發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué)模式生物全套課件

1、發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué)模式生物模式生物 (Model organisms)常用的模式生物大腸桿菌（Escherichia coli ）-原核酵母（ Saccharomyces cerevisiae ）線蟲（ Caenorhabditis elegans ）果蠅（ Drosophila melanogaster ）斑馬魚（Brachydanio rerio；zebrafish）非洲爪蟾（Xenopus laevis）小鼠（Mus musculus）-哺乳大鼠（Rattus rattus）擬南芥 (Arabidopsis thaliana)發(fā)育生物學(xué)常用的模式生物線蟲（ C. elegans ）果蠅

2、（ Drosophila ）斑馬魚（zebrafish） - 可用于大規(guī)模遺傳突變的研究非洲爪蟾（Xenopus ） - 轉(zhuǎn)基因技術(shù)小鼠（Mouse） - 基因敲除技術(shù)擬南芥(Arabidopsis) - 植物的基因修飾各種模式動(dòng)物各有優(yōu)點(diǎn)，其研究成果不僅可以揭示特定物種的特點(diǎn)，還有助于動(dòng)物發(fā)育的一些普遍規(guī)律和機(jī)制。模式動(dòng)物的共同特征 取材方便：常年產(chǎn)卵，隨時(shí)可獲得胚胎材料，飼養(yǎng)管理簡(jiǎn)單 胚胎具有較強(qiáng)的可操作性：胚胎較大 可進(jìn)行遺傳學(xué)研究模式生物的選擇 取材方便：繁殖容易，周期短，研究 成本低 遺傳背景清楚，有遺傳操作的手段 表型分析容易 有利于回答和解決研究者關(guān)注的問題模式生物 大腸桿菌（E

3、scherichia coli ）- 原核模式生物 酵母（ Saccharomyces cerevisiae ）脊椎動(dòng)物模式生物 兩棲類-非洲爪蟾（Xenopus laevis）- 轉(zhuǎn)基因技術(shù)1/3 of the prize1/3 of the prize植株小, 生活周期短(6周), 生長(zhǎng)易于控制(溫室中大批量培養(yǎng)), 遺傳變異技術(shù)成熟(化學(xué)物理誘變、轉(zhuǎn)基因得到幾千種突變株);for their discovery of RNA interference - gene silencing by double-stranded RNA抗感染力強(qiáng)，易于組織移植；因組測(cè)序已完成 (Science,

4、 Mar.果蠅 (Insect model)Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA取材方便：常年產(chǎn)卵，隨時(shí)可獲得胚胎材料，飼養(yǎng)管理簡(jiǎn)單1)性成熟短，世代周期短 (成體約12天)，個(gè)體小，繁殖容易，操作簡(jiǎn)便；Robert Horvitz果蠅（ Drosophila ）大腸桿菌（Escherichia coli ）- 原核非洲爪蟾生活史動(dòng)物極植物極囊胚原腸胚神經(jīng)胚尾牙蝌蚪成體Developmental stages of Xenopus laevis非洲爪蟾 (Amphibian model)優(yōu)點(diǎn)：取卵方便。常年

5、產(chǎn)卵，產(chǎn)卵量大。人工受精獲得受精卵。卵子和胚胎個(gè)體大。易于操作?？垢腥玖?qiáng)，易于組織移植；缺點(diǎn)：難以進(jìn)行遺傳學(xué)研究。生命周期長(zhǎng) (幼體要生長(zhǎng)1-2年才能達(dá)到性成熟)；異源四倍體，多數(shù)基因都存在4個(gè)copy, 很難進(jìn)行遺傳突變實(shí)驗(yàn)。 X. Tropicalis : 新品種, 世代周期短 (約4個(gè)月)，二倍體品種，適于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。其基因組測(cè)序接近完成。魚類：斑馬魚 (Brachydanio rerio; zebrafish)脊椎動(dòng)物模式生物斑馬魚生活史成體體節(jié)原腸胚 和下包受精后2天斑馬魚 特點(diǎn)： 1) 世代周期短 (受精后48h開始孵化為自由游動(dòng)的幼體，成體約3個(gè)月)；體積小，易于飼養(yǎng)； 2)體

6、外受精和發(fā)育，胚胎透明，易觀察； 3) 唯一可大規(guī)模遺傳突變篩選的脊椎動(dòng)物，其基因組測(cè)序接近完成。鳥類：雞 (Chick)脊椎動(dòng)物模式生物雞的生活史成體約5月卵囊胚層輸卵管內(nèi)發(fā)育卵裂雞特點(diǎn)： 1) 胚胎發(fā)育與哺乳動(dòng)物更為接近； 2) 胚胎體外發(fā)育，易于實(shí)驗(yàn)；研究體節(jié)、肢體發(fā)育機(jī)制的模型 3) 雞的基因組測(cè)序已完成。哺乳動(dòng)物：小鼠 (Mus musculus; mouse)脊椎動(dòng)物模式生物小鼠生活史受孕后20天出生小鼠的生活周期 小鼠卵子的受精和卵裂均在母體輸卵管中內(nèi)進(jìn)行。受精后5天植入到子宮壁。 原腸化和器官形成約需7天時(shí)間，原腸化后胚胎開始扭轉(zhuǎn) (turning) 過程，胚胎沿著它的長(zhǎng)軸扭轉(zhuǎn)

7、。經(jīng)過這個(gè)過程，胚胎被胚外膜(羊膜和羊膜液)完全包圍。 小鼠幼體在受孕后19-20天出生, 約6周后發(fā)育成體。人類小鼠人類和小鼠基因組的相似性小鼠優(yōu)點(diǎn)：最重要的哺乳動(dòng)物發(fā)育生物學(xué)研究模型，胚胎發(fā)育與人類比較接近，許多人類疾病的動(dòng)物模型；世代周期約2個(gè)月。基因組測(cè)序已完成，遺傳背景清楚。gene knockout; 缺點(diǎn)：胚胎在母體內(nèi)發(fā)育，胚胎個(gè)體很小，很難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。 果蠅（ Drosophila melanogaster ）無(wú)脊椎動(dòng)物模式生物成體黑腹果蠅頭部的掃描電鏡圖果蠅 (Insect model)合胞體囊胚層1齡 (2次蛻皮)幼蟲蛹變態(tài)果蠅 (Insect model) 特點(diǎn)： 1)

8、性成熟短，世代周期短 (成體約12天)，個(gè)體小，繁殖容易，操作簡(jiǎn)便；產(chǎn)卵力強(qiáng) 2)易于遺傳操作：如誘變；因組測(cè)序已完成 (Science, Mar. 24, 2000)。(120Mb encodes 13,601 proteins) ，遺傳突變品系已建立。 線蟲（ Caenorhabditis elegans ）無(wú)脊椎動(dòng)物模式生物線蟲生活史幼蟲線蟲生活史大部分為雌雄同體，自體受精方式產(chǎn)生后代;卵裂和胚胎形成后孵化為幼蟲 (受精后14h), 幼蟲經(jīng)過4次蛻皮成為成體。在食物不足、溫度過高或線蟲過多等不利條件下，會(huì)進(jìn)入持續(xù)幼蟲階段，可存活3個(gè)月，直到遇到適宜條件。線蟲 (Worm model) 特

9、點(diǎn)： 1)易于養(yǎng)殖,成蟲體長(zhǎng)1mm，易冷凍保存； 2)全身透明，細(xì)胞數(shù)目少，發(fā)育中的細(xì)胞譜系(cell lineage) 幾乎固定，并且易于追蹤。 3) 第一個(gè)完成基因組測(cè)序的多細(xì)胞動(dòng)物 (Science 1998年，共包含19099個(gè)基因)。性成熟短,生命周期短 (成體約2.5天)，培養(yǎng)簡(jiǎn)單，易于誘變；便于進(jìn)行遺傳突變篩選。Developing C. elegans showing apoptosis at arrowheads. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2002for their discoveries concerning ge

10、netic regulation of organ development and programmed cell death Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston 1/3 of the prize 1/3 of the prize 1/3 of the prize United Kingdom USA United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley, CA, USA Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambrid

11、ge, MA, USA The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom b. 1927(in Union of South Africa)b. 1947b. 1942Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston RNAi in C. elegans showing gene silencing The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006for their discovery of RNA interference -

12、gene silencing by double-stranded RNA Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston 1/3 of the prize 1/3 of the prize 1/3 of the prize United Kingdom USA United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley, CA, USA Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom b. 1927(in Union of South Afr