模式生物-斑馬魚.ppt

213112036趙秋萍 中文學(xué)名 斑馬魚中文別名 藍條魚 花條魚 藍斑馬魚 印度魚 印度斑馬魚英文名 Zebrafish界 動物界Animalia門 脊索動物門Chordata綱 輻鰭魚綱Actinopterygii目 鯉形目Cypriniformes科 鯉科Cyprinidae屬 短擔(dān)尼魚屬Danio種 斑馬魚Daniorerio 分布 分布于孟加拉 印度 巴基斯坦 緬甸 尼泊爾的溪流 斑馬魚簡歷 特征 斑馬魚起源于印度 為小型熱帶淡水硬骨魚 因其體側(cè)具有5條延伸至尾部的水平藍色條紋而得名 大多成魚體長約為3 4厘米 壽命約為2 3年 成熟的雌魚每隔一周可產(chǎn)幾百粒卵子 卵子體外受精 體外發(fā)育 胚胎發(fā)育同步 且速度快 在25 31 之間發(fā)育正確 約3個月可達性成熟 斑馬魚的發(fā)育分為6個階段 卵裂期 囊胚期 原腸胚期 分裂期 成形期和孵化期 能夠作為模式生物的主要原因 1 價格便宜 容易獲得 成年斑馬魚的體長僅4cm左右 而且能承受高密度飼養(yǎng) 每升水中最多可容納5尾 意味著容易飼養(yǎng)大量群體 管理飼養(yǎng)易行 相比之下 小鼠需要的空間要大 而且花費相對要高 2 斑馬魚的受精及發(fā)育都在母體外進行 胚胎發(fā)育時間短 易進行觀察和操作 小鼠屬于胎盤動物 胚胎操作時不能離開母體 實驗分析時就需要大量推論 在小鼠胚胎發(fā)育期間對其進行物理性操作難度較大 要觀察胚胎必須將母體處死 胚胎也隨之死亡 小鼠的胚胎從受精到出生需要20d 早期胚胎間的發(fā)育往往是不同步的 與小鼠相比的 斑馬魚作為實驗對象就簡單方便多了 斑馬魚的胚胎發(fā)育非常迅速 從受精到孵出大約3d 而且 來之于同一母體的胚胎是同步發(fā)育的 易于大量收集特定階段的同期胚胎材料 4 斑馬魚基因與人類基因的相似度達到87 這意味著在其身上做藥物實驗所得到的結(jié)果在多數(shù)情況下也適用于人體 因此它受到生物學(xué)家的重視 能夠作為模式生物的主要原因 3 斑馬魚的胚胎是完全透明的 即使在發(fā)育的高級階段 仍然可以觀察到全部的細胞 這使得研究者不僅能跟蹤觀察每一個細胞的發(fā)育命運 而且也可觀察得到原腸期的細胞運動 腦區(qū)的形成和心跳等胚胎發(fā)育事件 另外在胚胎發(fā)育時期 其體型不會發(fā)生多大變化 一些技術(shù)和熒光染色獲得胚胎發(fā)育圖 細胞及組織移植技術(shù) 全胚組織標(biāo)本制作技術(shù) 及全胚原位雜交技術(shù) 都可以在后期胚胎上實施 小鼠胚胎是不透明的 操作起來較為困難 如標(biāo)記染色 移植這一類技術(shù)是不可能實現(xiàn)的 一 斑馬魚在發(fā)育生物學(xué)中的應(yīng)用 1 細胞譜系分析 細胞命運和細胞運動的跟蹤細胞譜系分析通過記錄特定細胞在胚胎發(fā)育中的分裂歷史 來提示其特定的細胞發(fā)育命運 并觀察其發(fā)育潛能 斑馬魚由于發(fā)育前期細胞分裂速度快 胚體透明 特定的細胞類型易于識別等有利因素 很快成為脊椎動物中最適于進行細胞譜系分析的物種 應(yīng)用斑馬魚的細胞譜系分析和細胞發(fā)育命運追蹤研究組織器官的起源等 2 突變鑒別斑馬魚產(chǎn)出單倍體后代的可能性較大 在這樣的個體中 許多隱性基因決定的胚胎表現(xiàn)型都可以暴露出來 也可以快速育成二倍體斑馬魚的同基因品系 因而一些隱性突變僅需一代或兩三代就可得到鑒定 由于斑馬魚繁殖一代僅需三個月左右 從而保證隱性突變的快速鑒別 大大節(jié)約了時間 利用斑馬魚的這種遺傳特點很快就鑒定出許多重要的突變 3 飽合誘變分析用化學(xué)誘變劑處理成熟的雄性個體 然后用誘變了的精子與卵子受精 產(chǎn)生的個體通過三代繁育來篩選發(fā)育異常的胚胎 因為發(fā)育過程是由一系列的分子事件控制 要想解析完整的發(fā)育過程 必須要篩選到影響一系列事件的全部基因或幾乎全部基因 這就需要大量的動物個體進行篩選 胚胎在子宮中發(fā)育 胚胎期受到影響的突變體無法呈現(xiàn) 因而限制了其研究范圍 斑馬魚卵子體外受精和胚胎體外發(fā)育的特征則解決了這一難題 4 基因轉(zhuǎn)移研究斑馬魚轉(zhuǎn)基因技術(shù)對于檢驗體內(nèi)細胞間相互作用 作為動物模型探討發(fā)育 生長 繁殖等機理 闡明控制脊椎動物的發(fā)育的機制等方面很有意義 一 斑馬魚在發(fā)育生物學(xué)中的應(yīng)用 5 基因連鎖圖的構(gòu)建要想鑒定和克隆控制突變表型的基因并分析它們的正常功能 前提條件是構(gòu)建斑馬魚的基因連鎖圖 然后在已知標(biāo)記的基礎(chǔ)上 才有可能克隆和分析新的基因 一 斑馬魚在發(fā)育生物學(xué)中的應(yīng)用 二 斑馬魚在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 1 視網(wǎng)膜修復(fù)斑馬魚因為它具有自我修復(fù)破損視網(wǎng)膜的獨特能力 人類視網(wǎng)膜中也擁有類似斑馬魚能夠修復(fù)視網(wǎng)膜的細胞 并計劃在5年內(nèi)將研究結(jié)果用于失明患者治療 讓他們重見光明 這可能有助于治療因視網(wǎng)膜受損引起的失明 2 聽覺修復(fù)斑馬魚的毛細胞在受損后還可以再生 研究人員希望他們的工作可以揭開謎底 保護人類的毛細胞免受損傷 并推動毛細胞的再生 3 水質(zhì)的監(jiān)測斑馬魚的基因與人類基因相似度達到87 這意味著在它身上得出的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 多數(shù)情況下都適用于人類 香港水務(wù)署研發(fā)生物感應(yīng)預(yù)警系統(tǒng) 利用斑馬魚配合計算機和互聯(lián)網(wǎng)作24小時監(jiān)測和預(yù)警 并透過發(fā)光菌進行快速毒性檢測 60分鐘內(nèi)可甄別逾1000種水中有害物質(zhì) 每次成本亦只需50元港幣 署方估計每年可節(jié)省200萬元港幣的開支 二 斑馬魚在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 三 相關(guān)研究 斑馬魚分辨氣味完全靠左半鼻2013年5月22日 日本一項新研究發(fā)現(xiàn) 斑馬魚發(fā)揮嗅覺作用的主要是左鼻子 日本名古屋市立大學(xué)研究人員報告說 隨著斑馬魚發(fā)育 大腦中負責(zé)嗅覺的基因只在左腦中強烈發(fā)揮作用 因此左鼻就成了主要發(fā)揮作用的鼻子 研究人員堵住斑馬魚的左鼻后 它就不再朝著散發(fā)它喜歡氣味的方向游動 從而證明是左鼻負責(zé)分辨氣味 對斑馬魚的深入研究 未來有利于人們弄清人腦中產(chǎn)生左右差異的機制 科學(xué)家首繪斑馬魚大腦活動圖