Xác định các gen có chức năng độc đáo và thiết yếu trong sự phát triển của cá ngựa, Danio rerio

Development (Cambridge) - Tập 123 Số 1 - Trang 1-36 - 1996
Pascal Haffter1, Michael Granato1, Michael Brand1, Mary C. Mullins1, Matthias Hammerschmidt1, Donald A. Kane1, Jörg Odenthal1, Fredericus J. M. van Eeden1, Yun‐Jin Jiang1, Carl‐Philipp Heisenberg1, Robert N. Kelsh1, Makoto Furutani‐Seiki1, Elisabeth Vogelsang1, Dirk Beuchle1, Ursula Schach1, Cosima Fabian1, Christiane Nüsslein–Volhard1
1Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Abteilung Genetik, Spemannstrasse 35, 72076, Tübingen, Germany

Tóm tắt

TÓM TẮT Trong một cuộc sàng lọc quy mô lớn, chúng tôi đã phân lập các đột biến thể hiện kiểu hình có thể quan sát được cụ thể trong phôi hoặc ấu trùng sớm của cá ngựa, Danio rerio. Cá đực đã được xử lý bằng ethylnitrosourea (ENU) và các gia đình F2 từ các cặp giao phối giữa các cá thể F1 anh chị em, dị hợp tử cho một bộ gen đã được đột biến, đã được nuôi dưỡng. Trứng đã được thu từ nhiều lần giao phối giữa các cá thể F2 anh chị em, dẫn đến việc chấm điểm cho 3857 bộ gen đã được đột biến. Con cái F3 đã được chấm điểm vào ngày thứ hai, thứ ba và thứ sáu của quá trình phát triển, sử dụng kính hiển vi soi nổi. Trong một cuộc sàng lọc tiếp theo, các phôi đã cố định được phân tích để tìm hiểu sự định hướng chính xác của tấm thấu kính. Tổng cộng có 4264 đột biến đã được xác định. Hai phần ba số đột biến thể hiện những bất thường khá tổng quát cuối cùng đã bị loại bỏ. Chúng tôi đã giữ lại và đặc trưng hóa 1163 đột biến. Trong các cuộc giao phối bổ sung diễn ra giữa các đột biến có kiểu hình tương tự, 894 đột biến đã được phân bổ cho 372 gen. Tần suất allele trung bình là 2.4. Chúng tôi xác định các gen liên quan đến sự phát triển sớm, dây sống, não, tủy sống, somite, cơ, tim, tuần hoàn, máu, da, vây, mắt, túi tai, hàm và cung mang, mẫu sắc tố, hình thành sắc tố, ruột, gan, khả năng di chuyển và phản ứng chạm. Bộ sưu tập của chúng tôi chứa các allele của hầu hết tất cả các đột biến cá ngựa đã được mô tả trước đây. Từ các tần suất allele và các cân nhắc khác, chúng tôi ước tính rằng 372 gen được xác định bởi các đột biến có thể đại diện cho hơn một nửa số gen mà có thể đã được phát hiện bằng cách sử dụng tiêu chí của cuộc sàng lọc của chúng tôi. Tại đây, chúng tôi đưa ra một cái nhìn tổng quát về phổ các kiểu hình đột biến đã thu được, và thảo luận về giới hạn cũng như tiềm năng của một cuộc sàng lọc độ bão hòa gen ở cá ngựa.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Baier, 1996, Genetic dissection of the retinotectal projection, Development, 123, 427, 10.1242/dev.123.1.415

Brand, 1995, Keeping and raising zebrafish (Danio rerio) in Tübingen, Zebrafish Science Monitor, 3, 2

Brand, 1996, Mutations in zebrafish genes affecting the formation of the boundary between midbrain and hindbrain, Development, 123, 179, 10.1242/dev.123.1.179

Brand, 1996, Mutations affecting development of the midline and general body shape during zebrafish embryogenesis, Development, 123, 129, 10.1242/dev.123.1.129

Brenner, 1974, The genetics of Caenorhabditis elegans, Genetics, 77, 71, 10.1093/genetics/77.1.71

Chen, 1996, Mutations affecting the cardiovascular system and other internal organs in zebrafish, Development, 123, 293, 10.1242/dev.123.1.293

Dale, 1992, Bone morphogenetic protein 4: a ventralising factor in Xenopus development, Development, 115, 573, 10.1242/dev.115.2.573

Driever, 1996, A genetic screen for mutations affecting embryogenesis in zebrafish, Development, 123, 37, 10.1242/dev.123.1.37

Endo, 1968, Chromosomes of the zebrafish, a model for cytogenetic, embryologic, and ecologic study, J. Heredity, 59, 382, 10.1093/oxfordjournals.jhered.a107755

Furutani-Seiki, 1996, Neural degeneration mutants in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 229, 10.1242/dev.123.1.229

Gans, 1975, Isolation and characterisation of sex linked female sterile mutants in Drosophila melanogaster, Genetics, 81, 683, 10.1093/genetics/81.4.683

Granato, 1996, Genes controlling and mediating locomotion behavior of the zebrafish embryo and larva, Development, 123, 399, 10.1242/dev.123.1.399

Haffter, 1996, Mutations affecting pigmentation and shape of the adult zebrafish, Development, Genes & Evolution, 10.1007/s004270050051

Halpern, 1993, Induction of muscle pioneers and floor plate is distinguished by the zebrafish no tail mutation, Cell, 75, 99, 10.1016/S0092-8674(05)80087-X

Hammerschmidt, 1993, The expression of a zebrafish gene homologous to Drosophila snail suggests a conserved function in invertebrate and vertebrate gastrulation, Development, 119, 1107, 10.1242/dev.119.4.1107

Hammerschmidt, 1996, dino and mercedes, two genes regulating dorsal development in the zebrafish embryo, Development, 123, 95, 10.1242/dev.123.1.95

Hammerschmidt, 1996, Mutations affecting morphogenesis during gastrulation and tail formation in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 143, 10.1242/dev.123.1.143

Hatta, 1991, The cyclops mutation blocks specification of the floor plate of the zebrafish central nervous system, Nature, 350, 339, 10.1038/350339a0

Heisenberg, 1996, Genes involved in forebrain development in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 191, 10.1242/dev.123.1.191

Horvitz, 1980, Isolation and genetic characterization of cell-lineage mutants of the nematode Caenorhabditis elegans, Genetics, 96, 435, 10.1093/genetics/96.2.435

Jiang, 1996, Mutations affecting neurogenesis and brain morphology in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 205, 10.1242/dev.123.1.205

Jones, 1992, DVR-4 (Bone morphogenetic protein-4) as a posterior-ventralizing factor in Xenopus mesoderm induction, Development, 115, 639, 10.1242/dev.115.2.639

Jürgens, 1985, A group of genes controlling the spatial expression of the bithorax complex in Drosophila, Nature, 316, 153, 10.1038/316153a0

Jürgens, 1984, Mutations affecting the pattern of the larval cuticle in Drosophila melanogaster II. Zygotic loci on the third chromosome, Roux’s Arch. Dev. Biol, 193, 283, 10.1007/BF00848157

Kane, 1996, The zebrafish epiboly mutants, Development, 123, 47, 10.1242/dev.123.1.47

Kane, 1996, The zebrafish early arrest mutants, Development, 123, 57, 10.1242/dev.123.1.57

Karlstrom, 1996, Zebrafish mutations affecting retinotectal axon pathfinding, Development, 123, 415, 10.1242/dev.123.1.415

Kelsh, 1996, Zebrafish pigmentation mutations and the processes of neural crest development, Development, 369

Kemphues, 1988, Identification of genes required for cytoplasmic localization in early C. elegans embryos, Cell, 52, 311, 10.1016/S0092-8674(88)80024-2

Kimmel, 1989, Genetics and early development of zebrafish, Trends Genet, 5, 283, 10.1016/0168-9525(89)90103-0

Kimmel, 1995, Stages of embryonic development of the zebrafish, Dev. Dyn, 203, 253, 10.1002/aja.1002030302

Kimmel, 1989, A mutation that changes cell movement and cell fate in the zebrafish embryo, Nature, 337, 358, 10.1038/337358a0

Mansour, 1988, Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: a general strategy for targeting mutations to non-selectable genes, Nature, 336, 348, 10.1038/336348a0

Mayer, 1991, Mutations affecting body organization in the Arabidopsis embryo, Nature, 353, 402, 10.1038/353402a0

Mullins, 1994, Large-scale mutagenesis in the zebrafish: in search of genes controlling development in a vertebrate, Curr. Biol, 189

Mullins, 1996, Genes establishing dorsoventral pattern formation in the zebrafish embryo: the ventral specifying genes, Development, 123, 81, 10.1242/dev.123.1.81

Mullins, 1993, Mutational approaches studying embryonic pattern formation in the zebrafish, Curr. Opin. Genet. Dev, 3, 648, 10.1016/0959-437X(93)90102-U

Nüsslein-Volhard, 1994, Of flies and fishes, Science, 266, 572, 10.1126/science.7939708

Nüsslein-Volhard, 1980, Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila, Nature, 287, 795, 10.1038/287795a0

Nüsslein-Volhard, 1984, Mutations affecting the pattern of the larval cuticle in Drosophila melanogaster I. zygotic loci on the second chromosome, Roux’s Arch. Dev. Biol, 193, 267, 10.1007/BF00848156

Odenthal, 1996, Mutations affecting the formation of the notochord in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 103, 10.1242/dev.123.1.103

Odenthal, 1996, Mutations affecting xanthophore pigmentation in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 391, 10.1242/dev.123.1.391

Piotrowski, 1996, Jaw and branchial arch mutants in zebrafish II: anterior arches and cartilage differentiation, Development, 123, 345, 10.1242/dev.123.1.345

Postlethwait, 1994, A genetic linkage map for the zebrafish, Science, 264, 699, 10.1126/science.8171321

Ransom, 1996, Characterization of zebrafish mutants with defects in embryonic hematopoiesis, Development, 123, 311, 10.1242/dev.123.1.311

Rudnicki, 1993, MyoD or Myf-5 is required for the formation of skeletal muscle, Cell, 75, 1351, 10.1016/0092-8674(93)90621-V

Russell, 1979, Specific-locus test shows ethylnitrosourea to be the most potent mutagen in the mouse, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 76, 10.1073/pnas.76.11.5818

Schilling, 1996, Jaw and branchial arch mutants in zebrafish I: branchial arches, Development, 123, 329, 10.1242/dev.123.1.329

Shedlovsky, 1986, Induction of lethal mutations in the T/t-H2 region of the mouse genome by a point mutagen, Genet. Res, 47, 135, 10.1017/S0016672300022977

Solnica-Krezel, 1994, Efficient recovery of ENU-induced mutations from the zebrafish germline, Genetics, 136, 1401, 10.1093/genetics/136.4.1401

St Johnston, 1992, The origin of pattern and polarity in the Drosophila embryo, Cell, 68, 201, 10.1016/0092-8674(92)90466-P

Streisinger, 1981, Production of clones of homozygous diploid zebrafish (Brachydanio rerio), Nature, 291, 293, 10.1038/291293a0

Talbot, 1995, The organizer-specific homeobox gene floating head is essential for notochord development in the zebrafish, Nature, 378, 150, 10.1038/378150a0

Trowe, 1996, Mutations disrupting the ordering and topographic mapping of axons in the retinotectal projection of the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 439, 10.1242/dev.123.1.439

van Eeden, 1996, Genetic analysis of fin formation in the zebrafish, Danio rerio, Development, 255

van Eeden, 1996, Mutations affecting somite formation and patterning in the zebrafish, Danio rerio, Development, 123, 153, 10.1242/dev.123.1.153

Westerfield, 1993, The Zebrafish Book

Whitfield, 1996, Mutations affecting development of the zebrafish inner ear and lateral line, Development, 123, 241, 10.1242/dev.123.1.241

Wieschaus, 1984, Mutations affecting the pattern of the larval cuticle in Drosophila melanogaster III. Zygotic loci on the X-chromosome and fourth chromosome, Roux’s Arch. Dev. Biol, 193, 296, 10.1007/BF00848158

Thông tin
Thông tin xuất bản

Development (Cambridge)

Tập 123 Số 1

1-36

Thông tin tác giả