發(fā)育生物學中模式生物

什么叫模式生物（Modelorganism）TechnicaldifficultyComplexityDrosophilazebrafishmousehumanC.elegansyeast生物體由低等向高等、由簡單向復雜的進化過程中，很多生物學現(xiàn)象是非常保守的。低等生物的生命現(xiàn)象及分子基礎(chǔ)與高等生物相似。因此，便于試驗研究生命現(xiàn)象的基本規(guī)律或研究人類健康問題的物種就稱為模式生物。當前1頁，總共45頁。各種模式動物各有優(yōu)點，其研究成果不僅可以揭示特定物種的特點，還有助于揭示動物發(fā)育的一些普遍規(guī)律和機制。當前2頁，總共45頁。當前3頁，總共45頁。模式生物應(yīng)具備特點其生理特征能夠代表生物界的某一大類群;容易獲得并易于在實驗室內(nèi)飼養(yǎng)、繁殖；容易進行實驗操作，特別是遺傳學分析。長久以來在進化支流的港灣中休憩的小生命——酵母、線蟲、果蠅、海膽、斑馬魚、非洲爪蟾、小鼠、擬南芥，獲得了前所未有的青睞。當前4頁，總共45頁。1、海膽當前5頁，總共45頁。海膽（seaurchin）是生物科學史上最早被使用的模式生物，它的卵子和胚胎對早期發(fā)育生物學的發(fā)展有舉足輕重的作用。1875年，OscerHertiwig（1849-1922）就開始以海膽為材料研究受精過程中細胞核的作用。1891年，HansDriesh（1876－1941）在顯微鏡下把剛剛完成第一次卵裂的海膽胚胎一分為二，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分開后的兩個細胞各自形成了一個完整幼蟲。1890年后，海膽更在受精和早期胚胎發(fā)育的研究中起了重要作用。同種海膽精卵表面分子的特異性識別、精子頂體反應(yīng)、卵皮質(zhì)反應(yīng)等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為受精生物學奠定了最初的基礎(chǔ)。當前6頁，總共45頁。2、Caenorhabditiselegans:Wormmodel主要優(yōu)點

1.易于養(yǎng)殖：成蟲

體長1mm，易冷

凍保存；

2.性成熟短：2.5-3

天，兩種成蟲；

3.細胞數(shù)量少，譜

系清楚；

4.易于誘變；

5.基因組序列已全部測出(Science,Dec.11,1998)。(97MBencodes19,099proteins.)當前7頁，總共45頁。當前8頁，總共45頁。2002年的生理醫(yī)學獎授予有關(guān)線蟲發(fā)育的三位科學家：Brenner，Horvitz和Sulston當前9頁，總共45頁。當前10頁，總共45頁。秀麗線蟲早期胚胎的譜系和細胞命運當前11頁，總共45頁。3.Drosophilamelanogaster:Insectmodel當前12頁，總共45頁。Drosophilamelanogaster:Insectmodel主要優(yōu)點

1.體積小（2mm），易于繁

殖；

2.產(chǎn)卵力強；

3.性成熟短；

4.易于遺傳操作：

如誘變；

5.基因組序列已全

部測出(Science,

Mar.24,2000)。(120Mbencodes13,601proteins)當前13頁，總共45頁。當前14頁，總共45頁。當前15頁，總共45頁。摩爾根：孟德爾遺傳學的偉大繼承者，果蠅之父1933年獲得了諾貝爾生理或醫(yī)學獎當前16頁，總共45頁。1995年的諾貝爾生理醫(yī)學獎獲得者：

E.Lewis，C.Nuesslein-Volhard和E.Wieschuas。當前17頁，總共45頁。4、Xenopuslaevis:Amphibianmodel主要優(yōu)點：1.性成熟短；

2.卵體積大，易于操作；

3.抗感染力強，易于組織移植；

當前18頁，總共45頁。當前19頁，總共45頁。非洲爪蟾胚胎的卵裂當前20頁，總共45頁。當前21頁，總共45頁。豐年蟲當前22頁，總共45頁。5.Daniorerio(zebrafish)主要優(yōu)點

1.體積小，易于飼

養(yǎng)殖；

2.產(chǎn)卵力強；

3.性成熟短；

4.易于遺傳操作：

如誘變；

5.體外受精和發(fā)育，

易于觀察；

6.基因組序列已全

部測出。當前23頁，總共45頁。斑馬魚胚胎的早期卵裂過程當前24頁，總共45頁。當前25頁，總共45頁。稀有鮈鯽

具有性成熟快、繁殖力強、產(chǎn)卵頻次高、飼養(yǎng)方便等特點，同時稀有鮈鯽的優(yōu)點還在于：是我國特有種，個體較斑馬魚稍大，實驗操作容易，溫度適應(yīng)廣，對化學品敏感且實驗重復性更好。當前26頁，總共45頁。6.Musmusculus(Mouse)當前27頁，總共45頁。小鼠（mouse）生物學特性體型小，性情溫順，易于飼養(yǎng)管理。小鼠是哺乳動物中體型較小的動物，出生時體重１.5g，體長20mm左右。成年體重30～40g，體長110mm。喜黑暗，晝伏夜動。喜歡群居，雄性好斗。膽小怕驚，對環(huán)境反應(yīng)敏感，適應(yīng)性差，汗腺不發(fā)達，怕熱，高溫容易中暑。當前28頁，總共45頁。繁殖特性發(fā)育迅速，性成熟早小鼠出生后20日齡左右即可離乳，此時體重達14g（10～16g）左右，稍加飼育即可用于實驗及科研（18～22g）。６～７周齡性成熟。雌性35～50d、雄性45～60d便可交配繁殖。配種最好在65～90日齡。性周期短，繁殖力強發(fā)情周期4～5d，妊娠期19～21d，哺乳期20～22d。每胎產(chǎn)仔8～15只，最多可達25只，年產(chǎn)6～9胎。生育期為1年，壽命2～3年。當前29頁，總共45頁。“碩鼠”

1982年，科學家培育出了第一只轉(zhuǎn)基因小鼠。他們將攜帶有大鼠（rat）的生長激素基因和其調(diào)控區(qū)域（在鋅離子存在下，能夠啟動生長激素基因的表達）的DNA片段注射到小鼠胚胎細胞中，得到了轉(zhuǎn)基因小鼠。在喂食富含鋅的食物后，這種小鼠的身體變得巨大。這種轉(zhuǎn)基因技術(shù)掀起了將轉(zhuǎn)基因小鼠做于遺傳分析的浪潮。當前30頁，總共45頁。肥鼠

50年代，美國的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一個肥胖的小鼠種系，它們非常能吃，長得很肥。直到將近50年后，其他的科學家才揭示出了它們?nèi)绱朔逝值脑颍哼@些小鼠體內(nèi)缺乏一種名為leptin的激素，而該激素在體內(nèi)專門負責控制動物食欲和體重。當前31頁，總共45頁。熒光鼠

1998年，加拿大的一個研究小組展示了一只能在熒光下變綠的小鼠。這種小鼠被做了遺傳改造，攜帶了一個水母綠色熒光蛋白基因。熒光鼠已被用來研究胚的生長和細胞內(nèi)蛋白的運動。當前32頁，總共45頁?？寺∈?/p>

世界上第一批克隆小鼠Cumulina和它的妹妹們在1998年誕生了。一個國際性的研究小組，使用“制造”克隆羊Dolly同樣的技術(shù)，“制造”了這批和它們的媽媽遺傳物質(zhì)完全相同的小老鼠。最先出生的克隆鼠取名為Cumulina，因為它的DNA是從她母體的一個cumulus（卵丘，圍繞卵細胞的卵泡細胞實體團塊，位于發(fā)育中的囊狀卵泡一側(cè)）細胞中提取的。

當前33頁，總共45頁。克隆大鼠當前34頁，總共45頁。長人耳的老鼠

1995年，Massachusetts的研究者們讓一只老鼠長上了人的耳朵。他們在一個可生物降解的人耳形狀的模子表面接種上人軟骨組織細胞，然后將模子移植到裸鼠身上（裸鼠因為存在天然的免疫系統(tǒng)缺陷，而不會對模子產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)）。人軟骨組織細胞從小鼠的血液中得到營養(yǎng)，不斷生長并填滿模子，最終造出了一個“耳朵”?？茖W家們希望將來能夠用這種技術(shù)設(shè)計出能夠用于替換人的器官或組織。當前35頁，總共45頁。人－鼠混合體

能否將人和老鼠的細胞混合在一起，制造出一個“不可思議”的胚胎呢？盡管這還是一個頗受爭議的設(shè)想，但如果人的干細胞在注射入小鼠的胚胎后能夠在小鼠體內(nèi)形成人的組織器官的話，倒是一件很有意義的事，這助于回答是否可以用人的胚胎干細胞來治療疾病的問題。當前36頁，總共45頁。小鼠發(fā)育的早期階段當前37頁，總共45頁。當前38頁，總共45頁。7.Gallusgallus(Chicken)當前39頁，總共45頁。鳥類的胚胎發(fā)育在形態(tài)的復雜性和發(fā)生的一般過程上與哺乳動物非常相似，尤其是雞胚的后期發(fā)育與小鼠極為相似。雞胚比哺乳動物胚胎更易得到和觀察。當前40頁，總共45頁。8、模式植物-----擬南芥當前41頁，總共45頁。擬南芥——Arabidopsisthaliana擬南芥是一種十字花科植物，廣泛用于植物遺傳學、發(fā)育生物學和分子生物學的研究，已成為