通过生殖细胞异种移植与杂交致死抑制入侵鱼类的繁殖：一种基于代孕雄鱼诱导杂交致死的生态防控新策略

《Scientific Reports》：Inhibiting invasive fish reproduction via germ cell xenotransplantation and hybrid lethality

本刊推荐一项创新性研究：针对入侵鱼类对水生生态系统的破坏难题，研究团队开发了一种基于生殖细胞异种移植与杂交致死现象的组合策略。通过将褐鳟（Salmo trutta）生殖干细胞移植至三倍体虹鳟（Oncorhynchus mykiss）体内，成功培育出可产生褐鳟精子的代孕雄鱼。实验表明，代孕雄鱼能自然与野生虹鳟雌鱼交配，产生致死性杂交后代，为入侵鱼类的无化学污染防控提供了新途径。

　　

水生生态系统正面临外来入侵鱼类的严重威胁。以虹鳟为例，这种原产于北美太平洋沿岸的鱼类因养殖与游钓需求被引入全球多地，其强大的适应性与繁殖力常导致本地物种衰退和生态失衡。传统物理捕捞法虽能短期控制种群密度，但难以彻底清除残存个体，且易因“反弹现象”前功尽弃；化学灭杀虽效果显著，却会无差别毒杀所有水生生物，代价高昂。能否找到一种精准、环保且可持续的防控手段？

东京海洋大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向自然界存在的“杂交致死”现象。早在20世纪中叶，研究者便发现虹鳟雌鱼与褐鳟雄鱼杂交产生的后代全部在上浮期前死亡，这种生殖隔离机制成为理想的控制工具。然而自然界中异种交配概率极低，如何强制引发杂交？团队创新性地结合代孕亲鱼技术：通过将褐鳟的生殖干细胞移植至不育的三倍体虹鳟幼虫体内，培育出外表与虹鳟无异、却能产生褐鳟精子的“特洛伊木马”雄鱼。当这些代孕雄鱼被释放至野外与野生虹鳟雌鱼交配时，其后代将因杂交致死而无法存活，从而实现种群抑制。

关键技术方法包括：1）采用三倍体虹鳟为受体，通过热激诱导（28°C, 15分钟）抑制第二极体排出；2）生殖干细胞移植术，将抗体No.95标记的褐鳟A型精原细胞显微注射至受体腹腔；3）基于PCR-扩增片段长度多态性（PCR-AFLP）与线粒体DNA D-loop区PCR-限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）的物种鉴定；4）在实验河道构建人工产卵场（水深20厘米、底流速10-20厘米/秒），通过水下摄像记录自然交配行为。

结果

成功培育产生褐鳟精子的虹鳟代孕雄鱼

移植后14天，受体幼虫生殖嵴中成功整合褐鳟生殖细胞（平均2.16±0.31个/个体），成熟后精液DNA分析显示其精子遗传特征与褐鳟完全一致，且无虹鳟遗传成分。

代孕雄鱼与野生雌鱼的自然交配能力

在人工产卵场释放6尾代孕雄鱼与17尾野生雌鱼后，通过视频记录到代孕雄鱼A042与野生雌鱼完成9次交配行为，包括探巢、排卵、射精及覆卵等完整繁殖序列，证明代孕雄鱼具备正常求偶竞争力。

杂交后代的致死效应与基因型验证

从产卵坑收集的受精卵孵化后，所有杂交个体均出现发育异常，眼点率（≤21.9%）、孵化率（≤36%）远低于对照组（眼点率≥74.1%，孵化率≥66.4%），且无一能存活至上浮期。基因分析确认后代同时携带虹鳟母本与褐鳟父本遗传标记，证实为致死杂交种。

讨论与结论

本研究首次实现通过代孕雄鱼在自然环境中诱导入侵鱼类杂交致死，为生态友好型物种防控提供新范式。与昆虫不育技术（SIT）类似，该方法通过释放过量代孕雄鱼（过载比率理论需＞10:1）与残存野生个体交配，使绝大多数后代夭折，尤其适用于物理捕捞后的“清剿阶段”。相较于基因驱动技术，该策略无需基因改造，公众接受度更高；相比三倍体雄鱼释放，代孕雄鱼因能正常产精可有效减少“偷情雄鱼”的受精机会。技术普适性取决于两点：一是需找到能引发杂交致死的近缘种（遗传距离需适中），二是受体能否稳定产生供体配子。目前生殖细胞移植术已在鲑科、鲤科、鲀科等10余个鱼类科级类群成功应用，未来有望拓展至鸟类、哺乳类入侵物种防控。研究同时揭示，代孕雄鱼的外形与性信息素分泌正常，是其成功参与自然繁殖的关键。下一步需优化生殖干细胞移植效率，提升代孕雄鱼攻击性，以应对更复杂的野外竞争环境。

该成果发表于《Scientific Reports》，标志着入侵物种防控从“物理清除”迈向“生殖干预”的新阶段，为全球水生生物多样性保护提供了颠覆性解决方案。