Zebrafish as the Best Vertebrate Model for Development Studies

从八十年代初开始的、通过突变体分离早期胚胎发育基因的研究,揭示了无脊椎动物果蝇形态发生的分子机制,成为１９９５年诺贝尔生理或医学奖的主要内容,同时也标志着发育生物学已经成为生物学的带头学科。该成果的取得得益于果蝇具备发育生物学研究模型的特点,即可同时进行胚胎学和发育遗传学研究。在脊椎动物发育生物学研究方面,由于缺少适当的研究模型,有关早期胚胎发育基因表达调控的研究始终未获突破性进展。包括小鼠、鸡、爪蟾等在内的一些脊椎动物都只适用于胚胎学或者遗传学某一学科的研究,均不是理想的发育生物学研究模型。一种小型的鲤科鱼———斑马鱼,逐渐成为发育生物学研究的最佳脊椎动物模型。它光周期产卵,卵大,胚胎在体外发育,胚胎发育速度快,早期胚胎完全透明,这些特点使它成为很好的脊椎动物胚胎学研究模型;同时,它个体小,产卵量大,产卵周期短,单倍体、雌核发育二倍体的制作和突变体的获得均较容易,精子可以冷冻保存,所有这些特点又使斑马鱼非常适合于发育遗传学研究。本文将详细论述斑马鱼作为脊椎动物发育生物学研究模型的特点,以及作为模型动物正在进行的有关工作。     

植物生殖发育的分子生物学研究现状

50年代以来由于分子生物学等有关学科的迅速发展,植物胚胎学正在由实验胚胎学,进一步发展成为植物细胞生物学、生物化学及分子遗传学等学科相结合的植物胚胎发育生物学。发育受遗传所控制,遗传特点又要通过发育展现出来,胚胎发育的每个阶段也都显示着遗传特点。胚胎学与遗传学研究关系密切。植物胚胎发育生物学的范畴广义地说包含着花的形成,雌雄配子体的发生,配子的形成,受精与亲和性,以及果实,种子等孢子体形成过程中结构与功能的关系,形态建成的生理与分子基础,以及遗传信息展现的时、空顺序等生殖发育的多个方面。     

斑马鱼与人类疾病模型的研究

斑马鱼是一种很好的用于研究脊椎动物胚胎学和发育遗传学的模型生物,它有其他模型生物所不具备的优点。最近研究较多的是在斑马鱼中建立人类疾病研究模型。本文就斑马鱼在造血障碍和心血管障碍等方面的疾病模型建立及主要的技术做简要论述。     

MicroRNAs对斑马鱼发育的调控

microRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的非编码小RNA,从单细胞到多细胞真核生物中都广泛存在,在进化过程中高度保守,对动物发育、生理功能及病理过程都具有重要调控作用。斑马鱼(Danio rerio)是现代生物学研究中广泛使用的模式动物,以斑马鱼为模型研究miRNAs可以揭示miRNAs在脊椎动物中的功能。文章就miRNAs整体缺失对斑马鱼胚胎发育的影响及一些miRNAs在斑马鱼早期发育过程中的调控机制进行了综述,从而为探索miRNAs在脊椎动物中的功能及鱼类的生产育种提供理论基础。     

斑马鱼胚胎发育中细胞凋亡的研究进展

细胞凋亡是细胞在基因调控下发生的主动消亡过程,在脊椎动物胚胎发育过程中非常重要。斑马鱼作为一种十分理想的发育分子生物学研究模型,在有关细胞凋亡在诸如形态发生、性别分化等方面功能之活体在位研究中日益受到重视。目前,斑马鱼胚胎发育中主要凋亡通路研究已进行了不少工作,特别是caspase及其它凋亡调控基因在斑马鱼中已被成功克隆,通过转基因斑马鱼胚胎中胁迫诱导细胞凋亡并研究其信号通路以及斑马鱼胚胎形态发生的异常改变,为阐明这些凋亡调控基因与发育之间的关系提供了一个强有力的手段。     

斑马鱼早期内胚层发育及其分子调控机制

斑马鱼已成为研究脊椎动物胚胎发育的理想模式生物,它具有体外受精、发育周期快、胚体透明等优点,此外其胚胎发育过程中的信号通路与哺乳动物有很高的同源性。该文阐述了斑马鱼早期内胚层发育的过程及其分子调控机制。     

斑马鱼整胚原位杂交和显微注射转基因技术的建立(简报)

随着人类基因组框架图的完成,解读大量基因的功能和表达调控成为亟待解决的问题。因此通过模式生物从个体水平、细胞水平和分子水平研究基因功能及其表达调控日益成为一个重要的研究领域。斑马鱼(Brachydanio rerio)是近年来崛起的一种模式生物。它的显著优势在于:个体小,便于大批量饲养;产卵量大,胚胎透明,易于观察和操作;体外发育,发育迅速,2—3天即可完成主要器官的建成;可以方便的进行大规模的诱变和突变型筛选等研究。它已成为脊椎动物胚胎发育遗传学和基因功能研究中理想的模式生物。整胚原位杂交技术是     

综述: DNA甲基化在动物胚胎和生殖细胞发育过程中的重编程

表观遗传信息DNA甲基化在动物的发育、细胞分化和器官形成过程中,起着至关重要的作用．近期,关于DNA甲基化在脊椎动物胚胎发育和生殖细胞发育过程重编程的研究取得了重要的进展．发现斑马鱼的早期胚胎完整地继承了精子的DNA甲基化图谱,而哺乳动物的早期胚胎和原始生殖细胞发育过程则经历了整体去甲基化并重新建立甲基化图谱的过程,但胚胎发育过程中基因的印迹区未发生DNA去甲基化,而生殖细胞发育过程中印迹区的甲基化修饰被消除．     

DNA甲基化在动物胚胎和生殖细胞发育过程中的重编程

表观遗传信息DNA甲基化在动物的发育、细胞分化和器官形成过程中,起着至关重要的作用.近期,关于DNA甲基化在脊椎动物胚胎发育和生殖细胞发育过程重编程的研究取得了重要的进展.发现斑马鱼的早期胚胎完整地继承了精子的DNA甲基化图谱,而哺乳动物的早期胚胎和原始生殖细胞发育过程则经历了整体去甲基化并重新建立甲基化图谱的过程,但胚胎发育过程中基因的印迹区未发生DNA去甲基化,而生殖细胞发育过程中印迹区的甲基化修饰被消除.     

斑马鱼外胚层早期发育及其某些调控机制

斑马鱼已经成为脊椎动物发育生物学研究的一种常用模式生物。它的体形较小,价格低廉,受精和发育都在体外,胚胎的通体透明,可以用活体观察基因突变后引起的表型变化。该阐明斑马鱼外胚层的发育及其某些调控机制。     

斑马鱼研究走向生物医学

1972年美国俄勒冈大学George Streisinger教授开始研究斑马鱼(Danio rerio)至今, 斑马鱼以其独特的优点, 已经成为现代遗传学、发育生物学研究的重要模式动物。世界范围内斑马鱼研究群体的工作已奠定了较为完善的胚胎学、分子遗传学研究基础, 并且斑马鱼已被应用于开发人类重大疾病模型和药物筛选平台, 取得了许多有价值的研究成果。文章简述了斑马鱼成为模式动物的历史, 侧重介绍了业已建立的白血病、黑色素瘤、感染免疫疾病、神经疾病等斑马鱼模型, 以及利用斑马鱼进行小分子化合物/药物筛选和研发的现状。斑马鱼研究向生物医学方向的拓展, 必将为人类理解重大疾病发生机制、寻找疾病治疗方法, 为维护人类卫生、健康做出贡献。     

斑马鱼模型在药物筛选中的应用

斑马鱼具有子代数量多、体外受精、胚胎透明、可以做大规模遗传突变筛选等生物学特性, 因此成为一种良好的脊椎动物模式生物。随着研究的深入, 斑马鱼不仅应用于遗传学和发育生物学研究, 而且拓展和延伸到疾病模型和药物筛选领域。作为一种整体动物模型, 斑马鱼能够全面地检测评估化合物的活性和副作用, 实现高内涵筛选。近年来, 科学家们不断地发展出新的斑马鱼疾病模型和新的筛选技术, 并找到了一批活性化合物。这些化合物大多数在哺乳动物模型中也有相似的效果, 其中前列腺素E2(dmPGE2)和来氟米特(Leflunomide)已经进入临床实验, 分别用来促进脐带血细胞移植后的增殖和治疗黑素瘤。这些成果显示了斑马鱼模型很适合用于药物筛选。文章概括介绍了斑马鱼模型的特点和近年来在疾病模型和药物筛选方面的进展, 希望能够帮助人们了解斑马鱼在新药研发中的应用, 并开展基于斑马鱼模型的药物筛选。     

果蝇细胞培养方法

动物的早期胚胎,组织或细胞通过组织培养技术可在一定的培养基上继续分化,发育和分裂,这是现代生物学的一项基本技术,是细胞生物学、遗传学、免疫学、病毒学、肿瘤学以及生物工程等许多学科的重要研究手段。由于果蝇具有取材便利,生活史短、细胞培养可以不用Co_2培养箱,加之在细胞原代培养过程中能够观察到多种细胞的分化状况等诸多优点,是细胞培养实验的极好材料。同时,由于果蝇的一个细胞系基本上是一个细胞株,给有关的科学研究带来极大的便利和好处,六十年代以来,国外不少实验室就开始了果蝇细胞培养工作     

维生素A缺乏致斑马鱼胚胎体节不对称及后脑图式形成异常

视黄酸(RA)在脊椎动物胚胎发生过程中发挥着关键作用。但是脊椎动物不能从头合成RA, 而必须以维生素A为前体通过视黄醇脱氢酶和视黄醛脱氢酶(Aldh1A)先将其氧化为视黄醛再氧化成RA。已知维生素A缺乏(VAD)会导致多种动物出现维生素A缺乏综合征, 但有关VAD对斑马鱼胚胎发育的影响尚未见报道。文章通过用不含维生素A及其他视黄类前体的饲料饲喂斑马鱼获得斑马鱼VAD胚胎。分析表明, 缺乏维生素A可导致斑马鱼胚胎体节出现不对称发育、胚胎的后脑图式形成异常。这些表型虽与aldh1a2基因敲落的及经醛脱氢酶抑制剂处理的斑马鱼胚胎表型类似, 但远不及后二者的严重, 提示VAD胚胎可能只是缺少而不是完全没有维生素A, 且可能存在不依赖视黄醛脱氢酶的RA合成途径。     

催生诺贝尔奖的昆虫——果蝇

果蝇是双翅目果蝇科果蝇属昆虫,用作模式生物的一般是常见的黑腹果蝇。果蝇在遗传与进化、胚胎发育、细胞生理等方面研究中是极为优良的模式动物。阐述了果蝇的特点和作为生物学研究材料的优势,以及由果蝇研究而产生的成果及实际意义。果蝇遗传物质结构相对简单,有大量的性状变异;摩尔根获得了诺贝尔奖,与那只"例外"的白眼果蝇和染色体不分离的"例外"现象息息相关。如今,在遗传学模式生物中,果蝇几乎成为研究遗传规律和遗传现象的头号选手。果蝇作为材料的研究几乎始终引领着生命科学,特别是遗传学和发育生物学的发展。     

以斑马鱼为模式动物研究器官的发育与再生

斑马鱼因其受精卵体外发育、胚胎透明、具有较强的再生能力以及适于大规模遗传筛选的优势, 成为研究脊椎动物器官发育与再生的新兴模式动物。通过数十年的探索, 科研工作者已经在斑马鱼中建立了一套成熟的研究方法, 并对斑马鱼胚胎发育早期的细胞命运决定和分化、组织器官的形态建成以及受损后的再生过程有了初步的认识。近年来, 随着遗传筛选技术的大规模开展和活体成像技术在斑马鱼中的深入应用, 许多在小鼠等模式动物中悬而未决的问题开始得到充分解答。随着研究的不断深化和技术的不断更新, 以斑马鱼为模式动物, 对脊椎动物器官发育与再生的研究将会更加深入, 相关的调控机制也会被逐步探明, 从而为临床相关疾病的防治提供富有价值的参考。文章通过对近年来发表的文章进行回顾, 总结了斑马鱼作为模式动物研究中枢神经系统、肝脏和胰腺、血液细胞和血管等重要器官早期发育过程及其调控机制的进展, 并阐述了以斑马鱼研究尾鳍、心脏、肝脏等器官再生的优势和初步发现。     

封面说明

正文昌鱼隶属脊索动物门,头索动物亚门,是无脊椎动物向脊椎动物过渡的中间类群,同时也是现存脊索动物中最为原始的类群。由于文昌鱼特殊的进化地位,以及与脊椎动物相似的身体构筑方式、基因组成和胚胎发育模式,是进化发育生物学、比较基因组学和胚胎学研究的理想模式物种。     

心脏发育的基因调控

心脏发育是一个复杂的过程.在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中驱动早期心脏分化的基因具有惊人的相似性.以果蝇、斑马鱼、小鼠等作为模式动物,以心脏的发育过程为主线,探讨了心脏发育的基因调控的研究进展.     

什么是发育生物学

发育生物学是一门新兴的学科,由于近年来遗传学、细胞生物学、生物化学及分子生物学的发展,这些学科的研究方法渗透到胚胎发育的研究中,使发育生物学成为一门既研究基础理论,又结合生产实际的学科。     

果蝇——打开生命科学之门的金钥匙

作为一种重要的模式生物,果蝇以其相对清晰的遗传学背景、丰富的表型特定、独特的发育特点而深受研究者青睐,为生命科学特别是遗传学和发育生物学的研究和发展提供了极大的方便。随着果蝇全基因组测序工作的完成,它在胚胎发育、基因表达调控、疾病发病机制等方面的研究中正在发挥更大的作用。