整装<em>原位</em>杂交(拟)是用于高层本科比较脊椎动物生物学除了脊椎动物解剖课程。这使学生有机会来研究基因表达模式以及大体解剖,连接分子和有机体生物学研究的一门课程内。
整装原位杂交(拟)是一种在分子生物学实验室,用于研究基因的表达,通过特定的mRNA转录的整个装入标本内的本地化的常用技术。高层本科比较脊椎动物生物学实验室在美国雪城大学课堂上使用这种技术(从2005年艾伯森和Yelick,改编)。前两个三分之二的比较脊椎动物生物学实验课程给学生学习的机会,代表各种脊索动物类群,主要是通过传统的解剖和使用模式的几种有机体的胚胎学和大体解剖。参与课程的最后部分教学通过解剖观察脊椎动物聘用那些希望对斑马鱼的胚胎分子生物学技术的发展创新的方法。杂合成纤维细胞生长因子8(fgf8a)突变系,ACE,使用。由于孟德尔遗传,ACE intercrosses生产的野生型,杂合子,纯合子 ace/fgf8a在1:2:1的比例的突变体。 RNA探针与已知的表达模式在中线和发展,如心,体节,tailbud,肌节,和脑的解剖结构。愿望是与学生在课堂上表演的染色反应,使用斑马鱼在13体节和拘谨6个阶段进行。斑马鱼的胚胎处于不同发展阶段的研究,使学生的能力,以观察这些解剖结构的个体发生改变。此外,一些ace/fgf8a突变体显示不当的心脏循环和体节和大脑发育的缺陷。学生在这个实验室观察使用外部解剖以及基因表达模式的各个器官系统的正常发展。他们还发现和描述显示不当解剖的发展和基因表达(即假定的突变体)的胚胎。
机构已经不拥有必要的设备,或者是有限的资金用于实验室和课外创新的导师,试剂和仪器的财务成本可能是一个需要考虑的因素,会的时间和精力的一部分无论设定的导师。不过,我们抗衡,希望在使用这种类型的课堂教学实验室设置,可以提供一个发育遗传学和解剖学之间重要环节。随着技术的进步,并能够在分子水平上研究有机体的发展变得更容易,更便宜,越来越受欢迎,许多进化生物学家,生态学家和生理学家在分子生物学领域的研究策略。使用一个比较脊椎动物生物学实验室课堂希望是如何分子和解剖可以在一个单一的课程衔接的一个例子。这使上层大学生现代生物学研究技术,导致一个更多元化的教育及促进未来的跨学科的科研实践的机会。
愿望是在一个比较脊椎动物生物学实验室课程,帮助学生理解遗传学解剖发展中的作用,通过已知的基因表达模式的可视化。学生对于课程的第一部分,代表了几个不同的脊索动物类群微生物进行解剖,让他们充分的时间来学习,理解,比较,对比脊椎动物解剖。
课程的第二部分的介绍,学生分别获得了正式的演讲,描述斑马鱼的发展和解剖。希望实验的方法和预期结果进行了讨论。然后给学生们在somitogenesis和6个阶段发展的prim的活的斑马鱼,并在2和第5天受精后(DPF),在解剖显微镜下检查。这是给学生更好地了解了斑马鱼的胚胎是什么样子,发生过个体发育的形态学变化的类型。
在未来的实验室会议,学生们希望在其中先前已进行斑马鱼的胚胎。他们被要求为每个感兴趣的基因(riboprobe使用)的基因表达模式的研究和描述。拟使用的胚胎是来自杂合 ace/fgf8a线的成员之间的交配。根据孟德尔遗传,25%的胚胎从ace/fgf8a交配,预计可纯合突变体,并表现出许多集中在这门课程的解剖结构的缺陷。在艾伯森实验室发表的报告和未发表意见的基础上,预计在大脑和心脏循环不当的缺陷,以及在体节上的缺陷(品牌等 ,1996;。艾伯森和Yelick,2005年个人意见)。
学生被要求检查所有标本,野生型(杂合子动物是在发展的初期阶段从野生型的兄弟姐妹没有区别)和纯合突变体,对提出的每一个基因的表达模式。然后,他们被要求写出实验报告,描述其结果,并根据他们的解剖学和遗传学,有缺陷的基因的表达如何可能有沉淀解剖畸形知识。
学生们似乎接受这种兴奋和好奇的实验室工作。大多数从来没有使用拟之前和这部分的课程非常感兴趣。学生发现有趣的斑马鱼胚胎中的基因表达不同的图案,有的甚至描述的染色模式的可视化关联,他们与著名的设计和符号,如笑脸,。造成实验室的报告显示,学生希望协议在具体的解剖结构基因的表达了一个大致的了解。同学们也需要了解该基因的具体功能研究过程中使用的实验室(斯蒂克尼等人 ,2000年希望; Huelsken 等,2002;。Geetha – Loganathan 等,2008A;。Geetha – Loganathan 等 ,2008B )。很明显,但是,某些学生的信号通路有限的知识背景和利益的基因。在对这些概念的更多信息,想介绍性的讲座可能是一个值得欢迎的除了希望在未来比较脊椎动物生物学课程。
由于协议一般需要连续四天,根据课程计划,学生可能只能够完成的实验在课堂上,教师必须负责其余部分。在我们的比较脊椎动物生物课,学生在实验室完成的染色反应,而教学助理执行前面的步骤。 ,如果它是首选有执行希望在课堂上的学生,该协议可以在几个实验室会议,根据类的时限亚基可分为。如果是不可行的学生完成整个协议,因为它是在这里,由于一个星期只有一次实验室会议,学生可以在课的开始添加染色溶液,取决于所使用的riboprobe,染色完成在一个小时内。污渍发展所需的时间差别很大每个riboprobe和各种实验条件,并应在课前预先确定的。值得注意的是,如果学生只会在实验室开发的污渍,教官将负责所有前面的步骤,这将需要大量的时间和努力,在课堂以外的。如果需要,可以参考书较短的替代免疫组织化学,使用抗体蛋白定位可视化的标签,但是在这个时候,斑马鱼发育基因特异性抗体不容易获得。另一种选择是,执行不同的脊椎动物物种的愿望一个ND学生比较相同的基因表达模式,在不同的生物体(Pizard等,2004;荒等,2007;新兴的模式生物,2008年,新兴的模式生物,2010) 。
利用的总体目标,希望在一个比较脊椎动物生物学课程学生演示如何使用分子生物学技术研究解剖发展。它还提供了一个机会让学生猜测如何改变基因的表达可能不仅导致发育畸形,但也进化改变。进化发育生物学(通常称为“演化DEVO”)正式的,快速增长的这一研究领域,旨在通过发展联系起来,基因型和表型,并阐明进化变化的潜在机械基地。随着这一领域的崛起,更多的生态学家,有机体生物学家和生理学家采用分子生物学技术,在他们的研究。我们抗衡,希望在一个比较脊椎动物生物学课程的使用将有助于保持课程的日期与目前的技术和概念的研究进展,并结合生物子域,以方便更好上层生物学课程的水平对齐。此外,这个一体化的方法,将提供学生有机会学习一门课程的生物研究技术的分类,导致一个更多元化的教育和促进未来跨学科的科学研究。
The authors have nothing to disclose.
作者希望,在雪城大学的博士和玛丽莲克尔承认自己的角色比较脊椎动物生物学课程管理生物系。艾伯森实验室授予R21DE019223支持健康/国立牙科和颅面研究所研究所的国家机构,以及来自美国国立卫生研究所/国家老化研究院授予R01AG031922。
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
5 Prime Fast Plasmid Mini Kit (100 preps) | Fisher | 2300000 | ||
One Shot TOP10 Chemically Competent E. coli with SOC Medium | Invitrogen | C404003 | ||
LB Agar | Fisher | BP1425-500 | ||
LB Broth | Fisher | BP1426-500 | ||
Ampicillin Sodium Salt | Fisher | BP1760-5 | ||
Isopropanol | Acros | 42383-0010 | ||
Petri Dish 100 x 20 mm non treated | Laboratory Products Sales | 430591 | ||
14 ml Culture Tube, Snap Top | Fisher | 1495911B | ||
Restriction Enzymes & Buffers & 10xBSA | New England Bio Labs | varies | ||
Diethyl Pyrocarbonate (DEPC) 25 ml | Sigma | D5758-25mL | ||
Sodium Acetate Trihydrate USP/FCC 500g | Fisher | s608500 | ||
Gal 200 proof Ethyl alcohol | Fisher | 04-355-451 | ||
Tris-Acetate-EDTA (TAE) 50x Sol 1L | Fisher | bp13321 | ||
Agarose Low EEO 100 g | Fisher | BP160-100 | ||
Ethidium Bromide 10 ml | Sigma | 45-E1510 | ||
Sucrose Gel Loading Dye 40% Sucrose | Fisher | BP655-1 | ||
1 kb Full Scale DNA Ladder | Fisher | BP2582200 | ||
DIG RNA Labeling Mix | Roche | 11277073910 | ||
T3 RNA Polymerase | Roche | 1031163 | ||
T7 RNA Polymerase | Roche | 10881767001 | ||
SP6 RNA Polymerase | Roche | 810274 | ||
Protector Rnase Inhibitor | Roche | 3335399001 | ||
Dnase I, Rnase Free 10,000 units | Roche | 4716728001 | ||
EDTA molecular biology reagent | Sigma | e5134-500G | ||
Lithium Chloride 100 g | Fisher | L121100 | ||
Sodium Carbonate 1 kg | Fisher | BP357-1 | ||
Sodium Bicarbonate, 500 g | Fisher | BP328-500 | ||
Acetic Acid glacial ACS 500 ml | Fisher | a38500 | ||
Paraformaldehyde R 500 g | Fisher | o4042500 | ||
PBS Phosphate Buffer Saline 10X | Fisher | bp3991 | ||
Tween 20 500 ml | Fisher | bp337500 | ||
Methanol 5 L | Fisher | A4124 | ||
Proteinase K 50 mg | Fisher | bp170050 | ||
Formamide 1 L | Fisher | F841 | ||
20x SSC 1 L | Fisher | bp13251 | ||
Citric Acid Anhydrous ACS 500 g | Fisher | a940500 | ||
Ribonucleic acid transfer type V | Sigma | r7876-2.5KU | ||
Heparin Sodium salt 50 mg | Fisher | bp252450 | ||
Maleic acid R 500 g | Fisher | o3417500 | ||
Sodium Chloride 500 g | Fisher | s271500 | ||
Sodium Hydroxide 500 g | Fisher | s318500 | ||
Blocking Reagent | Roche | 11096176001 | ||
Lamb Serum 500 ml | Invitrogen | 16070096 | ||
Anti DIG AP fragments | Roche | 11093274910 | ||
2M Tris Solution 500 ml | Fisher | bp1759500 | ||
Magnesium Chloride 500 g | Fisher | m33500 | ||
BCIP 3 ml | Roche | 11383221001 | ||
NBT 3 ml | Roche | 11383213001 | ||
Glycerol 99% 2.5 L | Fisher | AC158920025 | ||
Plate 12 well PS ST w/Lid | VWR | 62406-165 | ||
Tube 15 ml screw cap 50/rack 500/cs | Laboratory Products Sales | L262861 | ||
Tube 50 ml screw cap 25/rack 500/cs | Laboratory Products Sales | L262890 | ||
1.6 ml microfuge tube | Laboratory Products Sales | L234401 | ||
2 Parafilm 2″ x 250 ft | Fisher | s37441 | ||
Transfer Pipet 7 ml | USA Scientific | 1020-2520 | ||
.1-10 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-3000 | ||
1-200 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-0006 | ||
101-1000 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-2021 | ||
Aluminum Foil | Grocery Store |