医学教案斑马鱼胚胎发育时期

斑马鱼胚胎发育的分期

CHARLESB.KIMMEL,WILLIAMW.BALLARD,SETHR.KIMMEL等原著

俄勒冈大学神经生物学学院；达特茅斯学院生物系

黄万旭译

浙江大学生命科学学院

摘要：我们对斑马鱼(zebranfish,Daniorerio)胚胎发育的分期作了一系列的阐述。我们定

义了胚胎发育的七段时期(period)-----合子(zygote\卵裂(cleavage\囊胚(blastula\原

肠(gastrula\分节(segmentation\咽囊(pharyngula),以及孵化期(hatchingperiod\

这一划分强调了发生于受精后头3天的主要发育过程中的变化情况，同时我们也回顾了发生于每一时

期的诸如形态发生及其他主要事件。时期的下一划分单位是分期(stage\各分期都有名称，而非标

号，反映了分期序列的灵活性和持续演变过程，因为我们从这一物种中还能得到更多。各分期的命名

是基于用解剖立体显微镜(dissectingstereomicroscope)观察活体胚胎所容易观察到的形态学特

征为依据的，同时也充分利用了活体胚胎的透明性，这一性质使我们可以用组合显微镜(compound

microscope)和Nomarski干涉相差照明(Nomarskiinterferencecontrastillumination)观察到

即使很深层的结构。显微照相(photomicro­

graphs)和组合显微描图(compositecameralucidalinedrawings)则以图片刻画了每一分期0

此外还有一些图像则显示了发育过程中一些可用作分期辅助标志的显著特征。

关键词：斑马鱼，形态发生，胚胎发生，合子，卵裂，囊胚，原肠，分节，咽囊，孵化

目录

概述......................................................................................2

全文组织结构..............................................................................3

步骤......................................................................................5

温度与标准发育时间......................................................................13

合子期（0-0.75h）..................................................................15

卵裂期（0.75-2.25h）...............................................................15

囊胚期（2.25-5.25h）...............................................................20

原肠期（5.25-10h）..................................................................28

体节期（10-24h）..................................................................37

咽囊期（24-48h）..................................................................56

孵化期（48-72h）..................................................................71

早幼期...................................................................................80

谢辞.....................................................................................80

概述

概述

分期为发育研究提供了准确度。这是因为不同的㈣台即使在同一群体中一起生长，其发育亦有不

同程度的差异，我们已看到在斑马鱼发育过程中出现的不同步性。体外同时受精产生的胚胎，孵育于

温度合适的稀疏环境(28.5℃,5-10个胚胎/ml),最早期即出现不同步性，并随时间延续愈加显著。

通过对比显示，不同群体中的差异比同一群体中的更大。基因差异能部分说明而不能完全解决这一问

题，因为即使来自同一斑马鱼克隆系的胚胎其发育亦有不同步性。

就不同胚胎而言，通过形态学标准分期可部分解决这一句题。例如，头部的原始三叉神经感受神

经元(primarytrigeminalsensoryneurons)和躯干的原始运动神经元(primarymotoneurons)

都是在体节连续沿体轴出现这段时期内开始轴突发生的。通过体节数目分期比通过受精后逝去的时间

分期能更准确地预测这些神经元在发育过程中的位置。参照分期序列来记录实验能提供很好的方式确

保实验的再现性，并允许随后加入新的观察结果和数据。一系列基于形态学的划分同时也有利于交流，

"18-体节胚胎"比"受精后18小时胚胎”这一称谓含有更丰富的意义，尤其在交叉物种比对中。

以往的斑马鱼发育分期尽管不如目前的完善，也相当准确地反映了头一天的胚胎发育，并提供了

多组有用的图片(HisaokaandBattle,1958;HisaokaandFirlit,1960)。Warga和Kimmel

(1990)简要地描述了囊胚期和原肠期。本系列分期的先前版本见于已出版和发行的《斑马鱼手册》

(TheZebrafishBook,Westerfield,1994)一书。新版做了细微的修正和补充,更新版本可以电

子版形式在http:〃zfish.获得。

表1.早期发育的各时期

时期h描述

合子0新受精的卵子完成首个合子细胞周期

卵裂0.75细胞周期2至7快速同步发生

2

225

囊胚快速间时同步(metasynchronous)细胞周期(8,9)在原肠中期转变

中变为延长的异步(asynchronous)周期;随后外包(epiboly)开始

原肠5.25内卷(involution)、聚合(convergence)和延伸(extension)等形态学

运动形成上、下胚层和胚轴；持续到外包运动结束

分节10体节、原始咽弓和神经原节(neuromeres)发育；原始器官发生；开始

运动；尾部出现

咽囊24种系期(phylotypic-stage)胚胎；体轴由先前绕卵黄囊的弯曲状态开始

伸直；循环系统、色素沉着和鳍开始发育

孵化48原始器官系统完成快速形态发生；软骨在头和鳍中发育；陆续开始孵化

早幼72膘膨胀；觅食及积极的躲避行为

全文组织结构

我们命名了每一分期，而不是像其他序列那样使用数字编码，因为命名的分期更为灵活且易于记

忆和识别。分期的定义不是一个瞬间的时刻点，而只是一个用以近似定位连续发育过程中一小段时间

的手段。有了分期命名，我们就可以很容易地加入所知细节，或是为了某一特定的研究在序列中插入

一个新的分期，而无需求助于诸如小数、负数、正数这类令人生厌的工具。例如：我们现在描述了一

个5-,随后又描述了一个14-,但一项特定的研究可能要用到其间的8个分期(6-体节，7-体节等等)，

此时我们可以立刻明白其含义(而不必再行描述)。我们强调的是，这里不作描述并不意味将其排斥

于分期之外。

表2.胚胎发育的分期a

分期hHB描述

全文组织结构

合子期

1-细胞01,2胞质流向动物极，形成胚盘

卵裂期

2-细胞0.753部分卵裂

4-细胞142x2排列的卵裂球

8-细胞1.2552x4排列的卵裂球

16-细胞1.564乂4排列的卵裂球

32-细胞1.757规则的2层卵裂球，有时4x8排列

64-细胞28规则的3层卵裂球

囊胚期

128-细胞2.2595层卵裂球；卵裂面不规则

256-细胞2.57层卵裂球

512-细胞2.759层卵裂球；NO:YSL形成

1k-细胞31011层卵裂球；NO:单排YSL核；卵裂细胞周期轻度不同步

高囊胚3.33>11层卵裂球；胚盅开始变平；NO:2排YSL核；分裂不同步

椭形3.6611胚盘变平产生椭球形；NO:多排YSL核

球形412球形；胚盘与卵黄之间为水平边界

穹顶4.3313仍为球形；当外包开始时，卵黄细胞向动物极顶起

30%-外包4.6614胚层如倒置杯状不均一增厚；边缘达动植物极距离30%

原肠期

50%-外包5.25胚层厚度仍不均一

胚环5.66胚环在动物极可见；50%-外包

胚盾615胚盾化动物极可见；50%-外包

75%-外包816背侧明显增厚；可见上下胚层和排泄(evacuation)区

90%-外包9脑原基增厚；脊索原基从节板分离

尾芽1017尾芽显著；脊索原基从神经突(neuralkeel)分离；早期小膨出(polster);

神经突前侧出现中间矢状沟；100%-外包

体节期

1-体节10.33第一体节沟

5-体节11.6618小膨出显著；视囊,Kuperffer囊

14-体节1619EL=0.9mm;眼基板；脑神经元，V形躯干体节；NO:前肾导管

20-体节1920EL=1.4mm;0.5<YE/YB<l;肌收缩；晶状体；耳囊；交叉条纹；后脑神经元

显著；尾部延伸

26-体节22EL=1.6mm;HTA=125。;侧向条纹；耳石(otoliths);原基-3

咽囊期

原基-524EL=1.9mm;HTA=120°;OVL=5;YE/YB=1;视网膜和皮肤早期色素沉着；

中鳍折叠；卵黄血红细胞；心脏搏动

原基-1530EL=2.5mm;HTA=95°;OVL=3;YE/YB>1;YB/HD=2;早期触碰反射和简单

4

的应激运动；视网膜色素沉着；背则条带达12体节；弱循环；主动脉至尾端一半；

主静脉编织；浅胸鳍芽；直尾；NO:尾端细胞退化；第1大动脉弓血液循环

原基-2536EL=2.7mm;HTA=75°;OVL=1;PF(H/W)=3/4;会运动;尾部色素;鹿,

背部条纹加深；强循环；单一大动脉弓对；主静脉达尾部3/4;NO:PF顶端上

胚层缘

高胸鳍42EL=2.9mm;HTA=55°;1/2<OVL<1;YE/YB=1.5;YB/HD<1.3;PF(H/W)=1;

去绒膜胚胎游动后背上位静息；Y三仍为锥形;PF顶端上胚层缘显著;早期侧带；

完整的背侧带；黄素细胞仅见头部；虹膜色素细胞仅见视网膜；心包显著；NO:

心腔；血管段；颗弓和舌弓；前肠发育；嗅觉纤毛；耳囊壁增厚

孵化期

长胸鳍48EL=3.1mm;HTA=45°;OVL=l/2;PF(H/W)=2;背上位静息;YE开始变细,

PF突出；背腹侧条纹汇于尾部；侧带约6个黑素细胞；视网膜上虹膜色索细胞丰

富；头部显著黄色；NO:循环见于2-4大动脉弓及血管段；嗅觉纤毛寒动；半规

管(semicircularcanal);神经丘(neuromast)

胸鳍60EL=3.3mm;HTA=35°;运动迅速难以分辨；YR变细融入YB;侧带约10个黑素

细胞；PF变平成鳍形，有明显的循环；视网膜虹膜色素细胞环加深；虹膜色素细

胞出现于背侧；NO:PF软骨和角质鳍条(actinotrichia);肠道；耳囊分2腔；

早期颌软骨；循环于5-6大动脉弓；口仍小，开于腹侧眼中线

突口72EL=3.5mm;HTA=25°;宽口突出于眼前方；虹膜色素细胞出现于卵黄带；虹

膜色素细胞覆盖眼部一半；背部黄色与头部色调同；NO:腮裂和腮丝芽基；腮

弓1-5软骨；鲤盖覆住1-2腮弓；匙骨(cleithrum)

aEL:胚体长度；PF:胸鳍；HB:Hisaoka和Battle(1958)斑马鱼分期大致序列(一笛IJHB分期20大致准确);

HD:背侧观头部直径；NO:Nomarskioptics;H/W:高/宽;YB:卵黄球;YE:卵黄延伸部；YSL:卵黄合胞体

层；HTA:头-肢角；OVL:耳囊长度

为从更广的视角观察发育过程，我们将数个分期归为一组，形成更长的时间段称为时期(表1),

并在文中总结了发生在这些时期内的主要事件。术语表中定义了一些特定的术语，文中黑体字强调的

术语在分期中是重要的。表2对各个分期作了简要的描述，而图1则展示了相应的草图。我们可以利用

这些资料大致定位我们所感兴趣的一个分期，然后尽可能在文中和其他图中找到更多细节。

步骤

分期

我们可以通过使用立体显微镜观察活体胚胎来大致确定发育分期，通常用透射光(而非反射或入

射光)以及高放大倍数(约50、)。在体节期尾部伸长,如果胚胎仍处于绒膜(chorion)内，尾部

步骤

最终将环绕驱干和头部，以致不易观察。此时，我们必须将胚胎移出绒膜，可以使用5号银子:forceps)

手工移去，也可用蛋白溶解酶(proteolyticenzyme)处理。咽囊晚期,一旦受到触碰，胚胎(如已

去除绒膜)会反射性游走，这种情况下,可用0.003%三卡因(tricaine)以麻醉之。反复麻醉和冲洗

会严重阻滞随后的发育，虽然看起来似乎轻微。

Nomarski光学系统

装有Nomarski微分干涉相差光学系统和倍率15至40的物镜的组合显微镜能揭示活体标本更多

的细节，利于精确分期。例如，Nomarski光学系统可在囊胚期和体节期实现最精确的细胞和体节计

数。此外，"原基"期("prim”stages)指后侧线原基(primordiumoftheposteriorlateralline)

这一结构的位置,我们必须利用Nomarski光学系统以准确确定大部分咽囊期的一些分期。将胚胎麻

醉、去除绒膜，并置于桥接盖玻片之间以利于观察和随后的恢复。

6

16-cell32-cell64-cell128-cell

1.5h1.75h2h2.25h

步骤

256-cell512-cell1k-cellhigh

2.5h2.75h3h3.3h

oblongspheredome30%-epiboly

3.7h4h4.3h4.7h

8

50%-epiboly75%-epiboly

5.3hgermringshield8h

5.7h6h

90%-epibolybud军somite6*somite

9h10h11h12h

步骤

10-somite14*somite18-somite21-somite

14h16h18h19.5h

io

26-somiteprim-6prim-16prim-22

22h25h31h35h

步骤

highpeclongpecpecfinprotruding

42h48h60hmouth

72h

图1.斑马鱼胚胎发育各分期显微扫描图。早期动物极位于顶端，后来前缘成为顶端，例外的是原肠胚的胚

环和胚盾期在其侧面观的图片下显示了相应的动物极（AP）观图片。卵裂期和囊胚期图片为正面观。胚盾期后为

胚胎左侧观，但在胚盾出现前并不能确切地分辨哪一面是左侧。这里忽略色素沉着。箭头指示了以下分期判定

的一些关键特征：Ik-细胞期：YSL细胞核：穹顶期：隆起的卵黄合胞体；胚环期：胚环；胚盾期：胚盾；75%外

包期：Brachci裂缝：90%外包期：胚层外围包裹卵黄；尾芽期：小膨出：3-：第3体节；6-：眼原基（上方箭头）、

Kuperffer囊（下方箭头）：10-：耳基板：21-：晶状体原基；原基-6期：后侧线原基（背侧观）、孵化腺（卵黄球

上）：原基-16期：心脏；高胸鳍期：胸鳍芽。比例尺原基gm

12

对活体胚胎进行分期总是比将其致死和固定后再分期要好。例如在伸直和孵化期间的分期需要对

头部大小和卵黄质量进行对比，而固定期间会造成不同程度的收缩而破坏了正常的关系。然而，如果

保存良好，我们可以利用其他标准相对可靠地对固定或完全包埋的胚胎进行分期，但切割后则不易分

期。

成像

所附图片均为活体胚胎，后期为麻醉处理。原始图片被制作为彩色幻灯片（柯达Ektachrome

160TDX），而黑白插图由中间底片复制而成。彩色幻灯片可付费向作者索取。显示整个胚胎的低倍

图像由ZeissSTEMI立体显微镜获得：将胚胎置于凹槽载片的标准介质中，而不需要盖玻片,介质中

含有1.5-3%甲基纤维素（methylcellulose）以利于预期定位。显示部分胚胎的高倍图像由Nomarski

光学系统（通常配合Zeiss40x浸水物镜）摄得，使用ZeissUEM组合显微镜。将胚胎包埋于盖玻片

之间，有时加1%琼脂以固定。

温度与标准发育时间

我们将分期信息转换为"标准发育时间"，用字母h表示，定义为在285C这一适宜温度孵育下

受精后的小时数。孵育在其它温度下会改变发育速度，而这在特定研究中可能会有用。例如，使两个

胚胎在某一时间达到不同的分期以作异时移植。对孵育于不同温度下的胚胎进行对比须谨慎进行,因

为不能保证当温度变化时胚胎所有特性均随发育速度作同步变化。然而，若是将胚胎保存在25-33℃

范围内，其发育似乎正常，超出这一范围温度作长时间孵育将出现异常。图2显示了在极值点的发育

速率，图右侧的说明提供了一个简单的公式可用以估算出这一范围内的任一温度下胚胎发育所能达到

的某一分期。

温度与标准发育时间

图2.孵育于259和33c的胚胎孵

育速度。A：尾芽期，B：突口期。纵轴

为28.5C标准温度下孵育的分期。可以

想象，28.5℃下的发育曲线为通过原点

的直线，斜率1.0。注意到25C和霓'C

二的发育曲线均为直线，且斜率在西图

口几乎相同。因此发育速度随孵育温度

而变化，可用以下公式估算任一温度下

达到某分期所需发育时间：

=h/(0.055T-0.57).H为T温度下的发

育时间，h是在28.5'C下达到某分期所

需时间(见表1).分期缩写：c:cell,d:

dome,s:shield,b:bud;s:somite,p:prim,

hp:high-pec,Ip:long-pec,pf:pec-fin,pm:

protruding-mouth.方法：对自然产卵形

成的胚胎进行观察，分3组，每组20-30

人胚胎，孵育于150ml大烧杯。用多项

指标确定分期，并确保取出观察的胚胎

与保留在烧瓶中的无发育差异。因为吹

打、去绒膜、麻醉等处理会显著阻滞发

0102030405060708090

育，如此处理的胚胎比长胸鳍期的对照

Hoursofdevelopment

纣晚2-6小时。

14

合子期（0-0.75h）

新受精的卵子直至其第一次卵裂发生，称合子期（图3）,约受精后40分钟。受精时形成的合子

直径约0.7mm。合子期只含有一个分期，但其间也发生很多变化，可以很容易划分这一时期（见

）

HisaokaandBattle,1958o

合子期的分期

，纲的照V。力九绒膜膨胀并脱离新受精的卵子（图3A）。受精同时也活化胞质运动，约10分钟

内很容易看到。非卵黄胞质开始向动物极流动，促使胚盘和卵黄颗粒丰富的植物极胞质分离（图3B）。

这一分离在卵裂早期仍在继续。

图3.合子期。A:受精后数分钟，绒膜膨胀。B:受精后约10分钟，动物极朝上的去绒膜合子。非卵黄胞质开

始分离进入动物极。比例尺=25（^m

卵裂期(0.75-2.25h)

首次卵裂形成的两个细胞，或称卵裂球在间隔15分钟后分开（图4,5）。胞质分裂为部分分裂，

只是在胚盘底部不完全切开，卵裂球仍通过胞质桥结构相连。这一时期的6次卵裂通常按规则的方向

方向发生，因而我们可以通过卵裂球的排列知道其数目，而不必一计数。

这一时期和下一时期的早期都可用Nomarski光镜划分每细胞周期以实现精确分期。胚盘中所有

细胞都同时或近似同时地完成细胞周期。约在细胞周期的前半部分，即细胞间期，细胞核存在且可见,

卵裂期(0.75-2.25h)

核形态也发生系统性变化（见下，图10）。每个早间期细胞核都是球形的，晚间期为类球体，其后随

细胞进入有丝分裂，核逐渐变为椭球体，直至有丝分裂前期消失。椭球体的长轴指示了随后卵裂的取

向。有丝分裂期的染色体很难看到。近有丝分裂晚期，在胞质分裂之前，卵裂球形状变得更圆。

卵裂期的分期

2-绷蝴（必/方人结束第一个合子细胞周期的首次卵裂形成的卵裂沟是垂直的，一直到32-细

胞期都是如此。卵裂沟在近动物极形成，迅速向植物极伸长，只经过胚盘区域而不经过卵黄区域（图

4A）。在近于胚盘底部，卵裂沟变为水平方向，以Wilson（1889）最早描述的黑鲸（seabass）那

种方式切割胚盘，但仍只是部分与底下的卵黄区域分开。形成的两个卵裂球体积相同，似乎不易相互

区分。

随后的几次分裂严格按第一次分裂的方向进行，然而最终的身体对称轴（即背腹轴和前后轴）似

乎并不能完全由卵裂方向决定（KimmelandWarga,1987;Abdelilah等,1994;Heide等,1994）,

而有些报道则认为可以（StrehlowandGilbert,1993;Strehlow等,1994）。

4-细的静（2,九两个卵裂球不完全裂开（图4B）,裂平面以合适角度穿过动物极和第一次卵裂

面。因而第三细胞周期开始于2x2排列的4个卵裂球。从动物极看（见图6）胚盘呈椭球体，而第二次

卵裂面是沿长轴方向的。

16

图4.卵裂期胚胎。除B外均为正面观，B显示的是胚胎在动-植物极的扭曲，约偏离正面45。.A:2-纽胞期（0.乃

h）；B:4-细胞期（lh）;C:8-细胞期（1.25h）;D:16-细胞期（1.5h）;E:32-细胞期（1.75h）;F:64-细

胞期（2h）・比例尺=250〃m

图6.动物极观，前5次卵裂平面示意图。外圈为卵

黄,A内部椭圆为未分裂的胚盘。B-F为连续的卵裂，

图5.受精后（在28.5C）,卵裂球数奇数次卵裂沿短轴切割胚盘，偶数次卵裂沿长轴切割胚

目随时间变化的理想曲线，此段时间卵裂盘。引自Kimmel等（1991）,经Wiley&Sons子公司

发生较为同步，在第10细版周期的囊胚中Wiley-LissJohnInc惠允。

期转变之前。

卵裂期(0.75-2.25h)

8-绷嬲（2.25，，.卵裂发生于第3细胞周期结束，仍为不完全卵裂。两个独立的卵裂面与第1

次卵裂面平行，将胚盘切割为2x4排列的卵裂球。由于去绒膜胚胎通常侧躺于培养皿，其4-细胞面（而

非2-细胞面）正对观察者。此"正面"观（KimmelandLaw,1985a）沿奇数卵裂面（卵裂沟1和3

可见，图7）。一直到囊胚晚期去绒膜胚胎总倾向于以此方向平展开，图1第一部分（到高囊胚期）、

图4（4B除外）和图7均为此"正面"观所得。

工6-金漉朗3.第4组卵裂同样沿两个面进行,均与第2次卵裂面平行,产生4x4排列的细胞,

须小心与8-细胞期鉴别，因为其正面观很相似（图4C,D）。

第一次出现部分细胞完全与其他细胞分离，这些细胞是位于最中心处的4个卵裂球。此四分体在

图6E中完全被其他细胞包绕。全分裂发生于近16-细胞期末，因为此次卵裂沟先从胚盘中心底部切开,

再向外围延伸。实际上，作底部切开的卵裂沟并未到达外围，包围此四细胞的12个细胞（称外围卵裂

球）仍与卵黄细胞通过胞质桥相连（KimmelandLaw,1985a）。此分期之后直到囊胚中期，每次

卵裂均能完全或大部分分离非外围卵裂细胞，仍不能完全分离外围卵裂细胞。

18

图7.卵裂期正面观显微

扫描示意图，显示从4-细胞期

一直到64-细胞期卵裂球的世

系关系。各卵裂球根据期世系

标号，同时也指出其位置。每

一标号代表胚胎中的两个细

胞，其中一个在图中可见，而

另一个须将胚胎沿动-植物极

轴旋转180°才可看到（比如,

此处在4-细胞期只显示2个细

胞）。在4-细胞期，细胞L处于

第I次卵裂面左侧，细胞R处

于右侧（因此，这里的标号L

和R并非指未来胚体的左右

恻：见正文）。细胞L分裂产生

LI（更靠近动物极）和L2。LI

分裂产生L11（更匏近动物极）

和L12,如此等等。对于此细

胞期，深层细胞没有绘出。

引自KimmelandLaw

（1985a）,经由AcademicPress

惠允。

32-绷嬲（2.75,人第5细胞周期结束时的卵裂通常发生于四个平行面,而不是位于第1和3卵

裂面之间两个平面。然而此时，斜向卵裂沟很明显。通常32细胞呈4x8排列，但除规则排列之外，不

规则排列也很常见.侧面观，在外围和动物极之间常可见双层细胞“这是因为胚盘平面弯由，外围细

胞更近于植物极，其中的部分细胞排到了靠近动物极的非外围细胞之前。

64额嬲12,九第6次细胞周期结束时的卵裂是水平的，所以从动物极看细胞排列和32-细胞期

很相似，只是正进入第7次细胞周期的卵裂球体积较小。侧面观，细胞堆叠明显变高（图1,4F,7）。

第一次出现部分细胞完全覆盖其他细胞。被覆盖的细胞（或称深层细胞）都是由32-细胞期的4个中心

囊胚期(2.25-5.25h)

细胞中每个分裂产生的两个子细胞中的一个构成；而另一个则仍处于表面，形成胚盘的最上层此时称

包被层(theenvelopinglayer,EVL)。与此同时，每个外围细胞的水平卵裂也产生两个EVL细胞,

所以64-细胞期正面观似有三层EVL细胞(图7)。

囊胚期(2.25-5.25h)

囊胚期指从128-细胞期或第8次合子细胞分裂开始形成球形胚盘直到第14次卵裂开始原肠期为

止这一段时期。此期有很多重要事件发生：胚胎进入囊胚中期转变(midblastulatransition,MBT)、

卵黄合胞体层(theyolksyncytiallayer,YSL)形成外包(epiboly)开始。外包将一直持续到原

肠期。

此期用“实囊胚"(&。俾。25短底)称之可能更准确，因为这一术语意味着胚胎还没有形成

囊胚腔(blastocoele),而事实正是如此(图8),仅在胚盘深层细胞之间存在不规则的间隙。卵裂

取向不确定，比卵裂期亦更不规则。此后卵裂产生的子细胞从整齐的细胞面伸出，不论从侧面还是从

顶面观都是如此，因而确定此期分期用细胞大小判断比用细抱位置判断更为有效。从动物极观，胚盘

呈轻度椭球形(尤在早期)。

20

图8.囊胚期胚胎正面观。A:256-细胞期（2.5h）;B:高囊胚期（3.3h）;C:高囊胚期和椭形期之间的转变

（3.5h）;D:椭形期和球形期之间的转变（3.8h）;E:穹顶期（4.3h）;F:30%-外包期（4.7h晨比例尺=250所

囊胚早期细胞继续同步分裂，和之前节奏相同（图5,9）。更准确的说，囊胚早期的分裂为间时

同步，因为有丝分裂并不完全同时发生，相反，在每个细胞周期末期，一条波线穿过胚盘，近动物极

细胞最先进入波线，外围细胞最后进入。波线一般斜穿胚盘，以致从正面观可见波线沿胚盘长轴穿过

细胞野。

囊胚期(2.25-5.25h)

图9.囊胚中期转变过程中

细胞周期的延长和同步性的减

弱，开始♦第10合子周期（512-

细胞期）。A中不同的标点表示从

三种不同的胚胎中收集的数据；B

中的分布表示一种胚胎中单个细

胞周期的廷长。

弓I自KaneandKimmel（1993）,

经CompanyofbiologistsLtd.惠

允。

细胞周期延长标志着囊胚中期转变（MBT）的开始（图9A）。并非所有细胞周期都同时延长或

延长相同程度（图9B）。MBT开始后的任意时刻，一些细胞处于间期，可用Nomarski光镜很容易看

到细胞核（图10A,D）,而另一些细胞处于有丝分裂期（无核，图10GE）,因而形态学上可明显看

到不同步性。MBT开始于第1C次细胞周期（512-细胞期），比爪蟾（NewportandKirshner,1982a,b）

早两个细胞周期，然而MBT的一些性质以及如何控制开始，在两物种间相同（KaneandKimmel,

1993）。随间期延长,细胞可以移动,RNA合成增加。

时滞分析（time-lapseanalysis）显示MBT开始后深部细胞在其长的间期内可动，其运动似无

方向性，至少表面上如此。

囊胚早期的外围细胞层则有所不同。它们紧挨着卵黄细胞排列并在整个卵裂期都与之通过胞质相

连.从第10细胞间期开始（KimmelandLaw,1985b）,外围细胞经历了一次塌陷，其细胞质和细

胞核均留在与其紧密相连的卵黄细胞质中。因此形成卵黄合胞体层（yolksyncytiallayer,YSL）,

这一结构用Nomarski光镜可明显看到，对分期也很重要（图10）。YSL形成后，原先在胚盘第二层

的EVL细胞成为最外层。它们看起来和先前的最外层相似，但有一个重要的不同点在于此时的外围细

胞是非合胞体的：这也是第一次出现所有卵裂球均不与其它细胞通过胞质桥相连，除了那些新分裂仍

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短时间相连的子细胞对之外。

虽然YSL正好在MBT期间形成，但二者的调节机制似相互独立。MBT独自依赖于核-质比

(nuclear-

cytoplasmicratio,Kane,1991)。YSL的核在囊胚中期继续进行有丝分裂，但核分裂并不伴随胞质

分裂,卵黄细胞仍不分裂并仍保持合胞体。由于在胚盘,囊胚中期YSL分裂周期延长，但又并非延长

同样多，YSL核继续进行间时同步分裂，并非不同步。约3个细胞周期之后，在外包开始同时，YSL

分裂突然中止(Kaneetal.,1992;另见Trinkaus,1992)。YSL核开始增大，可能表示其正在活跃地

转录RNA。

YSL是硬骨鱼(teleosts)特有的结构，可能为胚外器官，对胚体无直接贡献。起先YSL以窄环包

绕胚盘边缘(图10)"旦很快(两个细胞周期内)其延伸到胚盘底部，形成完全的"内在"合胞体

(“interna，syncytium,theI-YSL)并一直持续到整个胚胎发生。I-YSL在胚胎细胞及其卵黄储备之

间的位置上，推测其可能发挥滋养作用。相应的另一部分，E-YSL,在外包期间暂时性位于胚盘边缘

的"外部"。实际上，对硬骨鱼类的克鲤鱼(的研究显示,E-YSL这一区域在外包过程中

有重要促进作用(Trinkaus,1984)。

外包(epiboly)始于囊胚晚期(Solnica-KrezelandDriever,1994),是YSL和变薄延伸

覆盖卵黄细胞的过程。就正如向头上戴一顶滑雪帽一般，最终在原肠期结束时将卵黄完全吞入。在这

一形态发生运动的早期，胚盘高度变薄，从高高隆起的细胞堆叠(图8B)变为几乎同一厚度的杯状

多层细胞(图8F).最内部的细胞向外移动达到表层，标志外包运动完成，内部细胞逐步运动过程中

随机与表层细胞混合(Wilsonetal.,1993)。这些所谓的激进插入者(Keller,1980)引起积极的

细胞重组也是早期外包运动的驱动力之一。插入细胞并未驱动深层细胞进入包被层(EVL),EVL仍

是独立的单层(Kimmeletal„1990b)。此外，外围深层细胞其融合程度远比中心细胞轻；Heideet

al”1994),如图8所示，外包开始前,细胞堆积很厚。外国细胞融合的相对不足对相应的早期发育

囊胚期(2.25-5.25h)

建立意义重大，这是因为中胚层将从这些非融合的外围深层细胞开始（参见下文命运图，图14）。假

定标示中胚层的事件如同爪蟾中似乎出现的那样始于外包之前，那么外围深层细胞群在外包期间相对

融合不足可能在维持不同细胞"规格"（Kimmeletal.,1991）或特征中有重要作用。

图10.卵黄合胞体层（YSL）的形成，由Nomarski光镜观察所得.A:第10细胞周期间期的外围卵裂球（512-

细胞期，箭头指示其细胞核）,B:当细胞进入有丝分裂期，核消失，特殊的是无胞质分裂，核分裂产生的一对子细

胞核在第11细胞周期间期再次出现于胞质中。在每一间期早期核均为球形（C）,随后，在再一次进入有丝分裂期之

前，核变大呈橄榄球形（D）。YSL核在有丝分裂期再次消失（E:第H次有丝分裂，注意到间期细胞核只在胚层细胞

中出现，而不是在YSL中，意味着坯层和YSL已不再同步），间期又再次出现（F:第12细胞周期间期），如此经过数

个有丝分裂周期，总是位于公共的合胞体内。引自KimmelandLaw（1985b），经AcademicPress惠允。比例尺=50pm

在激进插入发生的同时卵黄细胞也发生明显的形态变化，I-YSL表面向动物极膨出或是"隆起"，

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这一变化是外包开始最明显的标志(图8E),同时也大大增加了I-YSL与胚盘内表面的接触面积。卵

黄细胞由于隆起而占据了深层细胞因激进插入而空出的区域，同时也对深层细胞的外移施加了驱动

力。不论外包运动的结果如何，它都很明显同时包括了胚盘和卵黄细胞的运动，并且迅速发生。在随

后的数小时内，随外包的继续，E-YSL也继续前行，穿过卵黄直达依附其上的细胞前方。至少在克鲤

鱼，桥粒(desmosome)有助于将E-YSL和EVL边缘连接起来(BetchakuandTrinkaus.1978),

而不断伸展的YSL似乎将EVL丢在了后边。

外包似乎有赖于功能微管(StrahleandJesuthasan,1993)并可能受控于早期作用的合子基因

(Kane,1991)。目前已知最早表达的基因编码位于局部的推定转录因子(putativetranscription

factors)并在囊胚晚期表达(如"。均/廛因,Schulte-Merkeretal.,1992基因，Stachel

〃廛因，

etal”1993;sz7dThisseetal.,1993)o

在囊胚期EVL也发生变化，在卵裂期结束时EVL细胞数比深层细胞数多，但随着连续分裂EVL细

胞数目大增，EVL变平、变薄，明显延伸最终形成密封的更难看到的上皮单层。囊胚晚期，EVL细胞

周期比深层细胞周期更长，并表现出更少的同步性。同时EVL细胞也有了世系限制，其细胞分裂产生

的子细胞总在EVL内。但其发育潜能在囊胚晚期似并未受到限制，如将其逐个移至深层细胞，其子代