第二章研究發育生物學的模式生物

理想的研究系統是科學發展的關鍵。在發育生物學的形成和發展過程中，許多劃時代的突破往往與一些模式物種相關。今天，當我們回顧精子和卵子的發現及精卵受精這一重大發育生物學問題的詮釋時，就會想起19世紀后期一批歐洲胚胎學家用海膽(seaurchin)所進行的一系列觀察；當我們津津樂道1995年度的諾貝爾獎獲得者Ed，wardB．Lewis、Christiane

Nusslein—Volhard和EricF．Wieschaus關于早期胚胎發育基因調控的重大發現時，無不羨慕他們繼承了基因學說的創建者FhomlaSHuntMorgaln等的優良傳統，選用果蠅這一絕好的模式動物；當1997年和1998年全世界的人們驚嘆克隆羊、克隆牛和克隆鼠的誕生及體細胞克隆技術日臻成熟時，發育生物學研究者所思索的則是20世紀六七十年代英國發育生物學家JohnGurdon．用非洲爪蟾這一有著王者之稱的模式脊椎動物所進行的有關體細胞核移植的開創性研究工作。特別是20世紀90年代分子發育生物學興起后，模式生物顯得更為重要。本章將著重介紹現今仍廣泛用于發育生物學研究的幾種典型模式物種的生物學特性及其被用做研究模型的原由。第一節華美廣桿線蟲（Caenorhabditis

elegans）一．華美廣桿線蟲的分類地位華美廣桿線蟲是一種長為1mm，自由生活于土壤中的小線蟲，隸屬于線形動物門(Nemathelminthes)線蟲綱(Nematoda)小桿線蟲目(Rhab—ditida)廣桿線蟲屬(Caenorhabditis)。就其與人類的關系來說，華美廣桿線蟲在現已記錄的大約2萬種(估計可能有4萬～1000萬種)線蟲中，并不是最重要的線蟲，所以在我國，即使是從事生命科學研究的學者對其還相當陌生。然而，線蟲的確與人類生活密切相關。一提起寄生于人類腸道中的蛔蟲、鉤蟲和蟯蟲及寄生于人的淋巴系統內的絲蟲曾經給人類帶來的危害和痛苦，有誰會不為之懼怕呢?其實這些病原寄生蟲都屬于線蟲一類。不同的是，華美廣桿線蟲不是寄生線蟲，而是生活于土壤中、以細菌為食的一種自由線蟲。

二．作為模式生物的優點

近30年來的研究表明，華美廣桿線蟲的確是分子發育生物學及細胞生物學、分子生物學和神經生物學研究的極好模型。作為模式生物，華美廣桿線蟲的主要優點如下：

①可在實驗室用培養皿培養。由于以細菌為食，在實驗室培養時，一般是先讓瓊脂培養皿長滿細菌，再接種線蟲。

②生命周期短(一般為3.5d)，胚胎發育速度快。在培養溫度為16度，胚胎發育期為18h；在培養溫度為25度，胚胎發育期為12h。

③存在雌雄同體(1lermaphrodite)和雄性兩類不同生物型，主要是雌雄同體生物型，見圖4—1(A)。在雌雄同體生物型中，每尾線蟲既含有卵子又含有精子，精卵在體內受精，胚胎在生殖腺管內發育，幼蟲由陰門(vulva)產出。雌雄同體個體自體受精的結果可產生非常純合的基因型。雌雄同體個體性別決定的染色體機制為X．X型。在偶然情況下，可產生大約O．2％的XO雄性個體。XO雄性個體可與雌雄同體個體交配產生后代，從而增加了基因重組和新等位基因引入的機會。

④體細胞數量少，由于透明可見，易于追蹤細胞分裂譜系。產出的幼蟲含有556個體細胞和2個原始生殖細胞，見圖4—1(B)，幼蟲經4次蛻皮后變為成蟲。若成蟲為雌雄同體個體，則含有959個體細胞和大約2000個生殖細胞；若成蟲為雄性個體，則含有1031．個體細胞和大約1000個生殖細胞。⑤能觀察到生殖細胞的發生及種質顆粒的傳遞過程。胚胎發育的細胞分裂為不對稱分裂，種系(germ1ine)細胞中的種質顆粒(germlinegranule)或P顆粒。(Pgranule)在細胞分裂過程中僅分配到形成種系細胞的細胞質中。細胞譜系研究表明，受精卵(又稱為P0種系細胞)的第一次卵裂產生AB創建者細胞和種系細胞P1，種系細胞P1再次分裂后形成創建者細胞EMS和種系細胞P2，P2進一步分裂后形成創建者細胞C和P3種系細胞，P3種系細胞再分后形成D創建者細胞和P4種系細胞。到幼蟲產出時，AB細胞經分裂和進一步分化產生包括皮下細胞、神經細，胞、咽肌細胞、分泌腺細胞和1個體肌細胞在內的共389個細胞；EMS細胞經分裂為MS和E2個創建者細胞后，MS細胞再經分裂和分化出包括體肌細胞、咽肌細胞、神經細胞和分泌腺細胞在內的80個細胞，E細胞則形成構成腸子的20個細胞；C細胞經分裂和分化出包括皮下細胞、體肌細胞和2個神經細胞在內的47個細胞；D細胞則形成20個體肌細胞；而此時種系細胞P4才開始分裂出2個生殖細胞Z2和Z3(圖4—1)。三．基因組大小及其基因組成

華美廣桿線蟲是繼病毒、細菌和釀酒酵母之后基因組已經被完整測序了的第一個多細胞動物，其基因組由97兆堿基組成。在這97兆堿基中，，預計含有19099個編碼蛋白的基因，即平均每5kb含有1個基因。每個基因平均含有5個內含子，基因組的27％被預期的外顯子占據。與以前基于部分少量序列所作的估計相比，由完整基因組序列所預測的基因數要多得多。其基因量大約是釀酒酵母的3倍，是人類的1／5～1／3。將華美廣桿線蟲中的18891個蛋白與釀酒酵母的6217蛋白、大腸桿菌的4289個蛋白及目前可利用的人類的4979個蛋白進行比較分析后發現，人的4979個蛋白中有74％可在線蟲中找到對應蛋白，線蟲有36％的蛋白可在現知的人類蛋白中找到相關蛋白。總的比較結果表明，較小的基因組有較多的組分與較大的基因組相匹配，且較大的基因組含有更多可與之對應的蛋白(圖4—2)。有趣的是，線蟲中沒有發現在釀酒酵母和大腸桿菌中都能與之匹配的蛋白。當然，盡管線蟲的基因組已全部測序，但已做過遺傳分析的蛋白基因還只占其基因總數的10％～25％。-因此，有關線蟲基因的真正研究可以說是剛剛開始，前面還有很長的路要走。第二節果蠅

一．果蠅的兩個重大貢獻談起果蠅，已學過遺傳學的人大概無人不知。自191O年遺傳學泰斗ThomasHuntMorgan發現其第一個突變體白眼果蠅以來，其作為模式生物的歷史已有90多年。正是以它為模式生物，Morgan和他的一批弟子們才從有關性連鎖、性染色體、多線染色體和伴性遺傳等遺傳規律的發現中提出了基因論，奠定了現代遺傳學的基礎，并由此使Morgan獲得了1933年的諾貝爾生理和醫學獎。也就是從那時開始，生物學家才普遍認識到模式生物在生命科學研究中的重要作用。1978年長期在美國加州理工學院從事果蠅遺傳和發育研究的EdwardB．I．ewis發表了他幾十年來關于基因復合體如何控制體節發育這一劃時代的論文時，才又重新激起了歐洲分子生物學實驗室兩位年輕發育生物學家的研究熱情，他們也選用這一給眾多遺傳學家帶來好運的果蠅，作為他們開創科學研究生涯的模式生物，并試圖搞清楚受精卵是如何發育成分節的胚胎的。他們采用飽和誘變的方法隨機破壞近一半的果蠅基因，然后通過顯微觀察來研究和分析影響體軸形成和分節模式的基因，并由此鑒定出15種不同的由于突變引起體節缺陷的基因。當他們的研究結果在1980年秋季發表后，立即受到_批發育生物學家的關注。由于他們選用了好的模式生物，并采用了新穎有效的實驗手段，使得其他學者，特別是當時的年輕學者有勇氣0有信心去鑒定和尋找其他物種內控制發育的基因。很快，人們在其他高等生物和人類細胞中發現了同樣的或類似的基因，并證明這些基因在發育過程中執行了相似的功能。這兩位用果蠅作為模式生物開創分子發育生物學研究的學者就是1995年與LewiS一起分享諾貝爾生理和醫學獎的Christiane

Nusslein—V01．hard和EricWieschaus.二、果蠅的分類地位及其生命周期果蠅的分類地位歸屬于節肢動物門、昆蟲綱、雙翅目、果蠅科、果蠅屬，其學名全稱為黑腹果蠅，現一般簡稱果蠅。在自然界，果蠅一般以腐爛的果實為食。果蠅的生命周期在室溫下一般為2周左右。成蟲產出的受精卵只經ld的胚胎發育就孵化出幼蟲；幼蟲經歷兩次蛻皮，由第一期幼蟲經第二期幼蟲約3d時間發育成第三期幼蟲，第三期幼蟲再經2～3d．的化蛹過程形成蛹；在蛹中約經過歷時5d的變態，然后孵出成蟲。成蟲孵出后在12～14h內開始交配產卵，產出的受精卵又開始進入下一個生命周期(圖4—3)。果蠅成蟲的長度為2mm，大約可存活9d左右。Drosophilamelanogaster三．果蠅作為模式生物的優點

(1)果蠅的生命周期短，在實驗室條件下，一般12d就可完成一次世代交替。(2)個體小(成蟲的長度僅為2mm)，給予很少一點適宜食物在實驗室就能飼養一大群。(3)易于遺傳操作具有幾十個易于誘變分析的遺傳特征，并保持有大量的突變體。(4)有比較簡單的染色體組成，只有4對染色體，且唾腺細胞中含有巨大的多線染色(p01ytenicchromosome)o

，(5)卵子發生過程中已為早期胚胎發育積累了充分的養料，且產出的卵子大，易于又見察。

(6)胚胎發育速度快，前13次卵裂每次只間隔9min，細胞核成倍增加成為一個合胞體(syncytium)，其胚胎發育過程是觀察分析卵裂、早期胚胎發生和軀體模式形成等發育調控機制的絕佳材料。，(7)幼蟲存在變態過程，是分析器官芽(imaginaldisc)細胞增殖機制的理想模型。(8)基因組序列已全

部測出(Science,

Mar.24,2000)。(120Mbencodes13,601proteins)由于果蠅具有以上優點，近年來仍然被廣泛用做分子發育生物學研究的模型。在其胚胎發育的梯度假說被證實后，已鑒定出了幾個在卵子中形成梯度、調節細胞定位和分化并決定胚胎發育方式的成形因子；在位于卵子后極和種質(germplasm)中發現了為種系細胞導向的蛋白因子．有趣的是，在1997和1998連續兩年被《科學》雜志稱為當年十大重要突破成就之一。關于調控生物晝夜節律生物鐘基因的研究也多半是在果蠅中完成的(Bloom1998)。果蠅的基因組大約為180Mb，其常染色質部分約為120Mb。到2000年3月，常染色質部分的全部堿基序列已基本確定，其基因組大約編碼13600個基因，在數量上比線蟲還要少，但這些基因具有明顯的功能多樣性(Adamseta1．2000)。第三節爪蟾一、爪蟾的分類地位及其作為模式生物的意義爪蟾的全稱為光滑爪蟾(．Xenopus

laevis)，它屬于脊椎動物兩棲綱(Amphibia)、無尾目(Anura)、負子蟾科(Pipidae)、爪蟾屬(Xenopus)。因產于非洲，又名非洲爪蟾，現一般簡稱為爪蟾。由于爪蟾是脊椎動物，與人類及其他經濟動物具有更為密切的關系，其發育模型及調控機制與人類及其他高等動物更相似，且與其他兩棲動物一樣，具有較大的、易于觀察分析的卵子，因而有關脊椎動物的卵子發生、體軸決定、受精激活、卵裂與中囊胚轉換(midblastulatransition)、原腸形成、神經胚形成、器官發生、核移植及體細胞克隆等有關發育生物學原理和知識基本上都是來自于爪蟾這一模式動物和其他相關兩棲動物的研究成果。正是在這些研究成果基礎上的演繹、推斷和擴展；構成了脊椎動物發育生物學的基本原型。因而，爪蟾是脊椎動物發育生物學研究中一個最重要而又最典型的代表，是脊椎動物胚胎學和發育生物學的奠基者。圖4—4是光滑爪蟾的生命周期示意圖。1.Xenopus

laevis:Amphibianmodel主要優點

1.性成熟短；

2.卵體大，易于操

作；

3.抗感染力強，易

于組織移植；

二、爪蟾及兩棲動物作為模式生物的優點爪蟾作為模式動物除了其顯著的科學意義外，同時也具有明顯的優點。①爪蟾生活在水中，成體約長7cm，易于在實驗室人工養殖。②易于進行人工繁育，特別是通過注射促性腺激素，可以誘導其在任何時候產卵。③爪蟾的卵子較大，直徑約為1～2mm，，且在體外受精、體外發育，因而無需復雜昂貴的儀器，就可在實驗室進行顯微操作等各種實驗。④發育早期通過輻射狀完全卵裂產生囊胚。其透明的卵殼可以采用手術或化學方法脫去，從胚胎上切下來的細胞團可以依靠細胞中的卵黃提供營養，在無菌的生理鹽水中繼續發育。因而，許多早期有關發育生物學的重大突破，如以胚胎學大師HansSpemann為首的一批發育生物學開創者在20世紀20～30年代所進行的胚胎分割實驗和胚胎誘導實驗，以及20世紀50～60年代RobertBriggThomasKing和JohnGurdon等關于細胞核的多能性(pluripotency)與體細胞克隆等著名實驗，都是以爪蟾等兩棲動物為研究材料完成的。我國的胚胎學及發育生物學研究也主要是以朱冼教授為首的一批學者以兩棲動物中華大蟾蜍為實驗材料開創起來的。三、熱帶爪蟾——光滑爪蟾的理想替身

由大量的染色體和核型分析工作證明，具有36個染色體的光滑爪蟾的基因組已發生了重復加倍，是古老的四倍體物種。在每個個體的基因組中，大多數基因不像二倍體動物那樣只有2個拷貝，而具有4個拷貝，因而在這一模式動物中不可能進行類似于在果蠅、線蟲和小鼠中進行的通過干擾一個基因功能或者剔除一個基因而觀察到什么錯誤的遺傳分析研究。近年來，一種源于西非雨林濕地的熱帶爪蟾(Xenopus

tropicalis)作為爪蟾屬中惟一的二倍體物種，已受到發育生物學家和細胞生物學家的關注，已成為替代光滑爪蟾的理想模型。熱帶爪蟾除具有前述光滑爪蟾作為模式動物的優勢外，與光滑爪蟾相比，熱帶爪蟾還具有幾個獨特的優勢：熱帶爪蟾為爪蟾屬中惟一的二倍體物種，其單倍體基因組只有1.78pg或1.7×109bp，近于光滑爪蟾(3.2pg或3.1×109bp)的一半，是基因組最小的兩棲動物。與其他模式動物相比，他也具有明顯的優勢。其基因組近小鼠的一半，與斑馬魚_(1.8×109bp)大小相近。②成熟的熱帶爪蟾比光滑爪蟾的個體要小得多，因而用同等空間養殖的個體數要比養殖光滑爪蟾多得多③熱帶爪蟾的世代周期比光滑爪蟾(1～2年)也短得多，一般為4～6個月，且在優化的實驗室條件下，還可進一步縮短。④盡管其個體較小，但每次排卵仍能排出1000～3000粒卵子，其胚胎(0.7～0.8mm)雖比光滑爪蟾(1.0～1.3mm)略小，但仍不妨礙進行精細的胚胎操作。⑤由于它是光滑爪蟾的親緣種，兩種間許多基因高度保守，因而有關光滑爪蟾的研究資料可以直接應用于熱帶爪蟾。熱帶爪蟾作為新的模式動物用于發育生物學研究還主要在于轉基因技術的獨特應用。該技術首先是將外源DNA在體外整合到分離的精核中，然后再將這些經遺傳操作的精核注射到未受精卵中，而由此產生轉基因胚胎。這種方法不但效率高，在幾小時內能產生幾百個轉基因胚胎，而且效果好，由于轉移基因在受精前已整入雄性配子基因組，因而形成的胚胎不是嵌合體，且無需再經過多代繁育去尋找和建立轉基因純系由于熱帶爪蟾具有作為模式動物的上述諸多優點，最近包括美國哈佛醫學院的Amaya教授等在內的一批發育生物學家建議開展熱帶爪蟾的基因突變呈現研究，以分析控制不同發育階段的基因。第四節斑馬魚一、斑馬魚作為模式生物的起因果蠅和線蟲作為無脊椎動物發育生物學研究的模式物種已開創了分子發育生物學研究的先河，奠定了分子發育生物學的基礎。這2個物種之所以成為模型，主要原因在于它們能將胚胎學和遺傳學有效地結合起來。利用這2個物種，研究者不僅能看見其發育過程中的胚胎，而且能有效地誘導胚胎突變，并能觀察到其突變是如何擾亂正常發育的。然而20世紀90年代，在脊椎動物中還沒有找到這樣的模式物種。鼠類雖帶動了現代高等遺傳學(特別是基因轉移方面)的發展，但其胚胎深埋于母體子宮中而無法進行胚胎學觀察；爪蟾雖一直是胚胎學的好材料，但因繁育太慢而受到一定限制。因而，具有繁育力強、體外產卵、體外受精且胚體透明等生殖特性的魚類自然成為發育生物學家們珍愛的對象，特別是近十幾年來由于一批分子生物學家把目光轉向了魚，魚已在揭示生命本質及其運行機制的發育生物學基礎研究領域占有愈來愈重要的地位。快速的繁殖周期和高度的產卵能力，胚體透明且發育速度快。認為斑馬魚完全具備作為脊椎動物分子發育生物學甚至人類基因組計劃模式種的條件，是理想的分子發育生物學研究的動物模型。

二、斑馬魚作為模式生物的原由斑馬魚起源于印度和巴基斯坦，為小型的熱帶魚類。其染色體數為50。成體長3～4cm，孵出后約3個月可達性成熟(圖4—5)。成熟的雌魚每隔一周可產幾百粒卵子，卵子體外受精，體外發育，胚胎發育同步且速度快，在25～31℃之間發育正常。胚體完全透明，使得研究者不僅能跟蹤觀察每一個細胞的發育命運，而且也可觀察到像原腸期的細胞運動、腦區的形成和心跳等胚胎發育事件(Wilsoneta1．1993)。斑馬魚個體小，養殖花費少，能大規模繁育。據估算，，在一個大的斑馬魚遺傳學實驗室，一尾魚培育并保養一年，其耗費不到3美元，在此期間，它能產出幾千個胚胎。此外，斑馬魚的精子還可通過冷凍來保存，給遺傳操作和人工誘變提供了極為有利的條件，加之胚體透明，發育異常的突變體很容易被鑒定出來。由于這些原因，斑馬魚很快成為分子發育生物學家和遺傳學家開展科學研究的寵物。生命周期短，孵出后約3個月可達性成熟，繁殖快。產卵多，卵子體外受精，體外發育，胚胎發育同步且速度快，胚體完全透明，使得研究者不僅能跟蹤觀察每一個細胞的發育命運，而且也可觀察到像原腸期的細胞運動、腦區的形成和心跳等胚胎發育事件。斑馬魚個體小，養殖花費少，能大規模繁育。三、斑馬魚作為模式生物的特點及其應用1．細胞譜系分析的優勢材料——細胞命運的追蹤發育生物學的主要研究方法之一是細胞譜系分析。細胞譜系分析通過記錄特定細胞在胚胎發育中的分裂歷史，來揭示其特定的細胞發育命運，并觀察其發育潛能。斑馬魚由于胚胎發育前期細胞分裂速度快、胚體透明、特定的細胞類型易于識別等有利因素，很快成為脊椎動物中最適于進行細胞譜系分析的物種。用來進行斑馬魚細胞譜系分析的方法有3種，即直接觀察法、遺傳嵌合克隆分析法和顏料示蹤分析法。這些方面的早期工作主要由俄勒岡大學斑馬魚研究中心的Kimmel，Warga和其合作者們完成。斑馬魚的細胞譜系分析和細胞發育命運追蹤已開始應用于組織器官的起源研究。2．酵母式的單倍體發育潛能——省時訣竅椎動物二倍體基因組分析的耗時性是發育生物學家和遺傳學家頭痛的難題，當雜合體動物產生后，必須耗費幾個月甚至幾年的時間來培育其F1代，然后再經多代的同胞交配來發掘出純合的隱性突變體，才能揭示其表型特征。由Streisinger等(1981)在斑馬魚中創立的單倍體和二倍體雌核發育技術克服了這一難題。紫外照射失活的精子能用來受精卵子并能誘導單倍體發育。單倍體胚胎可發育出基本的體型；但表現有包括短尾、脊椎彎曲和水腫等多種畸形，并在受精后4d左右死亡。單倍體胚胎可用來甄別影響基本體型的突變，但不能用于仔細的篩選，因為即使野生型的單倍體胚胎在很多結構中及后期發育進程中也有異常出現。然而，將紫外線照射失活的精子與卵子受精后再采用靜水壓休克或熱休克誘導第二極體保留或抑制第一次卵裂的方法可獲得雜合的或純合的雌核發育二倍體，且這些二倍體都可存活并可育。這樣，一些隱性突變僅需一代或兩三代就可得到鑒定。由于斑馬魚繁育一代僅需3個月左右，因此隱性突變很快就能鑒別出來，從而大大縮短了時間。3．果蠅式的人工突變途徑——飽和誘變。飽和誘變方案是20世紀80年代初在果蠅中開創的，它使得果蠅很快成為發育生物學研究的焦點。飽和誘變的基本原理是用化學誘變劑處理成熟的雄性個體，然后將其誘變了的精子與卵子受精，產生的個體通過三代繁育來篩選發育異常的胚胎。因為發育通道由一系列的分子事件控制，要想解析完整的發育過程，必須碰巧遇上影響每一系列事件的全部基因或幾乎所有的基因。反過來說，這必須呈現大量的動物個體才可得到篩選。迄今，這樣的呈現篩選在脊椎動物中被認為是不可能的。在小鼠中，雖可獲得數以百計的繁育純系，但由于胚胎在子宮中發育，胚胎期受到影響的突變體無法呈現，因而限制了其研究范圍。斑馬魚卵子體外受精和胚胎體外發育的生殖特征避開了這一難題，飽和誘變的工作量是繁重的。首先要建立起可容納近百萬尾魚的養育設施；其次要尋找出有效的誘變劑和最佳的誘變參數；第三是突變體的呈現和篩選；最后是突變體表型的鑒定及其控制基因的尋覓和克隆分析。4．小鼠式的遺傳操作特點——基因轉移與小鼠中發達的基因轉移研究相比，斑馬魚的基因轉移分析雖處于搖籃階段，但進展是令人鼓舞的。最近，來自于麻省理工學院和加州大學圣迭戈分校的一批學者在發現了一種擬形的還原病毒載體能有效感染培養的魚類細胞的基礎上，發展了一條通過該擬形還原病毒載體進行基因轉移的新路線。這種擬形病毒含有鼠類MoMLV(莫洛尼氏白血病毒)的基因組，其外殼中的env糖蛋白完全由VSV(水泡性口膜炎病毒)中的糖蛋白(G蛋白)所替代。由于存在VSV的G蛋白，這一擬形病毒因而具有很廣的寄主范圍，一旦進入細胞，即可將還原病毒序列整合到寄主的基因組中。前不久，他們將這種病毒注射到51個斑馬魚的囊胚期胚胎中，發現8尾魚已將這一原病毒的DNA傳給了下一代，并按孟德爾方式遺傳。這些起步性的結果表明，適于鼠類的還原病毒載體基因轉移技術同樣適用于斑馬魚，這種小鼠式的遺傳操作特點必將大大加快對斑馬魚的研究，有利于闡明控制脊椎動物發育的機制。迄今，斑馬魚卵母細胞體外成熟、配子發生和受精的調控機制、胚胎干細胞的分離和克隆及基因剔除(geneknock—out)研究尚處于探索之中，預計不久將會產生突破。5．基因連鎖圖的構建———基因克隆定位要想鑒定和克隆引起這些突變表型的基因并分析它們的正常功能，首要的條件是必須構建斑馬魚的基因連鎖圖，然后在已知標記的基礎上，才有可能去克隆和分析新的基因。為了這一目的，俄勒岡大學的Postlethwait等依據在植物基因組分析中發展起來的RAPD(randomly

amphfiedpoly而orphicDNA)方法，利用斑馬魚可進行單倍體和二倍體雌核發育的有利條件，以斑馬魚的2個品系：AB和Darj

eeling為材料，鑒定了402個RAPD順序和13個SSR．(simplesequencerepeat)．，并且檢驗了它們在一尾AB／Darjeel一ng雌性雜合體的94個單倍體后代中的分離規律，從而構建了斑馬魚基因組的第一個連鎖圖(Postlethwait1994)。在此基礎上，Postlethwait等進一步擴展了基因型單倍體胚胎的分析能力，已將一隱性的色素突變基因(黃銅色)定位到了連鎖圖上。

第五節小鼠一、小鼠的基本特性及實驗小鼠的發展小鼠(Mus

musculus)是嚙齒目(Rodentia)、鼠科(Muridae)的一種哺乳動物。由于其易于繁殖和飼養，具有較為價廉和方便操作的優點，因而從20世紀初開始，隨著遺傳學、胚胎學、營養學、發育生物學和生物醫學的興起，小鼠作為實驗動物得到廣泛的應用和發展。迄今，使用小鼠的研究者不但可獲得詳盡的有關小鼠使用、繁殖、，管理及防病等各方面的文獻資料，而且在多年遠交、近交等遺傳篩選的基礎上，已擁有大量遺傳背景不同的品系，因而研究者可依據研究目的，選取用于實驗研究所需的理想品系。按遺傳學的劃分標準，現今保持和使用的實驗小鼠可分為遠交群(outbred

stook)、近交系(inbredstrain)和同源基因導入系(congenicstrain)等。所謂遠交群，指的是那些為了保持群體內相對穩定的遺傳多樣性而通過隨機交配所獲得的繁育群體。所謂近交系，指的是那些連續進行20代以上的兄弟X姐妹交配所獲得的具有相同遺傳背景的近交群體或具有同等遺傳相似性的人工繁育群體。同源基因導入系是指通過一系列回交方法把一個突變基因導入到一個近交系而形成的人工繁育群體。在養育條件和環境要求方面，實驗小鼠也有其嚴格的生態學標準。現一般將經剖腹產后飼養在完全無菌隔離器內、未感染任何菌的小鼠稱為無菌小鼠，感染有一種已知非致病菌的小鼠稱為悉生小鼠，感染有一種或多種致病菌的稱為已知菌小鼠；將無菌小鼠或悉生小鼠從隔離器中取出后放在某種特殊設施或層流架屏障系統內飼養的小鼠稱為屏障系統飼養小鼠；而放在安全性較低的屏障系統內飼養的小鼠則稱為受監測小鼠；最后一級的普通小鼠是指飼養在普通環境中、攜帶有多種未知菌的小鼠。二、小鼠作為發育生物學研究模型的優點哺乳動物的胚胎發育機制不但要比低等脊椎動物復雜得多，而且其研究過程也比低等脊椎動物困難得多。就實驗操作過程來說，只有早期胚胎可從輸卵管里沖出，一旦著床后，必須進行手術，且胚胎不易在實驗室作較長時間保存。盡管存在許多困難和不便，但要想揭示包括人類在內這一大批高等脊椎動物的發育奧秘，必需要在哺乳動物中找到理想的研究模型。小鼠就是因為具備一般實驗動物快繁、多仔等優勢特點，而成為發育生物學研究的理想模型。1．小鼠的繁殖不受季節影響。出生后6周的小鼠達到性成熟，其排卵周期很短，每4d一次，每次可排出8～12個已排出第一極體、完成了第一次減數分裂的成熟卵子。由于小鼠每次交配有8～12個成熟卵子受精，因此從理論上來說，每窩可產出8～12只幼鼠。加上性成熟小鼠一年可多次連續交配受孕，每年產仔次數可多達8窩。2。為受精卵和著床前囊胚的獲得，轉基因的應用，突變體的穩定與增殖等提供了充裕的材料和切實可行的實驗操作過程。正是由于具有這些優勢，在小鼠中已完成了諸如父系和母系的基因組印記、具有黑、白兩種皮毛的嵌合體小鼠和由畸胎瘤細胞植入融合后產生的嵌合體小鼠等著名的發育生物學實驗，并由此帶動了研究技術和手段的發展3．經轉基因所獲得的含有不同基因的小鼠及經基因剔除(geneknockout)所產生的各種各樣的基因缺陷型小鼠的不斷產生，不但給現代分子發育生物學研究帶來了重大突破，而且使整個生命科學研究出現了空前的繁榮。

第六節擬南芥一、擬南芥作為模式植物的由來在生命科學的發展過程中，包括玉米、煙草、豌豆、水稻和大麥