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