模式生物-斑馬魚(yú).ppt

213112036趙秋萍 中文學(xué)名 斑馬魚(yú)中文別名 藍(lán)條魚(yú) 花條魚(yú) 藍(lán)斑馬魚(yú) 印度魚(yú) 印度斑馬魚(yú)英文名 Zebrafish界 動(dòng)物界Animalia門(mén) 脊索動(dòng)物門(mén)Chordata綱 輻鰭魚(yú)綱Actinopterygii目 鯉形目Cypriniformes科 鯉科Cyprinidae屬 短擔(dān)尼魚(yú)屬Danio種 斑馬魚(yú)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(yú)簡(jiǎn)歷 特征 斑馬魚(yú)起源于印度 為小型熱帶淡水硬骨魚(yú) 因其體側(cè)具有5條延伸至尾部的水平藍(lán)色條紋而得名 大多成魚(yú)體長(zhǎng)約為3 4厘米 壽命約為2 3年 成熟的雌魚(yú)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(gè)月可達(dá)性成熟 斑馬魚(yú)的發(fā)育分為6個(gè)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(jià)格便宜 容易獲得 成年斑馬魚(yú)的體長(zhǎng)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(fèi)相對(duì)要高 2 斑馬魚(yú)的受精及發(fā)育都在母體外進(jìn)行 胚胎發(fā)育時(shí)間短 易進(jìn)行觀察和操作 小鼠屬于胎盤(pán)動(dòng)物 胚胎操作時(shí)不能離開(kāi)母體 實(shí)驗(yàn)分析時(shí)就需要大量推論 在小鼠胚胎發(fā)育期間對(duì)其進(jìn)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(yú)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象就簡(jiǎn)單方便多了 斑馬魚(yú)的胚胎發(fā)育非常迅速 從受精到孵出大約3d 而且 來(lái)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(yú)基因與人類基因的相似度達(dá)到87 這意味著在其身上做藥物實(shí)驗(yàn)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(yú)的胚胎是完全透明的 即使在發(fā)育的高級(jí)階段 仍然可以觀察到全部的細(xì)胞 這使得研究者不僅能跟蹤觀察每一個(gè)細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn) 而且也可觀察得到原腸期的細(xì)胞運(yùn)動(dòng) 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(shí)期 其體型不會(huì)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(xì)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(shí)施 小鼠胚胎是不透明的 操作起來(lái)較為困難 如標(biāo)記染色 移植這一類技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)的 一 斑馬魚(yú)在發(fā)育生物學(xué)中的應(yīng)用 1 細(xì)胞譜系分析 細(xì)胞命運(yùn)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的跟蹤細(xì)胞譜系分析通過(guò)記錄特定細(xì)胞在胚胎發(fā)育中的分裂歷史 來(lái)提示其特定的細(xì)胞發(fā)育命運(yùn) 并觀察其發(fā)育潛能 斑馬魚(yú)由于發(fā)育前期細(xì)胞分裂速度快 胚體透明 特定的細(xì)胞類型易于識(shí)別等有利因素 很快成為脊椎動(dòng)物中最適于進(jìn)行細(xì)胞譜系分析的物種 應(yīng)用斑馬魚(yú)的細(xì)胞譜系分析和細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)追蹤研究組織器官的起源等 2 突變鑒別斑馬魚(yú)產(chǎn)出單倍體后代的可能性較大 在這樣的個(gè)體中 許多隱性基因決定的胚胎表現(xiàn)型都可以暴露出來(lái) 也可以快速育成二倍體斑馬魚(yú)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(yú)繁殖一代僅需三個(gè)月左右 從而保證隱性突變的快速鑒別 大大節(jié)約了時(shí)間 利用斑馬魚(yú)的這種遺傳特點(diǎn)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(gè)體 然后用誘變了的精子與卵子受精 產(chǎn)生的個(gè)體通過(guò)三代繁育來(lái)篩選發(fā)育異常的胚胎 因?yàn)榘l(fā)育過(guò)程是由一系列的分子事件控制 要想解析完整的發(fā)育過(guò)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(dòng)物個(gè)體進(jìn)行篩選 胚胎在子宮中發(fā)育 胚胎期受到影響的突變體無(wú)法呈現(xiàn) 因而限制了其研究范圍 斑馬魚(yú)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(yú)轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)于檢驗(yàn)體內(nèi)細(xì)胞間相互作用 作為動(dòng)物模型探討發(fā)育 生長(zhǎng) 繁殖等機(jī)理 闡明控制脊椎動(dòng)物的發(fā)育的機(jī)制等方面很有意義 一 斑馬魚(yú)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(yú)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(yú)在發(fā)育生物學(xué)中的應(yīng)用 二 斑馬魚(yú)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 1 視網(wǎng)膜修復(fù)斑馬魚(yú)因?yàn)樗哂凶晕倚迯?fù)破損視網(wǎng)膜的獨(dú)特能力 人類視網(wǎng)膜中也擁有類似斑馬魚(yú)能夠修復(fù)視網(wǎng)膜的細(xì)胞 并計(jì)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(jiàn)光明 這可能有助于治療因視網(wǎng)膜受損引起的失明 2 聽(tīng)覺(jué)修復(fù)斑馬魚(yú)的毛細(xì)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(kāi)謎底 保護(hù)人類的毛細(xì)胞免受損傷 并推動(dòng)毛細(xì)胞的再生 3 水質(zhì)的監(jiān)測(cè)斑馬魚(yú)的基因與人類基因相似度達(dá)到87 這意味著在它身上得出的水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(yú)配合計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)作24小時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警 并透過(guò)發(fā)光菌進(jìn)行快速毒性檢測(cè) 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(jì)每年可節(jié)省200萬(wàn)元港幣的開(kāi)支 二 斑馬魚(yú)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 三 相關(guān)研究 斑馬魚(yú)分辨氣味完全靠左半鼻2013年5月22日 日本一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn) 斑馬魚(yú)發(fā)揮嗅覺(jué)作用的主要是左鼻子 日本名古屋市立大學(xué)研究人員報(bào)告說(shuō) 隨著斑馬魚(yú)發(fā)育 大腦中負(fù)責(zé)嗅覺(jué)的基因只在左腦中強(qiáng)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(yú)的左鼻后 它就不再朝著散發(fā)它喜歡氣味的方向游動(dòng) 從而證明是左鼻負(fù)責(zé)分辨氣味 對(duì)斑馬魚(yú)的深入研究 未來(lái)有利于人們弄清人腦中產(chǎn)生左右差異的機(jī)制 科學(xué)家首繪斑馬魚(yú)大腦活動(dòng)圖