生物通报道  近日来自中科院水生生物研究所的科研人员成功构建出能标示肝脏全程发育的转基因鱼，研究论文“An Apo-14 Promoter-Driven Transgenic Zebrafish That Marks Liver Organogenesis” 在线发表在7月22日的《PLoS ONE》杂志上。

领导这一研究的是中国科学院水生生物研究所研究员、国家科学技术部973计划"重要养殖鱼类品种改良的遗传和发育基础研究"项目首席科学家桂建芳博士。该研究得到国家基础研究973计划和国家重点实验室自主研究项目的资助

脊椎动物的器官形成是一个复杂而又难以看到的发育过程。然而，依赖于转基因技术发展起来的细胞命运追踪和组织特异呈像就像黑暗中的灯光，可以照亮器官发生难以观察到的细节。就肝脏器官发育研究来说，本世纪以来虽已获得过几个标示肝脏发育的转基因斑马鱼品系，但迄今还没有报道过能标示肝脏全程发生特别是前期发育的转基因鱼。

桂建芳课题组研究人员对银鲫和石斑鱼14kDa阿朴脂蛋白（Apo-14）进行了分子和表达特征研究的基础上，进一步分析了Apo-14在斑马鱼胚胎发育中的时空表达图式，分离出斑马鱼Apo-14的启动子序列，构建出由Apo-14启动子序列驱动绿色荧光蛋白报告基因表达的转基因斑马鱼Tg(Apo14: GFP)，并观察到其母源表达和受精后转位。用该转基因鱼雄鱼与野生型雌鱼交配，在其杂合胚胎中可以追踪绿色荧光蛋白起始表达的细胞及其详细的发育行为。有意思的是，当胚胎发育至10小时尾芽刚刚显现时，Apo-14启动子驱动的绿色荧光蛋白开始在卵黄多核层（YSL）表达，并在16至17小时胚胎发育到14体节时，其典型的盐椒状表达图式在卵黄多核层中明显可见。到20小时时，一个绿色荧光点出现在脊索和卵黄囊之间靠近视泡的区域，该荧光点随后被证实为发育成肝脏的肝原基。进而，他们以此为标记，详细观察记录了肝脏器官发生的动态过程，因为Apo-14启动子驱动的绿色荧光蛋白持续地表达在肝原基和成鱼肝脏中的成肝细胞、肝祖细胞和肝细胞中。此外，还观察到肝祖细胞和卵黄多核层中的阳性细胞核有相似的形态特征，推测它们可能起源于早期胚胎的同一前体细胞。

这一研究为研究肝脏发育及其器官发生提供了一个从早期内胚层细胞就开始表达直到完整的肝脏器官形成都可观察的一个新的转基因鱼。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

An Apo-14 Promoter-Driven Transgenic Zebrafish That Marks Liver Organogenesis

Several transgenic zebrafish lines for liver development studies had been obtained in the first decade of this century, but not any transgenic GFP zebrafish lines that mark the through liver development and organogenesis were reported. In this study, we analyzed expression pattern of endogenous Apo-14 in zebrafish embryogenesis by whole-mount in situ hybridization, and revealed its expression in liver primordium and in the following liver development. Subsequently, we isolated zebrafish Apo-14 promoter of 1763 bp 5′-flanking sequence, and developed an Apo-14 promoter-driven transgenic zebrafish Tg(Apo14: GFP). And, maternal expression and post-fertilization translocation of Apo-14 promoter-driven GFP were observed in the transgenic zebrafish line. Moreover, we traced onset expression of Apo-14 promoter-driven GFP and developmental behavior of the expressed cells in early heterozygous embryos by out-crossing the Tg(Apo14: GFP) male to the wild type female. Significantly, the Apo-14 promoter-driven GFP is initially expressed around YSL beneath the embryo body at 10 hpf when the embryos develop to tail bud prominence. In about 14-somite embryos at 16–17 hpf, a typical “salt-and-pepper” expression pattern is clearly observed in YSL around the yolk sac. Then, a green fluorescence dot begins to appear between the notochord and the yolk sac adjacent to otic vesicle at about 20 hpf, which is later demonstrated to be liver primordium that gives rise to liver. Furthermore, we investigated dynamic progression of liver organogenesis in the Tg(Apo14: GFP) zebrafish, because the Apo-14 promoter-driven GFP is sustainably expressed from hepatoblasts and liver progenitor cells in liver primordium to hepatocytes in the larval and adult liver. Additionally, we observed similar morphology between the liver progenitor cells and the GFP-positive nuclei on the YSL, suggesting that they might originate from the same progenitor cells in early embryos. Overall, the current study provides a transgenic zebrafish line that marks the through liver organogenesis.

作者简介：

桂建芳

中国科学院水生生物研究所研究员、博士生导师

桂建芳，男，汉族，1956年6月28日出生，中共党员，理学博士，中国科学院水生生物研究所研究员、博士生导师；1999年至2007年任水生所常务副所长、所长；现为淡水生态与生物技术国家重点实验室主任；中国水产学会副理事长，中国海洋湖沼学会副理事长，农业部第八届科学技术委员会委员，武汉市科学技术协会副主席，湖北省遗传学会和湖北省生物工程学会副理事长，中国鱼类学会理事，中国遗传学会理事；《水生生物学报》主编，《Cell Research》、《Pakistan Journal of Zoology》、《实验生物学报》、《遗传学报》、《遗传》、《动物学研究》、《海洋与湖沼》、《中国水产科学》编委；国家科学技术部973计划"重要养殖鱼类品种改良的遗传和发育基础研究"项目首席科学家；国家水产原良种审定委员会副主任。

1982年1月毕业于武汉大学细胞生物学专业，获学士学位； 1984年12月在武汉大学遗传学专业获硕士学位，同年到中国科学院水生生物研究所工作；1995年6月在中国科学院水生生物研究所获理学博士学位。1991年12月至1994年9月曾在美国俄亥俄医学院和加州大学圣迭戈校区进行工作访问和博士后研究，主要研究RNA剪接与细胞周期调控的关系。现在主要从事与鱼类育种生物技术相关的遗传、细胞和发育生物学研究。已在《Nature》、《PNAS》、《Mol.Biol.Evol.》、《Dev.Biol.》、《J. Virol..》、《Dev. Comp. Immunol.》、《Gene》、《Aquaculture》、《J. Mol. Evol.》、《J.Fish Biol.》、《中国科学》和《科学通报》等国内外核心刊物上发表研究论文260多篇，其中SCI刊源论文120多篇，被SCI引用1500多次，在国内外作大会或特邀报告60多次，出版论著6部。已培养毕业博士38名，硕士5名，出站博后6位，毕业的博士中获中国科学院院长特别奖1名，优秀奖2名。作为主持人培育出水产新品种1个（异育银鲫“中科3号”），获湖北省自然科学奖一等奖1项（2003年），湖北省科技进步奖二等奖1项（2005年），中国科学院自然科学奖三等奖1项（1995年），国家“八五”科技攻关重大成果奖1项（1996年），作为第二完成人获湖北省自然科学奖二等奖1项（2004年），参与完成的成果获国家自然科学奖二等奖1项（1995年）；授权专利5项。1988获中国青年科技奖，1989年获中国科学院青年科学家奖二等奖，1990年获湖北省青年科技精英称号，1994年获国家杰出青年科学基金资助，1995年获中国科学院青年科学家奖一等奖， 1996年获香港求是科技基金会杰出青年学者奖，1997年入选国家百千万人才工程，1998年获中国科学院优秀研究生导师奖，1998年获中国科学院有突出贡献的中青年专家称号，2003年获中国科学院优秀研究生导师奖，2003年获湖北省“五一劳动奖章”， 2004年获湖北省“劳动模范”， 2004年获科技部国家重点实验室计划先进个人等荣誉称号。

主持的学科组已创建了进行鱼类雌核生殖和性反转分子机理研究体系，克隆鉴定出一批与鱼类性别决定及分化相关基因和内分泌调控相关基因；建立了研究鱼类抗病毒基因的细胞模型，鉴定出一批参与鱼类抗病毒和免疫反应的基因，尤其是干扰素系统基因。近期的主要研究方向为鱼类发育遗传学和遗传育种工程。研究工作主要集中两个方面，一是在鱼类生殖和免疫相关基因的鉴定和功能研究方面，试图揭示鱼类雌核发育和卵子发生的调控机理，阐述鱼类早期胚胎发育过程中基因的时空表达，鉴别鱼类抗病基因；二是在水产动物分子遗传标记的鉴定和应用方面，试图找到用于区分水产动物不同种群或不同品系的分子标记，并将其应用于生态遗传和遗传育种研究。此外，还致力于鱼类细胞工程技术研究，如细胞培养和基因组操作等。

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