水产养殖业是食物供应产量增长最快的产业。一些鱼类具有某种性别生长快于另一种性别的生长异形的特性，因此，这使构建生长较快的单性别养殖鱼类群体在养殖生产中具有显著的产业意义。鱼类与大多数哺乳动物相比，其性别决定机制表现出众多的性别决定类型，包括遗传性别决定（genetic sex determination，GSD）和环境性别决定（environmental sex detrmination，ESD）。鱼类的性别决定通常也更具可塑性，这种现象也已在多种鱼类中得到了证明，包括可以通过在性别分化过程中使用外源性类固醇激素及其相关活性物质的处理实现性别的转变，从而使个体的生理性别与其遗传性别间出现解偶联（即伪雄或伪雌鱼）。
中国科学院殷战研究团队在中国工程院院刊Engineering 2022年1月刊发表了题目为《利用cyp17a1缺失的伪雄鲤成功构建全雌鲤群体》的研究性文章，指出采用激素活性物质诱导产生性反转亲本是水产养殖业构建单性别群体最普遍使用的方法。文章针对雌鲤生长快于雄鲤的两性生长异形的特性，以cyp17a1为靶点进行了CRISPR/Cas9介导的基因编辑操作，利用cyp17a1敲除后形成的伪雄鲤，成功构建了全雌鲤群体。
文章根据鲤雌性和雄性组装的基因组之间的比较分析，获得了一个包含1209个碱基对的候选雄性特异性序列（众多候选雄性特异性序列之一）。该片段已通过来自同胞和非同胞群体的鲤DNA样本进行了聚合酶链式反应（PCR）验证。用1%琼脂糖凝胶电泳对扩增的雄性特异标记PCR产物进行评估，发现雄性特异分子标记与鲤的性别完全匹配。对大于100个来自同胞群体和不同饲养地区的非同胞群体鲤进行解剖学确认，发现与PCR产物的雄性特异性是匹配的。根据Sanger测序结果，从雄性鲤样本中扩增的特定PCR产物是相同且一致的。但这种已证实的雄性特异性标记序列未能与之前在GenBank中提交的任何鲤基因组DNA序列相匹配。在这个雄性特异标记序列中也没有发现潜在的编码区域。
文章发现，无论遗传性别型为XX还是XY，其cyp17a1缺失鲤个体性腺均发育为精巢，并能正常产精。其次，利用确定的雄性特异DNA分子标记，筛选到cyp17a1−/− XX伪雄个体，其具有正常的精巢发育和精子发生。将其与野生型雌鲤杂交，在8月龄时检测后代性别，发现100%为雌性。将全雌群体和对照组雌雄混合群体各500尾进行同塘生长对比养殖，至8月龄或12月龄时随机抽样检测，发现cyp17a1杂合突变雌鲤体重比同塘性别混养对照组分别高6.60%或32.66%。总之，文章首次成功地利用基因工程技术对单基因位点进行操作，创制了全雌群体，实现了对雌鲤生长快的两性生长异形特性的应用，提升了养殖产量。
引用信息：Gang Zhai, Tingting Shu, Kuangxin Chen, Qiyong Lou, Jingyi Jia, Jianfei Huang, Chuang Shi, Xia Jin, Jiangyan He, Donghuo Jiang, Xueqiao Qian, Wei Hu, Zhan Yin. Successful production of an all-female common carp (Cyprinus carpio L.) population using cyp17a1-deficient neomale carp [J]. Engineering, 2022, 8(1): 181-189.
