肌肉作为虾体最大的组织,不仅是决定养殖产量的关键,也直接影响虾类品质和市场价值。因此,解析虾类肌肉生长发育的调控机制,鉴定与其相关的关键功能基因,对于利用分子技术改良从而提高虾产量具有重要的现实意义和应用价值。
张继泉/孙玉英课题组以脊尾白虾为实验材料,成功获得了单核细胞向巨噬细胞分化因子2(Mmd2)和肌肉生长抑制素(MSTN)的全长序列。在此基础上,综合运用了生物信息学分析、基因克隆与表达分析及基因敲除等方法,解析了EcMmd2和MSTN调控脊尾白虾生长的分子机制。利用CRISPR/Cas9技术获得的EcMmd2和MSTN含有移码突变的突变体,其生长性能的评估显示,突变体幼虾的体长显著大于野生型,肌纤维面积显著增加。此外,两个基因被敲除后的脊尾白虾没有发现形态学健康问题。总之,这些发现表明EcMmd2和EcMSTN对脊尾白虾的生长均具有负调控作用;该研究为其他重要经济甲壳动物以生长为目标性状的基因编辑育种提供了重要的理论参考。
上述成果于2025年1月和4月分别发表在Aquaculture和Journal of Experimental Biology上。河北大学2022级水生生物学专业硕士研究生卜玉珂为两篇论文的第一作者,张继泉研究员和孙玉英教授为论文通讯作者,博士生刘玉洁(论文1&2)和邢珂凡(论文2)、硕士生王荣晓(论文1&2)、王尚鹏(论文1)、张春雨(论文1)和张雪(论文1&2)为论文的共同作者。相关研究得到国家自然科学基金、河北省重点研发计划和河北省自然科学基金等资助。
论文信息:
1. Bu Y, Liu Y, Wang R, Wang S, Zhang C, Zhang X, Sun Y*(孙玉英), Zhang J*(张继泉)(2025). CRISPR/Cas9-mediated deletion of Mmd2 gene affects the growth of Exopalaemon carinicauda. Aquaculture, Doi: 10.1016/j.aquaculture.2025.742127. (中科院二区top,河北大学第一&通讯单位)
2. Bu Y, Wang R, Liu Y, Xing K, Zhang X, Sun Y*(孙玉英), Zhang J*(张继泉)(2025). CRISPR/Cas9-mediated myostatin disruption elevates the expression of genes associated with myofiber composition and growth in Exopalaemon carinicauda. Journal of Experimental Biology, Doi:10.1242/jeb.250148(中科院二区,河北大学第一&通讯单位)