鱼类生殖发育调控的模型研究

生殖发育调控是转基因鱼研究领域亟待解决而又极富挑战性的问题。三倍体策略、反义转GnRH基因策略等目前所采用的生殖发育调控策略存在诸多不足之处。为此，本项目以如何建立全新的鱼类生殖发育调控模型这一重要科学问题为目标，创造性地提出以与配子减数分裂相关的DMC1基因为靶基因，基于GAL4／UAS系统进行鱼类生殖发育调控研究的新思路。研究DMC1基因在鱼类生殖发育中的功能；将Tol2识别位点元件与GAL4／UAS系统整合，建立鱼类转植基因高效稳定整合和诱导表达系统。在此基础上，采用反义转基因技术抑制DMC1表达，将目的性状通过两个转基因鱼家系分别保存与稳定遗传，不育性状则通过两个家系的有性杂交实现，从而获得生殖发育可调控的转基因鱼，为从根本上解决转基因鱼的潜在生态风险这一制约其产业化的瓶颈提供具有普遍意义的控制策略，并为实施生殖发育调控培育具有优良性状的养殖鱼类新品系提供指导。

本项目以如何建立全新的鱼类生殖发育调控模型这一重要科学问题为目标展开研究，揭示了DMC1在鱼类配子发生与成熟中的功能及其调控机制，dmc1可能通过调控同源重组过程中DNA修复及细胞周期检验点等通路的相关信号分子，影响同源染色体的正确分离，导致联会复合体结构异常。dmc1对于配子发生与成熟的重要作用，dmc1的突变严重抑制青鳉配子的发生和成熟，导致成体青鳉生殖败育。另一方面，根据自主提出的鱼类亲本两系可育，而杂交子代诱导不育的学术思路，本项目研制了转gal4基因和antisense-dnd基因的转基因斑马鱼家系，这两种转基因鱼家系都可以繁殖产生后代。但是，在这两种转基因鱼的杂交子代中，GAL4特异诱导UAS驱动antisense-dnd基因转录，显著抑制了内源dnd mRNA水平，引起杂交胚胎发育早期PGCs迁移紊乱并发生凋亡，迁移至生殖脊的PGCs数量显著减少，甚至没有PGCs迁移至生殖脊，最终导致成鱼的生殖败育或生殖能力显著降低，从而建立了鱼类生殖发育可调控的模型，为从根本上解决转基因鱼的潜在生态风险这一制约其产业化的瓶颈提供具有普遍意义的控制策略，并为实施生殖发育调控培育具有优良性状的养殖鱼类新品系提供指导积累了重要科学资料。