蓝谷高校动态 | 斑马鱼实验室大揭秘！山东大学生命科学学院带你领略水中小精灵的魅力

一个个闪着蓝光的水箱整齐排列

细密的水泡悄然升腾

数千条微小灵敏的小鱼舞动着生命的旋律

原来，这种小鱼就是有着“水中小白鼠”称号的斑马鱼。斑马鱼因为体外受精和发育、早期胚胎透明以及产卵量多等特性，已经成为实验室常用的模式动物。我们可能比较了解“小白鼠”作为实验室主角为科学实验所做的贡献，而对“后起之秀”斑马鱼却知之甚少。今天，就让我们一起走进山大生命学院的斑马鱼房，揭开斑马鱼研究的神秘面纱。

斑马鱼的研究渊源

生物学界将斑马鱼作为研究对象源于一个有趣的巧合。1972年，美国俄勒冈大学分子生物学家乔治·施特雷辛格教授想找一种发育快、方便遗传学操作、胚胎发育可观察的模式动物，而当时的模式动物小白鼠的胚胎是体内发育无法观察。恰好是水族爱好者的乔治教授，便注意到了斑马鱼。斑马鱼作为模式动物，有两大优势：一是体外受精、早期胚胎透明，发育快速；二是斑马鱼的产卵数目很多，一尾雌鱼平均每次产卵200—400枚，便于进行遗传学筛选。同时，斑马鱼的培养成本相对小白鼠较低。斑马鱼实验室2023级博士研究生金汉卿向我们介绍：“如果把实验室里所有架子都养满的话，能养到几万条鱼，这就比小鼠方便，而且数量更多。因为如果培养几万只小鼠的话，花费是非常昂贵的。”

如何在实验室饲养繁育斑马鱼？

斑马鱼房全方面模拟斑马鱼的适宜环境。斑马鱼是一种热带淡水鱼，过低的温度不利于它的正常繁殖，过高的温度也会导致细菌的大量滋生，所以实验室会将斑马鱼培养箱维持在28℃到29℃的恒温状态；同时，实验室还将水缸的颜色模拟成淡水的颜色，调试好照明灯的自动开关时长，从早上八点一直到晚上十点进行照明；实验室人员会在每天的上午九点和下午三点统一对斑马鱼进行喂食。斑马鱼的生长周期会使得它在第二天早上受到强光刺激时开始产卵进行新一轮繁殖。

任何一个环节出差错都会影响斑马鱼的正常发育。“我们曾经遇到一个很棘手的问题就是斑马鱼不产卵，后来发现是实验室凌晨三点自动开灯导致斑马鱼作息紊乱。”金汉卿说。

常用的实验技术有哪些？

目前，研究斑马鱼基因表达调控常用的实验技术包括：基因编辑（CRISPR/Cas9）、原位杂交（检测mRNA表达情况）以及显微注射mRNA或吗啉代寡核苷酸（Morpholino）等实验技术。

在斑马鱼房外，一张桌子上摆放着的蓝色小巧的仪器就是进行显微注射的设备。金汉卿介绍：“通过显微操作把试剂注射到斑马鱼的胚胎里面。具体来说，就是先把试剂装入这种很细的针里，然后通过氮气的压力把试剂注射到斑马鱼胚胎。如果注射mRNA或吗啉代寡核苷酸（Morpholino）会影响基因的表达，如果注射Cas9蛋白和特异性gRNA，则可以对目的基因进行编辑。”

课题组介绍

生命学院的部分课题组长期从事斑马鱼研究，并取得了丰硕科研成果。

刘峰教授课题组：利用斑马鱼等模式动物，长期从事血液系统发生的遗传和表观遗传调控机制研究。2023年9月，国际斑马鱼学会（The International Zebrafish Society, IZFS）宣布，刘峰教授当选为该学会新任主席。此外，刘峰教授还担任中国动物学会斑马鱼分会会长、发育生物学分会副会长以及中国细胞生物学学会细胞信号转导分会副会长，担任Cell Research, Protein & Cell, Genomics, Proteomics & Bioinformatics 和 Journal of Genetics and Genomics等杂志编委，并获得谈家桢生命科学创新奖、中国生命科学十大进展等荣誉。

邵明教授课题组：主要使用斑马鱼体系，结合小鼠等其他模式，综合运用经典胚胎学、发育遗传学、细胞生物学、分子生物学和生物化学等技术手段，探究母源因子在早期胚胎发育中的功能和工作机制；mRNA定位和胞质多腺苷酸化等转录后调控机制在早期胚胎发育和器官形成中的作用；人类遗传病相关基因在胚胎发育中的功能。邵明教授担任中国动物学会斑马鱼分会委员、中国实验动物学会水生实验动物专业委员会委员、山东动物学会理事。

徐志刚教授课题组：主要以小鼠、斑马鱼等为模型探索探究毛细胞及听纤毛发育分子机制；听觉转导分子机制；耳聋发生分子机制。徐志刚教授担任中国生物物理学会听觉、言语和交流分会秘书长、山东细胞生物学会理事。

相关课题组承担科技部重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发项目等国家级科研项目多项，在Nature, Dev Cell, J Exp Med, EMBO J, PNAS, Blood等期刊发表高水平论文多篇，并在相关领域实现了一系列原创科学发现和技术改进。

因其独特的优势，斑马鱼已成为生命科学研究领域重要的动物模型。应用该模型，研究人员已在发育生物学、肿瘤学、毒理学、生殖医学、遗传学、神经科学、环境科学、干细胞以及再生医学和进化理论等领域取得重要进展。

实验室的研究生介绍，课题组下一步的目标是研究造血发育过程，更加关注血细胞如何发生命运决定和转变。这些研究不仅可以帮助人们进一步认识血细胞发育过程，还将为体外造血提供理论指导。

生命探索，实验先行

以斑马鱼为媒介

搭起探索生命本质和规律的桥梁

从基础到应用

小小斑马鱼蕴含着大能量

让我们一起期待新的研究成果

在重大难题攻关上实现新的突破