《动物胚胎发育》第一章 绪论

第一节动物胚胎发育研究简史经历了－描述性胚胎学比较胚胎学细胞胚胎学实验胚胎学分子胚胎学发育生物学第一章绪论一、描述性胚胎学1.我国古书记载《大戴礼记夏小正》－“正月孵桴”《埤雅》－”鸡二十日而化，鹜三十日而化“2.后成论(epigenesis)和先成论(preformation)之争

希腊哲学家Aristotle（公元前384-322)系统地研究了动物发育。他在对鸡胚和一些无脊椎动物胚胎观察后提出胚胎发育的两种假设：后成与先成Preformation:生物个体一切组成部分都早就存在于胚胎中，各个部分随着胚胎发育而长大。先成论又分为卵源学派和精源学派

Aristoteles（384-322）WilliamHarvey（1578-1657）1651年WilliamHarvey提出卵源学说。发表于《动物发育论业》（Excercitationesdegenerationeanimalium）17世纪，精原学说的代表人物NicholasHartsoeker所想像的精子中的微型人。

此外，还有套装学说CasparWolff(1759)提出渐成论(epigenesis)，认为成体是由一相对无型的卵逐渐形成的。

17世纪，意大利胚胎学家MarcelloMalpighi观察到的鸡胚。二、比较胚胎学俄国学者冯贝克尔（KarErnstvonBaer，1792-1876）提出的“Baer定律”海克尔（E.H.Haeckel，1834-1919)提出的”发生重演学说”－个体发生重演了系统发生三、细胞胚胎学19世纪30年代末，Schwann等提出细胞学说。19世纪40年代,Weismann提出了生殖细胞论，认为后代个体是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息；卵子是一个细胞，其分裂产生的细胞可分化出不同组织，从而否定了先成论。种质学说的内容：种质（染色体）是机体内参与生物遗传与生殖的一种因子，包含在生殖细胞中，通过个体发生与受精过程连续地传递给后代；AugustWeissman(1883)种质学说A.Weismann1834-1914受精卵卵裂时获得相同数目的染色体，但组成染色体的核决定子并不均等分配到不同的细胞中，不同的核决定子决定细胞的发育命运；只有发育成生殖细胞的细胞获得全部的核决定子。AntonivanLeeuwenhoek（1632－1723）AntonivanLeeuwenhoek（1677－1679）发表了观察到人和动物精子。19世纪OscarHertwig发现受精卵含有两个细胞核，并最终合并为一个细胞核，仅卵细胞提供细胞质，表明细胞核含有遗传的物质基础。19世纪末，发现染色体及其数目在发育中的变化规律，使孟德尔遗传定律有了物质基础。四、实验胚胎学1.Roux的实验（WilhelmRoux，卢斯，1850-1924）HansDriesch（杜里舒，1867-1941）的实验表明，海胆胚胎具有在局部被排除或受损伤后仍正常发育的能力，即胚胎发育是可调节的。2.HansDriesch的实验11924年，HansSpemann和Hildemangold的移植实验(蝾螈）表明，胚胎的一种组织可以指导另一种相邻组织的发育（胚胎诱导）。（1935年获得医学和生理学诺贝尔奖）HansSpemann（1869-1941)3.胚胎诱导4.核移植与克隆动物上世纪50-60年代，两栖类的核移植获得成功后；上世纪80-90年代，

绵羊、牛、家兔、猪等动物核移植相距获得成功；I.Wilmut（1997）“多莉羊”诞生。I.Wilmut五、化学胚胎学和分子胚胎学20世纪初开始，应用化学方法研究了胚胎发育过程中细胞组织的化学变化、能量变化，借以了解胚胎的生理活动对形态发生的影响，激素对发育的影响，以及诱导物质的化学本质；20世纪70年代，从基因水平研究胚胎细胞的分化、胚胎细胞的生长、分裂和运动，以及核质的关系。发育生物学（developmentalbiology）是一门研究生物体从配子发生、受精、胚胎发育、生长到衰老、死亡规律的科学。发育生物学是应用现代生物学技术研究生物发育机制的科学。六、发育生物学发育生物学是一门什么样的学科发育生物学是一门新兴的科学，它是由细胞、遗传、生化、分子等生命科学的发展及与胚胎学的渗透，在胚胎学的基础上形成的一门生命科学。研究任务：代表动物的个体的发生过程。第二节、动物胚胎发育的研究内容发育生物学研究的模式动物便于试验研究发育中的机制和变化规律的生物称为模式生物。模型动物的共同特点：1.取材方便－一年四季都可以取材、生活周期短；2.胚胎结构简单、数量多、胚胎大、具可操作性；3.染色体数量少、可进行遗传学研究成虫体长1mm，身体透明；2.易于养殖，可冷冻保存；3.性成熟短：2.5-3天；生命周期短，一般为3.5天；4.易于诱变和转基因等；5.基因组序列已全部测出.1.线虫(Caenorhabditiselegans)：软体动物模型

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2002

SydneyBrenner

H.RobertHorvitz

JohnE.Sulston

成虫长度仅为2mm，易于繁殖；

2.产卵力强，产出的卵子大，易于观察；

3.幼虫存在变态过程，是分析器官芽细胞增殖机制的理想模型；

4.生命周期短，实验室条件下，12天就可完成一次世代交替；

5.基因组序列已全部测出

6.具有成熟的遗传操作的方法，具备众多的突变品系;

7.有特殊的染色体结构（多线染色体，可分成102条区带）,有比较复杂的行为能力.Nesslein-VolhardC（德国）、WeichausE和LewisEB（美国）学者分享了1995年诺贝尔生理学和医学奖。2、果蝇(Drosophilamelanogaster):昆虫模型1.成虫体长约7cm，易饲养；2.卵母细胞体积大、直径约为1-2mm，数量多，易于显微操作；3.透明的卵壳可以采用手术或化学方法脱去，从胚胎中分裂的裂球在生理盐水中就可继续发育。4.世代周期较长，一般为1-2年（性成熟）；5.古老的四倍体物种（X.tropicalis为二倍体品系），基因操作较为困难；3、爪蟾(Xenopuslaevis)：两栖动物模型4、斑马鱼(Brachydaniorerio):鱼类模型1.个体小，成体长3-4cm，适合在实验室养殖；2.每隔一周可产几百粒卵子。3.体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快；4.胚胎透明，易于观察；5.繁殖周期短，孵出后约3个月可达性成熟；6.易于进行人工突变，遗传操作方法成熟；基因组序列已全部测出。5、经典的模式动物－鸡：鸟类模型属于鸟纲，鸡形目，雉科、原鸡属小鼠(musmusculus,Mouse):哺乳动物模型1.最小的哺乳动物之一(25-40g)，世代周期短；2.进化上与人类接近(60-75百万年)；3.胎盘形成和早期胚胎发育与人类相近；4.组织器官结构和细胞功能与人类相似，有高级神经活动;5.基因组测序计划已完成,人类99%基因存在于小鼠，基因同源性高达78.5%,基因组93%区域基因排列顺序与人类相同；6.基因组改造的技术手段成熟；MarioR.Capecchi(b.1937);B.S.1961,AntiochCollege;Ph.D.1967,HarvardUniversity.2007获诺贝尔医学或生理学奖。动物胚胎发育的研究内容（1）生殖细胞的发育－生殖质、配子形成及其基因表达、卵子成熟调控等；（2）受精－精子变化、精卵结合、精子入卵后的卵子变化、合子的基因表达和细胞分化（干细胞、细胞调亡分化决等；（3）卵裂－卵裂方式、基因表达、中期囊胚转换等；（4）三胚层分化发育与进化和器官发生－细胞分化和器官原基的形成、胚体雏形的建立、器官原基的继续发育及其基因调控；（5）着床－囊胚和子宫的相互作用、胚胎植入子宫内膜及其机制；（6）分化的机理－内外因素如何指导胚胎细胞差异的基因表达；（7）胚胎干细胞－干细胞的分离培养、动物克隆、组织器官的培养等；（8）胚胎工程SeanCarrollatWisconsin

其它。。。。有趣的oftenquiteinteresting andsometimesevenfascinating令人好奇的curiousandsometimesmysteriousJordtSE,JuliusD(2002).Molecularbasisforspecies-specificsensitivityto"hot"chilipeppers. Cell108:421-30TheChickenVR1OrthologRespondstoNoxiousHeatorProtons,butNottoCapsaicin

Whybirdsdon’tsensepeppersbutwedo?DiPalma,F.,Belyantseva,I.A.,Kim,H.J.,Vogt,T.F.,Kachar,B.,andNoben-Trauth,K.(2002).MutationsinMcoln3associatedwithdeafnessandpigmentationdefectsinvaritint-waddler(Va)mice.Proc.Natl.Acad.Sci.USA99,14613-14615Deafnessinspontaneouslyoccurringmousemutantspositionalcloning:Mcoln3asthegenemutatedinvaritint-waddlerMcoln3encodesaTRPmember.

HowCloseAreWetoUnderstandHumanHearingNow?SchaalB*†,CoureaudG*†,LangloisD†‡,GiniesC‡,SemonE‡&

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CentreEuropéendesSciencesduGoût,CNRS(fre2328),21000Dijon,France

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UnitéMixtedeRecherchesurlesArômes,Inra,21000Dijon,France

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ÉtablissementNationald'EnseignementSupérieurAgricole,21000Dijon,France

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Theseauthorscontributedequallytothiswork

Chemicalandbehaviouralcharacterizationoftherabbitmammarypheromone

Nature

424,68-72(03Jul2003)

Sequence(duration5

s)ofa2-day-oldpup'ssearching–graspingresponsedirectedtotheglassfunneloftheGCsniff-port.

昼夜节律与生育机制存在关联在哺乳动物中，中年雌性动物开始进入绝经期的这个过渡期，动情周期开始变得越来越不规律。而一项发表在《CellReport》上面的文章指出，他们可以通过控制小鼠所处环境中的明-暗变化，来控制中年雌性小鼠的动情周期。他们指出，通过调节周期性的光线变化（即光照周期），既可以改善小鼠的这种动情周期，也可以导致动情周期更加紊乱。

《ScienceDaily:Alteringdailylight-darkcyclesaffectsfertilityinmiddle-agedfemalemice》

《ScienceMediaCenter:expertreactiontonewresearchinmiceonfertilityandlight-darkcycle》发育生物学应用技术举例1实验胚胎技术细胞标记技术细胞移植技术胚胎嵌合切割技术2鉴定发育相关基因技术基因诱变反转录病毒插入利用同源性克隆基因基因芯片/核酸杂交法酵母双杂交3基因表达检测技术

mRNA、蛋白质检查启动子活性表达报告基因指示4基因对发育影响的功能研究基因敲除、转基因

RNA干扰异位、异时、过量表达第三节动物胚胎发育研究的应用前景一、在农业上的应用1.野生动物保护死亡动物生殖细胞的利用；单精受精；猛犸象复原;2.家畜改良和新品种培育胚胎工程胚胎移植基本程序我国首次完成的成年体细胞克隆猪

（北京农业大学，李宁）我国首次完成的成年体细胞克隆牛群体（引自ChenDY等，2003）C.L.Markert和R.M.Petters（1978）利用白、黑和黄色鼠获得三色被毛嵌合体；K.Illmensee（1975）利用畸胎瘤细胞成功获得嵌合体小鼠。此项技术以后发展为利用ES制