Hira基因在斑馬魚發(fā)育中的作用.pdf

1、斑馬魚因其繁殖周期短、產卵量多、胚胎整體透明、便于觀察操作、易于飼養(yǎng)等優(yōu)點，已成為發(fā)育生物學研究的常用模式脊椎動物。本實驗室前期以雌核發(fā)育銀鯽為主要的研究對象，研究了Hira基因對其發(fā)育的作用，發(fā)現(xiàn)Hira在銀鯽精核解凝和胚胎發(fā)育過程中起重要作用。由于銀鯽繁殖季節(jié)短，取材不太方便，為進一步研究Hira基因在魚類發(fā)育過程中的作用，本實驗采用模式生物斑馬魚為研究對象，采用實時熒光定量PCR、胚胎整體原位雜交、Morpholino基因敲降等技

2、術研究了Hira基因在斑馬魚發(fā)育中的所起的作用。
　　 熒光定量PCR分析表明，Hira基因在斑馬魚胚胎發(fā)育的不同時期表達水平不同，Hira基因在斑馬魚成熟的卵中表達量較高，受精后30min表達量迅速下降，到尾芽期其表達水平又有所恢復。Hira基因在受精后其表達量低，可能是Hira基因的mRNA用于胚胎早期發(fā)育所需的一些蛋白質的合成，本實驗組前期的研究結果表明，Hira基因在魚類精核解凝過程中起著重要作用，斑馬魚Hira基因在成

3、熟卵中表達量高，而受精后迅速下降，可能是因為其轉錄產物參與了精核解凝及雄性原核的形成過程；到胚胎發(fā)育的后期Hira的表達量又有所恢復，表明合子型的Hira的轉錄可能開始，其表達產物參與胚胎后期的發(fā)育過程。熒光定量分析Hira基因在斑馬魚不同組織中的表達情況表明，Hira基因在斑馬魚卵巢及精巢中表達量較高，其次是肌肉、腦、心臟、肝臟，這表明Hira可能在斑馬魚生殖系統(tǒng)、肌肉組織、神經系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)育中具有重要的調節(jié)作用。同時，原位雜交

4、結果表明，在斑馬魚早期胚胎中，能觀察到明顯的雜交信號，說明Hira基因在斑馬魚早期胚胎發(fā)育階段有一定的表達，對胚胎的發(fā)育起著一定的作用。另外，在尾芽期和肌效期，可以看到頭部及體節(jié)處有雜交信號，可能Hira基因對斑馬魚神經系統(tǒng)及體軸的發(fā)育有一定的作用。
　　 Morpholino敲降斑馬魚胚胎中的Hira基因后，斑馬魚的胚胎發(fā)育出現(xiàn)了異常的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)有：胚胎發(fā)育延緩，原腸期胚盤下包緩慢，與對照組相比，發(fā)育延遲大約3個小時；大部

5、分胚胎在發(fā)育第一天死亡；卵黃吸收慢，體軸較短；圍心腔水腫；胚胎體節(jié)發(fā)育異常；出苗后，敲降組魚苗在水中的活力明顯降低；胚胎死亡率較高等，表明Hira基因對斑馬魚的胚胎正常發(fā)育是必需的。
　　 另外，雌核發(fā)育銀鯽因其獨特的生殖方式而成為發(fā)育生物學中研究生殖細胞的發(fā)生及受精機制的優(yōu)良材料。銀鯽能夠行使兩性生殖及雌核發(fā)育兩種生殖方式，這是因為銀鯽在受精過程中對同源和異源的精核有不同的應答機制：同源精子(銀鯽的精子)受精后，精核能夠正常解

6、除濃縮狀態(tài)，并形成雄性原核，與雌性原核共同參與到子代的發(fā)育過程，這種生殖方式產生的雖然大部分是雌性后代，但也能夠產生一定比例的雄性后代；而當異源精子(非銀鯽的精子)受精后，精核不能解除濃縮狀態(tài)，其遺傳物質不能參與到子代的發(fā)育過程，這種生殖方式產生的后代全為雌性個體。目前關于銀鯽對同源和異源精核的應答機制已有了一定的研究，本實驗室前期研究了組蛋白伴侶HIRA在魚類精核解凝中的作用，研究結果表明，HIRA可能是參與魚類精核解凝的一種重要的蛋

7、白因子，母源性組蛋白H2a的變體H2aflo在受精后不能沉積到異源精核中，可能是導致異源精核在銀鯽卵細胞中不能解除濃縮狀態(tài)的原因之一。為進一步研究其它母源性的組蛋白在精核解凝過程中的作用，本研究采用了免疫熒光共定位技術，結合體外精核解凝系統(tǒng)，研究了乙?；慕M蛋白H4在魚類精核解凝過程中的作用。結果發(fā)現(xiàn)，在銀鯽卵細胞提取液中培育時不能解除濃縮狀態(tài)的異源精核中，沒有觀察到乙?；慕M蛋白H4的熒光信號，而在其它解除濃縮狀態(tài)的同源精核中卻能觀察