在日常餐桌上，“吃鱼吐刺”不仅是一项考验耐心的细活，也是阻碍大宗淡水鱼走向工业化深加工的痛点。2022 年，华中农业大学高泽霞教授团队研发出无肌间刺武昌鱼（团头鲂）的消息就曾引发广泛关注。彼时，公众最直观的期盼是“吃鱼终于不用吐刺了”。
然而，相比武昌鱼，年产量超过 600 万吨的草鱼才是中国乃至全球淡水养殖的绝对主力。要让体型更大、繁育周期更长的草鱼也天生不长刺，是水产育种界一项更为艰巨的系统工程。
近日，高泽霞团队在《中国科学：生命科学》（Science China Life Sciences）发表了最新研究成果。他们不仅成功培育出可稳定遗传的 F₂代无肌间刺草鱼，还首次为其出具了从基因型到营养成分、从骨密度到肌肉分子调控的完整“体检报告”。
一根刺的产业困局
肌间刺（IBs），是鱼类肌肉间隔（肌隔）结缔组织，在发育过程中产生的细小骨化结构。在鱼类的演化史上，肌间刺经历过一个先增多、形态趋向复杂、再逐渐退化乃至消失的过程。较低等的真骨鱼类，如鲱形目、鲤形目等，往往有着为数不少的肌间刺；而演化位置更高的鲈形目（如鲈鱼）、鲇形目（如黄颡鱼）则几乎看不到这些小刺。
从演化生物学的角度来看，肌间刺并非“无用之物”。在鱼类游动时，肌间刺作为传导肌肉力量的力学支架，能显著提升其爆发性游泳能力，帮助它们在早期的生存竞争中抢占资源。
我国大宗淡水养殖的“四大家鱼”（青、草、鲢、鳙），以及鲤、鲫、鲂等，恰恰都属于多刺的鲤形目。联合国粮农组织（FAO）发布的《2024 年世界渔业和水产养殖状况》报告及相关数据显示，全球约 70% 的养殖鱼类体内存在肌间刺。以为草鱼为例，它们体内平均分布着约 118 根细小的肌间刺。
这些刺既影响了消费者的食用体验，更成为现代化机械分割和鱼糜深加工难以逾越的障碍。由于无法通过机械高效去刺，鲤科鱼类很难像鳕鱼、巴沙鱼那样，被加工成无刺鱼排或高附加值食品。因此，让大宗淡水鱼不再生长肌间刺，就成了水产育种领域一项啃了数十年的“硬骨头”。
从一个基因到一条可遗传的鱼
要让一条鱼天生不长肌间刺，最直接的思路是找到控制肌间刺形成的“开关基因”并将其“关闭”。但要在成千上万个基因中精准定位，其难度无异于大海捞针。
高泽霞团队自 2012 年起切入该方向，前期工作几乎都倾注在最基础的形态学和遗传资源积累上。他们从 120 多根针尖大小的肌间刺中提取高质量 RNA 构建表达谱，逐步筛选出约 60 个候选基因，并最终锁定了一个关键的转录因子：runx2b 基因。
2022 年，该团队在《国家科学评论》（National Science Review）发表研究，证实敲除 runx2b 基因可以让斑马鱼的肌间刺完全消失，且未观察到对其他主骨骼的显著不良影响。同年，团队将这一策略成功应用到了武昌鱼上。
然而，将同样的策略推进到草鱼，却面临着更为严苛的生理瓶颈：草鱼繁育周期长。在气候温凉的华中地区，草鱼通常需要养殖 4 年才能达到性成熟。为了加快研究进度，团队在 2021 年将部分繁育工作转移到了气候更温暖的广东基地，显著缩短了繁育周期。
在此次发表的最新研究中，团队首先明确了草鱼肌间刺骨化的关键窗口期：在孵化后的 15 至 40 天之间。这为基因编辑的精准操作和表型筛查提供了重要参考。
接下来，研究团队通过 CRISPR/Cas9 系统在单细胞期胚胎中靶向敲除草鱼的 runx2b 基因，获得了 F₀代突变嵌合体。随后通过精细的雌雄配对和多代筛选，最终繁育出了完全没有肌间刺，且能将该性状稳定遗传的 F₂代草鱼群体。
这一育种路线在草鱼上的成功，意味着 runx2b 作为“鱼类肌间刺主效基因”的普适性，已在小型模式鱼类（斑马鱼）、中型大宗品种（武昌鱼）、多倍体品种（异育银鲫）以及超大宗品种（草鱼）四个层级上得到了系统性的验证。
国内其他科研团队也在平行推进这一进程。在同样位于武汉的中国科学院水生生物研究所，桂建芳院士团队与高泽霞团队通力合作，攻克了更为复杂的异育银鲫（双三倍体）育种难题。由于其具有两套部分同源基因（Cgrunx2b-A 和 Cgrunx2b-B），团队必须同时敲除所有等位基因才能实现完全去刺。
2025 年 12 月，桂建芳团队培育出了“无肌间刺”且不育的异育银鲫（中科 6 号），“不育”设计相当于为基因编辑鱼装上了一道生态安全锁，防止其逃逸到自然水体中造成基因混杂。
与此同时，中国水产科学研究院黑龙江水产研究所的匡友谊团队，则通过敲除 bmp6 基因，获得了无肌间刺的鲫鱼新种质，实现了规模化繁育。
消失的刺，与变得更“弹”的鱼肉
对消费者和加工企业而言，他们最关心的问题则更接地气：“刺没了，鱼肉还好吃吗？能正常长大吗？安全吗？”
为了回答这些问题，研究团队为 F₂代无肌间刺草鱼做了一次相对完整的体检。显微 CT（Micro-CT）扫描显示，在骨骼层面，除肌间刺完全消失外，无刺草鱼的脊椎、肋骨等承力主骨骼的形态和矿化密度都没有显著变化。这意味着 runx2b 的调控具有较高靶向性，它只负责肌间隔的骨化，对鱼体起支撑作用的骨骼架构不产生干扰。
在营养层面，经检测，无肌间刺草鱼与普通草鱼在水分、粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、脂肪酸以及胶原蛋白等核心理化指标上均无显著差异。游离氨基酸和风味前体物质水平大体相当，保证了鱼肉原有的鲜美口感。
令人惊喜的是，质构测试（TPA）显示，无肌间刺草鱼肉的凝胶强度、内聚力和回弹性都有了显著提升，肌肉颜色略浅。直白地说，鱼肉变得更“弹”了。这对于加工端而言是一个极佳的物理性状，更适合用来制作高品质的鱼丸、鱼糜、鱼排等深加工产品。
研究中还观察到一个有意思的细节：无肌间刺草鱼肌肉中的钙含量略有下降，钾含量则相应升高。团队合理推测，少了百余根钙化的肌间刺，机体可能在矿物质代谢分配上做了微调。不过，这种微调在食用安全和营养层面几乎没有影响，更像鱼自发产生的适应性变化。
卸下支架，如何重新撑起“大厦”？
没有了肌间刺这根“钢筋”，草鱼是如何保持正常游动和生长的？这是本研究最核心的科学发现。
研究团队对无肌间刺草鱼和野生型草鱼的肌肉组织进行了转录组、蛋白组和代谢组的联合分析。多组学数据共同指向了两条被显著重新配置的生理通路：钙离子信号通路与肌肉收缩通路。同时，与快肌纤维相关的一批基因表达也发生了明显改变。
肌间刺虽小，但它们原本嵌在肌隔中，扮演着游动时肌肉发力的微型支点。失去这些支点后，草鱼为了维持同等的游动表现，肌肉系统必须在动力源上做出补偿。
钙离子是触发肌肉纤维收缩的核心信号分子。草鱼正是通过上调钙离子通路和优化快肌纤维的收缩效率，在没有“硬支架”的情况下，用更敏捷的肌肉工作方式，代偿了因刺缺失带来的力学损耗。在实际养殖观察中，无肌间刺草鱼的日常生长、避障和运动表现确实与普通草鱼没有表现出显著差异。
这一发现在科学上并不是一个孤立现象。在自然演化中，鲈形目等高等真骨鱼类的肌间刺逐渐消失的同时，它们的肌肉结构、运动方式也都和多刺的鲤形目存在差异。在实验室短短一两代之内，通过基因编辑去掉肌间刺，能否也让鱼启动类似的肌肉适应？这项研究留下了一个和值得探索的方向。
从实验室到鱼塘，还要走多远
既然无刺草鱼的遗传性状稳定，口感与品质甚至有所提升，它距离我们的餐桌还有多远？
这里需要明确一个行业常识，基因编辑培育的水产新品种，在我国尚未正式进入商业化养殖。目前，无肌间刺草鱼和武昌鱼等品种仍处于严格的试验性养殖与生物安全评估阶段。任何后续的规模化推广，必须经过严格的多代试验养殖、肉质评估，严格按照生物育种、基因编辑新品种的有关规定，走完安全评价、品种审定等法定程序，拿到“入场券”后方可放行。
不过，产业界的敏锐嗅觉早已动了起来。
2025 年 5 月，华中农业大学、湖北洪山实验室与广东一家养殖企业签订战略合作协议，完成相关专利的 20 年独占实施许可。这意味着，一旦监管政策“绿灯”亮起，无刺草鱼从实验室到产业化的最后一公里，将很快完成衔接。
更长远来看，由于 runx2b 基因在鲤科鱼类中高度保守，这一育种路线未来有望作为标准“育种参数”，被复制到鲢、鳙等其他经济鲤科鱼类中。
这场围绕着“一根刺”展开的研究，其科学意义或许早已超越了让食客免于卡喉之痛，它有望让水产育种摆脱传统的“看天选育”经验模式，稳步迈入“精准设计、性状可控”的分子育种新时代。
参考来源：
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/首图由 AI 辅助生成
热门跟贴