抑制Ligase4或Xrcc6活性增强斑马鱼原始生殖细胞中DNA同源重组的效率

利用斑马鱼作为体内模型, 研究旨在提高斑马鱼原始生殖细胞(Primordial germ cells, PGCs)中同源重组(Homologous recombination, HR)的效率。首先, 将UAS:mRFP-nos1载体显微注射到Tg (kop:KalTA4) 转基因胚胎中标记转基因PGCs, 结果表明筛选PGCs特异表达mRFP的胚胎能够相对提高转基因的生殖系传递效率。随后建立了PGCs中HR效率的评估体系, 并且证明抑制DNA ligase IV(Lig4)和Xrcc6(曾用名Ku70)的活性不但在全胚胎水平, 而且在PGCs水平都能够显著提高HR的效率。研究表明Tg (kop:KalTA4) 转基因品系是开展HR介导的基因打靶的一个有效平台。       

Midkine-a通过限制心肌细胞总数的方式阻碍斑马鱼胚胎心脏生长

目的探讨一种可溶性的外分泌因子midkine-a在斑马鱼胚胎心脏发育过程中的功能。方法在整体胚胎上做midkine-a RNA的原位杂交实验;利用原有的转基因斑马鱼系Tg(pmidkine-a:EGFP),动态观察胚胎从出生到心脏发育成形这一段时间心脏荧光表达情况;将原有的转基因斑马鱼体系Tg(phsp:midkine-a:EGFP)胚胎进行热休克而过表达midkine-a,观察胚胎心脏表型;利用Tg(pcmlc2:dsRed)鱼系胚胎的心肌细胞核带有红色荧光,能进行单个心脏心肌细胞计数这一特点,将杂合的Tg(phsp:midkine-a:EGFP)鱼系与纯合的Tg(pcmlc2:dsRed)鱼系交配,以得到Tg(phsp:midkine-a:EGFP/pcmlc2:dsRed)的杂合胚胎,对其进行热休克而过表达midkinea,计算每个胚胎心脏内心肌细胞的总数;用吗啉寡聚核苷酸(morphonino,MO)阻碍新生胚胎内的midkine-a mRNA表达,观察胚胎心脏表型。结果原位杂交试验证实midkine-a在胚胎48 hpf(hour post fertilization,受精后,用来标记斑马鱼胚胎年龄)大时表达于心脏;转基因Tg(pmidkine-a:EGFP)胚胎在72 hpf时其EGFP表达于心脏;Tg(phsp:midkine-a:EGFP)胚胎在过表达midkine-a后心脏变小;吗啉寡聚核苷酸敲除midkine-a对胚胎心脏发育无影响;最后在Tg(phsp:midkine-a:EGFP/pcmlc2:dsRed)鱼系胚胎内过表达midkine-a导致其单个心脏内心肌细胞数目变少,与其小心脏外形吻合。结论 midkine-a在斑马鱼胚胎发育过程中表达于胚胎心脏;过表达midkine-a导致胚胎心脏内心肌细胞总数减少及心脏变小;敲除midkine-a则对胚胎心脏发育无影响。     

荧光转基因斑马鱼Tg(ttn.2:EGFP)的构建

为了建立一种用于研究肌肉和心脏发育及其相关疾病的绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)转基因斑马鱼品系,本研究使用斑马鱼ttn.2基因编码区上游启动子序列和绿色荧光蛋白基因编码序列构建了重组表达载体,并将该载体和Tol2转座酶的加帽mRNA显微共注射入斑马鱼1-细胞期胚胎,通过荧光检测、遗传杂交筛选和分子鉴定等方法,成功建立了能稳定遗传的Tg(ttn.2:EGFP)转基因斑马鱼品系。荧光表达分析及原位杂交分析结果表明,绿色荧光信号在斑马鱼肌肉和心脏组织中特异表达模式与ttn.2基因的mRNA表达一致。通过反向PCR鉴定转基因表达载体在F1代斑马鱼品系中的随机整合位点,结果表明:No.33转基因品系的EGFP基因整合在斑马鱼的4号和11号染色体上,No.34转基因品系则整合在1号染色体上。该荧光转基因斑马鱼品系Tg(ttn.2:EGFP)的成功构建为肌肉和心脏发育以及相关疾病研究提供了一个新的理想实验模型。此外,绿色荧光强烈表达的斑马鱼品系还可以作为一种新的观赏鱼。     

C型利钠肽基因调控斑马鱼胚胎血管发育

本研究旨在探索C型利钠肽前体蛋白基因(natriuretic peptide precursor C,nppc)在斑马鱼胚胎期的表达及其在血管发育过程中的功能。利用胚胎整体原位杂交技术检测nppc基因在斑马鱼胚胎期的表达。同时使用转基因斑马鱼系Tg(flk1:GFP)和Tg(fli1a:n GFP),显微注射nppc特异性吗啉基反义寡核苷酸(morpholino)和nppc m RNA调控nppc基因表达,利用激光共聚焦显微镜观察分析斑马鱼节间血管(intersegment vessel,ISV)表型,并统计内皮细胞数目。结果显示,在受精后24 h和48 h,nppc基因在斑马鱼脑、心脏、血管系统中都有表达。下调nppc基因表达导致ISV发育缺陷,ISV内皮细胞数目减少。以上结果表明下调nppc基因表达可能通过抑制内皮细胞增殖和内皮细胞迁移调控斑马鱼胚胎血管发育。     

Non-muscle Myosin Ⅱ-A调节斑马鱼胚胎发育过程中肠内分泌细胞的极化

胃肠道上皮由包括肠内分泌细胞在内的多种细胞类型组成,其中肠内分泌细胞占胃肠道上皮细胞总量的1%左右。在哺乳动物胚胎发育过程中,肠内分泌细胞位于深层组织,因此很难观察和研究。到目前为止,参与调节肠内分泌细胞形成和更新的分子调控机制仍然很不清楚。Tg(nkx2.2a:m EGFP)转基因斑马鱼品系中GFP表达在发育过程中的肠内分泌细胞,并且在胚胎期斑马鱼通体透明,因此Tg(nkx2.2a:m EGFP)为研究胚胎发育过程中肠内分泌细胞的形成过程及其分子调控提供了良好的模型。该研究发现,斑马鱼肠内分泌细胞形成的关键阶段为受精后48~72 h(hour past fertilization,hpf),而极化的关键时期为60~72 hpf。斑马鱼中Non-muscle Myosin II-A(NM II-A)对应的两个基因myh9a和myh9b在肠内分泌细胞极化关键阶段的肠上皮表达。在60~70 hpf,利用不同浓度的NM II功能特异性的抑制剂blebbistatin处理Tg(nkx2.2a:m EGFP)斑马鱼胚胎,结果显示:blebbistatin可抑制肠内分泌细胞的极化,并呈现剂量依赖性,随着blebbistatin浓度的增加极化细胞的比例越来越低;提示NM II-A调节斑马鱼胚胎发育过程中肠内分泌细胞的极化。     

斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因的鉴定

目的由于原肠期细胞的剧烈运动,在斑马鱼胚胎的背侧汇聚形成了称为胚盾(shield organizer)的结构,是胚胎发育的信号组织中心,在背腹轴建立和胚层诱导过程中具有关键作用。系统鉴定在胚盾特异表达的基因,可为进一步探讨胚盾形成的机制及其指导胚胎早期发育的分子机理提供参考。方法 Tg(gsc:GFP)转基因鱼在胚盾表达特异的绿色荧光。通过流式细胞分选技术分离富集GFP阳性细胞并提取总RNA进行RNA深度测序,检测可能在胚盾高水平表达的基因。然后利用荧光实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和原位杂交技术鉴定若干在胚盾特异表达的基因。结果从Tg(gsc:GFP)转基因鱼胚胎中分离富集到了纯度超过96%的GFP阳性细胞,RNA深度测序的结果显示有657个基因的表达水平比整胚细胞或GFP阴性细胞高2倍以上。最后,确认了KIAA1324、ripply1、twist2、isthmin1、nme4、zgc174153、rrbp1b等7个基因在胚盾特异表达。结论系统鉴定到了斑马鱼胚胎胚盾特异表达基因,为下一步研究这些基因的发育生物学功能奠定了基础。     

生长激素促进斑马鱼尾鳍的再生

目的建立生长激素过表达的转基因斑马鱼,研究生长激素在斑马鱼尾鳍再生过程中的作用。方法利用Gateway技术构建表达质粒"pDestTol2CG2; ubi:GH-polyA",在一细胞期显微注射表达质粒和转座酶mRNA后,通过荧光显微镜和qPCR技术筛选鉴定GH过表达的转基因斑马鱼。将斑马鱼分为对照组(野生型)和生长激素过表达组,尾鳍横切后,记录分析斑马鱼尾鳍再生过程。结果转基因斑马鱼中心脏被绿色荧光蛋白标记。荧光定量PCR检测结果显示GH表达水平显著高于对照组(P<0.05)。斑马鱼尾鳍横断后,生长激素过表达组的再生速度显著提高(P<0.05)。结论建立稳定生长激素过表达的转基因斑马鱼品系,过表达生长激素能够提高斑马鱼尾鳍再生速度。     

stat3通过促进轴突生长间接抑制间神经丘早熟

鱼类侧线系统由感受水流的机械感受器和传导信息的侧线神经组成.stat3在斑马鱼侧线神经丘和侧线神经节中特异性表达,但stat3在斑马鱼后侧线系统发育过程中的功能仍然不清楚.本研究利用CRISPR/Cas9在斑马鱼中成功敲除stat3基因.然后,利用Tg(SqET20:GFP)转基因鱼追踪后侧线神经丘的发育.从4 dpf...     

原生殖细胞与转基因家禽

鸟类的原生殖细胞来自于上胚层胚盘透明区的中央盘处,分离出的PGCs可以被转至受体胚中,可以获得由供体胚PGCs和受体胚PGCs组成的生殖系嵌合体。在这一过程中,如果将外源基因转入供体PGCs,受体胚后代则成为转基因鸟类。利用禽类PGCs作为转基因的载体,来生产嵌合体胚胎和子代为目前研究禽类转基因的一种较为理想的方法。     

四环素诱导肝脏特异表达绿色荧光蛋白转基因斑马鱼模型建立

目的探索tet-on四环素诱导表达系统在斑马鱼体内应用策略与技术路线,构建四环素诱导肝脏特异表达绿色荧光蛋白的转基因斑马鱼,为条件型功能基因研究及组织特异转基因斑马鱼疾病模型的建立奠定基础。方法构建肝脏特异启动子fabp10启动rt TA蛋白表达的重组质粒pfabp10-rt TA,联合p TRE-Tight-BI-Ac GFP1质粒转染He La细胞后给予doxycycline诱导,Western blot法验证;pfabp10-rt TA联合p TRE-Tight-BI-Ac GFP1质粒注射斑马鱼1-细胞期受精卵后,30μg/m L doxycycline诱导,荧光筛选稳定整合个体。结果共转染pfabp10-rt TA与p TRE-Tight-BI-Ac GFP1的He La细胞经1μg/m L浓度doxycycline诱导培养液诱导,GFP表达量显著高于不加doxycycline培养液对照组;筛选获得的稳定整合斑马鱼幼鱼,在浓度为30μg/m L doxycycline条件下,肝脏明显有绿色荧光表达,对照组幼鱼肝脏位置未有明显绿色荧光。结论 Tet-On四环素诱导表达系统可用于建立四环素调控斑马鱼肝脏特异表达外源基因;利用该技术可建立诱导肝脏表达GFP建立转基因斑马鱼品系,为建立条件型转基因斑马鱼疾病模型、探索肝脏器官发生发育等研究提供良好的模式动物工具。     

Baff转基因斑马鱼的构建及相关基因表达检测

通过RT-PCR法由斑马鱼脾脏克隆B细胞刺激因子baff基因,构建过表达斑马鱼baff且携带有绿色荧光标记蛋白的重组质粒pIRES2-GFP-baff;胚胎显微注射获得转基因斑马鱼胚胎;通过GFP荧光标记跟踪并筛选转基因阳性鱼;Western blot法鉴定Baff-GFP融合蛋白表达情况;qPCR检测baff,GFP及baff下游相关基因bcl-2,il-4mR-NA表达情况。结果表明细胞、胚胎及幼鱼baff和GFP均高表达,baff下游基因bcl-2激活和il-4基因抑制表达。通过胚胎显微注射法可成功获得过表达baff的转基因斑马鱼,此研究为建立红斑狼疮转基因斑马鱼模型及高通量筛选Baff拮抗剂奠定了基础。     

伊马替尼在斑马鱼血管和神经发育过程中的作用研究

目的利用斑马鱼胚胎透明便于活体成像的优势,研究伊马替尼在斑马鱼血管和神经发育过程中的作用。方法首先利用野生型斑马鱼胚胎检测伊马替尼对血管和神经早期发育阶段斑马鱼胚胎的安全浓度范围。在此浓度范围内对标记血管系统的转基因斑马鱼胚胎进行伊马替尼处理,并对血管和神经细胞共标的斑马鱼进行伊马替尼处理研究其对血管新生抑制的同时对神经元的影响。初步探讨伊马替尼抑制血管新生的分子机制。结果伊马替尼浓度低于100μg/m L对斑马鱼胚胎发育无致死作用。在此浓度范围,伊马替尼显著抑制斑马鱼节间血管(intersegmental vessel,ISV)的发育,包括ISV的腔化过程及内皮细胞的增殖。此外,伊马替尼对斑马鱼运动神经元及神经元前体细胞的发育过程无显著影响。并且,基因表达分析显示伊马替尼能够显著抑制vegfr2和pdgfrαmRNA表达。结论伊马替尼通过调控VEGF和PDGFR信号途径抑制斑马鱼血管新生。     

迷迭香酸对硫酸铜致斑马鱼胚胎毒性的抑制作用

本文探讨硫酸铜(CuSO_4)对斑马鱼(Danio rerio)胚胎发育的毒性效应,使用迷迭香酸(RA)抑制CuSO_4对斑马鱼胚胎发育的毒性并探讨其作用机制。收集受精后1 h(1 hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CuSO_4溶液,或含有不同浓度迷迭香酸的CuSO_4溶液,对照组培养在E3培养液中,观察胚胎死亡、孵化及畸形情况,计算胚胎死亡率、孵化率和畸形率;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测迷迭香酸保护下胚胎的活性氧水平。对实验数据进行方差分析。结果显示:(1)CuSO_4浓度超过一定量时能诱导斑马鱼胚胎死亡和畸形,胚胎孵化率也降低。CuSO_4对96 hpf斑马鱼胚胎的半致死浓度(LC50)为7.7μmol/L,半致畸浓度(EC50)为1.9μmol/L。(2)在96 hpf,迷迭香酸与8μmol/L CuSO_4共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率明显降低,孵化率升高。迷迭香酸与1.6μmol/LCuSO_4共同处理组斑马鱼胚胎的畸形率降低。(3)CuSO_4单独处理组的活性氧含量明显高于迷迭香酸与CuSO_4共同处理组和对照组。结果表明,CuSO_4暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与活性氧升高导致的氧化应激相关;迷迭香酸抑制CuSO_4对斑马鱼胚胎发育的毒性作用,可能与减少活性氧生成有关。     

siRNA干扰绵羊胚胎成纤维细胞Lig4基因增加同源重组载体重连修复效率

在动物细胞中,抑制非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ)修复途径,可以提高同源重组(Homologous recombination, HR)修复基因组双链断裂(Double-strand brakes, DSBs)的发生概率。为了提高绵羊胚胎成纤维细胞的HR效率,针对NHEJ修复途径中的关键因子Lig4(DNA ligase 4)基因,本文设计合成4个具有靶向性的siRNA(Small interfering RNA)。绵羊胚胎成纤维细胞经电转染导入siRNA,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和Western blotting检测,筛选出有效抑制Lig4基因表达的2个siRNA。应用质粒重连法检测HR修复效率,将I-SceⅠ酶线性化的HR质粒和siRNA共转染绵羊胚胎成纤维细胞,经72 h培养及流式细胞仪检测,与对照组细胞比较,结果表明HR质粒重连效率提高了3~4倍。瞬间干扰Lig4基因的表达可提高HR质粒重连效率,为改善绵羊胚胎成纤维细胞基因打靶效率提供理论基础。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除dync1h1基因显著影响斑马鱼神经系统发育

细胞质动力蛋白(cytoplasmic dynein)是神经系统内重要的马达蛋白复合体,负责轴浆内重要物质从轴索末端到神经细胞胞体的逆行性运输。重链蛋白二聚体1(dynein 1 heavy chain 1,DYNC1H1)是dynein复合体的核心结构,其是否正常表达与神经系统发育及神经退行性疾病的发生存在密切联系。该研究运用CRISPR/Cas9基因编辑技术在斑马鱼中对dync1h1基因进行敲除,并将dync1h1突变体与转基因鱼Tg(Hu C:m Cherry;FLK1:e GFP)外交,获得带有荧光标记且突变稳定遗传的斑马鱼种系。表型鉴定提示,dync1h1杂合突变斑马鱼发育较野生型斑马鱼无明显异常;而dync1h1纯合突变斑马鱼胚胎正常形态发育受到严重抑制,dync1h1基因表达量及Dync1h1蛋白质含量均有明显下降,脊髓肿胀,脊髓神经细胞数目显著减少,背部血管存在发育畸形,并于受精后5~6d(days post fertilization,dpf)死亡。该研究利用CRISPR/Cas9技术成功建立了dync1h1基因敲除的斑马鱼模型,为dync1h1突变致病机制相关的信号通路或者分子网络间相互作用的探索打下了基础。     

iaaL基因在烟草绒毡层中的特异表达对花粉胚胎发生的影响

来源于丁香假单孢杆菌的吲哚乙酰胺赖氨酸酯合成酶(indoleacetic acid-ly-sine synthetase)基因(iaaL)与来自烟草的在花药绒毡层特异表达(tapetal-specific)的启动子TA29融合后导入烟草,在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的表达特性,并测定了各器官内源生长素水平.结果表明:TA29启动子只能启动iaaL基因在转基因植株的花药中特异表达,并导致转基因植株花药内源IAA含量的下降,但在完整植株上并没有对花药的正常发育造成明显的影响.当转基因植株的花药在不附加任何激素的改良Nistch H(NH)培养基上培养时,花粉胚胎发生频率下降至11%(对照在50%以上);当在NH培养基上补加0.2mg/L IAA时,转基因植株的花粉胚胎发生频率恢复到与对照相当(达55.7%),由此说明花药绒毡层细胞中IAA的代谢对花药培养中花粉胚的发育具有重要的意义.     

大黄素对高脂血症斑马鱼脂质代谢的作用研究

研究大黄素对高脂血症斑马鱼脂质代谢的作用。将5 dpf转基因Tg(fli1:eGFP)斑马鱼随机分成普通饲料组(NCD)、高胆固醇饲料组(HCD)、大黄素组(Emo)。NCD组饲喂普通饲料,HCD组饲喂高胆固醇饲料,Emo组饲喂高胆固醇饲料且加入不同浓度的大黄素(0.125、0.25、0.5μg/mL)。连续喂养10 d后,观测各组斑马鱼存活率、体重、体长、BMI的变化;在激光共聚焦显微镜下观察血管中胆固醇的积累;用总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)试剂盒测定斑马鱼体脂含量。结果显示,HCD组斑马鱼体重、体长均显著增加(P0.01);TC、TG、LDL-c水平以及血管中胆固醇含量均显著上升(P0.01);存活率、HDL-c水平均显著降低(P0.001)。不同浓度的大黄素均可提高斑马鱼存活率;体重、体长、血管中的胆固醇含量均显著降低(P0.01);TC和LDL-c水平均呈剂量依耐性下降(P0.01);HDL-c水平均呈剂量依耐性上升(P0.05)。大黄素对高脂血症斑马鱼脂代谢紊乱有较好的改善作用。     

多倍体鲫鲤原始生殖细胞的标记及其迁移研究

原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)的起源和迁移已在多种鱼类进行了研究,但多倍体鲫鲤原始生殖细胞的标记和迁移尚未见报道。本实验室前期通过远缘杂交方法成功获得了一个倍性明确、亲缘关系清晰的多倍体杂交鱼研究体系,该体系由异源四倍体鲫鲤及其二倍体父母本和三倍体杂交后代组成。本文利用RNA定点表达(localized RNA expression, LRE)技术,将来自于斑马鱼的nanos1-3'-UTR与GFP融合后生成的m RNA注射入多倍体鱼受精卵中,首次对多倍体鲫鲤原始生殖细胞进行标记,并观察了其迁移途径。结果显示,多倍体鲫鲤PGCs能被斑马鱼GFP-nanos1-3'-UTR标记,并且多倍体鲫鲤PGCs的迁移与斑马鱼类似。本实验结果为多倍体鲫鲤原始生殖细胞的产生和迁移的研究提供了一些基础数据。     

一种新的简单有效的斑马鱼胚胎心脏富集和提纯方法

目的:设计一个从斑马鱼胚胎得到大量完整高纯度心脏的新方法,从而用于测定早期心脏的基因表达。方法:收集上百颗心肌特异表达绿色荧光(cmlc2-GFP)的转基因斑马鱼的胚胎放入冰浴的10%胎牛血清L-15培养基中,用一个5 m L注射器反复抽吸迫使胚胎卵黄囊和心包腔破裂,在荧光显微镜下用微量毛细吸管收集游离的心脏,同时用单独的EP管收集身体组织,最后用荧光定量PCR技术(RT-PCR)验证提纯心脏组织的生物活性和特异性。结果:提取的大部分胚胎心脏的形态是完整的,约200颗胚胎心脏中提取了300 ng总RNA。提纯的活性心脏组织不仅高表达心脏特异性基因(cmlc2,myh6),而且几乎不表达非心脏组织的特异基因(six3b,ifabp)。结论:利用这个简便方法富集和提纯斑马鱼胚胎心脏可以得到高度纯化并具有生物活性的心脏组织。     

miR-22心肌特异转基因斑马鱼的构建及心肌肥厚的评估

目的:构建miR-22心肌特异转基因斑马鱼系,在体评估miR-22对于心肌肥厚的作用。方法:构建pTol2-CMLC2-miR-22-IRES-EGFP表达载体。通过显微注射的方法将tol2重组质粒于一细胞期注射入斑马鱼受精卵胚胎中,荧光筛选获得心肌特异表达绿色荧光的斑马鱼胚胎,并稳定表达传代。然后对稳定传代的成年斑马鱼心脏进行心肌肥厚及心功能的检测。结果:成功建立了miR-22心肌特异转基因斑马鱼系,通过定量PCR确定心肌中miR-22表达升高,荧光显微镜观察发现斑马鱼心肌出现绿色荧光。miR-22心脏特异过表达的转基因鱼系的成年鱼与野生对照组相比,出现了心肌肥厚的现象,心肌肥厚分子标志物nppa、myh7明显升高。斑马鱼心脏病理切片结果同样显示出miR-22心肌特异转基因斑马鱼出现了心肌肥厚的现象。结论:成功构建了miR-22心肌特异转基因斑马鱼,为研究心肌中miR-22的生物学功能提供了重要的工具,并证明miR-22心脏特异过表达会引起斑马鱼心肌肥厚。