Vg1基因在文昌鱼体轴构建中的功能研究

论文摘要

Nodal信号通路在脊椎动物胚胎体轴建立具有重要作用,而TGF-β超家族成员Vgl、Nodal和Activin是介导Nodal信号的关键配体。在文昌鱼胚胎的体轴建立中,Nodal信号其同样具有重要作用,但目前尚不清楚是哪个配体参与了该过程。本文聚焦于Vgl,对其在文昌鱼体轴建立中的功能开展了如下研究。一、本文首先分析了文昌鱼Fg1基因在早期胚胎发育过程中的时空表达谱,发现Kg1基因在未受精卵和受精卵时期均未表达,直到32-细胞期时,Vgl同Nodal信号通路拮抗剂Lefty一样,表达于部分植物极细胞中。在随后的几个分裂期,Vgl仍集中于部分植物极细胞中;至囊胚晚期,Vgl表达集中在将来发育成胚孔背唇的区域;原肠晚期时,Vgl表达于背唇处中内胚层。二、本文进而利用TALEN基因编辑技术,建立了文昌鱼Vgl纯合突变体,并对其进行细致地研究,分析发现Vgl基因缺失会造成文昌鱼背部、前端结构缺失,后端异常膨大,胚体向上弯曲,肠道结构明显,腹部结构过度发育;背部和前端相应的标记基因表达消失,腹部标记基因的表达向背部扩张。以上结果说明,作1基因在文昌鱼背腹体轴的建立中具有重要功能。三、为了研究Vg1基因的合子启动是否依赖于Nodal信号通路,本文分别使用Nodal信号通路激活剂和抑制剂处理胚胎,发现Nodal信号过度激活将导致vg1基因表达区域扩大,而抑制Nodal信号活性将导致Vgl基因表达消失,因此说明,Vg1基因的合子表达受到Nodal信号通路的调控。四、Vg1敲除后发现有部分杂合子胚胎左侧结构消失,鳃裂原基停留腹侧无法向右侧转移,右侧的棒状腺呈两侧对称;右侧器官标记基因两侧对称,Nodal和Pitx及左侧器官标记基因表达消失,说明Vg1基因在文昌鱼左右体轴建立中同样具有重要功能,且具有剂量依赖性。为了进一步研究Vg1基因在文昌鱼左右不对称建立中的功能,本文进而注射Hsp70::Vg1质粒,并在左右体轴确立的关键时期热激胚胎以过表达Vgl基因。发现该处理可导致幼体出现两左侧表型:左右两侧各形成一个口,鳃裂原基开口位于腹侧,无法向右侧转移,左侧器官发育相关的基因Nodal和Pitx呈两侧对称表达。以上结果证明,Vg1基因对文昌鱼左右不对称建立至关重要。五、比较了Vg1与其他几个左右不对称基因的表达谱,发现Vg1不对称表达区域与Nodal,Lefty和Pitx相似,集中在胚胎左侧,但其出现左右不对称表达的时间明显晚于Cer,早于Nodal和Pitx。以上结果综合说明,在文昌鱼左右不对称建立信号网络中,Vgl可能位于Cer下游、Nodal和Pitx上游。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
•   一 文昌鱼简介
•     1.1 文昌鱼进化地位及其胚胎发育
•     1.2 文昌鱼的模式化
•   二 胚胎体轴的形成机制
•     2.1 背腹体轴的形成机制
•       2.1.1 脊椎动物背腹体轴的形成机制
•       2.1.2 文昌鱼背腹体轴的形成机制
•     2.2 左右体轴的建立
•       2.2.1 脊椎动物左右体轴的建立
•       2.2.2 文昌鱼左右体轴的建立
•   三 Vg1基因及其研究进展
•     3.1 代表性物种Vg1基因的研究进展
•     3.2 文昌鱼Vg1基因的研究进展
•   四 论文选题意义与研究目的
• 第二章 文昌鱼Vg1基因在背腹轴发育中的功能
•   一 材料和方法
•     1.1 实验材料
•     1.2 实验方法
•       1.2.1 整胚原位杂交胚胎的收集、固定与观察
•       1.2.2 TALEN介导的Vg1基因敲除载体的构建
•       1.2.3 TALEN突变效率检测和突变体筛选
•       1.2.4 Activin蛋白和SB505124浸泡实验
•       1.2.5 整胚原位杂交
•   二 结果
•     2.1 Vg1基因在文昌鱼早期胚胎过程中的时空表达谱
•     2.2 Vg1基因敲除效率检测及F0代个体筛选结果
•     2.3 F1代亚成体逐尾检测结果
•     2.4 Vg1突变体背腹轴发育缺陷表型分析
•     2.5 敲除沦1基因后背腹发育相关基因检测
•     2.6 Nodal信号通路激活剂和抑制剂处理Vg1基因的表达情况
•   三 讨论
•     3.1 文昌鱼Vg1基因不存在母源性表达
•     3.2 Vg1通过Nodal信号通路促进文昌鱼背部和前端组织的发育
•     3.3 文昌鱼Vg1与Lefty、Nodal基因表达情况分析
•     3.4 Nodal信号通路调控Vg1基因的表达
•     3.5 文昌鱼Nodal信号通路与早期背腹轴决定
• 第三章 文昌鱼Vg1基因在左右体轴发育中的功能
•   一 材料和方法
•     1.1 实验材料
•     1.2 实验方法
•       1.2.1 整胚原位杂交胚胎的收集、固定与观察
•       1.2.2 Hsp70::Vg1重组质粒的获得
•       1.2.3 热激Hsp70::Vg1质粒,过表达Vg1
•   二 结果
•     2.1 Vg1突变体左右体轴发育缺陷表型分析
•     2.2 敲除Vg1基因后左右发育相关基因检测
•     2.3 过表达Vg1基因后的表型观察
•     2.4 过表达Vg1基因后Nodal信号通路相关基因的表达情况
•     2.5 Vg1与左右体轴建立相关基因Nodal、Pitx、Cer基因的表达谱分析
•   三 讨论
•     3.1 Vg1基因参与文昌鱼左右不对称发育
•     3.2 Vg1在文昌鱼左右体轴发育中具有剂量效应
•     3.3 Vg1基因的左右不对称表达可能受到Nodal信号调控
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈爽

导师: 李光,王义权

关键词: 文昌鱼,信号通路,背腹体轴,左右体轴

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 厦门大学

分类号: Q78

总页数: 70

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