文昌鱼分类学研究及展望

文昌鱼是最接近脊椎动物直接祖先的现生动物,在脊椎动物起源与演化研究中占有极其重要的位置。近年来,对文昌鱼的研究已引起越来越多的科学家的兴趣,然而作为生命科学研究的重要基础,这类动物的分类学研究相对滞后。依据已有的中国文昌鱼资源调查资料,中国沿海文昌鱼的分布应当十分广泛,即只要有适合文昌鱼栖息的沙滩,均有文昌鱼分布的可能。根据目前的分类学研究成果和动物命名法中的优先权原则,建议将产于青岛等地的文昌鱼种名Brnachiostoma belcheri tsingtauense订正为B.japonicus,南方的文昌鱼保留其原种名B.belcheri。由此,目前分布在中国沿海的鳃口文昌鱼属(Branchiostoma)至少有2种,侧殖文昌鱼属(Epigonichthys)有1～3种,漂浮文昌鱼(Amphioxides pelagicus)1种。DNA分子标记技术在文昌鱼分类学研究中将会发挥更大的作用。     

文昌鱼—研究脊柱动物起源和进化的模式动物

长久以来,文昌鱼一直被认为和生活在约5亿年前的脊椎动物的直接祖先相似。由于文昌鱼在进化上的重要性,它在动物学研究史上发挥着关键作用,近100多年来,文昌鱼作为研究对象曾数次受到动物学界青睐或冷落,大约10年前,随着分子生物学技术应用于文昌鱼研究,又激发了动物学家对文昌鱼的研究兴趣,又一次出现在文昌鱼研究的高潮,并且一直持续至今,分子生物学研究结果表明,文昌鱼样生物可能是环节动物样动物和最早的脊椎动物之间的进化中间体,因此,文昌鱼在动物学研究史上好像绕了个大圈又回到了原处,在被忽视一段时间之后,又重新占据脊椎动物起源和进化研究中心舞台的位置,成为研究脊椎动物起源和进化的模式动物。     

脊椎动物循环系统的比较

脊椎动物的循环系统是一个封闭的管道系统 ,分为心血管系统和淋巴系统。心血管系统包括心脏、动脉、毛细血管、静脉和血液 ;淋巴系统包括毛细淋巴管、淋巴管、淋巴导管、淋巴结和淋巴液 (本文略 )。循环系统是体内物质运输和维持体内环境即细胞外液稳定的重要系统。循环系统还是重要的免疫系统 ,并参与体温的调节。1　心脏和血液循环脊椎动物的血液在管道内按一定方向不断地流动 ,即在身体背部从前向后 ,而在腹部是从后向前。但在最低等的脊索动物即尾索动物(urochordates)海鞘中的血液循环属于开管式 ,而且血液不沿固定的方向流动 ,定期改…     

中国厦门的文昌鱼

文昌鱼(图1)是比鱼类更低等的动物,因为它没有头、脊椎骨、偶鳍和鳞片。也没有与一般脊椎动物相同的感觉器官,如鼻、耳和眼睛。身体是半透明而柔软的,两端是尖的,只有一寸多长,很适宜生长於浅海沙里面。文昌鱼的种类     

文昌鱼肝盲囊与脊椎动物肝脏起源

早期形态和胚胎学研究结果表明, 文昌鱼哈氏窝、内柱和肝盲囊分别是脊椎动物脑垂体、甲状腺和肝脏的同源器官。文章总结了近年来有关文昌鱼肝盲囊与脊椎动物肝脏之间关系的研究成果, 揭示文昌鱼肝盲囊和脊椎动物肝脏具有同源性, 并证明文昌鱼中存在类似脊椎动物的GH/IGF (Growth hormone/insulin-like growth factor)和TH/THR (Thyroid hormone/thyroid hormone receptor)信号通路, 为脊椎动物肝脏起源于文昌鱼肝盲囊样结构提供了分子水平证据。     

芳香化酶在文昌鱼神经系统、哈氏窝和性腺特异性定位:原位杂交和免疫细胞化学研究

芳香化酶活性发现在脊椎动物脑、脑垂体和性腺中,但在文昌鱼脑和哈氏窝的组织特异性定位尚无可利用资料。本文用免疫细胞化学和原位杂交技术,首次发现芳香化酶活性组织特异性定位在幼年和性腺发育不同时期雌、雄文昌鱼神经系统(脑和脊髓)、轮器、哈氏窝和性腺中。芳香化酶蛋白和转录物在前脑、中脑、脊髓、轮器和哈氏窝十分丰富,而后脑、早期卵巢和精巢不够丰富;没有芳香化酶表达的部位是哈氏窝另两种细胞(不规则形细胞和带纤毛粘液细胞)以及成熟卵巢和精巢;芳香化酶免疫活性物质分布在胞质,核为阴性。芳香化酶在文昌鱼神经系统、哈氏窝和性腺的分布模式与低等脊椎动物中的分布模式极为类似,尤其是芳香化酶在脑内调节哈氏窝分泌活动的神经内分泌中枢表达,并形成类似脊椎动物的文昌鱼原始的脑-芳香化酶调节系统。这些结果有力地证明,文昌鱼脑和哈氏窝高水平的芳香化酶活性像在其它脊椎动物中一样,对局部介导睾酮芳香化起着关键作用,同时还可能影响脑-芳香化酶系统参与调节哈氏窝的分泌活动[动物学报49(6)：800～806,2003]。     

文昌鱼LH—RH的初步分离及其生物活性的测定

作者(1984)曾报道文昌鱼的轮器哈氏窝匀浆中含有类似脊椎动物的促性腺激素。在此基础上,我们用 Sephadex G-25 柱层析法,从文昌鱼头部匀浆中初步地分离到 LH-RH 的活性物质,这种物质同样有促使幼体黑眶蟾蜍睾丸发育的作用。现报道如下。 文昌鱼(Branchiostoma belecheri Gray)取自厦门同安琼头海区。黑眶蟾蜍(Bufo melanostictus)取自郊区,当年生,体重 3.6—5.1克。     

文昌鱼sfy1基因的克隆及其在早期发育中的表达

文昌鱼是公认现存最接近于脊椎动物的一种头索动物,具有与脊椎动物相似但简单得多的身体图式[1],因而是研究脊椎动物发育机制起源和进化的宝贵材料,也是发育生物学的经典实验模型之一.近年来,人们在对果蝇和脊椎动物发育分子机制的研究取得了一系列重大突破之后,利用发育调控基     

白氏文昌鱼FADD的克隆及功能研究

Fas死亡结构域相关蛋白(Fas-associated death domain protein,FADD)是死亡信号转导通路中的连接蛋白,在脊椎动物中其结构和功能都很保守.本文首次克隆了头索动物白氏文昌鱼(Branchiostoma belched)FADD(bbFADD)的cDNA和基因组DNA序列.bbFADD cDNA全长1239 bp,编码217个氨基酸.与脊椎动物的FADD一样,bbFADD含有N端的死亡效应结构域(Death Effector Domain,DED)和C端的死亡结构域(Death Domain,DD).bbFADD氨基酸序列的第33位氨基酸苯丙氨酸在进化过程中相对保守,此苯丙氨酸在FADD自我相互作用中具有重要作用.哺乳类的FADD基因编码区含有两个外显子,而bbFADD基因含有3个外显子.一般认为头索动物处在无脊椎动物进化到脊椎动物的中间过渡阶段,但基于FADD氨基酸序列的系统进化树和同源性分析显示,文昌鱼与海胆的亲缘关系更近.bbFADD在HeLa细胞中超表达能够引起HeLa细胞的凋亡,暗示bbFADD可能能够在人类细胞凋亡通路中起作用,推测凋亡系统在生物进化过程中相当保守.     

动物胚胎发育讲座（二）：文昌鱼的胚胎发生

动物胚胎发育讲座（二）──文昌鱼的胚胎发生张天荫（山东大学生物学系济南２５０１００）从无脊椎动物进化到脊椎动物的过程中,文昌鱼具有重要的位置,其成体结构和胚胎发生与无脊椎动物（如棘皮动物）有许多相似之处：如表皮为单层上皮,其外有角质层,结缔组织不发达...     

文昌鱼AmphiRab23b基因的克隆、进化分析及表达模式

Hedgehog信号通路在胚胎发育过程中发挥着重要作用, 同时与多种肿瘤的发生密切相关。Rab23蛋白在Hedgehog信号通路中扮演着十分重要的角色。目前关于文昌鱼Rab23同源基因的研究仅局限于佛罗里达文昌鱼(Branchiostoma floridae)基因组中的注释。文章首次克隆了中国文昌鱼(Branchiostoma belcheri) Rab23b基因 (AmphiRab23b)cDNA全序列 , 对其演译的蛋白序列进行了序列比对、进化树分析以及基因时空表达分析。研究结果显示, 文昌鱼AmphiRab23b基因的 cDNA总长为2 062 bp (包括UTR区), 其中开放阅读框 (Open reading frame, ORF) 714 bp, 编码237个氨基酸; 虽然在进化树中不属于脊椎动物Rab23进化支, 但是AmphiRab23具有保守的Rab23_lke结构域, 暗示该基因在进化过程中可能在功能上是保守的。时空表达的研究结果进一步显示, AmphiRab23b基因在胚胎发育中的神经板和消化道中表达, 与其脊椎动物同源基因的表达模式相似, 这说明该基因可能对文昌鱼神经系统和消化道的发育有重要作用。     

白氏文昌鱼单个体基因组BAC文库的构建

隶属于头索动物亚门的文昌鱼是现存生物中最近似于脊椎动物亚门直接祖先的一个类群, 具有重要的进化地位, 是研究脊椎动物原始祖先的重要材料和模式动物。随着文昌鱼实验室连续繁殖的成功, 全基因组测序成为中国文昌鱼模式化急需完成的工作之一。文章从单条雄性白氏文昌鱼精巢组织中提取高质量的基因组DNA, 经EcoRⅠ限制性内切酶和EcoRⅠ甲基化酶酶切, 脉冲场电泳选择合适酶切DNA片段, 连接线性磷酸化的载体pCC1BAC, 转化大肠杆菌EPI300 E. coli, 构建了含有44 706个克隆的全基因组BAC( Bacterial artificial chromosome)文库, 该文库平均插入片段80 kb,具有9倍的基因组覆盖率, 基本能够满足功能基因等研究需要, 为中国文昌鱼全基因组测序打下基础。     

文昌鱼转铁蛋白及转铁蛋白的分子进化

从厦门文昌鱼分离纯化了文昌鱼转铁蛋白,物化性质与青岛文昌鱼转铁蛋白相同,其单体和二聚体的分子量分别为２６ｋＤ和５２ｋＤ,是一分子量约为脊椎动物转铁蛋白１／４的糖蛋白,测定了文昌鱼转铁蛋白完整分子和其Ｃ端分子片段的部分氨基酸序列并分析 一人务清失蛋白氨基酸序列的同源性。发现用文昌鱼转铁蛋白序列可将人血清转铁蛋白序列划分成粗略相等的４个片段,文是鱼转铁蛋白与每一片段及人血清转铁蛋白的４个片段之间存在明     

浙江省发现文昌鱼北大核心CSCD

2021年8月,在浙江省南麂列岛国家级海洋自然保护区发现国家Ⅱ级重点保护野生动物文昌鱼。对采集到的2尾成体文昌鱼(编号:ZJ 01♂,ZJ 02♀)进行了形态测量和线粒体COI基因序列分子系统关系重建,结合形态特征和分子测定结果,确定为文昌鱼科(Branchiostomatidae)文昌鱼属(Branchiostoma)的日本文昌鱼(B.japonicum)。经查阅相关文献资料,其为浙江省首次记录种,这将对文昌鱼资源的保护提供科学资料。     

文昌鱼一个GATA基因在胚胎发育中的表达图式(英文）

GATA基因在脊椎动物和非脊椎动物的发育中行使重要的功能,该家族的成员在进化上也是非常保守的。脊椎动物的GATA基因分为两个亚群：GATA1/2/3和GATA4/5/6。通过生物信息分析,在文昌鱼的基因组中找到了3个GATA基因：一个GATA1/2/3亚家族基因,两个GATA4/5/6亚家族基因;还找到一个类GATA基因。还克隆了白氏文昌鱼(Branchiostoma belcheri)GATA123的一段序列,并研究了它在早期胚胎发育中的表达图式。结果表明GATA123在原肠胚的中内胚层表达,而在神经胚晚期和幼体早期,GATA123在脑泡和消化道中部区域表达。这种表达模式与头部发育的重要基因Otx相类似。结果提示在文昌鱼脑泡的发育过程中GATA123和Otx很可能共同发挥着重要的作用。     

青岛文昌鱼铜锌超氧化物歧化酶基因特征与遗传进化分析

RT-PCR和RACE技术首次克隆了青岛文昌鱼超氧化物歧化酶基因的全长cDNA序列1 285 bp,该基因开放阅读框全长468 bp,编码155个氨基酸,有7个可与铜锌离子结合的位点,预测分子量大约为15 718.32 Da,理论等电点为5.60,编码的蛋白质不存在亚细胞定位的信号肽和跨膜结构域,属于胞内铜锌超氧化物歧化酶。系统进化分析表明文昌鱼的胞内铜锌超氧化物歧化酶位于脊椎动物大分支和无脊椎动物大分支的中间,并且更偏向于脊椎动物。     

基因倍增和脊椎动物起源

有机体基因复制导致基因复杂性增加及其和脊椎动物起源的关系已经成为进化生物学研究的热点。20世纪70年代由Ohno提出后经Holland等修正的原始脊索动物经两轮基因组复制产生脊椎动物的假设目前已被广泛接受。脊椎动物起源和进化过程中发生过两轮基因组复制的主要证据有三点：（1）据估计脊椎动物基因组内编码基因数目大约相当于果蝇、海鞘等无脊椎动物的4倍;原口动物如果蝇和后口动物如头索动物文昌鱼的基因组大都只有单拷贝的基因,而脊椎动物的基因组则通常有4个同属于一个家族的基因。（2）无脊椎动物如节肢动物、海胆和头索动物文昌鱼都只有一个Hox基因簇,而脊椎动物除鱼类外,有7个具有Hox基因簇,其余都具有4个Hox基因簇。（3）基因作图证明,不但在鱼类和哺乳动物染色体广大片段上基因顺序相似,而且有证据显示哺乳动物基因组不同染色体之间存在相似性。据认为第一次基因倍增发生在脊椎动物与头索动物分开之后,第二次基因倍增发生在有颌类脊椎动物和无颌类脊椎动物分开以后。但是,基因是逐个发生倍增,还是通过基因组内某些DNA片段抑或整个基因组的加倍而实现的,目前还颇有争议。     

我国文昌鱼研究50年

文昌鱼是研究脊椎动物起源与进化十分珍贵的模式动物。近50年来,我国在文昌鱼生物学研究方面取得很大进展。本文系统介绍了我国学者在文昌鱼发育、免疫和进化方面所取得的研究成果。     

文昌鱼RACK1基因在胚胎发育中的表达

脊椎动物活化的(蛋白)激酶C受体1 (receptor for activated C-kinase 1, RACK1)在胚胎发育过程中起着至关重要的作用. 克隆了RACK1基因在青岛文昌鱼(Branchiostoma belcheri)中的同源基因AmphiRACK1, 对其进行了系统的进化学分析, 并研究了该基因在正常胚胎发育过程中和经LiCl处理胚胎发育中的时空表达图式. 系统进化学分析结果表明, 文昌鱼RACK1位于脊椎动物进化枝的基部. 在正常胚胎发育中, AmphiRACK1基因在脑泡、神经管和体节中都有明显的表达. 在经LiCl处理的胚胎中, 该基因在体节中的分节型表达变模糊, 表达下调; 在脑泡和神经管中的表达下调甚至消失. 此外, 在成体文昌鱼的轮器、鳃血管、肝盲囊和肠上皮以及精巢中都检测到AmphiRACK1基因不同程度的表达.     

文昌鱼抗金葡菌感染差减文库的构建及免疫相关基因分析

适应性免疫的起源一直是免疫学研究的关键问题.文昌鱼被认为是最接近于脊椎动物的祖先 自从被发现以来一直是研究脊椎动物起源与进化机制的经典模式动物.为了在文昌鱼中寻找适应性免疫系统的分子证据,采用金黄色葡萄球菌感染文昌鱼以调查免疫的起源.应用抑制性差减杂交(SSH)技术,通过对差减文库克隆序列的测定,共获得588个表达序列标签(EST).对这些EST进行生物信息学分析和进一步功能分类,发现了一些免疫上调基因,如免疫调控基因、凋亡相关基因、细胞黏附相关基因、转录相关基因、信号传导相关基因等,以及一些非免疫相关基因;这些基因在文昌鱼中绝大多数为首次报道.金黄色葡萄球菌差减文库的成功构建,为调查文昌鱼抗细菌感染的分子事件提供了重要线索,对于这些新发现基因的进一步研究将有助于深入了解免疫系统起源与进化的机制.