中國科研人員培育出無刺草魚，多種經濟魚類有望告別“挑刺”

在日常餐桌上，“吃魚吐刺”不僅是一項考驗耐心的細活，也是阻礙大宗淡水魚走向工業化深加工的痛點。2022 年，華中農業大學高澤霞教授團隊研發出無肌間刺武昌魚（團頭魴）的消息就曾引發廣泛關注。彼時，公眾最直觀的期盼是“吃魚終于不用吐刺了”。

然而，相比武昌魚，年產量超過 600 萬噸的草魚才是中國乃至全球淡水養殖的絕對主力。要讓體型更大、繁育周期更長的草魚也天生不長刺，是水產育種界一項更為艱巨的系統工程。

近日，高澤霞團隊在《中國科學：生命科學》（Science China Life Sciences）發表了最新研究成果。他們不僅成功培育出可穩定遺傳的 F?代無肌間刺草魚，還首次為其出具了從基因型到營養成分、從骨密度到肌肉分子調控的完整“體檢報告”。

（來源：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025

一根刺的產業困局

肌間刺（IBs），是魚類肌肉間隔（肌隔）結締組織，在發育過程中產生的細小骨化結構。在魚類的演化史上，肌間刺經歷過一個先增多、形態趨向復雜、再逐漸退化乃至消失的過程。較低等的真骨魚類，如鯡形目、鯉形目等，往往有著為數不少的肌間刺；而演化位置更高的鱸形目（如鱸魚）、鲇形目（如黃顙魚）則幾乎看不到這些小刺。

從演化生物學的角度來看，肌間刺并非“無用之物”。在魚類游動時，肌間刺作為傳導肌肉力量的力學支架，能顯著提升其爆發性游泳能力，幫助它們在早期的生存競爭中搶占資源。

我國大宗淡水養殖的“四大家魚”（青、草、鰱、鳙），以及鯉、鯽、魴等，恰恰都屬于多刺的鯉形目。聯合國糧農組織（FAO）發布的《2024 年世界漁業和水產養殖狀況》報告及相關數據顯示，全球約 70% 的養殖魚類體內存在肌間刺。以為草魚為例，它們體內平均分布著約 118 根細小的肌間刺。

（來源：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025

這些刺既影響了消費者的食用體驗，更成為現代化機械分割和魚糜深加工難以逾越的障礙。由于無法通過機械高效去刺，鯉科魚類很難像鱈魚、巴沙魚那樣，被加工成無刺魚排或高附加值食品。因此，讓大宗淡水魚不再生長肌間刺，就成了水產育種領域一項啃了數十年的“硬骨頭”。

從一個基因到一條可遺傳的魚

要讓一條魚天生不長肌間刺，最直接的思路是找到控制肌間刺形成的“開關基因”并將其“關閉”。但要在成千上萬個基因中精準定位，其難度無異于大海撈針。

高澤霞團隊自 2012 年起切入該方向，前期工作幾乎都傾注在最基礎的形態學和遺傳資源積累上。他們從 120 多根針尖大小的肌間刺中提取高質量 RNA 構建表達譜，逐步篩選出約 60 個候選基因，并最終鎖定了一個關鍵的轉錄因子：runx2b 基因。

2022 年，該團隊在《國家科學評論》（National Science Review）發表研究，證實敲除 runx2b 基因可以讓斑馬魚的肌間刺完全消失，且未觀察到對其他主骨骼的顯著不良影響。同年，團隊將這一策略成功應用到了武昌魚上。

然而，將同樣的策略推進到草魚，卻面臨著更為嚴苛的生理瓶頸：草魚繁育周期長。在氣候溫涼的華中地區，草魚通常需要養殖 4 年才能達到性成熟。為了加快研究進度，團隊在 2021 年將部分繁育工作轉移到了氣候更溫暖的廣東基地，顯著縮短了繁育周期。

在此次發表的最新研究中，團隊首先明確了草魚肌間刺骨化的關鍵窗口期：在孵化后的 15 至 40 天之間。這為基因編輯的精準操作和表型篩查提供了重要參考。

接下來，研究團隊通過 CRISPR/Cas9 系統在單細胞期胚胎中靶向敲除草魚的 runx2b 基因，獲得了 F?代突變嵌合體。隨后通過精細的雌雄配對和多代篩選，最終繁育出了完全沒有肌間刺，且能將該性狀穩定遺傳的 F?代草魚群體。

這一育種路線在草魚上的成功，意味著 runx2b 作為“魚類肌間刺主效基因”的普適性，已在小型模式魚類（斑馬魚）、中型大宗品種（武昌魚）、多倍體品種（異育銀鯽）以及超大宗品種（草魚）四個層級上得到了系統性的驗證。

國內其他科研團隊也在平行推進這一進程。在同樣位于武漢的中國科學院水生生物研究所，桂建芳院士團隊與高澤霞團隊通力合作，攻克了更為復雜的異育銀鯽（雙三倍體）育種難題。由于其具有兩套部分同源基因（Cgrunx2b-A 和 Cgrunx2b-B），團隊必須同時敲除所有等位基因才能實現完全去刺。

2025 年 12 月，桂建芳團隊培育出了“無肌間刺”且不育的異育銀鯽（中科 6 號），“不育”設計相當于為基因編輯魚裝上了一道生態安全鎖，防止其逃逸到自然水體中造成基因混雜。

與此同時，中國水產科學研究院黑龍江水產研究所的匡友誼團隊，則通過敲除 bmp6 基因，獲得了無肌間刺的鯽魚新種質，實現了規模化繁育。

消失的刺，與變得更“彈”的魚肉

對消費者和加工企業而言，他們最關心的問題則更接地氣：“刺沒了，魚肉還好吃嗎？能正常長大嗎？安全嗎？”

為了回答這些問題，研究團隊為 F?代無肌間刺草魚做了一次相對完整的體檢。顯微 CT（Micro-CT）掃描顯示，在骨骼層面，除肌間刺完全消失外，無刺草魚的脊椎、肋骨等承力主骨骼的形態和礦化密度都沒有顯著變化。這意味著 runx2b 的調控具有較高靶向性，它只負責肌間隔的骨化，對魚體起支撐作用的骨骼架構不產生干擾。

在營養層面，經檢測，無肌間刺草魚與普通草魚在水分、粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、脂肪酸以及膠原蛋白等核心理化指標上均無顯著差異。游離氨基酸和風味前體物質水平大體相當，保證了魚肉原有的鮮美口感。

（來源：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025

令人驚喜的是，質構測試（TPA）顯示，無肌間刺草魚肉的凝膠強度、內聚力和回彈性都有了顯著提升，肌肉顏色略淺。直白地說，魚肉變得更“彈”了。這對于加工端而言是一個極佳的物理性狀，更適合用來制作高品質的魚丸、魚糜、魚排等深加工產品。

研究中還觀察到一個有意思的細節：無肌間刺草魚肌肉中的鈣含量略有下降，鉀含量則相應升高。團隊合理推測，少了百余根鈣化的肌間刺，機體可能在礦物質代謝分配上做了微調。不過，這種微調在食用安全和營養層面幾乎沒有影響，更像魚自發產生的適應性變化。

卸下支架，如何重新撐起“大廈”？

沒有了肌間刺這根“鋼筋”，草魚是如何保持正常游動和生長的？這是本研究最核心的科學發現。

研究團隊對無肌間刺草魚和野生型草魚的肌肉組織進行了轉錄組、蛋白組和代謝組的聯合分析。多組學數據共同指向了兩條被顯著重新配置的生理通路：鈣離子信號通路與肌肉收縮通路。同時，與快肌纖維相關的一批基因表達也發生了明顯改變。

肌間刺雖小，但它們原本嵌在肌隔中，扮演著游動時肌肉發力的微型支點。失去這些支點后，草魚為了維持同等的游動表現，肌肉系統必須在動力源上做出補償。

鈣離子是觸發肌肉纖維收縮的核心信號分子。草魚正是通過上調鈣離子通路和優化快肌纖維的收縮效率，在沒有“硬支架”的情況下，用更敏捷的肌肉工作方式，代償了因刺缺失帶來的力學損耗。在實際養殖觀察中，無肌間刺草魚的日常生長、避障和運動表現確實與普通草魚沒有表現出顯著差異。

這一發現在科學上并不是一個孤立現象。在自然演化中，鱸形目等高等真骨魚類的肌間刺逐漸消失的同時，它們的肌肉結構、運動方式也都和多刺的鯉形目存在差異。在實驗室短短一兩代之內，通過基因編輯去掉肌間刺，能否也讓魚啟動類似的肌肉適應？這項研究留下了一個和值得探索的方向。

圖 | 鱸魚（來源：Unsplash）

從實驗室到魚塘，還要走多遠

既然無刺草魚的遺傳性狀穩定，口感與品質甚至有所提升，它距離我們的餐桌還有多遠？

這里需要明確一個行業常識，基因編輯培育的水產新品種，在我國尚未正式進入商業化養殖。目前，無肌間刺草魚和武昌魚等品種仍處于嚴格的試驗性養殖與生物安全評估階段。任何后續的規模化推廣，必須經過嚴格的多代試驗養殖、肉質評估，嚴格按照生物育種、基因編輯新品種的有關規定，走完安全評價、品種審定等法定程序，拿到“入場券”后方可放行。

不過，產業界的敏銳嗅覺早已動了起來。

2025 年 5 月，華中農業大學、湖北洪山實驗室與廣東一家養殖企業簽訂戰略合作協議，完成相關專利的 20 年獨占實施許可。這意味著，一旦監管政策“綠燈”亮起，無刺草魚從實驗室到產業化的最后一公里，將很快完成銜接。

更長遠來看，由于 runx2b 基因在鯉科魚類中高度保守，這一育種路線未來有望作為標準“育種參數”，被復制到鰱、鳙等其他經濟鯉科魚類中。

這場圍繞著“一根刺”展開的研究，其科學意義或許早已超越了讓食客免于卡喉之痛，它有望讓水產育種擺脫傳統的“看天選育”經驗模式，穩步邁入“精準設計、性狀可控”的分子育種新時代。

參考來源：

https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025-3215-8

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/11/489002.shtm

排版：胡巍巍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成