CRISPR/Cas9介导的肌生长抑制素b基因敲除促进草鱼生长性能与肌肉肥大

《Aquaculture》：CRISPR/Cas9-mediated myostatin b knockout enhances growth performance and muscle hypertrophy in grass carp ( Ctenopharyngodon idella)

本综述系统阐述了利用CRISPR/Cas9核糖核蛋白（RNP）复合体敲除草鱼（Ctenopharyngodon idella）肌生长抑制素（mstnb）基因的研究。结果表明，mstnb敲除（KO）显著提升了F0代嵌合体鱼的体重（17.5%）、体宽（8.8%）和体高（7.6%），并诱导肌肉纤维肥大（横截面积增加9.0–26.3%），同时改善了肝脏代谢效率。这为通过基因组编辑技术培育高产、优质水产养殖新品种提供了重要策略。

　　

Highlight

MSTN作为水产养殖改良的遗传靶点：从哺乳动物模型到硬骨鱼的应用

生长性能是提高水产养殖生产效率的关键目标性状。生长速率的提升能缩短生产周期、增加产量并降低投入成本，这使其成为遗传改良计划的核心焦点。基因编辑技术的最新进展使得对生长相关基因进行靶向修饰成为可能（Kim等人，2019；Coogan等人，2023；Huang等人，2021）。其中，肌生长抑制素（mstn）基因已被确定为骨骼肌生长的关键负调控因子。自然发生的mstn功能丧失突变在多种哺乳动物（如牛、羊、狗）中导致了"双肌"（double-muscling）表型，这激发了研究人员探索其在鱼类中类似应用潜力的兴趣。在硬骨鱼类中，由于鱼类特异性基因组复制（FSGD）事件，通常存在mstn的两个旁系同源基因——mstna和mstnb。尽管成熟的MSTN蛋白在物种间具有高度序列保守性，但mstna和mstnb在硬骨鱼类中已发生功能分化（Wang等人，2018a）。具体而言，mstnb保留了其在肌肉发育中的祖先功能，而mstna则获得了新的免疫调节功能（Zhang等人，2020a）。这种功能差异使得mstnb成为通过基因编辑增强鱼类生长的极具吸引力的靶点。

Conclusions

遗传嵌合体分析显示，与对照组（CTL）相比，F₀代mstnb突变草鱼表现出显著增强的生长性能。mstnb突变促进了肌肉纤维肥大，同时调节了肝脏能量代谢，这通过改变的脂质和糖原代谢谱得到证实。这些发现突显了该基因在调节肌肉发育和全身能量稳态方面的双重作用。由于草鱼的世代间隔较长，本研究在F₀代嵌合体水平上评估了mstnb敲除的表型效应。未来的研究将致力于通过生殖系传递获得纯合突变体，以进行更稳定、可遗传的表型分析和潜在的育种应用。总之，我们的研究结果不仅证实了mstnb作为草鱼肌肉生长关键调节因子的作用，也为将该基因编辑策略整合到可持续水产养殖育种计划中奠定了基础，为解决全球日益增长的蛋白质需求提供了一条有前景的途径。