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goosecoid在斑马鱼早期发育中的作用

Wnt/β catenin信号通路在早期胚胎发育中起到非常重要作用,它调控胚胎背腹图式发生。goosecoid(gsc)基因是经典Wnt信号通路的下游靶基因之一,同时对Wnt信号起负反馈抑制作用。之前报道中,gsc在小鼠和人中突变之后都会产生骨骼发育不全等症状,而目前关于gsc在斑马鱼中的具体生理功能还不是很清楚。

之前研究表明,用吗啡基-吗啉基技术(Morpholino,MO)敲低斑马鱼gsc,无明显缺陷。MO由于其作用时间短的限制,不能很好的研究基因在后期发育中的功能。而近年来的出现的基因编辑技术如TALENs,有着靶向高,操作方便的优点,成为可以用于基因功能的研究的新工具。

为了研究gsc在斑马鱼中的具体功能,我们利用TALENs技术,构建了斑马鱼gsc突变体模型,用于研究gsc在斑马鱼中的早期发育中的作用。得到的结果如下:(1)利用TLANEs技术敲除斑马鱼gsc,筛选得到移码缺失7bp的突变体。(2)gsc杂合突变体自交结果显示,突变体早期无明显背腹缺陷,但发育至受精后第五天(5 dpf)时,鱼鳔发育缺陷。

测序表明鱼鳔缺失个体为纯合突变体,经统计其占全部胚胎的21%。表明gsc 突变与鱼鳔缺陷是相关的。(3)对gsc突变体进行石蜡切片及苏木精伊红(HE)染色,结果显示,突变体鱼鳔结构存在。

(4)gsc突变体中,鱼鳔标记基因hb9原位杂交结果显示,鱼鳔发生未受到影响。表明突变体鱼鳔结构正常,但未充气。(5)充气由口、咽、鳔管等多个器官协调完成,而gsc后期特异表达在咽部。

gsc突变体咽部软骨阿尔新蓝染色,及石蜡切片,苏木精伊红染色,结果均表

明突变体咽部结构正常。表明gsc突变后,鱼鳔未充气不是咽部异常导致的。(6)鱼鳔充气还受到神经调控,gsc后期表达在头部端脑和间脑,因此可能与鱼鳔充气有联系。

利用LiCl处理野生型胚胎,发育至第五天时,头部端脑和间脑缺失,鱼鳔不充气。结果表明,头部神经缺失会导致鱼鳔不充气。进一步工作需要证明gsc突变体头部神经是否异常,这样就能建立gsc突变后,头部神经缺失从而导致鱼鳔不充气的联系。