斑马鱼胚胎发育时期

斑马鱼胚胎发育的分期CHARLESB.KIMMEL,WILLIAMW.BALLARD,SETHR.KIMMEL等原著俄勒冈大学神经生物学学院；达特茅斯学院生物系黄万旭译浙江大学生命科学学院摘要：我们对斑马鱼（zebranfish,Daniorerio）胚胎发育的分期作了一系列的阐述。我们定义了胚胎发育的七段时期（period）——合子（zygote）、卵裂（cleavage）、囊胚（blastula）、原肠（gastrula）、分节（segmentation）、咽囊（pharyngula），以及孵化期（hatchingperiod）。这一划分强调了发生于受精后头3天的主要发育过程中的变化情况，同时我们也回顾了发生于每一时期的诸如形态发生及其他主要事件。时期的下一划分单位是分期（stage）。各分期都有名称，而非标号，反映了分期序列的灵活性和持续演变过程，因为我们从这一物种中还能得到更多。各分期的命名是基于用解剖立体显微镜（dissectingstereomicroscope）观察活体胚胎所容易观察到的形态学特征为依据的，同时也充分利用了活体胚胎的透明性，这一性质使我们可以用组合显微镜（compoundmicroscope）和Nomarski干涉相差照明（Nomarskiinterferencecontrastillumination）观察到即使很深层的结构。显微照相（photomicro-graphs）和组合显微描图（compositecameralucidalinedrawings）则以图片刻画了每一分期。此外还有一些图像则显示了发育过程中一些可用作分期辅助标志的显著特征。关键词：斑马鱼，形态发生，胚胎发生，合子，卵裂，囊胚，原肠，分节，咽囊，孵化目录概述................................................................................................................................................................1全文组织结构..................................................................................................................................................1步骤................................................................................................................................................................3温度与标准发育时间......................................................................................................................................8合子期（0-0.75h）..........................................................................................................................................9卵裂期（0.75-2.25h）.....................................................................................................................................9囊胚期（2.25-5.25h）...................................................................................................................................12原肠期(5.25-10h).........................................................................................................................................16体节期（10-24h）.........................................................................................................................................21咽囊期（24-48h）.........................................................................................................................................33孵化期（48-72h）.........................................................................................................................................42早幼期............................................................................................................................................................48谢辞..............................................................................................................................................................48斑马鱼胚胎发育的分期1概述分期为发育研究提供了准确度。这是因为不同的胚胎即使在同一群体中一起生长，其发育亦有不同程度的差异，我们已看到在斑马鱼发育过程中出现的不同步性。体外同时受精产生的胚胎，孵育于温度合适的稀疏环境（28.5℃，5-10个胚胎/ml），最早期即出现不同步性，并随时间延续愈加显著。通过对比显示，不同群体中的差异比同一群体中的更大。基因差异能部分说明而不能完全解决这一问题，因为即使来自同一斑马鱼克隆系的胚胎其发育亦有不同步性。就不同胚胎而言，通过形态学标准分期可部分解决这一问题。例如，头部的原始三叉神经感受神经元（primarytrigeminalsensoryneurons）和躯干的原始运动神经元（primarymotoneurons）都是在体节连续沿体轴出现这段时期内开始轴突发生的。通过体节数目分期比通过受精后逝去的时间分期能更准确地预测这些神经元在发育过程中的位置。参照分期序列来记录实验能提供很好的方式确保实验的再现性，并允许随后加入新的观察结果和数据。一系列基于形态学的划分同时也有利于交流，“18-体节胚胎”比“受精后18小时胚胎”这一称谓含有更丰富的意义，尤其在交叉物种比对中。以往的斑马鱼发育分期尽管不如目前的完善，也相当准确地反映了头一天的胚胎发育，并提供了多组有用的图片（HisaokaandBattle,1958;HisaokaandFirlit,1960）。Warga和Kimmel（1990）简要地描述了囊胚期和原肠期。本系列分期的先前版本见于已出版和发行的《斑马鱼手册》（TheZebrafishBook，Westerfield,1994）一书。新版做了细微的修正和补充，更新版本可以电子版形式在获得。表1.早期发育的各时期时期h描述合子0新受精的卵子完成首个合子细胞周期卵裂0.75细胞周期2至7快速同步发生囊胚2.25快速间时同步（metasynchronous）细胞周期（8，9）在原肠中期转变中变为延长的异步（asynchronous）周期；随后外包（epiboly）开始原肠5.25内卷（involution）、聚合(convergence)和延伸（extension）等形态学运动形成上、下胚层和胚轴；持续到外包运动结束分节10体节、原始咽弓和神经原节（neuromeres）发育；原始器官发生；开始运动；尾部出现咽囊24种系期（phylotypic-stage）胚胎；体轴由先前绕卵黄囊的弯曲状态开始伸直；循环系统、色素沉着和鳍开始发育孵化48原始器官系统完成快速形态发生；软骨在头和鳍中发育；陆续开始孵化早幼72鳔膨胀；觅食及积极的躲避行为全文组织结构我们命名了每一分期，而不是像其他序列那样使用数字编码，因为命名的分期更为灵活且易于记忆和识别。分期的定义不是一个瞬间的时刻点，而只是一个用以近似定位连续发育过程中一小段时间的手段。有了分期命名，我们就可以很容易地加入所知细节，或是为了某一特定的研究在序列中插入一个新的分期，而无需求助于诸如小数、负数、正数这类令人生厌的工具。例如：我们现在描述了一个5-，随后又描述了一个14-，但一项特定的研究可能要用到其间的8个分期（6-体节，7-体节等等），此时我们可以立刻明白其含义（而不必再行描述）。我们强调的是，这里不作描述并不意味将其排斥于分期之外。全文组织结构2表2.胚胎发育的分期a分期hHB描述合子期1-细胞01，2胞质流向动物极，形成胚盘卵裂期2-细胞0.753部分卵裂4-细胞142×2排列的卵裂球8-细胞1.2552×4排列的卵裂球16-细胞1.564×4排列的卵裂球32-细胞1.757规则的2层卵裂球，有时4×8排列64-细胞28规则的3层卵裂球囊胚期128-细胞2.2595层卵裂球；卵裂面不规则256-细胞2.57层卵裂球512-细胞2.759层卵裂球；NO：YSL形成1k-细胞31011层卵裂球；NO：单排YSL核；卵裂细胞周期轻度不同步高囊胚3.3311层卵裂球；胚盘开始变平；NO：2排YSL核；分裂不同步椭形3.6611胚盘变平产生椭球形；NO：多排YSL核球形412球形；胚盘与卵黄之间为水平边界穹顶4.3313仍为球形；当外包开始时，卵黄细胞向动物极顶起30%-外包4.6614胚层如倒置杯状不均一增厚；边缘达动植物极距离30%原肠期50%-外包5.25胚层厚度仍不均一胚环5.66胚环在动物极可见；50%-外包胚盾615胚盾在动物极可见；50%-外包75%-外包816背侧明显增厚；可见上下胚层和排泄（evacuation）区90%-外包9脑原基增厚；脊索原基从节板分离尾芽1017尾芽显著；脊索原基从神经突（neuralkeel）分离；早期小膨出（polster）；神经突前侧出现中间矢状沟；100%-外包体节期1-体节10.33第一体节沟5-体节11.6618小膨出显著；视囊，Kuperffer囊14-体节1619EL=0.9mm；眼基板；脑神经元，V形躯干体节；NO：前肾导管20-体节1920EL=1.4mm；0.5YE/YB1；肌收缩；晶状体；耳囊；交叉条纹；后脑神经元显著；尾部延伸26-体节22EL=1.6mm；HTA=125°；侧向条纹；耳石（otoliths）；原基-3咽囊期原基-524EL=1.9mm；HTA=120°；OVL=5；YE/YB=1；视网膜和皮肤早期色素沉着；中鳍折叠；卵黄血红细胞；