模式生物-斑马鱼.ppt

213112036赵秋萍 中文学名 斑马鱼中文别名 蓝条鱼 花条鱼 蓝斑马鱼 印度鱼 印度斑马鱼英文名 Zebrafish界 动物界Animalia门 脊索动物门Chordata纲 辐鳍鱼纲Actinopterygii目 鲤形目Cypriniformes科 鲤科Cyprinidae属 短担尼鱼属Danio种 斑马鱼Daniorerio 分布 分布于孟加拉 印度 巴基斯坦 缅甸 尼泊尔的溪流 斑马鱼简历 特征 斑马鱼起源于印度 为小型热带淡水硬骨鱼 因其体侧具有5条延伸至尾部的水平蓝色条纹而得名 大多成鱼体长约为3 4厘米 寿命约为2 3年 成熟的雌鱼每隔一周可产几百粒卵子 卵子体外受精 体外发育 胚胎发育同步 且速度快 在25 31 之间发育正确 约3个月可达性成熟 斑马鱼的发育分为6个阶段 卵裂期 囊胚期 原肠胚期 分裂期 成形期和孵化期 能够作为模式生物的主要原因 1 价格便宜 容易获得 成年斑马鱼的体长仅4cm左右 而且能承受高密度饲养 每升水中最多可容纳5尾 意味着容易饲养大量群体 管理饲养易行 相比之下 小鼠需要的空间要大 而且花费相对要高 2 斑马鱼的受精及发育都在母体外进行 胚胎发育时间短 易进行观察和操作 小鼠属于胎盘动物 胚胎操作时不能离开母体 实验分析时就需要大量推论 在小鼠胚胎发育期间对其进行物理性操作难度较大 要观察胚胎必须将母体处死 胚胎也随之死亡 小鼠的胚胎从受精到出生需要20d 早期胚胎间的发育往往是不同步的 与小鼠相比的 斑马鱼作为实验对象就简单方便多了 斑马鱼的胚胎发育非常迅速 从受精到孵出大约3d 而且 来之于同一母体的胚胎是同步发育的 易于大量收集特定阶段的同期胚胎材料 4 斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87 这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体 因此它受到生物学家的重视 能够作为模式生物的主要原因 3 斑马鱼的胚胎是完全透明的 即使在发育的高级阶段 仍然可以观察到全部的细胞 这使得研究者不仅能跟踪观察每一个细胞的发育命运 而且也可观察得到原肠期的细胞运动 脑区的形成和心跳等胚胎发育事件 另外在胚胎发育时期 其体型不会发生多大变化 一些技术和荧光染色获得胚胎发育图 细胞及组织移植技术 全胚组织标本制作技术 及全胚原位杂交技术 都可以在后期胚胎上实施 小鼠胚胎是不透明的 操作起来较为困难 如标记染色 移植这一类技术是不可能实现的 一 斑马鱼在发育生物学中的应用 1 细胞谱系分析 细胞命运和细胞运动的跟踪细胞谱系分析通过记录特定细胞在胚胎发育中的分裂历史 来提示其特定的细胞发育命运 并观察其发育潜能 斑马鱼由于发育前期细胞分裂速度快 胚体透明 特定的细胞类型易于识别等有利因素 很快成为脊椎动物中最适于进行细胞谱系分析的物种 应用斑马鱼的细胞谱系分析和细胞发育命运追踪研究组织器官的起源等 2 突变鉴别斑马鱼产出单倍体后代的可能性较大 在这样的个体中 许多隐性基因决定的胚胎表现型都可以暴露出来 也可以快速育成二倍体斑马鱼的同基因品系 因而一些隐性突变仅需一代或两三代就可得到鉴定 由于斑马鱼繁殖一代仅需三个月左右 从而保证隐性突变的快速鉴别 大大节约了时间 利用斑马鱼的这种遗传特点很快就鉴定出许多重要的突变 3 饱合诱变分析用化学诱变剂处理成熟的雄性个体 然后用诱变了的精子与卵子受精 产生的个体通过三代繁育来筛选发育异常的胚胎 因为发育过程是由一系列的分子事件控制 要想解析完整的发育过程 必须要筛选到影响一系列事件的全部基因或几乎全部基因 这就需要大量的动物个体进行筛选 胚胎在子宫中发育 胚胎期受到影响的突变体无法呈现 因而限制了其研究范围 斑马鱼卵子体外受精和胚胎体外发育的特征则解决了这一难题 4 基因转移研究斑马鱼转基因技术对于检验体内细胞间相互作用 作为动物模型探讨发育 生长 繁殖等机理 阐明控制脊椎动物的发育的机制等方面很有意义 一 斑马鱼在发育生物学中的应用 5 基因连锁图的构建要想鉴定和克隆控制突变表型的基因并分析它们的正常功能 前提条件是构建斑马鱼的基因连锁图 然后在已知标记的基础上 才有可能克隆和分析新的基因 一 斑马鱼在发育生物学中的应用 二 斑马鱼在医学中的应用 1 视网膜修复斑马鱼因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力 人类视网膜中也拥有类似斑马鱼能够修复视网膜的细胞 并计划在5年内将研究结果用于失明患者治疗 让他们重见光明 这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明 2 听觉修复斑马鱼的毛细胞在受损后还可以再生 研究人员希望他们的工作可以揭开谜底 保护人类的毛细胞免受损伤 并推动毛细胞的再生 3 水质的监测斑马鱼的基因与人类基因相似度达到87 这意味着在它身上得出的水质监测结果 多数情况下都适用于人类 香港水务署研发生物感应预警系统 利用斑马鱼配合计算机和互联网作24小时监测和预警 并透过发光菌进行快速毒性检测 60分钟内可甄别逾1000种水中有害物质 每次成本亦只需50元港币 署方估计每年可节省200万元港币的开支 二 斑马鱼在医学中的应用 三 相关研究 斑马鱼分辨气味完全靠左半鼻2013年5月22日 日本一项新研究发现 斑马鱼发挥嗅觉作用的主要是左鼻子 日本名古屋市立大学研究人员报告说 随着斑马鱼发育 大脑中负责嗅觉的基因只在左脑中强烈发挥作用 因此左鼻就成了主要发挥作用的鼻子 研究人员堵住斑马鱼的左鼻后 它就不再朝着散发它喜欢气味的方向游动 从而证明是左鼻负责分辨气味 对斑马鱼的深入研究 未来有利于人们弄清人脑中产生左右差异的机制 科学家首绘斑马鱼大脑活动图