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。     

2012年第9期《遗传》封面说明

microRNA(又称miRNA)作为细胞内源表达的一类小分子非编码RNA,主要通过降解mRNA或抑制翻译调控靶基因表达。miRNA在个体发育中具有特异的时空表达模式,其功能跟它的表达位置和时间密切相关。但是目前缺乏在活体与个体水平稳定、持续地实时观察miRNA动态表达的方法。斑马鱼体外发育且胚胎透明,非常适于观察荧光蛋白的表达。本研究建立了一个称为"miRNA Tracer"的双荧光报告系统,用于在斑马鱼活体胚胎中追踪miRNA的表达及动     

探访魅力崇左 精彩科考征程——记北京市中关村中学科学探索营崇左行

八月,炎阳似火,在祖国版图的西南方,一个北纬22度、东经107度与越南接壤的地方,这里曾留下了一群来自北京的十三四岁孩子们的汗水与足迹。他们曾在这里度过难忘的八天,他们在这里欢笑,也曾在夜里偷偷流泪,但当离别之际到来时,他们的心里装的是满满的收获与依依的不舍。从此,在这群孩子们的心里,将永远贮存着一个瑰丽的梦,梦里有精灵般的黑白兽、美丽的蝴蝶与那片神奇的自然保护区,梦里有科学家们为保护珍稀动物所付出的艰辛努力,梦里还有一个永恒的主题：将科学探索进行到底!     

昆虫行为的左右非对称性研究进展

大脑和行为的左右非对称性一直以来被认为是人类特有的,现在广泛存在于脊椎动物中,而近期又发现无脊椎动物中也存在行为偏侧性。近年来大量研究表明,群居型昆虫的嗅觉行为和大脑的非对称性表现在种群水平上,少数散居型昆虫行为的非对称性往往表现在个体水平上。当前,昆虫行为的单侧性是一个重要的研究领域,有助于对生物多样性中单侧性的早期起源有一个更深刻的认识,对探索昆虫进化发展具有重要的科学意义。对大多数昆虫而言,行为的偏侧性都是通过对触角的左右非对称性研究来实现的,触角作为昆虫感觉系统的重要组成部分,在昆虫寄主定位、识别、取食、觅偶、交配、繁殖、栖息、防御与迁移、稳定飞行速率等社会性行为过程中起着极为重要的作用。本文回顾了国内外膜翅目、双翅目、半翅目、蜚蠊目和直翅目昆虫行为非对称性研究的最新进展,有助于分析不同种类昆虫在进化历史上的相似性以及探讨昆虫在个体水平和群体水平上的进化差异。     

黄胸蓟马触角感器的形态和分布

摘要: 【目的】本研究旨在明确黄胸蓟马Thrips hawaiiensis各个发育阶段触角感器类型、形态和分布。【方法】运用扫描电镜技术观察黄胸蓟马雌雄成虫、若虫、预蛹、蛹触角的形态结构以及触角上感器类型、形态和分布。【结果】黄胸蓟马成虫触角由柄节、梗节和鞭节3个部分组成,其中长的鞭节分为5个鞭小节(I-V)。雌成虫触角平均长度为263.70±5.78 μm,雄成虫触角平均长度为225.79±8.92 μm。触角长度随着虫龄的增长而显著增加。雌雄成虫触角上共发现Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、毛形感器、锥形感器(I, II和III)、腔锥形感器和腔形感器7种触角感器以及微毛和表皮齿2种表皮结构。预蛹触角呈锥形,无明显分节,可以自由活动,平均长138.81±6.29 μm。蛹触角紧贴头胸背部,圆柱形、无明显分节,不能自由活动,平均长213.07±6.30 μm。1龄和2龄若虫触角由柄节、梗节和鞭节组成,其鞭节分为4个鞭小节(I-IV),触角平均长度分别为122.48±1.72和134.58±3.75 μm。1龄若虫触角上分布有Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、锥形感器(I和II)、腔锥形感器、腔形感器、毛形感器和特殊结构感器共8种类型感器,表面分布表皮齿和舌状结构2种表皮结构;2龄若虫触角上分布有Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、毛形感器、锥形感器(I和II)、腔锥形感器、腔形感器7种类型感器以及表皮齿1种表皮结构。【结论】本研究较全面地对黄胸蓟马各个发育阶段的触角及触角感器形态和分布进行了观察和描述,并对其功能进行了推测。研究结果为进一步研究蓟马类昆虫触角感器的生理功能奠定了理论基础。     

小菜蛾活化蛋白激酶C受体1基因PxyRACK1在变态发育调控中的作用

【目的】活化蛋白激酶C受体1(receptor for activated C kinase 1, RACK1)参与了多细胞生物体中重要的信号传导,调节生物体的生长发育。本研究旨在克隆小菜蛾Plutella xylostella RACK1基因PxyRACK1,调查其表达模式,明确其对小菜蛾化蛹的影响及其机制。【方法】克隆PxyRACK1的全长cDNA,进行生物信息学分析,并利用qPCR检测其在小菜蛾各发育阶段(卵、1-4龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达;通过dsPxyRACK1显微注射小菜蛾4龄幼虫进行RNA干扰,并检测RNAi后PxyRACK1及蛹期特异表达基因PxyBr-Z2/3的表达量;统计死亡率、化蛹率、平均化蛹时间以及蛹重。【结果】小菜蛾PxyRACK1(GenBank登录号: MW160739)序列全长为1 148 bp,开放阅读框长960 bp,编码319个氨基酸,具有7个WD40重复序列,每个WD40重复序列包含39~42个氨基酸。PxyRACK1在小菜蛾各发育阶段均有表达,其中4龄第2天幼虫中表达量最高,2日龄蛹中表达量最低。显微注射dsPxyRACK1 24 h后,处理组4龄幼虫中PxyRACK1和PxyBr-Z2/3表达量较对照组(dsGFP注射组)的分别显著降低了36.26%和83.46%,并且显微注射dsPxyRACK1导致试虫死亡率上升、化蛹推迟、化蛹率降低以及蛹重减轻。【结论】结果说明PxyRACK1参与调控小菜蛾蛹期变态发育。本研究为进一步阐明小菜蛾变态发育的信号调控通路及开发新型昆虫生长调节剂提供了思路。     

日本刀角瓢虫对不同番茄品种的产卵选择性及其影响因素

【目的】明确日本刀角瓢虫Serangium japonicum对叶毛密度和类型不同的番茄Lycopersiconesculentum品种的产卵选择性。【方法】以4个番茄品种(砧木101、闽粉樱1号、砧木301和以色列超级金刚)作为日本刀角瓢虫的寄主植物,观察番茄叶片背面超微结构,统计叶片背面叶毛类型及密度;用叶蝶法和植株法测定日本刀角瓢虫雌成虫在带烟粉虱Bemisia tabaci卵的4个番茄品种上的产卵量占比;并测定日本刀角瓢虫在这4个番茄品种叶片上的子代及成虫表现(生长发育、繁殖和捕食能力)以及对叶片的附着力,雌成虫对4个番茄品种健康叶片和受烟粉虱为害叶片的气味选择以及4个番茄品种叶碟和植株上日本刀角瓢虫卵被同类捕食的风险。【结果】4个番茄品种叶片背面叶毛类型均具有非腺毛和腺毛,其中,非腺毛有Ⅱ, Ⅲ和Ⅴ型,腺毛有Ⅰ, Ⅳ Ⅵ和Ⅶ型,且均以Ⅴ型非腺毛密度最高。以色列超级金刚叶片背面的叶毛密度显著低于其他3个供试番茄品种。日本刀角瓢虫偏好在以色列超级金刚上产卵,在以色列超级金刚、砧木101和闽粉樱1号上的繁殖力(165~223.92粒/雌)显著高于在砧木301上的(2809粒/雌)。日本刀角瓢虫子代由卵发育至成虫的历期在闽粉樱1号上最短(15.73 d),在砧木101上最长(23.00 d)。日本刀角瓢虫在4个番茄品种上的产卵选择性与子代表现及亲代表现无显著相关性,而与日本刀角瓢虫卵的被捕食风险存在显著正相关关系。日本刀角瓢虫在4个番茄品种上的产卵选择性与日本刀角瓢虫对番茄叶片的附着力及番茄叶片上各类型叶毛密度均无显著相关性。番茄的7种叶毛类型其叶毛密度在4个番茄品种上都存在显著差异,除番茄Ⅰ型腺毛密度与日本刀角瓢虫的繁殖力(30 d内单雌产卵量)存在显著负相关关系外,其他6种类型的叶毛密度与日本刀角瓢虫子代表现及亲代表现均无显著相关性。日本刀角瓢虫雌成虫对4个番茄品种的气味无明显偏好。日本刀角瓢虫卵在4个番茄品种叶蝶和植株上的被捕食比例差异显著。【结论】日本刀角瓢虫雌成虫偏好在叶毛密度低的番茄品种叶片上产卵,番茄腺毛对日本刀角瓢虫成虫生命活动影响显著。     

应用双荧光报告系统检测斑马鱼microRNA的动态表达

microRNA(miRNA)是一类细胞内源表达的小分子非编码RNA, 主要通过降解靶基因的mRNA或者抑制靶基因的翻译, 在动植物的发育以及其他重要的生理过程中起调控作用。miRNA的功能跟它的表达位置与时间密切相关, 但是目前尚缺乏一个能够在活体与个体水平稳定、持续地实时观察miRNA动态表达的方法。文章以斑马鱼为模式, 建立了一个双荧光报告系统(我们称之为miRNA Tracer), 用于在斑马鱼整体胚胎中追踪特定miRNA的表达谱及动态变化过程。该系统以Tol2转座子为基础, 采用来自斑马鱼hsp70基因的热激启动子分别驱动eGFP和mRFP1荧光报告基因, 同时在其中一个报告基因的3′-UTR区连接待测miRNA的互补序列, 构成Tracer质粒。该互补序列与斑马鱼胚胎中相应的内源miRNA结合后能够使对应报告基因的荧光信号强度减弱, 通过比较两个报告基因在表达谱上的差异辨别miRNA的表达区域, 检测斑马鱼胚胎中miRNA起作用的位置和时间。文章选择在肌肉系统特异表达的miR-206以及在神经系统特异表达的miR-219, 分别在显微注射瞬时表达和转基因稳定整合等两个层次上验证了上述Tracer系统。结果表明, 所用的方法能够如实地在单细胞水平和整体水平检测到目标miRNA的时空表达动态变化。miRNA Tracer系统为在斑马鱼发育过程中对miRNA进行活体、实时的时空定位提供了一个独特而有效的方法, 也为对miRNA进行功能与作用机制等更深入的研究奠定了基础。

补充资料

s219mRFP1-dF转基因胚胎的3-D图像 [视频]     

斑马鱼反转录病毒插入突变技术的发展及其在基因饱和突变与筛选中的应用

用于大规模基因突变与筛选的主要策略有化学诱变、插入突变、基因诱捕。插入突变是一种通过外源DNA整合的方式来获得突变体,并克隆得到对应突变基因的方法。运用反转录病毒介导的插入突变技术,在脊椎动物斑马鱼中已经获得了许多影响胚胎发育和细胞生长过程的突变体,并找到了对应的基因。基因诱捕技术也被运用于反转录病毒载体的构建。这套系统的建立使斑马鱼成为第一个有可能达到基因饱和突变和筛选的脊椎动物。