胚胎神经发育的新机制

本刊讯 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所景乃禾研究组发现调控脊髓背侧神经元分化的详细分子机制．成果发表于2011年7月5日的美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。     

寒武纪胚胎Markuelia的发育序列

摘要 基于最近发现的更多的精美保存的Markuelia hunanensis标本,并且借助于同步加速器辐射X-射线层析显微（技术）,建立了寒武纪胚胎Markuelia从卵裂阶段经过器官形成阶段至预孵化阶段的发育序列,特别是预孵化阶段的发育序列,即从吻刺和尾剌刚刚形成的最早时期直至即将孵化的最后时期的发育序列.这个发育序列提供了一个胚胎发育模式,而这一发育模式在现生的Scalidophorans（曳鳃类、兜甲类和动吻类）中尚未建立. 因而,它不仅加深了我们对Markuelia现生后裔胚胎发育的认识,而且为这类动物的演化和发育开拓了一个新的(研究)窗口.     

有待揭示的地球奥秘

谁在给地球“充电” 1917年．科学家发现地球表面带有负极电,但是地球究竟为什么带电,地球的“充电器”是什么,却没有人能说清楚。     

2-细胞小鼠胚胎电融合后的体外发育

细胞融合是研究细胞调节机理和多倍体对发育作用的技术。研究多倍体胚胎常用的手段是采用灭活的仙苔病毒(ISV)融合法、聚乙二醇(PEG)诱导融合法、细胞松弛素B(CB)介导法和电融合(EF)法。国外学者采用这4种方法均获得小鼠、大鼠和兔融合胚胎,分别研究了融合胚胎在体内或体外的发育。目前国内对小鼠多倍体胚胎研究的报道很少。黄少华等报道的小鼠电融合胚胎在体外培养时分裂率很低,未能从核型证明融合胚胎为四倍体,因为只有个别分裂胚胎在体外发育到8-细胞阶段。本实验采用电融合法研究2-细胞小鼠胚胎融合后的体外分裂及发育,并利用细胞遗传学方法分析融合后胚胎体外发育而成的附植前胚胎的染色体分裂相和分裂球数目,证明胚胎的多倍性及分裂率;通过与正常1-细胞和2-细胞小鼠胚胎体外发育结果进行比较,揭示电融合胚胎在体外分裂与发育的规律,为进一步研究多倍体胚胎发育机制提供参考。     

揭示蝗虫生物集群的奥秘

你知道吗？蝗虫其实是一种触角较短的蚱蜢，属于直翅目、蝗亚目昆虫。这种蚱蜢在其蚱蜢阶段，以独居的形式存在，外形和行为与其他种群的蚱蜢类似；而在某个时期，它们的生理及行为发生了根本性的变化：体形和大小明显变化，体色也发生较大变化，飞行距离增长。于是，它们就变成蝗虫了。     

体外培养神经元网络功能结构的长时间发育变化

神经功能结构的建立和维持是学习与记忆等高级功能的基础. 因神经网络的结构错综复杂, 节点行为多变且受多种因素的影响, 目前其拓扑结构的形成和维持机制尚不清楚. 基于多电极阵列系统, 本研究连续记录了体外长时间培养的海马神经元网络的自发放电活动; 利用不同电极放电序列之间的互相关系数映射功能连接强度, 构建网络拓扑结构图, 分析其发育特性. 对培养1~18周的3个样本的分析结果显示, 网络拓扑结构的形成和维持具有自组织和自解离特性: 网络连接建立期(1~3周), 邻近节点之间建立连接, 形成局域微网络; 随着网络的发育, 逐步形成多节点的复杂功能结构; 发育成熟期(12周后), 功能连接开始消退, 部分节点脱离网络, 网络聚集程度增加. 不同发育时期网络各节点连接强度的分布均符合幂率分布, 表明无外界输入的培养神经元网络是具有无尺度特征的复杂网络. 本研究有助于复杂神经网络结构的形成及维持机制分析, 为研究神经发育和神经系统信息处理机制提供新的视野.     

大鼠大脑皮质发育过程中FLnI-L1表达谱分析

基因组中存在大量重复序列,这些重复序列究竟具有何种生物学功能以及通过何种方式发挥功能目前仍然是一个未解之谜.许多重复序列来源于转座元件在基因组中的整合,long interspersed elements(LINE-1,L1)逆转座子是哺乳动物基因组中非常重要的一类转座元件,由其来源的DNA序列占基因组的17%,并且L1可能通过多种方式影响基因组.虽然目前基因组中仍然有少数L1保留转座能力,大部分L1由于积累了大量的突变而失去了转座能力.正常组织中L1究竟呈现怎样的表达状况,是否发挥不依赖转座作用的功能,目前尚缺乏最基本的了解.通过采用高通量测序方法,我们在转录组水平研究了大鼠不同发育期大脑皮质中一类不具备转座活性的全长非完整L1(FLn I-L1)的表达模式,分析了FLnI-L1的表达与邻近基因的关系.同时,通过全基因组水平分析与FLn I-L1表达趋势一致的基因,我们推测FLnI-L1可能参与调控与神经发育有关的信号通路.本研究揭示了大鼠大脑皮质发育过程中FLn I-L1的表达模式,为进一步研究L1的生物学功能奠定了基础.     

外源视黄酸诱导斑马鱼头部和尾部躯干神经嵴的发育

视黄酸是一种在脊椎动物胚胎发育中起重要作用的信号分子，用斑马鱼胚胎为材料，以神经嵴细胞特异表达基因sox9b和crestin为标记，研究了外源视黄酸对神经嵴细胞发育的影响。用10^-7mmol/L浓度的全反式视黄酸处理50％外外期的斑马鱼胚胎，可以诱导sox9b在前脑表达，诱导crstin在前脑和中脑表达，结果使由头部神经嵴细胞分化的色素细胞大量增多，另一方面，视黄酸处理还诱导sox9b和crestin在神经外胚层后部边缘区表达，该区域的细胞过早分化为神经嵴细胞可能影响尾芽形成中背部和腹部细胞的融合，从而抑制了尾部的正常发育。     

以胚胎干细胞为核供体能促进异种重构胚的体外发育

体细胞在异种成熟的去核卵母细胞中能够去分化和重编程,并能发育到囊胚,甚至能全程发育正常出生。为了评价胚胎干细胞作为供核细胞在异种动物克隆中的意义,以小鼠胚胎干细胞（ES）为核供体,兔成熟的去核卵母细胞为受体构建异种重构胚,分析其在体外的发育能力,并以小鼠胚胎成纤维细胞和成年小鼠外耳皮肤的成纤维细胞为对照。通过核移植的方法分别把3种细胞移入成熟的兔去核卵母细胞透明带下,经电融合和激活后,在体外培养,胚胎干细胞作为供核细胞所构建的异种重构胚在体外发育到囊胚的比例为16.1％,明显高于用成年小鼠外耳皮肤成纤维细胞（0％～3.1％,P<0.05）和小鼠胚胎成纤维细胞（2.1％～3.7％,P<0.05）所构建的异种重构胚的体外囊胚发育率.重构囊胚细胞经染色体分析,证实其染色体来源于小鼠胚胎干细胞。以上结果显示,用胚胎干细胞作为供核细胞,比体细胞作为供核细胞所构建的异种重构胚更容易进行重编程,并且胚胎干细胞指导异种克隆胚胎正常发育的能力强于体细胞。     

棉花纤维发育和体细胞胚发生过程中实时定量PCR内对照基因的筛选

实时定量PCR技术(qRT-PCR)能够快速地对多个样品进行基因表达分析, 因此已成为芯片和微点阵数据验证的常用手段. 为了得到更精确的数据, 通常需要一个和多个内对照基因来平衡化qRT- PCR数据. 目前一般选择持家基因(housekeeping gene)作为内对照, 但很多持家基因的表达水平随着环境的改变而改变. 在棉花纤维发育和体细胞胚发生机制研究过程中已经产生大量芯片和微点阵数据, 但目前在采用实时定量PCR验证这些数据时都只用了一个持家基因来平衡化数据. 为了验证其可靠性, 本研究根据常用的持家基因(18S rRNA, Histone3, UBQ7, Actin, Cyclophilin, Gbpolyubiquitin-1和Gbpolyubiquitin-2)设计了7对引物, 用相对的绝对定量法验证了在棉花不同组织和不同发育阶段(21个样品)表达水平的稳定性, 发现在纤维发育的后期(17 DPA (day post anthesis)以后), 这些基因的表达都下调, 而纤维发育后期特异表达基因AGP的表达从15 DPA开始到27 DPA一直都呈上升趋势. 因此对于纤维系列特别是纤维发育后期基因的qRT-PCR更好的选择是相对的绝对定量. 而对于非纤维系列, 这些持家基因的表达水平相对纤维系列变化幅度较小, 但为了得到更精确的表达数据, 应该同时用Histone3, UBQ7和Gbpolyubiquitin-1一起来平衡化qRT-PCR数据.     

早期干预对早产儿发育的影响

胎龄在37周以前出生的活产婴儿称为早产儿或未成熟儿(premature infant).其出生体重大部分在2 500 g以下,头围在33 cm以下.过早离开母体的早产儿,神经系统发育不成熟,有认知和行为缺陷等表现,严重影响了早产儿生后脑的正常发育,早产儿出生后免疫系统也发生障碍,因此干预早产儿的后天发育显得十分必要.现对目前有关旱期干预的研究做一综述.     

植物发育研究的进展及前景

在植物一生中,分生组织不断产生根、茎、叶和花等器官,即狭义的发育,植物发育是基因型与环境因子相互作用的结果。最近,已鉴定出几种参与植物器官发育的基因,这是基因工程操纵植物发育的良好开端和基础。通过调节植物激素的表达也可以有效地控制植物器官的发育。可以预言,不久人们能够控制、改良植物发育的任何方面,赋予其理想的性状,造福人类社会。     

微观生命世界的奥秘（二）

以下为2008年英国维康基金图片奖获奖作品。英国维康信托基金会是一家独立的资助科学研究的慈善机构,由亨利&#183;威康爵士于1936年创办。基金来源于私人捐款,并以长期稳定的方式经营管理。维康基金的用途是“发展用于改善人类和动物健康的科学研究”,主要资助对象是英国医学和生物学领域的研究人员。     

重庆忠县中坝遗址出土的动物骨骼揭示的动物多样性及环境变化特征

重庆忠县中坝遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼,经对其中129165块骨骼标本归类分析发现,这些骨骼可归为哺乳类、鱼类、鸟类、两栖类和爬行类这5大类,共有13目28科42属.在考古断代和AMS14C测年基础上,通过对出土骨骼统计分析和最小个体数变化研究发现:(1)中坝地区在2370～200BC绝大部分时间均有分布的动物主要是栖息林间和草地的鹿、毛冠鹿、麂,先民饲养的猪和狗,啮齿类的兔和黑家鼠,表明本区在该阶段基本上存在着良好的森林和草地生态环境,先民饲养家畜从1750～1000BC就已开始,并一直延续了下来;(2)犀牛只在2000～1750,1000～700和700～500BC阶段出现,表明这几个阶段草地和湿地生态环境可能更好一些;(3)而猴和棕熊只在1750～1000BC以后出现,可能表明1750～200BC期间森林条件更为优越,有利于林栖动物生长;(4)水牛和牛以及水獭最小个体数出现在2370～1750BC可能暗示早期水域面积比后期更广;(5)中坝遗址在2000～1750和1000～500BC的地层中,均发现有犀牛骨骼,根据现生犀牛所处的气候与生态环境分析,可初步推测在2000～1750和1000～500BC时中坝年平均气温及降水量可能比现今要高.1100～850BC虽然处于竺可桢先生提出的五千年来的第一个低温期,但大九湖泥炭地层揭示的该时期仍存在有大量桑属、榆、水青冈、栎、栗等孢粉,应表明至少在大九湖和中坝遗址地区气候仍然较为适宜;(6)中坝遗址在310～200BC出土了白唇鹿骨骼,根据现生白唇鹿所处的气候与生态环境分析,可初步推测在310～200BC期间中坝地区年平均气温和降水量比现今要低.前人对中坝遗址地层有机碳含量的研究亦证实了这一点.     

微观生命世界的奥秘（一）

以下为2008年英国维康基金图片奖获产品.英国维康信托基金会是一家独立的资助科学研究的慈善机构,由亨利·威康爵士于1936年创办.基金来源于私人捐款,并以长期稳定的方式经营管理.     

造福人类的善举千载难逢的机遇--中国发展治疗性克隆的意义

2005年2月18日，第59届联合国大会法律委员会通过一项决议，禁止任何形式的克隆人试验，“只要这种做法违反人类尊严和保护人的生命原则”。从表决的结果看，投反对票的比利时、中国、英国、瑞典、日本、新加坡等35国完全处在少数，不仅明显低于赞成票(包括美国、德国、荷兰、巴西等71国)，也低于弃权票(伊斯兰国家等43国)。     

胚胎的智慧

生物的智慧是从什么时候开始的?最新研究认为,许多动物在出生之前就已拥有应对周围环境的某些能力。生命诞生之初胚胎的智慧令人叹为观止。     

肢体骨折时常用的三种现场固定法

运动性损伤一向是校园意外伤害事件中让老师和家长深感头痛的问题,因而如何提高学生群体的自救互救能力,营造一个安全、和谐的锻炼氛围,备受老师和家长的重视。     

不同发育时期玉米株高QTL的动态分析

玉米株高不仅是一个重要的农艺性状, 而且是发育生物学研究中较理想的模式性状之一. 以优良玉米杂交组合综3×87-1的266个F_2∶3家系为材料, 利用覆盖玉米10条染色体的分子标记连锁图, 采用复合区间作图法并结合条件分析法, 在不同发育时期, 研究玉米株高QTL的动态变化. 通过一年两点(武汉和襄樊)的随机区组的田间实验, 考察了5个不同时期的株高. 根据不同时期的实际数据进行QTL分析, 在5条染色体的不同区段定位了8个QTL(LOD≥2.5), 但在检测的时期和效应值上有一定的差异, 有3个QTL在5个时期都检测到, 不同的测定时期, 单个QTL所解释的表型变异为3.8%~17.1%之间, 表明控制株高的QTL在不同时期的表达是不一样的. 根据不同时期的净增长量数据, 共检测到7个控制株高的条件QTL, 几乎在各个时期都检测到条件QTL, 其中Ph1-1, Ph1-2, Ph3, Ph5-2和Ph9在2个点均同时被检测到. 单个条件QTL所解释的表型变异为3.8%~12.3%之间. 这些结果表明, 控制玉米株高的QTL以一定的时空方式表达, 因此, 在对株高等数量性状进行分子标记辅助选择时, 应对不同发育时期的QTL进行选择才可能达到理想效果.