海湾扇贝是我国重要的海水养殖经济贝类，种间杂交能够整合不同物种优良性状，是水产育种中提升养殖产量与抗逆能力的重要手段。然而，杂交子代不育问题是制约该类杂交育种规模化落地的关键瓶颈。前期研究发现，海湾扇贝与秘鲁扇贝的种间杂交F1子代普遍存在雌性不育现象，难以获取大量可用于生产的成熟卵子，直接限制杂交扇贝良种的产业化推广应用。

近日，中国科学院烟台海岸带研究所贝类遗传育种研究组（王春德研究团队），针对海湾扇贝属种间杂交后代雌性不育的分子机制开展系统研究，表明胰岛素受体底物1（IRS1）可作为改良扇贝杂交育种效率的潜在分子靶点，该发现为贝类杂交良种创制、解决种间杂交不育瓶颈提供新的理论依据。

研究团队对可育、不育杂交扇贝性腺雌区开展了比较转录组分析。结果显示，差异基因显著富集于ATP结合、胰岛素受体结合、Wnt、PI3K‑Akt、mTOR、FoxO等能量代谢和生殖发育相关的信号通路。研究进一步筛选IRS1、FST、ARID1A、PARP1等10个与能量代谢、雌性育性高度关联的核心差异基因。其中，胰岛素受体底物基因IRS1处于胰岛素、mTOR、FoxO和PI3K‑Akt等多条能量代谢核心信号通路的上游位置（图1），提示IRS1可能通过调控细胞能量代谢过程，参与杂交扇贝的性腺发育与雌性育性调控。

图1 IRS1在能量代谢相关信号通路中的位置

为验证IRS1的生物学功能，团队开展长期RNA干扰实验，并结合一系列表型指标开展关联分析。结果显示，特异性敲降IRS1后，扇贝性腺雌区ATP 含量显著下降，个体生长速率降低，性腺指数增长受阻（图2）。形态学及组织学分析进一步证实：干扰组扇贝性腺发育缓慢、卵母细胞发育严重滞后，实验周期结束后无法形成成熟卵细胞，出现雌性不育表型；而各对照组扇贝性腺发育正常，能够产生可受精成熟卵细胞，且受精卵可正常发育（图3）。

图2 RNA干扰后扇贝各生理指标变化

图3 RNA干扰后扇贝形态学及组织学观察

本研究阐明了关键基因IRS1调控杂交扇贝雌性育性的分子作用机制：海湾扇贝属种间杂交子代中，IRS1表达下调，扰乱能量代谢信号网络，性腺能量供给匮乏，进而抑制卵母细胞的生长和成熟，最终造成杂交子代雌性不育表型。相关成果以“IRS1 regulates female fertility by modulating energy metabolism in hybridized Argopecten scallops”为题，发表于国际期刊Aquaculture。该研究得到山东省重点研发计划（农业良种工程）项目、山东省现代农业产业技术体系创新团队建设专项、烟台市重点实验室项目等项目的资助。

相关成果信息：

Fang, M., Shi, S., Lu, X., Ning, J., Liu, G., Xu, X., Wang, C.*, Yu, T*. (2027). IRS1 regulates female fertility by modulating energy metabolism in hybridized Argopecten scallops. Aquaculture, 627, 744484. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2026.744484