体色育种中的应用；同时，回顾了神经嵴迁移、发育、黑色素细胞及其它色素细胞调控的关键基因，并探讨了转基因技术在提高鱼类体色中的应用；最后，从基因组编辑和其它组学技术在鱼类体色方面的研究进行了综述，并提出了现阶段鱼类体色研究中存在的短板，给出了我们对未来鱼类色素沉着分化相关研究和育种的一些建议。根据科睿唯安2020的报告，在53本渔业期刊中，Reviews in Aquaculture排名第一。

全文网址：https://doi.org/10.1111/raq.12583