發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué)模式生物

模式生物(Modelorganisms)常用的模式生物大腸桿菌（Escherichiacoli

）--原核酵母（Saccharomycescerevisiae

）線蟲（Caenorhabditiselegans

）果蠅（Drosophilamelanogaster）斑馬魚（Brachydaniorerio；zebrafish）非洲爪蟾（Xenopuslaevis）小鼠（Musmusculus）--哺乳大鼠（Rattusrattus）擬南芥(Arabidopsisthaliana)第一頁，共三十六頁。發(fā)育生物學(xué)常用的模式生物線蟲（C.

elegans

）果蠅（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。第二頁，共三十六頁。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)研究第三頁，共三十六頁。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)注的問題第四頁，共三十六頁。模式生物大腸桿菌（Escherichiacoli

）--原核第五頁，共三十六頁。模式生物酵母（Saccharomycescerevisiae

）第六頁，共三十六頁。脊椎動(dòng)物模式生物兩棲類--非洲爪蟾（Xenopuslaevis）第七頁，共三十六頁。非洲爪蟾生活史動(dòng)物極植物極囊胚原腸胚神經(jīng)胚尾牙蝌蚪成體第八頁，共三十六頁。DevelopmentalstagesofXenopuslaevis第九頁，共三十六頁。非洲爪蟾(Amphibianmodel)優(yōu)點(diǎn)：取卵方便。常年產(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(幼體要生長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。第十頁，共三十六頁。魚類：斑馬魚(Brachydaniorerio;zebrafish)脊椎動(dòng)物模式生物第十一頁，共三十六頁。斑馬魚生活史成體體節(jié)原腸胚和下包受精后2天第十二頁，共三十六頁。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。第十三頁，共三十六頁。鳥類：雞(Chick)脊椎動(dòng)物模式生物第十四頁，共三十六頁。雞的生活史成體約5月卵囊胚層輸卵管內(nèi)發(fā)育卵裂第十五頁，共三十六頁。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。第十六頁，共三十六頁。哺乳動(dòng)物：小鼠

(Musmusculus;mouse)脊椎動(dòng)物模式生物第十七頁，共三十六頁。小鼠生活史受孕后20天出生第十八頁，共三十六頁。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，胚胎沿著它的長軸扭轉(zhuǎn)。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。第十九頁，共三十六頁。人類小鼠人類和小鼠基因組的相似性第二十頁，共三十六頁。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。geneknockout;

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。第二十一頁，共三十六頁。果蠅（Drosophilamelanogaster）無脊椎動(dòng)物模式生物成體黑腹果蠅頭部的掃描電鏡圖第二十二頁，共三十六頁。果蠅(Insectmodel)合胞體囊胚層1齡(2次蛻皮)幼蟲蛹變態(tài)第二十三頁，共三十六頁。PPT內(nèi)容概述模式生物(Modelorganisms)。模式生物(Modelorganisms)。大腸桿菌（Escherichiacoli）--原核。線蟲（Caenorhabditiselegans）。擬南芥(Arabidopsisthaliana)。線蟲（C.elegans）。果蠅（Drosophila）。胚胎具有較強(qiáng)的可操作性：胚胎較大。大腸桿菌（Escherichiacoli）--原核。非洲爪蟾(Amphibianmodel)。常年產(chǎn)卵，產(chǎn)卵量大。哺乳動(dòng)物：小鼠(Musmusculus。果蠅(Insectmodel)。(120Mbencodes13,601proteins)，遺傳突變品系已建立。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。1/3oftheprize。CraigC.Mello。25,000個(gè)編碼基因,水稻的四分之一第二十四頁，共三十六頁。果蠅(Insectmodel)特點(diǎn)：

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)。(120Mbencodes13,601proteins)，遺傳突變品系已建立。第二十五頁，共三十六頁。線蟲（Caenorhabditiselegans

）無脊椎動(dòng)物模式生物第二十六頁，共三十六頁。線蟲生活史幼蟲第二十七頁，共三十六頁。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。第二十八頁，共三十六頁。線蟲(Wormmodel)特點(diǎn)：

1)易于養(yǎng)殖,成蟲體長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(celllineage)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)簡單，易于誘變；便于進(jìn)行遺傳突變篩選。第二十九頁，共三十六頁。DevelopingC.elegansshowingapoptosisatarrowheads.第三十頁，共三十六頁。

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2002"fortheirdiscoveriesconcerning'geneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath'"

SydneyBrenner

H.RobertHorvitz

JohnE.Sulston

1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprizeUnitedKingdomUSAUnitedKingdomTheMolecularSciencesInstitute

Berkeley,CA,USAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA,USATheWellcomeTrustSangerInstitute

Cambridge,UnitedKingdomb.1927

(inUnionofSouthAfrica)b.1947b.1942SydneyBrenner

H.RobertHorvitz

JohnE.Sulston第三十一頁，共三十六頁。RNAiinC.elegansshowinggenesilencing第三十二頁，共三十六頁。

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2006"fortheirdiscoveryofRNAinterference-genesilencingbydouble-strandedRNA"

SydneyBrenner

H.RobertHorvitz

JohnE.Sulston

1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprizeUnitedKingdomUSAUnitedKingdomTheMolecularSciencesInstitute

Berkeley,CA,USAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA,USATheWellcomeTrustSangerInstitute

Cambridge,UnitedKingdomb.1927

(inUnionofSouthAfrica)b.1947b.1942AndrewZ.Fire

CraigC.Mello

第三十三頁，共三十六頁。模式植物擬南芥(Arabidop