上海海洋大学新突破登上《自然·通讯》！为水产育种的基因精准设计提供重要工具！

当精子与卵子结合，细胞的命运之书翻开了第一页。可你知道吗？在受精卵中，绝大多数基因最初是“沉睡”的，真正决定生命进程的，是那些在关键时刻被悄然“唤醒”的基因——它们如同指挥家，引导着整个发育交响的展开。

近日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了上海海洋大学陈良标/胡鹏教授团队的一项重要成果。研究团队成功在活体鱼类胚胎中实现了单细胞新生RNA测序技术的系统优化和应用，首次实现了对“合子激活”阶段新转录基因的高灵敏度、高准确性检测。这项技术突破不仅打开了研究生命起源奥秘的新窗口，也为水产育种的基因精准设计提供了重要工具。

每个新生命的开始，都经历一次“主权交接”-从母亲提供的遗传物质，过渡到胚胎自主控制基因表达。这一过程被称为母源-合子转换，是胚胎发育中最关键的转折点。然而，刚被激活的合子基因，其转录本数量极其稀少，又常常被海量的母源RNA“淹没”。这使得传统的测序技术很难“听见”这些微弱却至关重要的声音。

胡鹏教授曾在博士后期间参与开发了检测新合成RNA的前沿技术-单细胞新生RNA测序技术（scNT-seq），此次研究中，团队围绕鱼类胚胎模型，开展了系统性优化。一方面实现系统评估标记方法。研究团队对10种主流RNA化学转化方法进行了系统筛选，并在超过5万个斑马鱼细胞中测试。最终发现，基于 mCPBA/TFEA 的“on-beads”转化方案，能实现超过8%的T-to-C替换率，表现远优于传统“体内标记”（in-situ labeling）方法，在信号强度和RNA质量上均表现卓越。另一方面，精准标记新合成RNA。团队在模式鱼类-斑马鱼受精卵的一细胞阶段显微注射4-硫尿苷（4sU），实现了对合子新转录RNA的高效标记，犹如在新产生的RNA上做下特殊标记，便于后续识别。

研究实现诸多突破。首先，检测灵敏度大幅提升。优化后的方法能在海量母源RNA背景下清晰捕捉新合子RNA信号。其次，母源和合子RNA 实现精准区分，通过计算新RNA占比，精确判定哪些基因是胚胎合子激活的。最后，发现更多关键基因。相较以往，本研究识别出更多此前未被报道的合子激活基因，并通过原位杂交实验验证其在整胚中的表达模式。

这项研究不仅深入揭示了“生命最初的指令”是如何被启动的，而且早期发育过程中合子基因的时空表达决定了胚胎质量，进而能影响鱼类生物育种的进展，是未来实现精准调控、培育优质高产抗逆水产新品种（如斑马鱼模式研究指导经济鱼类育种）的关键理论基础和技术保障。

研究工作得到了上海海洋大学陈良标教授的大力支持与悉心指导。上海海洋大学胡鹏教授为本文通讯作者，实验室博士研究生张晓雯、硕士研究生彭铭健为文章共同第一作者，同时硕士研究生朱江浩也作出重要贡献。

此外，前期高通量新生转录本测序技术scNT-seq的开发及本研究的技术路线得到了宾夕法尼亚大学医学院吴昊教授和邱琦博士的宝贵建议；中国科学院水生生物研究所孙永华研究员和何牡丹副研究员在斑马鱼胚胎实验方面提供了指导与帮助；澳门大学苗凯教授、南方科技大学陈曦教授与洪旎教授等专家在论文返修过程中给予了专业建议和帮助。本研究得到了国家自然科学基金、临港新片区海洋生物医药创新平台科技发展专项资金等项目的资助。

参考文献：

1. Qiu, Q., Hu, P., Qiu, X., Govek, K. W., Cámara, P. G., & Wu, H. (2020). Massively parallel and time-resolved RNA sequencing in single cells with scNT-seq. Nature methods, 17(10), 991-1001.

2. Zhang, X., Peng, M., Zhu, J., Zhai, X., Wei, C., Jiao, H., Wu, Z., Huang, S., Liu, M., Li, W., Yang, W., Miao, K., Xu, Q., Chen, L., & Hu, P. (2025). Benchmarking metabolic RNA labeling techniques for high-throughput single-cell RNA sequencing. Nature Communications, 16(1), 5952.

编辑：陈徐逸佳 赵祎晨

责任编辑：张博睿 周嘉怡

• 信息来源：上海海洋大学。

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