秋风起，蟹脚痒，又到一年品蟹时。对于学名中华绒螯蟹的大闸蟹，“缺胳膊少腿”破了品相怎么办？事实上，这种断肢现象在养蟹中较为普遍，断肢的扣蟹不用于养殖生产而浪费，断肢的成蟹大多进入普通市场，售价低廉，这对整个产业应用性和经济价值提升造成很大影响。
来自上海海洋大学水产与生命学院的王成辉教授团队，联合学院李晨虹教授、德国波茨坦大学Michael Hofreiter教授、美国内布拉斯加大学奥马哈分校吕国庆教授等研究人员，近日在中华绒螯蟹基因组与断肢再生研究中取得新进展。
日前，相关研究成果以论文形式发表于《科学》杂志旗下的综合类第一子刊《Science Advances》，为开展中华绒螯蟹的分子育种提供了重要的基因组资源和平台，也为提升养殖生产与管理水平提供了有益指导。
【大小1.67G的全基因组测序和组装】
中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）是中国人餐桌上最常见的螃蟹品种，也是我国高经济价值的水产甲壳动物，全国有28个省市区养殖，产业规模庞大。但由于其染色体数目多达146条，基因组重复序列高，长期以来一直面临基因组组装困难的问题。
要搞清楚断肢再生等机理，首先是建立基因谱，找到针对性基因。研究团队利用第三代测序技术结合BioNano光学图谱和Hi-C高通量染色体构象捕获技术，对长江水系中华绒螯蟹的全基因组进行了测序和组装，获得了染色体水平的精细基因组图谱。组装的中华绒螯蟹基因组大小为1.67Gb，覆盖其1.77Gb基因组大小的94.4%，共鉴定出20286个蛋白编码基因。
【首次揭秘唤醒生机的特异基因】
“再生”这个词听起来很科幻，但实际上人们的身体每时每刻也都在“再生”，如伤口修复、肝脏再生、长出新的头发和指甲……相较于哺乳动物，中华绒螯蟹的“再生”能力更为神奇，当河蟹受到外界刺激时，附着在基节与底节间的肌肉便会强烈地收缩，折断面随即断开，“断手断脚”之后亦可再生。
针对中华绒螯蟹独特的断肢再生现象进行探索，兼具基础研究和产业应用价值。王成辉介绍说：“我们在获得中华绒螯蟹染色体水平基因组的基础上，进行了比较基因组学分析，以鉴别节肢动物特有的基因和基因家族。”研究团队通过对断肢再生不同发育时期的比较转录组和基因共表达进行分析，发现Innexin基因家族在中华绒螯蟹断肢再生的早期发挥着重要的分子信号传导作用。
研究首次发现这一分子应答机制：Innexin2基因在断肢后1天内特异性表达上调，且通过调控mTORC1信号通路和免疫应答反应，介导了中华绒螯蟹的断肢再生过程。
【解读细胞分化的“压缩文件包”】
事实上，与断肢再生相关的基因还不止这一个。解放日报·上观新闻记者了解到，这项研究还发现，中华绒螯蟹断肢再生早期受表观遗传学的调控，其中SMYDA基因家族只存在于节肢动物，在中华绒螯蟹断肢早期下调表达，而在肢芽生长时期表达回复至未断肢时的水平。
进一步分析发现，该基因家族还在中华绒螯蟹从大眼幼体到仔蟹的变态过程中整体性差异化表达，表明节肢动物特异的SMYDA基因家族在中华绒螯蟹涉及明显形态发生，如变态、再生的生物学过程中，发挥着重要的表观修饰作用。
王成辉解释，“SMYDA基因家族就好比一个掌握细胞分化和增殖的‘压缩包’管理员，‘压缩包’里藏着细胞分化、增殖的重要文件，这个基因家族的调控可以让‘压缩包’解开封印，露出基因位点，引起后续相关基因的表达。”
【调整养殖密度以免打架受伤】
值得注意的是，断肢再生仅仅发生在蜕壳时期的河蟹身上，比如小小的“扣蟹”成长过程中就能够变“残疾”为“健全”；然而当河蟹长成为“成蟹”，就失去了这种再生能力。成蟹一旦断肢便无可挽回，品质和售价都大打折扣，进不了“高端礼盒”。
对此，论文共同第一作者、上海海洋大学副教授王军告诉记者，现阶段，科研团队主要在河蟹的“小时候”进行研究，聚焦可以启动再生进程的“再生基因”，之后再通过对比无法再生的成蟹，揭示某种基因缺失的分子密码。下一步，在明确特定基因的位点后，理论上可以采取基因编辑方式，人为改造并完善其再生性，甚至选育拥有更强自我修复能力的新品种。
对于大闸蟹养殖实践，王军表示，河蟹生性好斗，如蜕壳不同步，可能自相残杀，“软壳蟹”最容易被欺负，因此最好调整养殖密度，避免它们打架受伤。同时，也应合理投喂，不能让螃蟹饿着，造成他伤自残。
此外，团队还以南美白对虾、罗氏沼虾、日本沼虾为研究对象进行了断肢转录组比较分析，发现Innexin、SMYDA基因家族的相关基因在断肢后具有与中华绒螯蟹基本一致的表达模式，推测甲壳动物具有共性的与脊椎动物不同的断肢再生早期分子应答机制。研究得到了上海市科技兴农重点攻关项目、上海市中华绒螯蟹现代农业产业技术体系项目资助。
除图片外，照片均 徐瑞哲 摄
来源：作者：徐瑞哲 徐凌
,
