斑马鱼作为经典的脊椎动物模型，在研究配子发生和性腺分化中应用广泛。然而，常用的实验室品系如AB和TU等均丢失了遗传性别决定因子（Wilson,C. A. et al.,Genetics, 2014），其两性性腺发育过程均会经历一个早期的“类卵巢”阶段，且生殖细胞发育缺陷往往导致雌性到雄性的性逆转。在已发表的相关文献中，有大量研究将影响斑马鱼卵子发生的基因错误判断为影响性别分化。

稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus,Juji）是一种原产于中国四川溪流的小型淡水鲤科鱼类，其生物学特征与斑马鱼类似，但具有遗传性别决定系统。自上世纪90年代以来，中国科学院水生生物研究所曹文宣院士团队详细刻画了该物种的生物学特性，并开展了系统的实验动物化研究（王剑伟，曹文宣，2017），目前其被广泛应用于分子毒理学和鱼病学等研究领域。近期，水生所孙永华团队通过构建全时相生殖细胞谱系标记的稀有鮈鲫转基因品系Tg(ddx4:egfp-UTRddx4)，揭示了稀有鮈鲫是开展生殖细胞发育和性腺分化研究的优良模型，相关论文以“Cyprinid Juji (Gobiocypris rarus) as a model fish to study germ cell development and gonadal differentiation”为题发表在国际学术期刊Communications Biology上。

研究团队利用Tg(ddx4:egfp-UTRddx4)转基因品系，系统刻画了稀有鮈鲫的配子发生与性腺分化的全时相过程，与斑马鱼不同的是，受精后20 dpf时期生殖细胞的数目，而非早期PGC数目，决定了晚期的雌雄性分化（图1）。

图1 全时相生殖细胞谱系标记的转基因稀有鮈鲫及其卵巢与精巢中生殖细胞的发育轨迹

团队选取生殖细胞尚未分化的20 dpf幼鱼，利用RNAseq和RNA单分子荧光原位杂交技术，全局性解析了性腺分化关键节点的二态性表达基因谱式，发现生殖细胞未分化的性腺中已出现性别二态性基因的差异表达（图2）。

图2  20 dpf幼鱼性腺中典型性别二态性基因的单分子荧光原位杂交（smFISH）分析

进一步利用团队建立的生殖干细胞移植技术（Zhang,F.et al.,Science China Life Sciences,2022），揭示了关键基因dmrt1在性腺体细胞中特异驱动雄性性腺分化的决定性作用（图3）。

图3 生殖干细胞移植实验揭示体细胞dmrt1缺失决定生殖细胞向卵子分化

相关研究建立了生殖细胞谱系全时相标记的稀有鮈鲫品系，并揭示了稀有鮈鲫作为研究性腺分化与配子发生鱼类模型的优势。水生所孙永华研究员为通讯作者，博士生苏乃克为第一作者，已出站的博士后任志勤为共同第一作者。研究工作得到了国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、湖北省自然科学基金创新群体等项目资助。文中所用到的单分子荧光原位杂交试剂盒（CZkit1）由国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心提供，所构建的转基因及基因敲除品系已保藏于该中心，并对学术界提供。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s42003-025-09378-w

相关文献：

Wilson,C. A. et al. Wild sex in zebrafish: loss of the natural sex determinant in domesticated strains. Genetics198,1291-1308,(2014).

王剑伟，曹文宣. 中国本土鱼类模式生物稀有鮈鲫研究应用的历史与现状. 生态毒理学报 12 (2),20-33,(2017).

Zhang,F. et al. Surrogate production of genome-edited sperm from a different subfamily by spermatogonial stem cell transplantation. Sci China Life Sci65,969-987,(2022).