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。
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