《遗传》：中国斑马鱼遗传发育研究

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生物通报道：4月著名期刊《遗传》杂志推出了斑马鱼遗传发育研究专刊，分别在“综述” 、“研究报告” 、“技术与方法” 、“实验指南”等4个栏目共收录了16篇论文，凸显斑马鱼作为脊椎动物模式的研究优势与特色，并且也指出斑马鱼遗传发育研究在坚持以遗传发育研究为核心的同时, 适当向组织器官再生以及行为的遗传基础等密切相关的前沿领域延伸。

专刊前言中，来自北京大学生科院，中科院遗传与发育研究所的张博（专访张博：两篇Nature子刊技术论文开创同源重组新方法）和李邵武两位学者以“《遗传》 与中国斑马鱼遗传发育研究共同迎接机遇与挑战 ”为题，围绕本期斑马鱼最新研究进展和热点进行了介绍。

文章指出，2001 年2月起步的国际斑马鱼全基因组测序计划迎来了自己的本命年。经过12年的努力, 这一计划有望于今年内完成。2008年以来, 以 ZFN、TALEN 和CRISPR/Cas 为基础的斑马鱼基因组定点修饰技术的日趋完善, 使人们能够很方便地随意改造基因组。可以说信息的完善与技术的进步正在推动斑马鱼的遗传发育研究进入一个新的时代、迈上一个快速发展的新台阶。

在这一专刊中，首先沈延等总结并展望了 TALEN 介导的基因组定点修饰技术的发展（第 395 页），同时“实验指南”栏目刊登了沈延等撰写的通过“单元组装”法构建 TALEN 表达载体并在斑马鱼基因组中实现定点突变的详细实验方法与流程(第 533页)。

李辉辉等全方位地回顾了国际斑马鱼遗传发育研究领域 30 余年的起步与发展历程, 总结并展望了斑马鱼在疾病模型与药物筛选等相关的生物医学研究领域中的强大应用价值(第410页),

发育与再生在遗传和分子机制上密切相关, 近几年心脏再生研究成为国际斑马鱼研究领域一个极为引人注目的前沿与亮点, 李礼和罗凌飞系统介绍了应用斑马鱼研究组织器官发育与再生的优势以及所取得的成果(第 421 页)。与此呼应, 谢琳等在“研究报告”栏目报道了通过切断脊髓的方法制备成体斑马鱼的脊髓损伤模型, 并证明胶质细胞源性神经营养因子(gdnf)和神经系统一氧化氮合酶(nos)基因的表达在斑马鱼脑内随着脊髓损伤修复的进程出现不同的动态变化, 为深入了解脊髓损伤修复机制提供了新的重要线索(第 496 页)。“实验指南”栏目还刊登了刘新星等总结的通过手术切除~20%的心室构建斑马鱼心脏损伤-再生模型的详细方法(第 529 页)。

中国的鱼类遗传发育研究有着优良的传统, 我国学者于 20 世纪 60 年代在国际上首创了鱼类的核移植研究, 王学耕等总结了鱼类核移植与再程序化的研究历史和最新进展, 探讨了提高核移植成功率的影响因素和未来的发展方向(第 433 页)。

此外，张霆和莫显明介绍了斑马鱼原肠胚形成过程中 3 种主要的细胞运动——外包、内卷以及集中延伸的研究进展, 有助于人们深刻了解这一复杂的过程(第 441 页)。佟静媛等报道Rbb4l通过直接与Smad3a相互作用增强 TGF-β/Nodal 信号, 从而参与调控斑马鱼胚胎的背腹分化过程, 为揭示 TGF-β/Nodal 信号通路调控斑马鱼背腹分化的作用机制提供了新的思路(第 477 页)。胚层分化与体轴决定为组织器官的建成奠定了基础, 用斑马鱼研究血管和内脏器官(例如肝脏和胰腺)的发育具有得天独厚的优势。肖春等综合介绍了斑马鱼血管、神经管、小肠、胰腺外分泌腺、原肾管等管腔器官空腔的形态发生与分子机制(第449页), 李方方等则总结了G蛋白偶联受体在血管发育中的作用(第459页)。

近几年, 表观遗传调控成为器官发生与形态建成研究领域的一个热点, 在“研究论文”
栏目, 徐冉冉等研究了小分子非编码RNA mir122在斑马鱼胚胎发育中的功能, 证明 mir122 在肝脏前体细胞向肝细胞的分化过程中不可或缺(第489 页)。微重力对生物体发育的影响是一个新兴的研究领域, 孙婷等初步探讨了水平回转培养对斑马鱼胚胎发育, 特别是对血管发育的影响, 发现这种培养条件可造成斑马鱼胚胎破壳率降低、心率加快、色素增加、血管网出现紊乱, 为斑马鱼胚胎发育研究提供了新的视角(第 503 页)。

从遗传与发育的角度解读神经系统的结构与功能是最具有挑战性的生物学问题之一, 在神经与行为学研究方面斑马鱼也存在独特的优越之处, 李小泉和杜久林介绍了幼年斑马鱼的视觉系统与捕食行为的结构与遗传基础(第 468 页), 文章辅以大量高质量的图片, 具有很好的参考价值。

转基因技术是斑马鱼遗传发育研究中一个常用的手段, 与荧光蛋白报告基因相结合更能够凸显斑马鱼模型的研究优势, 彭夕洋等构建了一个心脏稳定特异表达绿色荧光的转基因鱼系, 并证明绿色荧光的表达对斑马鱼心脏的发育和生理功能没有影响(第511 页)。整体胚胎原位杂交是斑马鱼遗传发育研究中另一个最为常用的常规实验技术之一, 张春霞和刘峰详细介绍了斑马鱼高分辨率整胚原位杂交的实验方法与流程(第 522 页)。

去年九月，《遗传》杂志也出版了“斑马鱼遗传发育研究专刊(上)”, 首次系统总结了本世纪 10 余年来中国斑马鱼遗传发育研究领域的发展历程与现状，此次最新专刊建立在前一专刊基础上，其中的一些文章也相互呼应。遗传发育研究领域的学者如果感兴趣，就一定不要错过这两期重要的专刊。

（生物通：张迪）