秀丽线虫的研究和饲养教案资料
秀丽线虫综述 (1)
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喂养方法
➢ 用冰M9缓冲液清洗虫体 ➢ 置4℃环境20min ➢ 1000r离心，弃上清,沉淀物用M9缓冲液重悬 ➢ 置4℃环境20min 弃上清 ➢ 取200ul沉淀物以靠接法接种到涂有大肠杆菌OP50的 NGM培养基上 ➢将培养基放置到16℃生化培养箱中，72h后可繁育至第二 代
精选课件
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• 冻存 准备1mlEP管，加入700ul30%甘油（s缓冲
秀丽隐杆线虫的饲养及研究用途
精选课件
By 王传杰
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介绍
• 秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）,属于线形动物 门、线虫纲。体形非常小,成虫只有1mm左右。 线 虫 是 细 胞 定 数 动 物 ， 两性 成虫 只有 9 5 9 个 体 细 胞 ， 雄 性 成 虫 只 有 1 0 3 1 个 体细 胞 ， 其 中 1 3 1个 细 胞 注 定 要 接 一 定 的发 育 程 序 陆续 死 亡 。 神 经 系 统解 剖结 构 十 分 简 单 ， 仅有 3 0 2个细 胞 ， 约 占整 个 动 物 体 细 胞 总 数 的 三 分 之 一 。它身体透明,能感 知气味和味道,对光线、温度有反应。研究者很容易在显 微镜下对其细胞和组织进行跟踪观察
显微注射后的整合
•目前常用的整合方法有：用 y射线和 X射线照射，或用光敏剂补骨脂素 加长波紫外线照射整合(TMP/UV integration)． 基本策略是大量筛选经 •射线照射过的转基因线虫，一般挑取数百只 F1 代繁殖，筛选 F4 代， 检测是否有 100%的转基因表达，若是则说明整合成功． 一般一次整合 能得到若干个独立种系，可选择最好的一个进行实验．
出
容易脱水 而死
后的性腺被液体充 满．
精选课件
神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫
神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫摘要：本文对秀丽隐杆线虫的模式生物一般特征入手，介绍了线虫形态学、生物学特征和繁殖、基因组和遗传学等方面的内容。
关键词：秀丽隐杆线虫模式生物基因组最近，秀丽隐杆线虫用于生物实验材料倍受科学家们的关注。
进入21世纪以来，已经有六位科学家利用秀丽隐杆线虫为实验材料揭开了生命科学领域的重大秘密而获得了诺贝尔奖。
1974年英国科学家悉尼·布雷内（Sydney Brenner）第一次把秀丽隐杆线虫作为模式生物，成功地分离出线虫的各种突变体，发现了在器官发育过程中的基因规则而获得了2002年诺贝尔生理学或医学奖。
与悉尼·布雷内共同分享诺贝尔奖的有两名科学家，其中一位科学家是英国约翰·苏尔斯顿（John E. Sulston），通过显微镜活体观察线虫的胚胎发育和细胞迁移途径，于1983年完成线虫从受精卵到成体的细胞谱系。
另一位科学家是美国的罗伯特·霍维茨（H. Robert Horvitz），是利用秀丽隐杆线虫作为研究对象进行了“细胞程序性死亡”研究。
克雷格·梅洛（Craig C. Mello）和安德鲁·菲尔和（Andrew Z. Fire）利用秀丽隐杆线虫实验发现一种全新的基因调控方式—RNA干扰（RNAi）而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。
此外，Martin Chalfie证明了GFP(绿色荧光蛋白)作为多种生物学现象的发光遗传标记的价值。
在最初的一项实验中，他用GFP使秀丽隐杆线虫的6个单独细胞有了颜色，由此获得了2008年化学奖。
究竟什么原因使秀丽隐杆线虫成为如此富有盛名的实验材料？1.秀丽隐杆线虫一般特征秀丽隐杆线虫是一种食细菌的线形动物，学名是Caenorhabditis elegans，通常缩写成C.elegans其成体长仅1mm，全身透明，以细菌为食，居住在土壤中，被称为“自由生活线虫”。
1.1分类地位秀丽隐杆线虫属于线虫门（Phylum nematoda）、侧尾腺纲（Secernentea）、小杆线虫目（Rhabditida）小杆线虫科（Rhabditidae）小杆线虫属（Caenorhabditis）。
秀丽线虫
性别不同具有不同的细胞数。雌雄同体成虫含有959个体细 胞，约2000个生殖细胞，而雄性成虫则具有1031个体细胞 和1000个生殖细胞。
5.秀丽线虫有两种性别：雌雄同体和雄性。 雌雄同体可进行自我繁殖，也可与雄性交配繁殖；与雄
性交配的后代，50%是雌雄同体，50%为雄性。自我繁殖的 大多是雌雄同体，雄性个体以很低的频率自发产生。一条未 经交配的雌雄同体在生殖期可产生约300个后代。若与雄性 个体交配则产生多达1000个。
John E. Sulston
H. Robert Horvitz
2002年，Brenner和Horvitz、Sulston对器官 发育的遗传基础及程序性细胞死亡基因调控机 制的揭示，荣获了诺贝尔生理医学奖
Sydney Brenner
Andrew Z. Fire
Craigc. Mell
2006年，安德鲁· 法尔和克雷格· 梅洛获得诺贝尔生理医学奖， 以表彰他们发现了RNA干扰现象。
参考文献：
[1] Breener.S, The genetics of Caenorhabditis elegans [J].Genetics ,1974,77(1):7194 [2] /view/705699.htm [3] Stephen.J, Kenney.A, Garyl, et al. Persistence of EscherichiacoliO157: H7, Salmonella Newport and Salmonella Poona in thegut of a free-living nematode, Caenorhabditis elegans, and trans-mission to progeny and uninfected nematodes [ J]. International Journal of Food Microbiology,2005, 101: 227-236. [4] 庞林海，杜爱芳，李孝军等.秀丽隐杆线虫培养特性与保存方法研究[J].浙江农业学 报，2007,19（1）：34-36 [5] Sulston JE. Neuronal cell lineages in the nematode, Caenorhabditis elegans [J]. Cold Spring Harb Symp Quant Biol,1983,48(2):443-452 [6] Simonetta SH, Golombek DA. An automated tracking system for Caenorhabditis elegans locomotor behavior and circadian studies application[J]. J Neurosci Methods, 2007, 161:273— 280． [7] Benedetti MG Foster AL，Vantipalli MC，et a1．Compounds that confer thermal stress resistance and extended lifespan[J]. Exp Gerontol, 2008, 43:882—89 1． [8] Verwaerde P'Cuvillier G Improved assay techniques using nematode worms： USA，US7083947[PI．2006-08—01．
秀丽隐杆线虫研究综述
秀丽隐杆线虫研究综述一、本文概述秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）是一种微小的、透明的、生活在土壤中的线虫，自20世纪60年代以来，它已成为生物学研究的重要模型生物之一。
由于其生命周期短、繁殖迅速、基因组小且相对简单等特点，秀丽隐杆线虫被广泛用于研究细胞生物学、发育生物学、神经生物学、遗传学、基因组学等多个领域。
本文旨在对秀丽隐杆线虫的研究进行全面的综述，从基础生物学特性、基因组学进展、到其在各个领域的应用研究，以期为读者提供一个清晰、全面的秀丽隐杆线虫研究图景。
二、秀丽隐杆线虫的基本生物学特性秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）是一种具有独特生物学特性的小型线虫，其身体长度仅约1毫米，属于线虫动物门、无尾感器纲、小杆目、小杆科。
自1974年被悉尼·布伦纳（Sydney Brenner）选为遗传学研究的模式生物以来，秀丽隐杆线虫已成为生物学和医学领域广泛研究的对象。
生命周期与繁殖：秀丽隐杆线虫的生命周期大约为3天，在适宜的环境下，它们能以极快的速度繁殖。
它们通常以细菌为食，尤其是大肠杆菌（Escherichia coli），并通过摄取这些细菌来获取所需的营养。
成年线虫通过自交或雌雄同体交配繁殖，产生的后代数量巨大，每个成虫一生可以产生多达300个子代。
基因组与遗传学：秀丽隐杆线虫的基因组相对较小，约含有1亿个碱基对，使其成为研究基因功能和基因相互作用的理想模型。
由于其生命周期短、繁殖迅速，科学家能够迅速地进行遗传筛选和基因编辑，以研究特定基因的功能。
神经系统与行为：秀丽隐杆线虫拥有相对简单的神经系统，仅由302个神经元组成。
尽管如此，这些神经元足以控制线虫的各种复杂行为，如觅食、逃避、交配等。
这使得秀丽隐杆线虫成为研究神经生物学和行为学机制的重要工具。
衰老与疾病模型：秀丽隐杆线虫因其短寿命和快速的生理变化而成为研究衰老机制的理想模型。
秀丽线虫综述(1)
需要确定荧光蛋白的连接不影响目的蛋白的功能； b． 目的基因与荧光标记基因共注射；c． 目的基因 与具有明显表型的标记基因共注射，我们通常使用易观察的 pmyo-3::TDimer II作为
荧光标记，它在所有体壁肌肉细胞表达，转基因效率高且本身对线虫的行为 和功能 没有 影响。
显微注射后的整合
•目前常用的整合方法有：用 y射线和 X射线照射，或用光敏剂补骨脂素 加长波紫外线照射整合(TMP/UV integration)． 基本策略是大量筛选经 •射线照射过的转基因线虫，一般挑取数百只 F1 代繁殖，筛选 F4 代， 检测是否有 100%的转基因表达，若是则说明整合成功． 一般一次整合
CED-3:凋亡蛋白,与 ICE(caspase家族)同 源
低氧能够引起秀丽线虫发生相应的生理和行为学变 化，并可保护机体免受缺氧损伤。秀丽 线虫的低氧诱导因子(HIF-1)的恒定性调控通路和人 类的相应通路之间具有高度保守性，因此秀丽线虫 也已成为研究低氧应答调控通路进化保守性的重要 工具之一。阐明秀丽线虫的低氧应答机制将为了解 人类低氧相关疾病的发病机制提供有价值的线索。
注射时将 线虫挑至 琼脂糖固 定垫上， 调整线虫 使性腺暴 露，滴加 注射油覆 盖整个虫 体． 固定 好后的操 作要迅速， 否则线虫 容易脱水 而死
将琼脂糖固定垫放 在载物台上，40x物 镜下找到线虫，使 性腺聚焦在正确的 平面． 操作微操或 轻移滑动载物台， 将注射针尖刺入性 腺． 启动微量加压 器进行注射，能观 察到注射液在性腺 中快速流动，注射 后的性腺被液体充 满．
• 冻存 准备1mlEP管，加入700ul30%甘油（s缓冲 液溶解）
用冰M9缓冲液清洗虫体
置4℃环境20min，1000r离心弃去上清
发育生物学教案-2015年
3、挑虫、培养： (1) 将铂金丝做的笔在酒精灯上烧红后，在线虫培养基上轻划几下，即可用于挑
虫； (2) 解剖显微镜下找到合适的成虫，用“笔”将它轻轻挑起，迅速在解剖显微镜下
将之放到新的平板上，共挑取 3-5 只线虫； (3) 将培养皿做好标记，放到 20℃生化培养箱中培养；
6
(4) 产卵 3 小时后，显微镜下可以看见培养皿上有椭圆颗粒状的线虫卵（胚胎）， 此时，可以将成虫挑走。产卵当天计作 day0。
C.elegans 为蠕虫状，长度约 1mm，因其个体结构简单、体细胞数目恒定， 特定细胞位置固定，生活史短、遗传背景清楚、基因组测序已经完成等，在遗传 与发育生物学、行为与神经生物学、衰老与寿命、人类遗传性疾病、病原体与生 物机体的相互作用、药物筛选、动物的应急反应、环境生物学和信号传导等领域 得到广泛应用。如细胞凋亡现象及其机理以及 RNA 干扰技术最早都是在线虫中 被揭示的。
实验用的大肠杆菌是 OP50 以及 HT115（DE3）。HT115（DE3）菌株是 RNAse III（dsRNA 特异性降解酶）缺陷型，并且可以通过 IPTG 诱导 T7 RNA 聚合酶的 大量表达。
实验用的质粒有三种：L4440 空载质粒，Chc-1 干扰质粒（多克隆位点插入 Chc-1 基因的 L4440 质粒），Daf-16 干扰质粒（多克隆位点插入 Daf-16 基因的 L4440 质粒）。
秀丽隐杆菌线虫开放实验报告
秀丽隐杆菌线虫开放实验报告一、实验目的1.了解线虫这一模式生物的生活史和遗传特性。
2.学习利用线虫研究遗传规律的方法和技巧。
3.确定rol突变的显隐性以及是否伴性；判断A双突变体是否连锁，计算遗传距离。
4.提高统筹计划、独立思考、团队合作等能力。
二、实验原理秀丽线虫属于线形动物门，线虫纲，小杆线虫目，广杆线虫属，是一种生活在土壤中的线虫。
它具有生活史短、繁殖率高、饲养方便、容易保存、细胞数目少且可在显微镜下追踪每一个细胞的命运等优点，如今已成为遗传学和发育生物学研究的重要模式生物。
1999年，秀丽杆菌的全基因组测序工作已经完成，其基因组由80Mb组成，包含大约13000个基因，线虫的功能基因组研究为人类相关研究提供了重要的线索。
秀丽线虫是雌雄同体的动物，同一个体既产生精子，也产生卵子，由于体内没有自交不相容系统，所以能自体受精，产生子代。
自体受精产生的子代中，只有0.2%是雄性线虫，其余都是雌雄同体的线虫。
一个典型的雌雄同体线虫可产生200~300个精子和大量卵母细胞，自体受精约产生250个子代，若与雄性交配则可产生1000个以上的子代。
雌雄同体的线虫有两条X染色体和5对常染色体。
偶尔由于X染色体不分离，会产生只有一条X染色体和5对常染色体的雄性线虫。
雄性线虫只产生精子不产生卵子。
当XO型雄性线虫与XX型雌雄同体线虫交配时，产生的子代中，50%是雄体，50%是雌雄同体。
秀丽线虫的模式图及生活史图如下所示：三、实验材料秀丽杆菌品系：正常体型线虫（野生型N2）、滚动型线虫（rol突变）、A类短胖鼓泡型线虫（dpy和unc双突变）四、实验仪器及试剂1.仪器体视显微镜，水浴锅，6mm培养皿，铂金丝棒（picker）。
2.试剂线虫生长培养基，配制方法如下：称取蛋白胨2.5g，琼脂20g，NaCl 3g，置于洁净2000mL玻璃三角瓶，加入蒸馏水975ml，120℃高压蒸汽灭菌30min，之后置于55℃水浴锅中冷却。
秀丽隐杆线虫
秀丽隐杆线虫简介秀丽隐杆线虫（学名：Caenorhabditis elegans）是一种小型蠕虫，常被用作生物学研究的模式生物。
它体长大约为1毫米，寿命约2-3周，具有透明的身体。
秀丽隐杆线虫是真核生物中细胞发育和生物进化研究的重要模式生物，因其神经系统简单、遗传学研究简便而被广泛应用。
生活史秀丽隐杆线虫的生活史包括蛹化、发育和繁殖三个阶段。
蛹化秀丽隐杆线虫的蛹化是通过摄取外源氧及存在压力性气囊的方式进行的。
在良好的生境中，幼虫吃下细菌的细胞膜，利用其中的外源氧进行蛹化。
而在恶劣环境中，线虫利用体内储存的压力性气囊进行蛹化。
发育秀丽隐杆线虫的体内分为头部、幼体、发育体和成体四个阶段。
线虫在发育过程中会完成胚胎发育、四次蜕皮和器官分化等过程。
线虫的体型发育非常精确，每个个体的结构和功能都高度相似。
繁殖秀丽隐杆线虫的繁殖过程非常简单。
雌性和雄性线虫在特定条件下会产生精子和卵子。
交配后，雌性会在体内产卵并且保护卵的发育。
线虫的卵发育速度相对较快，一般在12-24小时内孵化成幼虫。
实验应用秀丽隐杆线虫因其透明的身体和简单的神经系统而被广泛用于生物学研究中，特别是以下几个方面：发育生物学秀丽隐杆线虫的发育过程非常精确，用户可以通过观察和研究线虫的发育过程，了解细胞分化和器官形成等生物学基本过程。
遗传学秀丽隐杆线虫遗传学研究相对简单，它的基因组含有近2.5万个基因，其中约40%与人类的基因有关。
研究人员可以通过对线虫的基因进行突变，观察其对生物表型的影响，以深入了解基因与表型之间的关系。
神经科学秀丽隐杆线虫的简化神经系统为神经科学研究提供了理想的模型。
由于线虫的神经系统非常简单且易于观察，科学家可以研究线虫的神经元连接、神经活动和行为。
药物筛选由于线虫的生命周期短且容易进行大规模实验，在药物筛选方面具有很高的效率。
许多药物的毒性测试和疗效评估都可以通过线虫进行。
总结秀丽隐杆线虫是一种广泛应用于生物学研究的模式生物。
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现阶段研究已发现了十几个控制细胞 凋亡的基因，这些凋亡基因之间通过 遗传相互作用组成一条线性的调控途 径控制细胞程序性死亡，包括凋亡的 激活阶段、凋亡的起始 、凋亡细胞的 清除及凋亡细胞内部的 DNA 降解
EGL-1：促凋亡蛋白，属 BCl—2蛋白家族，与哺乳动 物BAD、BIK/NBK及HRK同 源
CED-9:抗凋亡蛋白,与 人体bcl-2同源
CED-4:促凋亡蛋白,同 源体为Apaf-1
CED-3:凋亡蛋白,与 ICE(caspase家族)同 源
低氧能够引起秀丽线虫发生相应的生理和行为学变 化，并可保护机体免受缺氧损伤。秀丽 线虫的低氧诱导因子(HIF-1)的恒定性调控通路和人 类的相应通路之间具有高度保守性，因此秀丽线虫 也已成为研究低氧应答调控通路进化保守性的重要 工具之一。阐明秀丽线虫的低氧应答机制将为了解 人类低氧相关疾病的发病机制提供有价值的线索。
设备
• 显微注射全套仪器 • 琼脂糖固定垫 • 添 加 了 4% 葡萄糖 (glucose) 的 M9 缓 冲
液
注射步骤
制剂及破针
固定虫sEDTA(TE)缓冲液中即可接用 于注射。在注射液中加入终浓 度约 10 mg/L 的线虫基因组 DNA，则会有效地提高转基因 效率。
显微注射后的整合
•目前常用的整合方法有：用 y射线和 X射线照射，或用光敏剂补骨脂素 加长波紫外线照射整合(TMP/UV integration)． 基本策略是大量筛选经 •射线照射过的转基因线虫，一般挑取数百只 F1 代繁殖，筛选 F4 代， 检测是否有 100%的转基因表达，若是则说明整合成功． 一般一次整合 能得到若干个独立种系，可选择最好的一个进行实验．
• 冻存 准备1mlEP管，加入700ul30%甘油（s缓冲
液溶解）
用冰M9缓冲液清洗虫体
置4℃环境20min，1000r离心弃去上清 将虫体转入事先准备好的EP管中，置于-80℃
冰箱冻存（可保存2个月），需要时取出室 温解冻重置培养基
研究范围
➢ 细胞程序性死亡的遗传调控机制 ➢ RNAi 及其作用机制 ➢ 秀丽线虫的功能基因组学及其他研究 ➢ 低氧应答模式生物
子代目的基因表达检测
注射后约 3 天，观察孵出的 F1 代是否有目的 DNA 表达． 目前，线虫外源基因表达的标记通常 用：a． 荧光蛋白与目的蛋白形成融合蛋白，但 需要确定荧光蛋白的连接不影响目的蛋白的功能； b． 目的基因与荧光标记基因共注射；c． 目的基因 与具有明显表型的标记基因共注射，我们通常使用易观察的 pmyo-3::TDimer II作为 荧光标记，它在所有体壁肌肉细胞表达，转基因效率高且本身对线虫的行为 和功能 没有 影响。
➢ 基因组学和功能蛋白组学的研究 ➢ 其他（MAPK 信号传导 、 TGF- b 信号传递途径 、衰老和年龄及脂
肪代谢等）
方法 —— 线虫基因显微注射
显微注射技术是线虫研究领域的常用技术，对 线虫进行转基因操作的一种高效且相对简单的 方法，主 要用于研究线虫突变种系的功能恢复 (mutant rescue)、特定基因的过表达或异位表 达、标 签 蛋白的 表达、特 定 蛋白 质 结构域 的功 能、DNA 或 RNA 调节元件的分析及 RNA 干扰等． 此外，这项转基因技术对于特 异表型的筛选也是个强有 力 的 工具 ， 并 且 它还 可 用于 将人 工 合 成 mRNAs 或其他分 子接引入细胞
将一小玻片放在加了注射油的 固定垫上，操纵微操使注射针 与玻片边缘相撞，若针头尖端 撞破，可观察到有液泡自动渗 出
注射时将 线虫挑至 琼脂糖固 定垫上， 调整线虫 使性腺暴 露，滴加 注射油覆 盖整个虫 体． 固定
好后的操 作要迅速， 否则线虫 容易脱水 而死
将琼脂糖固定垫放 在载物台上，40x物 镜下找到线虫，使 性腺聚焦在正确的 平面． 操作微操或
衰老和寿命控制机制 DAF-16 蛋白可以转运到细胞核中激活 靶基因转录时 线虫的寿命就可延长 反 之则缩短
秀丽线虫的研究和饲养
饲养与冻存
设备试剂： 大肠杆菌OP50 —— 大肠杆菌OP50是尿嘧啶渗漏突变型,作为 秀丽隐杆线虫的食物。
NGM培养基——1000ml的NGM培养基内加有:3gNaCl,2.5g蛋 白胨,17g琼脂,1mol/LK2HPO4-KH2PO4缓冲液 (pH=6.0)25ml,975ml蒸馏水,灭菌后加入分别抽滤除菌的1ml胆固 醇溶液(5mg/ml乙醇),1mol/LMgSO41ml,1mol/L的 CaCl 21ml
轻移滑动载物台， 将注射针尖刺入性 腺． 启动微量加压
器进行注射，能观 察到注射液在性腺 中快速流动，注射 后的性腺被液体充 满．
在体视显微镜下， 滴加恢复缓冲液至 注射后的线虫正上 方，由于与油互不 相溶，缓冲液会渗 入油下使线虫浮起 ． 一般等待 2～ 5 min，线虫活力恢 复，身体开始游动 ，即可挑至培养板 上，20℃ 常规培养 ．
M9缓冲液——每升缓冲液中含15.12gNa2HPO4#12H2O(或 6gNa2HPO4),3gKH2PO4,5gNaCl,0.25gMgSO4#7H2O,宜现 用现配
S缓冲液——0.1mol/LNaCl,0.05mmol/L K2HPO4-KH2PO4缓 冲液(pH=6.0)
喂养方法
➢ 用冰M9缓冲液清洗虫体 ➢ 置4℃环境20min ➢ 1000r离心，弃上清,沉淀物用M9缓冲液重悬 ➢ 置4℃环境20min 弃上清 ➢ 取200ul沉淀物以靠接法接种到涂有大肠杆菌OP50的 NGM培养基上 ➢将培养基放置到16℃生化培养箱中，72h后可繁育至第二 代
通过研究miRNA在线虫细胞内对于靶 基因翻译表达的阻碍作用，为疾病治疗 提供新手段，特别是探究其对RNA病毒 侵染的抑制作用
首个时序调控的miRNA 基因 lin-4发现于线虫，转 录后形成两种长度的RNA，较小的一个与基因lin14的mRNA互补配对阻碍其翻译，随后又发现了类 似作用的let-7.