模拟微重力效应对果蝇发育及相关基因的影响

论文摘要

空间环境是一类特殊的极端环境,它不同于人类居住的地球环境,具有强烈的空间辐射、高真空、微重力等特点。这些特殊环境对生物的影响都是人们目前正在探索的领域。其中空间微重力是如何影响动物的发育,一直是该领域的重要科学问题。本次试验以野生型黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）卵为材料,通过双轴驱动回转器模拟微重力效应,针对果蝇卵的不同发育时期（成蛹期和羽化期）进行微重力处理,研究模拟微重力效应对黑腹果蝇发育的影响。果蝇发育基础生理学指标包括：孵化率、发育速度、繁殖能力和寿命。由于在果蝇的在成蛹期和羽化期变态发育过程中,细胞凋亡和细胞增殖对其发挥着非常重要的作用。为了更深层探究模拟微重力对果蝇发育的影响机制,我们利用RT-PCR的方法对与细胞凋亡和增殖相关的重要基因的表达情况进行研究。细胞凋亡通路基因包括caspase-1, rpr, grim, hid, skl, p53, diap1, diap2和thread。细胞增殖相关基因包括corkscrew, IMP-L2, headcase和tolkin。结果表明,与对照组相比。经微重力处理后的果蝇的发育速度明显延迟,蛹化和羽化时间均比对照组延迟了18.61%和12.24%。雄性果蝇的寿命与对照组相比出现明显缩短。对细胞凋亡和增殖相关信号通路的结果分析发现,在细胞凋亡信号通路中：促进凋亡的caspase-1, p53, hid, grim和skl基因表达发生显著上调；抑制凋亡的diapl和thread的基因表达发生显著下调。细胞增殖相关基因IMP-L2和corkscrew的表达水平发生下调。实验结果表明：模拟微重力处理促进了果蝇细胞凋亡,并抑制了细胞增殖,干扰了果蝇发育过程中细胞凋亡和增殖的平衡,这可能是导致果蝇发育速度延迟的重要原因之一

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1 空间与微重力科学概述
• 1.2 空间微重力和地面模拟微重力
• 1.2.1 自由落体装置
• 1.2.2 失重飞机抛物线飞行
• 1.2.3 生物火箭
• 1.2.4 航天飞机（space shuttle）
• 1.3 地面回转器模拟微重力效应
• 1.4 地面研究微重力的主要模型
• 1.5 微重力的生物学效应
• 1.5.1 微重力对骨骼系统的影响
• 1.5.2 微重力对肌肉系统的影响
• 1.5.3 微重力对心脏的影响
• 1.5.4 微重力对免疫系统的影响
• 1.6 模式生物果蝇的优势
• 1.7 微重力对果蝇相关研究
• 1.8 程序性细胞死亡和果蝇胚胎发育
• 1.9 本课题研究的目的和意义
• 第2章 实验材料和方法
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 主要仪器设备
• 2.1.2 常用试剂及配方
• 2.2 果蝇实验室培养
• 2.2.1 果蝇培养基
• 2.2.2 果蝇的传代、转移
• 2.2.3 果蝇培养基长霉处理
• 2.2.4 同步化收集果蝇卵
• 2.3 模拟微重力处理果蝇卵
• 2.4 果蝇的生存试验
• 2.4.1 果蝇发育速度及孵化率试验
• 2.4.2 果蝇繁殖能力试验
• 2.4.3 寿命试验
• 2.5 RT-PCR检测目的基因表达
• 2.5.1 单只果蝇总RNA的提取
• 2.5.2 果蝇总RNA反转录试验
• 2.5.3 目的基因的PCR扩增
• 2.5.4 目的基因表达量的统计分析
• 第3章:试验结果和讨论
• 3.1 果蝇的发育试验
• 3.1.1 果蝇卵的收集
• 3.1.2 果蝇的孵化率
• 3.1.3 果蝇的发育速度
• 3.1.4 果蝇的繁殖力
• 3.1.5 果蝇的寿命
• 3.2 果蝇发育相关基因表达结果
• 3.2.1 单只果蝇总RNA的浓度测定
• 3.2.2 反转录合成cDNA
• 3.2.3 目的基因的PCR特异性扩增
• 3.2.4 目的基因表达量的统计分析
• 3.3 分析与讨论
• 结论和展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 附录A 果蝇凋亡通路图
• 附录B 果蝇生活史
• 致谢