草魚，是全球產量最高的淡水養殖魚類。但在育種專家眼中，它卻有個令人頭疼的“缺點”——性成熟太慢。它首次性成熟周期長達5年，培育一個草魚新品種，需歷經多個世代，耗時久。如何打破這一時間瓶頸，一直是水產育種領域亟待解決的核心難題。
最近，中國科學院水生生物研究所科研團隊給出了一個頗具顛覆性的答案——借助一種小型模式魚斑馬魚，僅用6個月，就快速獲得了草魚全雌群體，與傳統草魚性控育種需要2個世代、10年以上相比，育種效率提升數十倍。
斑馬魚，性成熟周期僅3個月，繁殖力強，遺傳操作體系成熟，是經典的模式動物。此前，科研團隊已在稀有鮈鯽和斑馬魚這兩種體型相近的小型魚類中，建立了穩定的生殖干細胞移植體系，首次實現了基因編輯配子的跨物種借腹生殖。在此基礎上，團隊進一步將研究對象拓展至跨尺度差異更極端的物種組合。實驗中，供體是草魚（性成熟周期約5年，成體體重可達數十公斤），受體則為斑馬魚（性成熟周期僅3個月，體重約0.3克）。兩者在性成熟周期上相差約20倍，在成體體重上相差近2萬倍。如此巨大的跨尺度差異，遠超以往所有類似研究。
要實現全雌群體創制，關鍵在于獲得只攜帶X染色體的生殖干細胞。研究團隊發現，3月齡的草魚性腺已表現出明顯的形態差異：原始卵巢的體積比精巢大得多，且含有更多的生殖細胞。通過單細胞組學分析，團隊在原始卵巢中鎖定了一類Nanos2陽性的雌性生殖干細胞。這些細胞，正是構建“全雌體系”的關鍵種子。隨后，研究人員將雌性生殖干細胞分離純化，并移植到去除了內源生殖細胞的斑馬魚幼體生殖嵴中。結果顯示，在斑馬魚體內，這些來自草魚的生殖干細胞仿佛被按下“快進鍵”，僅用3個月就完成精子發生，并產生了成熟精子，且所有精子均為X型。當這些精子與普通草魚卵結合后，得到的子代全部為雌性草魚。該研究將全雌草魚育種周期大幅縮短至約6個月，且完全擺脫了對分子標記的依賴。
這項研究帶來重要認知更新：這些被認為僅具有向卵子單向分化潛能的“卵原干細胞”，在特定環境中能夠啟動精子發生程序并分化為功能性精子。因此，將其簡單界定為“卵原干細胞”已難以準確反映其生物學本質。相較之下，以“卵巢生殖干細胞”進行命名，更能體現其雙向分化潛能特征。該研究不僅建立了草魚超快速性控育種的新范式，也為其他主養鯉科魚類提供了可復制路徑。未來，過去需要十幾年完成的育種過程，或許只需半年到一年即可實現。水產育種，正在從“漫長等待”，走向“加速控制”。
相關研究成果發表在《中國科學：生命科學（英文版）》（SCIENCE CHINA Life Sciences）上。