斑馬魚

斑馬魚身體延長而略呈紡錘形，頭小而稍尖，吻較短，全身布滿多條深藍色縱紋似斑馬，與銀白色或金黃色縱紋相間排列紋路比較有條理。在水族箱內成群遊動時猶如賓士於非洲草原的斑馬群，故此得斑馬魚之美稱。斑馬魚和人類基因有著87%的高度同源性，作為模式生物的優勢很突出，這意味著其實驗結果大多數情況下適用於人體。常可用於水質環境的監測。斑馬魚也是比較好養的一種魚。

基本介紹

• 中文學名：斑馬魚
• 拉丁學名：Barchydanio rerio var
• 別稱：藍條魚、花條魚、藍斑馬魚、印度魚、印度斑馬魚
• 二名法：Danio rerio
• 界：動物界
• 門：脊索動物門 Chordata
• 亞門：脊椎動物亞門
• 綱：輻鰭魚綱 Actinopterygii
• 亞綱：新鰭亞綱
• 目：鯉形目 Cypriniformes
• 科：鯉科 Cyprinidae
• 屬：（魚丹）屬 Danio
• 種：斑馬魚 D. rerio
• 分布區域：孟加拉、印度、巴基斯坦、緬甸、尼泊爾的溪流

概述

俗稱“花條魚”、“藍條魚”。魚綱，鯉科。原產印度和孟加拉。為一種性情活潑、不怕冷的熱帶魚品種。體呈長菱形，身長約5厘米左右，尾部側扁。雌魚體較寬，腹部膨大，臀鰭淡黃色;雄魚體較窄，體黃色，背部橄欖色，從背部至尾部和臀鰭，上有數條深藍色條紋直達尾鰭，全身條紋似斑馬紋，因而得名。尾鰭深叉形。各鰭黃色透明。由於條紋的多少和寬窄不同，以及鰭的差異，形成各個不同品種。斑馬魚對水溫的變化有較強的抵抗力，只要水溫不低於20℃即能生活，最適生長溫度25℃。對各種動物性餌料或乾飼料，都能食用。斑馬魚性情溫和，喜結群遊動。一般6月齡性成熟。卵生。

斑馬魚

形態特徵

斑馬魚體長4～6厘米。體呈紡錘形。背部橄欖色，體側從鰓蓋後直伸到尾未有數條銀藍

色縱紋，臀鰭部也有與體色相似

的縱紋，尾鰭長而呈叉形。雄魚檸檬色縱紋；雌魚的藍色縱紋加銀灰色縱紋。

種群分布

分布於孟加拉、印度、巴基斯坦、緬甸、尼泊爾的溪流。被引進美國、斯里蘭卡、菲律賓、模里西斯等地。

環境特徵

性情溫和，小巧玲瓏，幾乎終日在水族箱中不停地遊動。易飼養，可與其他品種魚混養。飼養水溫20～23℃，在水溫11～15℃時仍能生存，對水質的要求不高。日常飼養時，在水族箱底部放些鵝卵石，使水質清澈。

雌雄鑑別

雄性體型細長，顏色略深，條紋較為顯著，為深藍色條紋間檸檬色條紋；雌魚身體肥胖，顏色稍淡，為藍色條紋間銀灰色條紋，在性成熟後腹部肥大。

斑馬魚

生長繁殖

斑馬魚屬卵生魚類，4月齡進入性成熟期，一般用5月齡魚繁殖較好。繁殖用水要求pH6.5～7.5,硬度6～8，水溫25～26攝氏度。喜在水族箱底部產卵，斑馬魚最喜歡自食其卵，一般可選6月齡的親魚，在25厘米×25厘米×25厘米的方形缸底鋪一層尼龍網板，或鋪些鵝卵石，繁殖時產出後即落入網板下面或散落在小卵石的空隙中。選取2～3對親魚，同時放入繁殖缸中，一般在黎明到第二天上午10時左右產卵結束，將親魚撈出。其卵無粘性，直接落入缸底，到晚上10時左右，沒有受精的魚卵發白，可用吸管吸出。繁殖水溫24℃時，受精卵經2～3天孵出仔魚；水溫28℃時，受精卵經36小時孵出仔魚。雌魚每次產卵300餘枚，最多可達上千枚。水溫25℃時，7～8天的仔魚開食，此時投餵蛋黃灰水，以後再投餵小魚蟲。斑馬魚的繁殖周期約7天左右，一年可連續繁殖6～7次，而且產卵量高。其繁殖力很強，是初學飼養熱帶魚的首選品種。

水族箱中的斑馬魚

發育階段

斑馬魚的發育分為6個階段：卵裂期，囊胚期，原腸胚期、分裂期、成形期和孵化期。

科學利用

斑馬魚是一種常見的熱帶魚。斑馬魚體型纖細，成體長3～4cm，對水質要求不高。孵出後約4個月達到性成熟，成熟魚每隔幾天可產卵一次。卵子體外受精，體外發育，胚胎髮育同步且速度快，胚體透明。發育溫度要求在25～31℃之間。斑馬魚由於個體小，養殖花費少，能大規模繁育，且具許多優點，吸引了眾多研究者的注意。經過30多年的研究套用和系統發展，已有約20個斑馬魚品系，斑馬魚基因資料庫里有相關的資料可供查詢和下載，方便了研究。斑馬魚的細胞標記技術、組織移植技術、突變技術、單倍體育種技術、轉基因技術、基因活性抑制技術等已經成熟，且有數以千計的斑馬魚胚胎突變體，是研究胚胎髮育分子機制的優良資源，有的還可做為人類疾病模型。斑馬魚已經成為最受重視的脊椎動物發育生物學模式之一，在其它學科上的利用也顯示很大的潛力。由於斑馬魚基因與人類基因的相似度達到87%，這意味著在其身上做藥物實驗所得到的結果在多數情況下也適用於人體，因此它受到生物學家的重視。因為斑馬魚的胚胎是透明的，所以生物學家很容易觀察到藥物對其體內器官的影響。此外，雌性斑馬魚可產卵200枚，胚胎在24小時內就可發育成形，這使得生物學家可以在同一代魚身上進行不同的實驗，進而研究病理演化過程並找到病因。

斑馬魚

斑馬魚由於養殖方便、繁殖周期短、產卵量大、胚胎體外受精、體外發育、胚體透明，已成為生命科學研究的新寵。全球範圍內有超過1500個斑馬魚實驗室。利用斑馬魚，可以研究生命科學的基礎問題，揭示胚胎和組織器官發育的分子機理；可以構建人類的各種疾病和腫瘤模型，建立藥物篩選和治療的研究平台；可以建立毒理學和水產育種學模型，研究和解決環境科學和農業科學的重大問題。

目前我國有250個以上的實驗室利用斑馬魚開展相關科學研究。為進一步加強國內斑馬魚研究人員之間的交流，在2011年廣州舉辦的第二屆全國斑馬魚研討會上，包括孟安明院士在內的全國斑馬魚研究學術集體商定，今後的全國性斑馬魚會議採取“PI大會”和“研究大會”的形式交替隔年舉行，並決定自2012年起固定在水生所召開“全國斑馬魚PI大會”。第三屆全國斑馬魚研究大會將於2013年10月11日至14日在蘇州福朋酒店（江蘇省蘇州市工業園區月亮灣路8號）舉行，並由全國斑馬魚研究聯盟主辦，蘇州大學生物鐘研究中心承辦。

2012年10月10日至12日，第一屆全國斑馬魚PI大會在中國科學院水生生物研究所召開。國家斑馬魚資源中心第一屆理事會名譽理事長朱作言院士、理事長孟安明院士、國家自然科學基金委員會生命科學部谷瑞升處長，以及來自中國大陸、香港、台灣和美國等地的斑馬魚相關科研人員共90餘人參加了本次大會。

斑馬魚

大會開幕式由孟安明院士主持。朱作言院士介紹了國家斑馬魚資源中心成立的背景及有關情況。水生所所長趙進東院士致歡迎辭。國家斑馬魚資源中心主任孫永華研究員作中心建設進展報告，並介紹了國家斑馬魚資源中心揭牌儀式暨理事會成立大會的相關情況。本次大會共分為六場報告，37個口頭報告。美國加州大學洛杉磯分校的林碩教授作了有關利用斑馬魚構建亨廷頓舞蹈症模型的大會特邀報告。其他研究者分別從早期發育、信號通路、器官發育、疾病模型、環境健康等方面研討了斑馬魚研究領域的最新進展。

我國現有250多個實驗室利用斑馬魚開展相關科研工作，全國斑馬魚研究學者一致呼籲儘快在水生所建立國家級的斑馬魚資源中心，以將國內各位學者構建和保存的各類斑馬魚突變株、轉基因品系，以及工具質粒、抗體等集中儲存，供國內同行分享，以最佳化資源、避免重複，促進國內斑馬魚研究的發展和壯大。水生所於2011年初啟動斑馬魚資源中心的建設，先後獲得了科技部國家重大科學研究計畫和中科院重點部署項目的重點支持。此次國家斑馬魚資源中心揭牌成立對於我國斑馬魚研究具有標誌性意義。

2012年10月10日上午，國家重大科學研究計畫斑馬魚資源中心（即國家斑馬魚資源中心，China Zebrafish Resource Center）揭牌儀式暨理事會成立大會在中國科學院水生生物所舉行。朱作言院士、孟安明院士、科技部基礎司司長張先恩及處長傅小鋒、湖北省科技廳廳長劉傳鐵、中科院武漢分院黨組書記陳平平、中科院生命科學與生物技術局副局長蘇榮輝、國家自然科學基金委生命科學部處長谷瑞升等有關領導及相關高校和科研單位的專家，以及水生所所長趙進東院士、黨委書記兼副所長胡征宇研究員、副所長徐旭東研究員等參加了揭牌儀式。

揭牌儀式由徐旭東副所長主持，所長趙進東院士致歡迎辭。名譽理事長朱作言院士宣布國家斑馬魚資源中心理事會成立，並介紹了國家斑馬魚資源中心籌建的相關情況及理事會成員。理事會成員孟安明院士、劉傳鐵廳長、蘇榮輝副局長、張先恩司長分別發言。有關領導分別代表科技部基礎司、國家自然科學基金委生命科學部、中科院生物局、湖北省科技廳為國家斑馬魚資源中心揭牌。

同時，由朱作言院士任名譽理事長、孟安明院士任理事長的國家斑馬魚資源中心第一屆理事會成立，並召開第一屆理事會第一次會議。會議由理事長孟安明院士主持，國家重大科學研究計畫項目首席科學家彭金榮教授和中心主任孫永華研究員分別向會議作報告。會議審議通過了《國家斑馬魚資源中心章程（試行）》。中心定位為在科技部國家重大科學研究計畫支持下建立的非營利性科研服務性機構，中心以斑馬魚研究資源的收集、創製、整理、保藏和分享為主要任務，以服務於全國斑馬魚研究學者為主要宗旨。

品種改良

如何在更深層次上認識生命的本質，更好地解決人口、健康和環境問題，已成為關係到人類生存和發展的重大問題。模式生物在推動生命科學發展中發揮著極其重要的作用。

斑馬魚具有繁殖能力強、體外受精和發育、胚胎透明、性成熟周期短、個體小易養殖等諸多特點，特別是可以進行大規模的正向基因飽和突變與篩選。這些特點使其成為功能基因組時代生命科學研究中重要的模式脊椎動物之一。

科學研究

在國際上，斑馬魚模式生物的使用正逐漸拓展和深入到生命體的多種系統（例如，神經系統、免疫系統、心血管系統、生殖系統等）的發育、功能和疾病（例如，神經退行性疾病、遺傳性心血管疾病、糖尿病等）的研究中，並已套用於小分子化合物的大規模新藥篩選。我國開展斑馬魚相關的研究無論在規模還是在重視程度上都遠遠落後於國際形勢發展的需要。推動和發展斑馬魚模式生物在我國生命科學研究中的廣泛使用是本中心的宗旨。在國家科技部重大科學研究計畫的支持下，我們匯集優勢，整合我國現有的斑馬魚主要研究力量，在未來幾年內逐步建立全國共享的斑馬魚模式動物研究技術和資源庫，向國內同行提供斑馬魚資源、信息和技術支撐。本著提高服務效率和質量為原則，我們在上海和北京分別建立國家斑馬魚模式動物南方中心和北方中心。南方中心依託於中國科學院上海生命科學研究院，北方中心依託於北京大學和清華大學。兩個中心本著優勢互補的原則，共同開發研究技術和資源，以輻射狀向國內研究人員提供服務，積極推進我國斑馬魚相關科學研究。

主要技術和資源服務內容：

1. 斑馬魚基因表達分析服務：包括抽提斑馬魚基因組DNA和總RNA，核酸原位雜交探針製備和純化，全胚胎原位雜交技術，顯微注射技術，基因過表達（over-expression）和基因下調（morpholino knockdown）技術
2. 斑馬魚轉基因技術服務：包括各類斑馬魚非特異性和組織特異性啟動子的克隆，基因組BAC文庫篩選與修飾，基於Tol2轉座子的轉基因質粒的構建，以及子一代轉基因系的篩選和保存
3. 斑馬魚基因功能活體檢測服務：包括清醒斑馬魚在體共聚焦/雙光子顯微鏡成像技術和在體電生理記錄技術
4. 動物行為範式分析服務：包括感覺相關的應激行為、視覺運動行為、學習記憶行為和藥物成癮行為等
5. 斑馬魚基因突變技術服務：包括插入誘變和ENU化學誘變技術。
6. 斑馬魚轉基因資源庫和突變體資源庫服務：包括研製、收集和分發各種斑馬魚轉基因品系和突變體
7. 信息服務：包括建立斑馬魚資源信息網路資料庫和提供斑馬魚基因組生物信息學分析服務。

轉基因斑馬魚的製備主要採用兩種方法：通過Tol2轉座子構建組織特異性表達報告基因的方法；利用特定基因的啟動子/增強子驅動報告基因在特定細胞組織中表達的方法。

首先構建以Tol2轉座子為基礎的enhancer trap載體，

報告基因選用GFP或RFP，最小啟動子來自斑馬魚gata2基因；將上述載體與體外轉錄得到的Tol2轉座酶的mRNA共同注射到斑馬魚的單細胞受精卵中，受精卵長大後成為founder；Founder外交（out-cross）得到F1代胚胎，從中挑選出對於報告基因具有組織特異性表達模式的胚胎，拍照記錄後分類培養；F1長大後通過linker-mediated PCR的方法鑑定對應於GFP（或RFP）表達圖式的Tol2插入位點，並通過與已知基因組數據比較，對插入位點進行定位與分析；通過外交純化得到轉基因魚，直至得到只含有單個插入品系的轉基因魚。通過克隆特定基因的啟動子/增強子或BAC修飾法構建在特定組織器官或特定胚胎髮育階段表達報告基因的轉基因品系。BAC方法如下：在斑馬魚基因組計畫網站上通過BLAST將感興趣的基因定位到已知的contig上，並通過contig信息尋找包含所選基因的BAC ID號；通過同源重組的方法對上述BAC克隆進行修飾，將報告基因引入原有的BAC克隆；將修飾過的BAC克隆通過顯微注射的方法引入斑馬魚受精卵，連續觀察並挑選具有特異表達模式的轉基因魚；將上述成魚外交得到F1代，在F1代中篩選具有特異表達模式的成魚，即得到所需的轉基因品系。

在放大的照片中可看到耳蝸內的毛細胞

科學啟發

為盲人帶來福音

在放大2.1萬倍的照片中可以清楚的看到耳蝸內的“毛細胞”

斑馬魚因為它具有自我修復破損視網膜的獨特能力。

英國科學家1日說，他們首次發現，人類視網膜中細胞與斑馬魚相似，並計畫在5年內將研究結果用於失明患者治療，讓他們重見光明。

這項研究僅在英國就能為成百上千名患者帶來希望。英國皇家盲人學會的安尼塔·萊特斯通說：學會對這一研究結果感到非常高興，這可能有助於治療因視網膜受損引起的失明。幫助大量疾病患者困擾。

儘管手術治療已指日可待，但研究人員仍擔心，患者手術後會因移植他人細胞而產生排斥反應。研究人員說，如果能夠激活人類體內不具活性的放射狀膠質細胞，使它們自己分化為新的視網膜細胞，將是治療這類疾病的最佳辦法。利姆說：“我們下一階段將研究阻礙人類放射狀膠質細胞自我再生的因素。一旦找到原因，離最終方案就更近一步。

毛細胞或可治耳聾

內耳中的一種毛細胞（hair cell）是人類聽覺不可或缺的一環

華盛頓大學西雅圖分校的一個研究團隊一直在對一種水族館裡常見的觀賞魚類──斑馬魚進行研究，試圖解決人類聽力喪失的問題。和許多其他水生生物一樣，斑馬魚在身體表面長有毛細胞。毛細胞的作用是探測水中的振動，其原理與人類內耳中的毛細胞相似。與人類不同的是，斑馬魚的毛細胞在受損後還可以再生。研究人員希望他們的工作可以揭開謎底，保護人類的毛細胞免受損傷、並推動毛細胞的再生。

進行另一組研究，試圖了解導致斑馬魚、鳥類和老鼠的毛細胞再生的基因和其他分子。 有一項研究發現了一種似乎可以讓動物毛細胞再生的發育蛋白。在研究中，一名團隊成員發現了小雞的毛細胞受損後體內一種蛋白質的含量（小雞的毛細胞可以再生）有所上升。

參與這些實驗的科學家們說，使用藥物防止聽力喪失的臨床實驗有可能會在十年內實現。但是，找到利用毛細胞再生治療聽力喪失的辦法可能還需要至少20年的時間。“利用這種（促進毛細胞再生的）方法，我們希望有朝一日可以找到一種方法讓聽力能夠自然地得到恢復。”

肢體再生之謎

德國康斯坦茨大學科學家11月宣布，他們30年的研究，成功解開動物肢體再生之謎。

康斯坦茨大學貝格曼研究小組通過對斑馬魚的研究，證明視黃酸是再生過程中必不可缺的物質。斑馬魚是肢體再生能力最強的動物之一，它的鰭、鱗和部分心臟都可以再生。

貝格曼稱這項成果是“一個巨大的成功”。因為20多年來，科學家們一直不清楚視黃酸對斷肢再生起到怎樣的作用。

經科學家研究，斑馬魚的鰭再生之前，傷口由多層組織封閉起來。斷肢點下的細胞會失去自身的特性而形成胚基。研究人員發現，斑馬魚通過特殊的遺傳機制，讓視黃酸控制胚基形成，從而完成鰭的再生。

視黃酸在動物、包括人體內由維生素A合成，可以激活再生所必要的基因。此前已有研究表明，婦女在懷孕期間未攝入足夠維生素A可能會導致嬰兒發育不全。這項研究成果尚無法套用到人類截肢再生治療。《 人民日報 》（ 2011年11月26日 03 版）

與免疫學關係

斑馬魚作為免疫學新模式生物的優點在於：

（1）與傳統的免疫學模式生物——小鼠相比，斑馬魚有體型小，子代數量多，培育要求低，易於養殖，飼養成本低，便於開展大規模研究。

（2）斑馬魚個體發育過程是在全透明狀態下完成，使得整個心血管系統的發育過程能十分完整的被觀察。特別是免疫系統個體發育的相關資料，是無法從小鼠上所進行的實驗中輕易獲得的。

（3）先期對斑馬魚的遺傳學研究積累的豐富突變庫也為研究免疫相關基因的功能提供了條件。

（4）在已知生物中，魚類是最早具備獲得性免疫系統的綱。

這就使得對斑馬魚免疫系統的研究成為人們了解非特異性免疫系統和獲得性免疫系統進化與功能相互關係的重要工具。這個獨特的免疫系統進化地位還賦予了斑馬魚作為免疫學研究模式生物的另一重要優勢，即其成體可以在沒有胸腺、淋巴細胞生成的情況下存活傳代，這又是小鼠模型無法比擬的。1999年，Herbomel等在觀察斑馬魚的巨噬細胞個體發育時發現，處於胚胎髮育早期的斑馬魚巨噬細胞就具有對外源微生物大腸桿菌高效吞噬的能力。在受精30小時後，胚胎巨噬細胞就已經可以吞噬清除局部組織中的外源微生物。系統中注射大腸桿菌後，5小時後即可在局部被斑馬魚巨噬細胞清除，且此時除了感染局部的30～50個活化巨噬細胞外，未接觸病原體的巨噬細胞也同樣表現出活化特性，這提示斑馬魚體內可能還存在與哺乳動物相類似的細胞因子或趨化因子系統。

套用

視網膜修復

斑馬魚因為它具有自我修復破損視網膜的獨特能力。人類視網膜中也擁有類似斑馬魚能夠修復視網膜的細胞，並計畫在5年內將研究結果用於失明患者治療，讓他們重見光明，這可能有助於治療因視網膜受損引起的失明。

聽覺修復

華盛頓大學西雅圖一直在對斑馬魚進行研究，試圖解決人類聽力喪失的問題。和許多其他水生生物一樣，斑馬魚在身體表面長有毛細胞。這些毛細胞的作用是探測水中的振動，其原理與人類內耳中的毛細胞相似。但是，與人類不同的是，斑馬魚的毛細胞在受損後還可以再生。研究人員希望他們的工作可以揭開謎底，保護人類的毛細胞免受損傷、並推動毛細胞的再生。
另一組研究試圖了解導致斑馬魚、鳥類和老鼠的毛細胞再生的基因和其他分子。 有一項研究發現了一種似乎可以讓動物毛細胞再生的發育蛋白。在研究中一名團隊成員發現了小雞的毛細胞受損後體內一種蛋白質的含量（小雞的毛細胞可以再生）有所上升。參與這些實驗的科學家們說使用藥物防止聽力喪失的臨床實驗有可能會在十年內實現。但是找到利用毛細胞再生治療聽力喪失的辦法可能還需要至少20年的時間。

放大2.1萬倍的耳蝸毛細胞

水質監測

斑馬魚可監測水質

斑馬魚的基因與人類基因相似度達到87%，這意味著在它身上得出的水質監測結果，多數情況下都適用於人類 。香港水務署研發生物感應預警系統，利用斑馬魚配合計算機和網際網路作24小時監測和預警，並透過發光菌進行快速毒性檢測，60分鐘內可甄別逾1000種水中有害物質，每次成本亦只需50元港幣。署方估計每年可節省200萬元港幣的開支 。深圳水務集團開天源公司研發的水質毒性監測系統RTB，也是利用斑馬魚的這一特點進行水質監測。已在深圳各水司水廠廣泛使用。

斑馬魚可監測水質