长期实验室培养条件下果蝇复壮的初步研究

果蝇作为遗传学实验的重要材料,许多实验室已将其作为实验资源进行了长期保存。在实验教学中许多遗传学实验都是以果蝇为主要实验材料,但在长期保存过程中许多性状出现退化甚至变异,影响实验教学效果,我们对本实验室长期保存的4个果蝇品系的性状复壮进行了研究,我们采用人工选择的方法进行复壮效果明显。     

“观察果蝇的生殖与发育”的实验教学

黑腹果蝇作为遗传学研究中重要的模式生物,其科研价值一直备受瞩目。目前中学生物学实验教学中少有利用果蝇作为实验材料的案例,其主要原因是:果蝇培养、果蝇相关实验的具体操作在中学教材中未提供成熟的、适宜在中学实验室中操作的方法。针对上述问题,探索出了在中学实验室中进行果蝇饲养的条件,以及适合中学生的果蝇成虫麻醉方法,使果蝇成为"观察昆虫的生殖和发育"实验中较为理想的昆虫材料之一。     

果蝇如何作决定

研究显示当果蝇作出基于价值的决定时．它们使用一个具有2个阶段的系统。研究人员对了解灵长类如何决定很感兴趣，但是灵长类的大脑太复杂了．于是张柯以及一组中国神经科学家用了一个更简单的系统。张和同事选择用果蝇Drosophila melanogaster来研究如何作决定。他们训练了这些果蝇在一个模拟飞行器中响应颜色和位置的信号。当果蝇需要作一个价值选择时，     

双拷贝APP/BACE/DPsn转基因果蝇模型的建立及基因功能的研究

阿尔茨海默症 (Alzheimer′s disease, AD), 是一种以脑中β-淀粉样蛋白 (β-amyloid peptide, Aβ)沉积为主要病理改变的神经退行性疾病。在果蝇Drosophila模型中建立淀粉样蛋白前体蛋白 (amyloid precursor protein, APP)的剪切通路模拟Aβ的产生过程, 有望建立一种快速筛选治疗AD药物的动物模型。我们利用经典的Gal4/UAS系统, 将现有的APP/BACE/DPsn果蝇品系连续杂交, 通过同源重组的方法构建表达两个拷贝的APP/BACE/DPsn稳定可遗传的转基因果蝇新品系。进一步的实验结果表明： 与不表达APP/BACE/DPsn的对照果蝇w/y; APP/Cyo; BACE-DPsn/TM6BTb相比, 表达两拷贝APP/BACE/DPsn的 w/y; elav-APP; BACE-DPsn果蝇的最长寿命为52 d, 比对照组(69 d)缩短了17 d, 为对照组果蝇的75%; 中位生存时间为39 d, 比对照组(49 d)缩短了10 d, 为对照组的80%; 平均寿命为37 d, 比对照组(47 d)缩短了10 d, 为对照组的79%。同时, 表达两个拷贝APP/BACE/DPsn的果蝇所产卵的羽化时间比对照果蝇延长了3 d; 其羽化成虫的理论值为1∶9 (11%), 而实际羽化率仅为5.2%。结果提示, 由elav-Gal驱动在果蝇泛神经元内过表达APP/BACE/DPsn, 可以缩短果蝇寿命、 干扰果蝇胚胎正常发育。该果蝇有可能作为初步筛选AD治疗药物的动物模型, 为AD治疗新药的发现提供工具。     

基于果蝇口腔感染的肠道训练免疫模型研究（英文）

目的 利用果蝇作为遗传工具从个体和分子层面研究果蝇的训练免疫效应,并为后续深入研究其分子机制提供依据。方法 首先构建无菌果蝇模型,在此基础上构建果蝇成虫及跨发育阶段训练免疫模型,用两种革兰氏阴性菌——胡萝卜软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora carotovora 15）及铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）分别经口腔感染果蝇。在第一次感染完全消退后进行再次感染,然后通过比较果蝇在两个感染阶段的存活率和细菌量来衡量训练免疫的潜在效果。通过实时荧光定量PCR检测相应先天免疫相关基因的表达水平,研究革兰氏阴性菌对免疫缺陷（IMD）通路的诱导作用。结果 果蝇成虫及幼虫初次感染均可提高二次感染后的生存率、细菌清除效率及死亡时能承受的最高细菌负荷;二次感染的果蝇中,IMD通路中免疫反应基因的基础表达比未感染的高,这提供了获得感染抗性的分子基础;果蝇的免疫反应主要发生在中肠,二次免疫比初次免疫的效应更迅速且剧烈;二次免疫的果蝇中,肠道干细胞的数量显著多于初次感染。结论 果蝇肠道中强大的训练免疫可由同源或异源革兰氏阴性菌口腔感染引发,且免疫记忆可在整个发育阶段持...     

Hsp22对SCA3/MJD转基因果蝇的神经保护作用研究

为了探讨Hsp22在SCA3/MJD发病机制中的作用．选用GMR-GAL4和elav-GAL4驱动子,利用经典的GAL4-UAS系统,将含有78个CAG重复扩增的ataxin-3蛋白片段(MJDtr-Q78)分别在果蝇眼睛和神经系统选择性表达,构建GMR-GAL4/UAS和elav-GAL4/UAS系统SCA3/MJD转基因果蝇模型, 然后利用遗传学方法和热休克反应使Hsp22在SCA3/ MJD转基因果蝇眼睛和神经系统以不同水平过表达．结果表明,Hsp22过表达显著抑制了MJDtr-Q78蛋白的神经毒性,果蝇眼睛视网膜光感受神经元变性明显缓解,果蝇存活能力也显著提高．Hsp22对SCA3/MJD具有保护作用,增强Hsp22表达对SCA3/MJD可能是一种潜在的治疗方法．     

玉米不利相关性状的全基因组选择

全基因组标记可能有助于打破目标性状基因与不利性状基因连锁。本研究的目标是确定:(1)是否可以使用全基因组分子标记将性状效应划分为独立的和相关联的部分;(2)对独立部分的选择是否比对整个性状的选择具有更大的效果。本研究比较了一个标准的全基因组选择模型(对照模型)和一个针对性状的独立部分的全基因组选择模型(独立模型)。本研究在2个双亲玉米群体中进行了4次全基因组选择。在群体1中,独立模型(与对照模型相比)第4轮对选择的响应为:产量1.01 mg/hm~2 (1.38 mg/hm~2),水分-0.89 g/kg(-8.21 g/kg),株高7.73 cm (19.00 cm)。在群体2中,产量为0.19 mg/hm~2 (-0.30 mg/hm~2),水分为-4.78 g/kg(-7.79 g/kg),株高为-3.34 cm (-7.66 cm)。在全基因组选择的每一轮中,独立模型和对照模型的反应无显著差异(p0.05)。这是因为独立部分所占的性状变异比例较低(r~214%)。本研究结果表明,将数量性状分成相关和独立的部分是不可行的。     

热带地区相对湿度的季节性变化影响果蝇Drosophila jambulina体色多型性和水分平衡(英文)

在印度次大陆的亚热带地区, 秋天冷而干燥, 春天湿润。变温性果蝇所具有的抗干燥性有助于其度过较为干旱的气候条件。 Drosophila jambulina 具有体色二型性。已有研究表明, 随湿度变化, D. jambulina热带种群始终保持体色多型性, 这与热条件下体色黑化相反, 且该热带物种中体色分化频率随季节性变化, 这符合黑化 干燥假说。但是两种色型的D. jambulina产生这类气候适应的机理尚不明了。为了检验干燥相关性状生理基础的分化与对气候条件的色型特异性适应相关这一假说, 我们利用分别在17℃和25℃、 低湿（40% RH）和高湿（80% RH）条件下饲养获得的两种色型的D. jambulina, 检测了其水分平衡对相对湿度、 温度、 及温湿度相互作用的反应。我们发现, 在低相对湿度下, 两种温度下饲养的深色型果蝇的生理和脱水性状数值显著高于浅色型。对两种色型果蝇的水分收支情况进行的比较分析表明, 在低相对湿度下, 深色型果蝇的含水量较高、 水分损失率较低、 抗脱水能力较强, 使其具有更强的抗干燥性。在干燥胁迫过程中, 两种色型的果蝇均以碳水化合物作为代谢燃料, 但是在低湿条件下, 深色果蝇中贮存碳水化合物的含量明显要高。而且, 在两种湿度条件下, 这两种色型果蝇之间的总能量收支显著不同。据此认为, D. jambulina的水分平衡相关性状表现出的色型特异性分化与其对湿热生境的适应相关。     

研究报告: 沉默信息调节因子2对SCA3/MJD转基因果蝇的神经保护作用及其与自噬的相关性研究

为探讨沉默信息调节因子2(Sir2)在SCA3/MJD发病机制中的作用．选用GMR-GAL4 和Nrv2-GAL4驱动子,利用经典的GAL4-UAS系统,将含有78 个CAG 重复扩增的ataxin-3 蛋白片段(MJDtr-Q78)分别在果蝇眼睛和运动神经元内选择性表达,构建GMR-GAL4/UAS 和Nrv2-GAL4/UAS 系统SCA3/MJD 转基因果蝇模型,然后分别在抑制和不抑制自噬的情况下,使Sir2在SCA3/MJD 转基因果蝇眼睛和运动神经元内过表达．结果发现,Sir2过表达明显抑制了SCA3/MJD 转基因果蝇眼睛视网膜光感受神经元变性,显著改善了果蝇运动能力,而在自噬被抑制后,Sir2的作用效果明显减弱,表明Sir2对SCA3/MJD 转基因果蝇具有神经保护作用,而这种神经保护作用需要依赖自噬的功能．     

利用GAL4-UAS系统在果蝇中过表达研究人类基因功能

随着人类基因组测序的基本完成 ,大量新基因被发现 ,其中许多只有序列及基因组定位信息。新的焦点是这些新基因的功能研究。模式生物果蝇对此起重要作用。利用转基因果蝇和GAL4 UAS系统初步鉴定功能基因 ,建立了源于 10个不同人类基因的共 5 4个转基因果蝇品系 ,然后用 6种不同的GAL4诱导这些转基因在果蝇中过量表达。其中一个人类基因 ,延伸因子 1alpha 1(EF1α 1)的过表达导致果蝇的背板异常和糙眼表型。该研究表明可在果蝇中利用基因过表达策略初筛人类功能基因 ,这为大规模人类基因的功能研究提供了新的手段     

利用 CRISPR/Cas9 系统定向编辑黑腹果蝇Osiris24基因

Osiris基因在几丁质沉积过程中表达,可能参与昆虫表皮的发育。本研究利用CRISPR/Cas9 基因编辑系统对Osiris24基因进行编辑,进而观察Osiris24突变体果蝇的性状并且检测Osiris24的表达特征。在Osiris24第1外显子设计2个sgRNA靶位点,插入到pCFD4敲除载体骨架中,同时构建酵母Gal4蛋白序列的供体(donor)载体,将2个载体同时注射到nos-Cas9胚胎中获得G0代转基因果蝇。结果显示,G0代基因编辑阳性率为92.8%,Osiris24纯合突变体在胚胎或1龄幼虫期致死,杂合突变体未观察到可见表型。将阳性G0代雄虫与UAS-GFP雌虫杂交,检测不同龄期和不同组织GFP信号表达情况。结果发现,Osiris24在不同龄期幼虫中均有表达,幼虫期主要在体壁、气管、前肠和后肠高表达,蛹期主要在体壁和翅上表达,推测其在果蝇发育中发挥重要作用,本研究为深入探究Osiris基因功能提供了研究模型。     

肠道微生物群加重黑腹果蝇盐胁迫反应

【背景】高盐饮食目前引起普遍关注,肠道微生物与盐胁迫的相互作用正成为研究热点之一。【目的】以黑腹果蝇为宿主模型,探讨肠道微生物对果蝇盐胁迫反应的影响与潜在机理。【方法】利用平板计数法和定量PCR法检测果蝇肠道载菌量;利用存活率和运动能力测定装置测定果蝇适合度;用化学试剂和抗生素处理建立无菌果蝇,测定肠道菌对果蝇盐胁迫反应的影响;利用亮蓝食用色素染料渗透性实验检测果蝇肠道屏障的完整性;应用实时定量PCR检测先天免疫系统的活性。【结果】高盐处理引起果蝇肠道菌群失调,导致其肠道载菌量显著增加。此外,高盐饮食(high salt diet,HSD)降低了黑腹果蝇成虫的存活率和运动能力。经0.75 mol/L NaCl处理,雌性GF (germ-free)果蝇存活率比对照组升高了11%,同时混合抗生素有效地提高了高盐处理后果蝇的存活率。肠道微生物加剧了肠道屏障功能损伤,雌性GF果蝇出现染料渗透性实验现象的百分率比对照组降低了8%。在分子水平上,盐胁迫下雌性GF果蝇体内Attacin-C、Duox基因表达水平分别是CR(conventionally reared)果蝇的2.5倍和1.7倍。【结论】肠道微生物加重果蝇盐胁迫反应,引发高盐诱导的肠屏障功能紊乱,并且抑制高盐诱导的先天免疫活性。     

高桥氏果蝇表型频率变化和胁迫相关性状的分析:季节性适应研究（英文）

【目的】昆虫中经常可见体色变化,但是关于其作用价值了解甚少。高桥氏果蝇Drosophila takahashii在遗传上表现出腹部黑化的不连续变化。为了测定生理性状是否可能受黑化的影响,我们调查了3个不同色型个体腹部黑化的变化和胁迫相关性状,检验了季节性环境条件将增强相应的季节性表型的适应性这一假说。【方法】从不同海拔地点采集高桥氏果蝇,对深色和浅色纯育品系的遗传杂交进行的孟德尔分析证实存在一个主要位点,为D等位基因显性。对种群以及3种色型果蝇的生理生态学性状进行了统计分析。【结果】在旱季观察到深色等位基因频率的显著增加,在雨季会出现体色较浅的果蝇,这说明气候选择起着重要作用。不过,在这两个季节中体色居中的果蝇均很多。中间色型的果蝇由于适应而表现出所有性状的F值均显著增加(P0.001),但在深色和浅色纯育品系中未观察到这类适应效果(P≥0.42)。【结论】通过不同性状的测定结果我们提出,在干冷胁迫条件下,在深色型中观察到显著更高的生理学耐性;而在湿热条件下,在浅色型中观察到显著更高的生理学耐性。有意思的是,中间表型在这两种条件下均有较强的适应能力。而且,我们发现温湿度的季节性改变给胁迫相关的性状施加了选择压力。     

利用果蝇验证有效积温法则探讨生物与温度的关系

普通果蝇(Drosophila melanogaster)是双翅目的昆虫,它的生活史从受精卵开始,经过幼虫、蛹、成虫阶段,是一个完全变态的过程。果蝇体型小,在培养瓶内易于人工饲养。其繁殖力很强,在适宜的温度和营养条件下,每只受精的雌果蝇可产卵400～500个,每2个星期就可完成1个世代,因而在短期内就可以观察     

高桥氏果蝇表型频率变化和胁迫相关性状的分析:季节性适应研究

[目的]昆虫中经常可见体色变化,但是关于其作用价值了解甚少.高桥氏果蝇Drosophila takahashii在遗传上表现出腹部黑化的不连续变化.为了测定生理性状是否可能受黑化的影响,我们调查了3个不同色型个体腹部黑化的变化和胁迫相关性状,检验了季节性环境条件将增强相应的季节性表型的适应性这一假说.[方法]从不同海拔地点采集高桥氏果蝇,对深色和浅色纯育品系的遗传杂交进行的孟德尔分析证实存在一个主要位点,为D等位基因显性.对种群以及3种色型果蝇的生理生态学性状进行了统计分析.[结果]在旱季观察到深色等位基因频率的显著增加,在雨季会出现体色较浅的果蝇,这说明气候选择起着重要作用.不过,在这两个季节中体色居中的果蝇均很多.中间色型的果蝇由于适应而表现出所有性状的F值均显著增加(P ＜0.001),但在深色和浅色纯育品系中未观察到这类适应效果(P≥0.42).[结论]通过不同性状的测定结果我们提出,在干冷胁迫条件下,在深色型中观察到显著更高的生理学耐性;而在湿热条件下,在浅色型中观察到显著更高的生理学耐性.有意思的是,中间表型在这两种条件下均有较强的适应能力.而且,我们发现温湿度的季节性改变给胁迫相关的性状施加了选择压力.     

建立猕猴Go/NoGo视觉分辨任务的方法

在认知神经科学研究中，Go/NoGo模型是一种非常有效的研究方法。在本试验中，以两只猕猴为研究对象，采用Go/NoGo模型，以不同的视觉线索作为刺激来研究相关认知行为。结果表明猕猴能够很快学会Go/NoGo视觉分辨任务，而且对NoGo任务的完成要优于对Go任务的完成。本实验建立了一种有效的猕猴Go/NoGo视觉分辨实验的方法及计算机控制系统， 为进一步记录神经元活动建立了良好的基础。     

低温麻醉技术在果蝇遗传学实验教学中的应用

在生物学实验教学中有诸多经典实验,实验成功率高,便于培养学生基本操作技能。然而随着科学技术发展,这些经典实验逐渐暴露其安全隐患及欠缺环境友好性等问题,提高生物学实验教学安全及增进实验的环境友好性已成为实验教学的重要任务。通过低温麻醉代替乙醚麻醉进行遗传学实验教学中的果蝇麻醉,介绍生物学实验教学安全性及环境友好性改革的初步探索。     

乙酸乙酯对果蝇(Drosophila melanogaster)的麻醉效应研究

麻醉是果蝇实验中最基本的操作,乙醚是最常用的麻醉剂。但因为乙醚是二类易制毒化学品而被国家控制使用。报道一种容易获得的试剂——乙酸乙酯对果蝇的麻醉效果。实验采用的麻醉室大小为125cm3,每处理20~30只果蝇,乙酸乙酯剂量为40、80、120μL,以同等剂量的乙醚为对照,每个实验重复4次,用所有果蝇完全麻醉后20min及120min时的未苏醒率为指标评估麻醉效果及安全性。结果表明:乙酸乙酯对果蝇具有麻醉作用;麻醉时乙酸乙酯开始起效应的时间略晚于同等剂量的乙醚,但使果蝇完全麻醉的时间却比同等剂量的乙醚略短或相接近;麻醉持续的时间则长于同等剂量的乙醚。乙酸乙酯麻醉的果蝇,90%以上的果蝇均在120min内苏醒,表明在这些剂量范围内是安全的。乙酸乙酯完全可以替代乙醚用于果蝇的麻醉。     

应用生长、分级的自组织映射模型进行意识任务分类

提出一种使用生长、分级的自组织映射(growing hierarchical self-organizing map,GHSOM)模型进行基于EEG信号的意识任务分类来实现脑机接口技术的方法.GHSOM模型是自组织映射(self-organizing map,SOM)的一种变体,由多层的SOM组成,具有一定的分级结构,能够表达数据中不同层次的信息.同时研究了使用平均量化误差(mean quantization error,mqe)和量化误差(quantization error,qe)两种方法实现的GHSOM模型对意识任务分类的作用.结果表明,GHSOM模型对于意识任务的可分性能够提供可视化的信息,并且发现使用量化误差方法实现的GHSOM模型提供较多的数据信息和较高的分类精度.使用GHSOM模型进行了5类意识任务的分类,平均分类精度可达80%.     

果蝇造血器官淋巴腺的研究进展

黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）是生物学研究中重要的模式生物之一。果蝇造血过程主要发生于胚胎和幼虫阶段，淋巴腺作为幼虫阶段的主要造血器官，由髓质区（medullary zone，MZ）、皮质区（cortical zone，CZ）及后端信号中心区（posterior signal center，PSC）组成。淋巴腺在多种信号通路的调控下，能够维持血细胞的增殖和分化相对稳态，这对于果蝇的造血活动和正常生存均具有重要作用。综述了造血器官淋巴腺的形成过程及维持淋巴腺稳态的信号调节通路，以期为淋巴腺血细胞的详细分类和相应的功能研究奠定理论基础。