斑马鱼在转基因动物研究中的应用
(完整版)斑马鱼动物模型的应用介绍

斑马鱼动物模型的应用斑马鱼(Danio rerio)属于辐鳍亚纲(Actinopterygii)鲤科(Cyprinidae)短担尼鱼属(Danio)的一种硬骨鱼,原产于南亚,是一种常见的热带观赏鱼,因其体侧具有斑马一样暗蓝与银色相间的纹条而得名。
斑马鱼个体小,易于饲养,成体长4-5cm,雄鱼体修长,雌鱼体肥大。
可在有限空间里养殖相当大的群体,可满足样本需求量大的研究。
斑马鱼发育迅速,在28.5℃培养条件下受精后约40min完成第一次有丝分裂,之后大约每隔15min分裂一次,24h后主要器官原基形成,相当于28d的人类胚胎,幼鱼孵出后约3个月达到性成熟。
雌雄鱼通过调控光周期控制14:10(光照:黑暗)产卵时间,成熟鱼每周可产卵一次,一尾雌鱼每次可产卵100-300枚。
胚胎体外受精,体外发育,胚体透明,易于观察。
受精卵直径约1mm,易于进行显微注射和细胞移植等操作。
一、斑马鱼的品系经过30多年的研究应用和系统发展,已有约20个斑马鱼品系,斑马鱼基因数据库-ZFIN (http://zfin/org)里有相关的资料可供查询和下载。
目前研究中常用的斑马鱼野生型品系主要为AB 品系、Tuebingen(Tu)品系、WIK 品系,斑马鱼基因组计划所用品系是Tu。
AB 品系是实验室常用的斑马鱼品系,由单倍体细胞经早期加压法获得。
Tu品系斑马鱼具有胚胎致死突变基因,用于基因组测序前敲除该致死突变基因。
WIK品系较Tu品系具有更多的形态多样性。
此外,还保存有3000多个突变品系和100多个转基因品系。
这些品系资源对于利用斑马鱼开展各种科学研究起着很大的推动作用。
二、斑马鱼突变品系的筛选斑马鱼突变的方法主要有三种:已基亚硝脲(ENU)化学诱导、γ或χ射线照射和插入诱变。
ENU是一种DNA烃基化试剂,在生殖细胞减数分裂前诱导碱基对的替换,诱导产生的突变率为0.1%-0.2%,涉及单个基因的突变。
射线照射导致染色体大片段的缺失或染色体重排,产生突变率达1%。
转基因斑马鱼胚胎养殖技巧

转基因斑马鱼胚胎养殖技巧引言:转基因技术是现代生物技术的重要组成部分,通过改变生物体的基因组,使其具有新的特性或功能。
斑马鱼作为一种常见的实验动物模型,被广泛应用于生物学研究中。
本文将介绍转基因斑马鱼胚胎养殖技巧,帮助研究者顺利进行相关实验。
一、斑马鱼胚胎的获取斑马鱼胚胎的获取是进行转基因实验的第一步。
通常情况下,斑马鱼胚胎可以通过自然产卵或人工授精获得。
为了提高产卵的效率,可以将斑马鱼置于特定的环境条件下,如适宜的水温和光照条件。
此外,还可以使用药物刺激促进斑马鱼产卵。
对于人工授精,可以将雄性和雌性斑马鱼分别放入相同的容器中,利用它们的自然产卵和受精过程来获得胚胎。
二、胚胎的培养获得斑马鱼胚胎后,需要进行胚胎的培养。
首先,将胚胎转移到培养皿中,添加适宜的培养液,如E3培养液。
E3培养液中含有必需的营养物质,可以为斑马鱼胚胎提供所需的营养。
同时,保持培养皿中的水温和光照条件也非常重要,通常将其保持在28-30摄氏度,并提供适量的光照。
三、转基因技术的应用在斑马鱼胚胎培养的基础上,可以进行转基因技术的应用。
目前,常用的转基因技术包括转基因敲除和转基因过表达。
转基因敲除是通过将外源基因导入斑马鱼胚胎,使其失去特定基因的功能。
而转基因过表达是将外源基因导入斑马鱼胚胎,使其在特定生理条件下过度表达。
这些转基因技术可以帮助研究者研究特定基因的功能和调控机制。
四、转基因斑马鱼胚胎的鉴定进行转基因实验后,需要对转基因斑马鱼胚胎进行鉴定。
常用的鉴定方法包括PCR、荧光显微镜观察和基因测序等。
PCR是一种常用的分子生物学技术,可以通过检测特定基因的存在来鉴定转基因斑马鱼胚胎。
荧光显微镜观察则是通过检测转基因斑马鱼是否发出特定颜色的荧光来鉴定。
基因测序则可以直接确定转基因斑马鱼胚胎中特定基因的序列,从而进行准确的鉴定。
五、转基因斑马鱼胚胎的进一步研究鉴定转基因斑马鱼胚胎后,可以进行进一步的研究。
例如,可以观察转基因斑马鱼胚胎在不同生理条件下的表型变化。
斑马鱼作为生物模型研究的进展及其未来展望

斑马鱼作为生物模型研究的进展及其未来展望自然界中,斑马鱼是一种小型的热带淡水鱼,常见于非洲。
然而,随着科学技术的不断发展,斑马鱼开始被引入实验室,成为生物模型研究中的一个重要角色。
在这篇文章中,我们将探讨斑马鱼作为生物模型研究的进展,并展望它的未来发展。
一、斑马鱼在基因研究中的应用斑马鱼在基因研究中的应用已经成为了研究的重要工具。
在斑马鱼胚胎的早期发育中,胚胎的透明度非常高,使得科学家们可以轻松地观察到胎儿的发育过程,从而对基因的功能进行深入的研究。
斑马鱼中的基因表达模式与人类中的基因表达模式十分相似,因此,科学家们可以通过斑马鱼对人类基因进行研究,这为人类疾病的治疗和预防提供了新的思路。
二、斑马鱼在药物筛选和毒性测试中的应用作为基因研究的模型生物,斑马鱼同样可以在药物筛选和毒性测试中应用。
由于斑马鱼的繁殖速度比大多数动物都要快,且胚胎的透明度高,使得科学家们可以进行大规模的药物筛选,并且快速地了解药物的安全性和有效性,这为药物研发提供了全新的思路。
三、斑马鱼在神经科学中的应用斑马鱼同样在神经科学研究中扮演着重要的角色。
它们的神经元数量比人少很多,但拥有大量相似的神经元和神经递质,因此可以为人类神经科学提供极其重要的帮助。
斑马鱼对于观察人体运动障碍"帕金森症"的症状的研究也取得了一定成果。
科学家可以使用斑马鱼模拟“帕金森症”的症状,然后在验实验过程中直接观察进行刻画。
四、未来展望斑马鱼的模型化特性使它成为了生物学界的研究对象,未来,这个领域还将面临更广泛的应用。
例如随着人口的增长,食品安全问题越来越受到关注,研究斑马鱼在环境中的重金属积累途径,将极有可能为人们提供重金属与健康之间的关系。
此外,斑马鱼的使用还可能特别适用于缺少实验对象的时期或情况。
综合来看,斑马鱼作为生物模型研究中的重要角色,有着广阔的发展前景。
作为研究生物学的工具,其应用领域还将不断扩大,对人们的生活和健康,特别是为深入和进一步地理解生物系统细胞的方式开拓了全新的视角。
斑马鱼胚胎学及其在研究中的应用前景

斑马鱼胚胎学及其在研究中的应用前景斑马鱼作为一种典型的实验动物,近年来在生命科学研究领域中备受瞩目。
其迅速的发育速度、繁殖能力、透明度以及容易进行基因改变等特点,使其成为研究胚胎学和遗传学等领域的理想模型生物之一。
本文将重点探讨斑马鱼胚胎学及其在研究中的应用前景。
一、斑马鱼胚胎学的发展历程斑马鱼早期胚胎发育的研究可以追溯到20世纪初,但真正的突破是在20世纪70年代由George Streisinger教授领导的研究小组完成的。
他们利用了斑马鱼透明的胚胎特性,以及其短的世代时间和容易进行基因改变的特点,建立了斑马鱼发育生物学的研究平台。
这一平台随后被广泛应用于发育生物学以及其他相关领域的研究中。
二、斑马鱼胚胎学的特点1.增殖快速斑马鱼的孵化时间只需要2-3天,而在孵化后的10天内,斑马鱼的身体长度可增长达到约10倍,发育速度之快是其他实验动物不可比拟的。
2.透明度高斑马鱼胚胎的外壳非常薄,并且胚胎本身是透明的,这使得研究者能够在不侵害胚胎的情况下观察胚胎内部的各种细胞和组织结构的变化。
3.简单的遗传学斑马鱼的基因组较小、顺序清晰,且在遗传学中有许多成熟的技术可以使用,这使得研究者可以轻松地进行基因编辑和处理,进一步探究与发育相关的基因和生物化学途径。
三、斑马鱼胚胎学在研究中的应用前景本节将说明斑马鱼胚胎学在研究中的应用前景。
斑马鱼在多个领域都有不同的应用。
1.人类疾病研究众所周知,人类疾病的病初期是很难再人群中进行研究的。
但是,利用晒斑马鱼发育的特点,研究者可以研究人类的疾病早期,甚至是疾病的遗传部分。
这将严重缩短研究的周期并有利于开发出更快速、更易懂的治愈方案,这成为近年来人类疾病研究的一个重要方向。
2.细胞生物学研究斑马鱼的成长过程也是细胞分裂的过程,因此,研究斑马鱼的基因调控和细胞生物学是十分必要的。
细胞生物学研究需要许多时间,而斑马鱼可以提供这一数据,这给基础科学发展提供了巨大的启示性意义。
斑马鱼在生命科学中的应用

斑马鱼在生命科学中的应用斑马鱼,在普通人的眼中可能只是一种普普通通的小鱼。
但在生命科学领域,斑马鱼的作用却是越来越重要的。
自从20世纪80年代初斑马鱼被科学家们发现可以用来作为实验室动物以来,它就成为了生命科学领域中的又一把"神器"。
1. 斑马鱼在基因研究中的应用斑马鱼是一种小型鱼类,它们的生命周期相对短,一般只有3-4个月,而且繁殖力强,每次产卵数可达到200-300粒。
这一点与小鼠相似,小鼠的这些特性使它成为了许多基因实验的最佳模型。
同样的,在斑马鱼身上,科学家们也可以毫不费力地轻松显示和分类出不同基因变化对生理功能的影响,从而研究基因在机体各个方面的作用。
2. 斑马鱼在药物研究中的应用除了基因研究外,斑马鱼在药物研究中的应用也是十分突出的。
药物毒性的研究是药物研发过程的第一步。
通过斑马鱼模型,科学家们可以得到大量的数据,来分析药物的毒性和药效,从而更好地评估药物是否可行。
此外,斑马鱼在药物筛查中也扮演着重要角色。
它们的快速生长和繁殖能力,使得斑马鱼可以很快地检验许多候选药物的有效性和安全性,并对药物的吸收、分布、代谢和排泄进行细致的研究,从而减少了药物研发的时间和成本。
3. 斑马鱼在癌症研究中的应用斑马鱼在癌症研究中同样为生命科学领域的科学家们提供了更佳的解决方案。
例如,科学家们可以将人体胰腺癌细胞注入斑马鱼中,利用胰腺癌细胞在斑马鱼的体内的生长情况以及对身体器官的影响来验证一种治疗方法,从而洞察治疗方法的有效性。
由于胰腺癌的模型很难在小鼠身上成功建立,因此斑马鱼成为了更为适合的研究对象。
4. 斑马鱼在神经系统研究中的应用斑马鱼还为神经系统研究提供了更为广阔的视野。
因为斑马鱼的神经系统与人类的神经系统相似,而且比其他生物的神经系统更为易于视觉观察,所以它成为了神经科学领域中极为重要的实验模型。
研究人员已经成功地使用斑马鱼模型研究了包括帕金森氏症、脊髓肌肉萎缩症在内的多个神经退行性疾病,并得出了一些大胆而且有效的解释结果。
斑马鱼模型在生物学研究中的应用及其优势探讨

斑马鱼模型在生物学研究中的应用及其优势探讨斑马鱼是著名的水生模式动物,是现代遗传学研究和药物筛选的重要研究对象。
斑马鱼在神经科学、人类疾病模型研究、发育生物学等领域具有广泛的应用前景。
本文将从斑马鱼的特点、应用优势、疾病模型和药物筛选等几个方面探讨其在生物学研究中的重要意义。
一、斑马鱼的特点与应用优势斑马鱼生活在水中,其透明的胚胎和小型身材使得对研究者和研究器材的要求较低,同时斑马鱼在短时间内就能完成胚胎发育,且有着高度的繁殖力。
这些都是斑马鱼成为生物学研究模型的重要原因。
此外,斑马鱼是雌雄异体,受精卵可以在几个小时之内形成、孵化和成熟。
在早期的幼鱼期,斑马鱼逐渐获得了自主进食和游动的能力,这使得研究者可以进行克隆和基因敲除等研究。
另外,斑马鱼是脊椎动物,其组织结构、器官发生和功能与人类相似,可以为人类疾病模型研究提供重要参考。
同时,斑马鱼也是免疫系统不成熟的动物,不需要复杂的抗体制备过程,也没有人体实验中的道德问题。
这些特点使得斑马鱼在生物学研究中有着广泛的应用前景。
二、斑马鱼在疾病模型研究中的应用1. 神经科学领域斑马鱼的神经系统结构与哺乳动物基本相同,其胚胎发育期间神经发育迅速,易于观察和记录。
在神经科学领域,斑马鱼主要被用于研究神经元的生理学和形态学,对于神经胶质疾病模型的研究也具有重要意义。
斑马鱼在多种神经系统疾病模型研究中都有着广泛的应用,例如阿尔茨海默病、帕金森氏病、儿童脑性瘫痪等。
2. 单基因病模型研究斑马鱼天然群体基因表达具有显著的变异性,这对于遗传性疾病的研究非常重要。
例如,在斑马鱼中研究了囊性纤维化和肾脏病等遗传疾病的模型,这对于开发针对该类疾病的治疗方案非常有帮助。
三、斑马鱼在药物筛选中的应用斑马鱼的快速发育和透明的胚胎,使其成为药物筛选的重要研究对象。
例如,在感染性疾病研究中,研究者在斑马鱼体内研究了多种细菌感染模型,研究药物的抗菌能力和毒副作用。
此外,斑马鱼体积较小,药物剂量需求较低,节约了研究资源,并能够加速药物发现和研发。
斑马鱼在生态毒理学研究及环境监测中的应用

斑马鱼在生态毒理学研究及环境监测中的应用刘辉;戴家银【摘要】斑马鱼作为一种新型的模式动物,由于其易于饲养、体外受精、产卵量大、胚胎透明及体外发育等优点,已经广泛应用于生物研究的多个领域. 近年来,斑马鱼及其胚胎也已经广泛应用于生态毒理学研究及环境监测领域;并且随着转基因斑马鱼技术的建立,斑马鱼及其胚胎将更好地应用于生态毒理学研究和环境监测.%Zebrafish, a new type of model animal , has been widely used in many fields of biological research be-cause of its low cost , ability of external fertilization , high fecundity , allowance of embryo transplant , and ectogenesis .Re-cently, zebrafish and its embryos have been widely used in ecotoxicological studies and environmental monitoring .Further-more, with the maturation of zebrafish transgenic techniques , a new era has come for environmental pollution monitoring .【期刊名称】《中国实验动物学报》【年(卷),期】2015(023)005【总页数】6页(P529-534)【关键词】斑马鱼;生态毒理学;环境监测;转基因【作者】刘辉;戴家银【作者单位】中国科学院动物生态与保护生物学重点实验室,中国科学院动物研究所,北京 100101;蚌埠医学院医学检验系,安徽蚌埠 233030;中国科学院动物生态与保护生物学重点实验室,中国科学院动物研究所,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】Q95-33斑马鱼(英文名:zebrafish,拉丁文名:Danio rerio)也称为蓝条鱼、花条鱼、蓝斑马鱼、印度鱼或印度斑马鱼等,属于硬骨鱼类,辐鳍亚纲(Actinopterygii),鲤形目(Cypriniformes),鲤科(Cyprinidae),鱼丹属(Danio)。
斑马鱼在生命科学研究中的应用

斑马鱼在生命科学研究中的应用斑马鱼是一种小型的热带淡水鱼类,它在生命科学研究中有着广泛的应用。
作为模式生物,这种鱼类可用于研究各种生物过程的机制,包括发育、再生和感染等。
在本文中,我们将探讨斑马鱼在生命科学研究中的应用及其重要性。
一、斑马鱼的基本特征和优点斑马鱼在生物学界是一个备受瞩目的模式生物。
这种鱼类的大小约为3.5厘米,一般寿命为2-3年。
它的简单型态和发育机理使得斑马鱼成为生命科学领域的重要研究对象。
此外,斑马鱼的优点还包括:1. 短周期快速成熟:斑马鱼的生殖周期短,每年可以产卵多次,而且发育迅速,只需要2-3天就可以孵化。
这个特性可以为研究人员提供大量的实验数据。
2. 生殖方式丰富:斑马鱼的生殖方式又泳动复杂和单纯的交配两种方式,这两种方式的存在又许多研究的方向。
3. 透明且可观察性强:斑马鱼在早期发育阶段为透明,这样质子在显微镜下容易被观察。
此外,它的胚胎发育过程短,只需两天就可以完成。
4. 基因治疗研究利器:斑马鱼拥有大量与人类同源的基因,可用于研究与人类相关的疾病和药物疗法。
5. 容易饲养: 斑马鱼简单易饲养,成本低,数量多。
二、斑马鱼在研究发育和遗传方面的应用斑马鱼因其胚胎发育阶段的透明,被广泛用于发育研究。
斑马鱼的早期胚胎非常透明,这使得它们的神经发育可以被轻松观察。
科学家们可以将神经标记物标记到斑马鱼的内皮细胞和神经系统细胞中,以观察它们的运动情况。
这种研究方法在研究神经退化疾病以及癌症等疾病方面有着重要的应用价值。
斑马鱼还可用于研究遗传学。
由于斑马鱼基因与人类基因非常相似,因此它们被广泛用于研究基因组的相互作用和表达。
举个例子,研究人员可以将人类基因序列植入斑马鱼基因组中,以研究人类基因的功能及其与其他基因和环境之间的相互作用。
这种方法被称为转基因鱼。
三、斑马鱼在药物发现和治疗研究中的应用斑马鱼可用于新药发现和针对性药物治疗研究。
在此方面具体的例子包括斑马鱼在研究新型抗生素和癌症治疗药物方面的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
·研究报告·生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2013年第2期1981年美国俄勒冈大学著名遗传学家George Streisinger 在《Nature》杂志上发表关于斑马鱼人工雌核发育的研究论文,标志着斑马鱼开始进入实验室模式生物研究领域,至今已有超过30年的历史。
20世纪90年代中国开始参与斑马鱼研究。
近几年,随着斑马鱼模式生物南方中心、北方中心和国家种质资源库相继成立,中国斑马鱼研究也开始进入高速发展阶段。
由于体积小、代时短、胚胎透明、体外发育等特点,斑马鱼在模式生物研究中的地位越来越重要。
随着显微注射、重组体构建以及荧光标记等技术的快速发展,转基因斑马鱼已经广泛用于脊椎动物基因表达调控、发育分化、形态发生、人类疾病、药物筛选和环境检测等研究领域。
本文将收稿日期:2012-07-20基金项目: 中国高技术研究发展“863”计划(2008AA10Z402),国家自然科学基金项目(31170119),中国农业科学院基础研究基金项目(0042011006,0042012003)作者简介:刘丽丽,女,硕士研究生,研究方向:微生物分子生物学与基因工程;E -mail :lilyinmay@ 通讯作者:闫艳春,女,博士,教授,研究方向:微生物分子生物学与基因工程;E -mail :yanyanchun@斑马鱼在转基因动物研究中的应用刘丽丽 王健 吴巍 王海胜 闫艳春(中国农业科学院研究生院,北京 100081)摘 要: 近年来的研究表明,脊椎动物斑马鱼已发展成为一种十分重要的模式生物,在基因表达调控、发育与分化、形态发生、发病机理、药物筛选和环境检测等诸多研究领域都有重要的应用价值。
在回顾模式生物应用与发展的基础上,着重概述斑马鱼作为模式生物的优越性、斑马鱼转基因技术的发展现状、转基因斑马鱼的应用领域,并提出斑马鱼转基因技术进一步发展可能面临的问题。
关键词: 模式生物 斑马鱼 Danio rerio 转基因动物 应用Application of Zebrafish in Research of Transgenic OrganismsLiu Lili Wang Jian Wu Wei Wang Haisheng Yan Yanchun(Graduate School of Chinese Academy of Agracultural Sciences ,Beijing 100081)Abstract: The recent explosion of transgenic zebrafish lines in the literature demonstrates the value of this model system for detailed in vivo analysis of gene regulation, development and differentiation and morphogenetic movements, as well as drug screening and environment monitoring. After an outline of the application and development history of vital models from Escherichia coli to Musmusculus , the superiority of zebrafish as a model organism will be emphasized. Then this article will review the development history of transgenic technology in zebrafish and the uses of transgenic zebrafish. And finally problems in future development of transgenic zebrafish will be presented.Key words: Model organism Zebrafish Danio rerio Transgenic animal Application就斑马鱼在转基因动物研究中的应用进行介绍,并对该领域存在的问题进行总结。
1 常见模式生物1.1 模式生物的发展历史模式生物(model organism)能够代表一类生物的基本特点,结构相对简单并易于进行试验操作,因此普遍用于遗传学、发育生物学、生理学和分子细胞学等方面的研究。
其普遍特点是:首先,生理特征能够代表生物界的某一大类群;其次,试验材料容易获得,并易于在实验室内饲养、繁殖速度快,研究维持费用低;最后,容易进行试验操作,特别是遗传学分析[1]。
一般认为模式生物的应用源于格生物技术通报Biotechnology Bulletin2013年第2期16里高·约翰·孟德尔(Gregor Johann Mendel)以豌豆为材料对遗传学的研究。
1866年孟德尔曾发表文章说他的试验是“解决问题的唯一方法”。
此后对模式生物的选择遵循两个方面的原则:一是该物种在系统进化中的地位符合研究目的,二是该物种特性适于特定研究的试验需要[2]。
在漫长的科学研究历史中,各领域发展了多种模式生物,如大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、海胆、果蝇、拟南芥及小鼠等。
模式生物的应用大大促进了基础生命科学和实验技术的发展。
为阐明模式生物的遗传背景,促进基因组研究,人类基因组计划(HGP)最先提出模式生物基因组计划,并初步确定了6种模式生物:大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇、拟南芥和小鼠。
1.2 模式生物的各自特点及应用领域自从莱德伯格(Joshua Lederberg)应用大肠杆 菌(Escherichia coli,E. coli)进行遗传学研究以来[3],大肠杆菌迅速成为广泛应用的原核模式生物。
它具有遗传背景清楚、操作技术简便、成本低、易于大规模培养等特点和优点,而且还特别适合作为外源基因表达的宿主。
因此,大肠杆菌是目前应用最广泛、最成功的克隆原核基因的表达体系。
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为最简单的低等单细胞真核生物之一,是研究细胞周期、胚胎形态发生、染色体稳定性和衰老的优秀模型,哈特维尔(Leel-and H. Hartwell)和纳斯(P. M. Nurse)以酿酒酵母为材料,为揭示细胞周期的调控机理作出了重要贡献。
前者提出了细胞周期关卡(cell-cycle checkpoint)的概念,并确定了大量的控制细胞周期的基因(cdc),后者从粟酒酵母(S. pombe)中分离到第一个基因cdc2,并提出来相关的调控体系[4]。
秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)结构非常简单,一条雌雄同体的秀丽隐杆线虫只有不超过1 000个细胞,遵循特定的分裂模式。
同时,它还具有多细胞生物的基本特征,如复杂的器官系统(complex organ system)、社会行为、性行为和学习行为等,为传染性疾病[5]和多种人类疾病[6]的研究提供模型。
许多生物进化的保守机制都是通过秀丽隐杆线虫阐明的,包括程序性细胞死亡(programmed cell death)[7]、胰岛素信号[8]、衰老[9]和神经生物学(neurobiology)[10],也使自然免疫和RNA干扰(RNAi)机制的研究取得了巨大进展[11]。
20世纪70-80年代,基于对果蝇(Drosophila melanogaster)的研究工作,兴起了胚胎学和分子生物学,从此果蝇成为遗传学研究最重要的材料之一。
试验中分离鉴定到大量的果蝇突变体,促进了动物发育学和疾病的研究。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)是植物界最重要的模式生物,在研究器官发育、植物干细胞生物学[12]、图式形成(pattern formation)[13]、先天免疫(innate immunity)[14]、昼夜节律(circadian rhythm)[15]、各种性征的自然突变[16]以及诸多发育机制中都取得了重要的进展。
由于与人类的近亲关系,小鼠(Musmusculus)是人类基因组研究最主要的模式生物之一,也是哺乳动物研究领域最重要的模式生物,广泛用于发育学、分子生物学、分子遗传学、免疫学和生物医学等研究领域[17]。
小鼠为人类疾病的研究,包括癌症、动脉粥样硬化、高血压、糖尿病、骨质疏松和青光眼等作出巨大贡献。
同时,基因组的靶标操作[18]、正向遗传突变筛选[19]和体外成像技术[20]的高速发展也使小鼠成为干细胞研究的主要模式生物之一。
2 斑马鱼作为模式生物的优越性作为模式生物,斑马鱼(Danio rerio)不仅有脊椎生物的一般特点,而且具备诸多技术优势:饲养简单、成本较低、繁殖力强、胚胎透明、个体较小、时代时间短、遗传信息丰富、拥有大量实验室突变 系、可进行正向和反向遗传分析等[21,22]。
斑马鱼个体较小,可以在较小的空间里繁殖高密度的种群,利于节省试验成本。
时代时间较短,仅3-4个月,有助于长期的遗传学研究。
实验室条件下,斑马鱼可常年产卵,允许连续大规模繁殖后代。
通常,雌性每周可产卵一次,每次产卵50-200枚。
胚胎发育快,受精后24 h(hpf)身体成型,大部分器官96 hpf内发育完全。
斑马鱼胚胎个体小,可在微孔反应板上培养;与哺乳动物胚胎在子宫内发育的情况不同,斑马鱼是体外发育(图 1),便于人工操作,如通过控制培养液直接对胚胎进行水处理(water treatment);胚胎透明度高,且发育快速,易于观察,适于进行显微注射。
斑马鱼全基因组测2013年第2期17刘丽丽等:斑马鱼在转基因动物研究中的应用序已于2005年完成(http:///zirc/home/ guide.php),丰富的遗传信息为确定斑马鱼各种生物学参数的标准值、鉴定试验突变体提供了依据。
基于实验室研究的迅速发展,现已获得多种具有不同特性的斑马鱼突变品系,能满足不同试验需求[23]。
斑马鱼也是常用的脊椎动物毒理学模型,用作生态毒理学测试物种,检测水质中化学物质对鱼类生存、生长和繁殖状况的影响。
但基于动物权益维护和环境保护的需要,目前斑马鱼胚胎毒理学测试仅作为备用手段用于减少或代替实时监测 。
但实验室养殖斑马鱼也有困难,该种群易发生微孢子虫病和分枝杆菌病,这两种难治愈且不易根除的传染性疾病[31]。
此外,斑马鱼生物学和生态学的信息还十分有限[32],基因组数据库也不完善,不能满足当前研究的需要。