发育生物学绪论

发育生物学绪论第1页/共29页发育生物学是一门迅速发展的学科科学界CNS（SCI、EI）Nature(IF:36.28)1995—2002刊登了390篇发育方面的论文Science(IF:31.20)1995—2002刊登了681篇发育方面的论文Cell(IF:32.40)多篇在Pubmed数据库中可检索到19万篇发育相关的论文

牛牛文库文档分享第2页/共29页主要参考书目发育生物学原理，2002樊启昶白书农编著发育生物学2006

张红卫主编发育生物学，1998

MullerWA

著，黄秀英等译（卵子和精子的“嫁妆”，颇费心神的问题：同源器官和同源基因，生命的开端—受精和卵子激活）PrinciplesofDevelopment1998WolpertLDevelopmentalBiology2000GilbertSFEssentialDevelopmentalBiology2001SlackJ

牛牛文库文档分享第3页/共29页一、发育生物学的研究内容、主要任务及研究意义发育生物学是应用现代生物技术研究生物个体发育机制的科学，主要研究多细胞生物从生殖细胞发生、受精、胚胎发育、生长到衰老、死亡等整个过程中生命现象发展的机制。也包括异常发育，如肿瘤、畸形等。主要任务是：研究生物体发育的遗传程序和调控机制。20世纪以来，在细胞学、遗传学、分子生物学、生物化学等发展的推动下，胚胎学发展为发育生物学。它是胚胎学的继承和发展。

牛牛文库文档分享第4页/共29页（1）胚胎学基本是对发育过程形态演变的追踪，而发育生物学侧重探察其分子学过程和机制。（2）胚胎学基本上将发育过程限定在胚胎发生的阶段，发育生物学将对发育的研究扩展为从生殖干细胞的形成到个体衰老、死亡的全过程。（3）胚胎学对不同物种发育的研究突出的是它们之间形态结构的比较，发育生物学强调的是对进化关系和途径的考察。

胚胎学和发育生物学的区别

牛牛文库文档分享第5页/共29页发育生物学的研究意义促进人类健康和控制疾病（肿瘤、畸形、遗传病等）促进农业现代化的可持续发展（生物资源的开发利用和有效保护）是优生优育和计划生育的理论根据

牛牛文库文档分享第6页/共29页二、发育生物学的发展历程胚胎发育概念的提出：

公元前400-300多年，古希腊Hippocrates、Aristotle等观察了鸡、蜜蜂、乌贼等的发育。胚胎学的形成阶段（18-19世纪）：Wolff研究了动物肠的形成；

Baer提出了胚层的概念，并指出动物发育的共性；Beneden(1883)研究了马蛔虫的减数分裂，奠定了认识生物有性生殖过程的遗传学基础；Roux(1888)用杀伤细胞的方法研究蛙胚胎细胞的命运，开创了实验胚胎学的先河；

牛牛文库文档分享第7页/共29页1892年，魏斯曼发表了《胚质：遗传理论》，提出了生物遗传的种质理论，确立了基因组在发育中的重要地位。种质延续理论给核及染色体的分裂提供了理论框架，它也推动了人们对细胞学、受精现象、细胞分裂以及生殖问题的研究。魏斯曼种质说

牛牛文库文档分享第8页/共29页1.每一机体由两部分，即种质和体质，也就是现在所称的生殖细胞和体细胞所组成。2.种质不是新产生的，而是由以前的世代派生出来，并不断地比较稳定地通过生物体而世代延续下去。3.从一个生殖细胞既可能重新产生生殖细胞，也能产生体细胞；而体细胞在分裂时始终只能产生体细胞。4.繁殖相当于种质继续分裂，种质通过体细胞的补充而产生一个更大的个体，同时生殖细胞受体细胞保护。5.在生物个体生命过程中出现的一切变化，对种质都毫无影响，正如在鼠尾切除实验中大家所见到的。种质说的主要内容

牛牛文库文档分享第9页/共29页比较胚胎学在对各种动物胚胎发育积累了大量叙述性资料之后，再把不同类群的发育历程加以比较，这就是比较胚胎学。从比较的角度可以找出不同类群动物胚胎发育的相同或相似之处，从而判断成体形态各异的两个类群的亲缘关系。胚胎发育重演律:19世纪，德国的Muller(1863)、海克尔(1866）提出了重演律学说，认为高等生物胚胎发育会重现该物种进化的过程。

牛牛文库文档分享第10页/共29页重演律生物重演律，将发育与生物进化联系起来

牛牛文库文档分享第11页/共29页胚胎学向发育生物学的转化阶段（20世纪）：

在细胞学、遗传学、分子生物学的推动下，完成学科转化。（1）遗传学与胚胎学的结合：Wilson将果蝇染色体行为与发育联系起来，并开始了性别决定的研究；基因型控制发育，表型受环境因子和基因型的共同影响。（2）分子生物学与胚胎学的结合：DNA双螺旋模型的提出、DNA遗传密码的破译、乳糖操纵子学说（蛋白质合成调控机制）

牛牛文库文档分享第12页/共29页三、发育生物学的模式动物

现存动物34门类，150多万种

线虫、果蝇、斑马鱼、爪蟾、鸡、小鼠

牛牛文库文档分享第13页/共29页发育生物学模式植物拟南芥

a.生长期短，40天种子成熟；b.植株小，便于温室大量培养；c.一株可产生上万粒种子，便于筛选遗传变异株；

d.自交繁殖植物，容易人工杂交。对它们的发育过程中基因的作用，发育和表达调控方面基因组测序工作完成

牛牛文库文档分享第14页/共29页模式生物应具备的特征取材方便：繁殖力强，常年产卵，容易获得胚胎；胚胎可操作性强：胚胎体积较大，能进行显微注射；便于进行遗传学研究：果蝇、线虫、斑马鱼可进行遗传变异研究，小鼠的基因敲除技术、非洲爪蟾的转基因技术比较成熟。

牛牛文库文档分享第15页/共29页四、发育生物学的课程宗旨与课程安排使学习者对多细胞生物的发育过程有比较全面的了解，并突出对发育基本原理的介绍。从总体上认识和分析多细胞生物的发育现象。（透过纷繁复杂的生物发育过程，探讨它们表达出来的共同机制或基本原理，以及生命复杂系统运动的基本规律和它与生物进化现象的联系。）

牛牛文库文档分享第16页/共29页课程安排动物的发育植物的发育对发育机制和原理的讨论发育与进化

牛牛文库文档分享第17页/共29页动物的发育1.动物发育模式2.动物胚胎发育的准备3.动物早期发育（门类体制特征的建立）4.动物器官系统发生的奠定5.动物成体组织结构的形成和器官系统的发生6.动物的变态7.胚后发育与生长8.衰老与死亡

牛牛文库文档分享第18页/共29页发育机制和原理的讨论1.细胞分化是发育建立的基础2.自组织在发育中的重要作用3.集约化是发育组织的重要手段4.发育程序的构建及其主要特征5.多细胞生物对内外环境的探察性发育6.多细胞生物个体的整体维持和修复与重建能力7.发育程序的稳定性与发育的失控

牛牛文库文档分享第19页/共29页发育与进化生物发育研究对生物进化现象提出了新的思考和探察方法在分子水平实现遗传、发育和进化的理论大综合

牛牛文库文档分享第20页/共29页发育体制从分子生物学的角度研究生物的发育现象，人们越来越强烈地感到，类同的基础细胞学过程和发育机制，不同的多细胞生物执行着不同的有序构建程式，即有不同的发育体制，就好象是计算机的编程，有限的语言种类和模块可以编写出各种不同的程序。但是，任何一种多细胞生物的发育体制都是来自一个漫长的进化过程，它不可逃避地深深地刻着其进化的印记，不同体制之间或多或少地存在着某种历史的渊源联系。发育体制（bodyplan）是发育生物学的核心

牛牛文库文档分享第21页/共29页发育生物学研究热点体轴决定（头尾、背腹、左右）不同生物它们体轴确立的方法和策略不尽相同果蝇、爪蟾体制建立的基础对母体依赖性越大，早期决定的精确度越高，其生殖方式的进化可能就越困难，反之较大的进化灵活性。

牛牛文库文档分享第22页/共29页中胚层分化与器官的设定细胞分化（干细胞、细胞凋亡分化决定、基因的重编程、体细胞克隆）神经发育发育调节与信号通道发育与进化

牛牛文库文档分享第23页/共29页实验胚胎学研究方法ForwardGeneticStudy——发育突变体的获取和相关基因的探察ReverseGeneticStrategy——发育相关基因的发现及功能研究比较发育生物学研究—DNA序列比较以及同源基因功能分析对发育现象的动力学研究五、发育生物学的研究路线与应用技术

牛牛文库文档分享第24页/共29页胚胎切割与移植

牛牛文库文档分享第25页/共29页ForwardGeneticsStudy

发育突变体的获取和相关基因的探察

牛牛文库文档分享第26页/共29页ReverseGeneticStrategy发育相关基因的发现及功能研究

牛牛文库文档分享第27页/共29页发育生物学应用技术举例1实验胚胎技术细胞标记技术细胞移植技术胚胎嵌合切割技术2鉴定发育相