Abstract Introgression of farmed salmon escapees into wild stocks is a major threat to the genetic integrity of wild populations. Using germ cell-free fish in aquaculture may mitigate this problem. Our study investigated whether it is possible to produce germ cell-free salmon in F0 by using CRISPR-Cas9 to knock out dnd , a factor required for germ cell survival in vertebrates. To avoid studying mosaic animals, sgRNA targeting alb was simultaneously used as a visual tracer since the phenotype of alb KO is complete loss of pigmentation. Induced mutations for the tracer ( alb ) and the target ( dnd ) genes were highly correlated and produced germ cell-less fish lacking pigmentation, underlining the suitability of alb KO to serve as tracer for targeted double allelic mutations in F0 animals in species with prohibitively long generation times. This is also the first report describing dnd knockout in any fish species. Analyzing gene expression and histology of dnd KO fish revealed that sex differentiation of the somatic compartment does not depend on the presence of germ cells. However, the organization of the ovarian somatic compartment seems compromised in mutant fish.

In mammals, retinoic acid (RA) signaling is critical for spermatogonial differentiation and for entering meiosis, the latter depending on RA-induced Stra8 gene expression. Many fish species, including zebrafish, do not contain a stra8 gene, but RA signaling nevertheless is important for sperm production. However, it is not known which stages of spermatogenesis respond to RA. Here, we show in zebrafish that RA promotes spermatogonial differentiation and reduces the apoptotic loss of spermatids, but is not required for meiosis. Some of the RA effects are mediated by other genes, in particular rec8a. Surprisingly, androgens can partially compensate for the loss of RA signaling, and we identify a link between the endocrine system and RA signaling: follicle-stimulating hormone (Fsh) stimulates testicular RA production. While RA signaling is relevant at the basis of the vertebrates, it also targets processes and mechanisms that are different from those known in mammals so far.