斑馬魚胚胎發(fā)育的分期

CHARLESB.KIMMEL,WILLIAMW.BALLARD,SETHR.KIMMEL等原著

俄勒岡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)學(xué)院；達(dá)特茅斯學(xué)院生物系

黃萬旭譯

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

摘要：我們對斑馬魚(zebranfish,Daniorerio)胚胎發(fā)育的分期作了一系列的闡述。我們定

義了胚胎發(fā)育的七段時期(period)-----合子(zygote\卵裂(cleavage\囊胚(blastula\原

腸(gastrula\分節(jié)(segmentation\咽囊(pharyngula),以及孵化期(hatchingperiod\

這一劃分強(qiáng)調(diào)了發(fā)生于受精后頭3天的主要發(fā)育過程中的變化情況，同時我們也回顧了發(fā)生于每一時

期的諸如形態(tài)發(fā)生及其他主要事件。時期的下一劃分單位是分期(stage\各分期都有名稱，而非標(biāo)

號，反映了分期序列的靈活性和持續(xù)演變過程，因為我們從這一物種中還能得到更多。各分期的命名

是基于用解剖立體顯微鏡(dissectingstereomicroscope)觀察活體胚胎所容易觀察到的形態(tài)學(xué)特

征為依據(jù)的，同時也充分利用了活體胚胎的透明性，這一性質(zhì)使我們可以用組合顯微鏡(compound

microscope)和Nomarski干涉相差照明(Nomarskiinterferencecontrastillumination)觀察到

即使很深層的結(jié)構(gòu)。顯微照相(photomicro-

graphs)和組合顯微描圖(compositecameralucidalinedrawings)則以圖片刻畫了每一分期0

此外還有一些圖像則顯示了發(fā)育過程中一些可用作分期輔助標(biāo)志的顯著特征。

關(guān)鍵詞：斑馬魚，形態(tài)發(fā)生，胚胎發(fā)生，合子，卵裂，囊胚，原腸，分節(jié)，咽囊，孵化

目錄

概述......................................................................................2

全文組織結(jié)構(gòu)..............................................................................3

步驟......................................................................................5

溫度與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)育時間......................................................................13

合子期（0-0.75h）..................................................................15

卵裂期（0.75-2.25h）...............................................................15

囊胚期（2.25-5.25h）...............................................................20

原腸期（5.25-10h）..................................................................28

體節(jié)期（10-24h）..................................................................37

咽囊期（24-48h）..................................................................56

孵化期（48-72h）..................................................................71

早幼期...................................................................................80

謝辭.....................................................................................80

概述

概述

分期為發(fā)育研究提供了準(zhǔn)確度。這是因為不同的㈣臺即使在同一群體中一起生長，其發(fā)育亦有不

同程度的差異，我們已看到在斑馬魚發(fā)育過程中出現(xiàn)的不同步性。體外同時受精產(chǎn)生的胚胎，孵育于

溫度合適的稀疏環(huán)境(28.5℃,5-10個胚胎/ml),最早期即出現(xiàn)不同步性，并隨時間延續(xù)愈加顯著。

通過對比顯示，不同群體中的差異比同一群體中的更大。基因差異能部分說明而不能完全解決這一問

題，因為即使來自同一斑馬魚克隆系的胚胎其發(fā)育亦有不同步性。

就不同胚胎而言，通過形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分期可部分解決這一句題。例如，頭部的原始三叉神經(jīng)感受神

經(jīng)元(primarytrigeminalsensoryneurons)和軀干的原始運動神經(jīng)元(primarymotoneurons)

都是在體節(jié)連續(xù)沿體軸出現(xiàn)這段時期內(nèi)開始軸突發(fā)生的。通過體節(jié)數(shù)目分期比通過受精后逝去的時間

分期能更準(zhǔn)確地預(yù)測這些神經(jīng)元在發(fā)育過程中的位置。參照分期序列來記錄實驗?zāi)芴峁┖芎玫姆绞酱_

保實驗的再現(xiàn)性，并允許隨后加入新的觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)。一系列基于形態(tài)學(xué)的劃分同時也有利于交流，

"18-體節(jié)胚胎"比"受精后18小時胚胎”這一稱謂含有更豐富的意義，尤其在交叉物種比對中。

以往的斑馬魚發(fā)育分期盡管不如目前的完善，也相當(dāng)準(zhǔn)確地反映了頭一天的胚胎發(fā)育，并提供了

多組有用的圖片(HisaokaandBattle,1958;HisaokaandFirlit,1960)。Warga和Kimmel

(1990)簡要地描述了囊胚期和原腸期。本系列分期的先前版本見于已出版和發(fā)行的《斑馬魚手冊》

(TheZebrafishBook,Westerfield,1994)一書。新版做了細(xì)微的修正和補充,更新版本可以電

子版形式在http:〃zfish.獲得。

表1.早期發(fā)育的各時期

時期h描述

合子0新受精的卵子完成首個合子細(xì)胞周期

卵裂0.75細(xì)胞周期2至7快速同步發(fā)生

2

225

囊胚快速間時同步(metasynchronous)細(xì)胞周期(8,9)在原腸中期轉(zhuǎn)變

中變?yōu)檠娱L的異步(asynchronous)周期;隨后外包(epiboly)開始

原腸5.25內(nèi)卷(involution)、聚合(convergence)和延伸(extension)等形態(tài)學(xué)

運動形成上、下胚層和胚軸；持續(xù)到外包運動結(jié)束

分節(jié)10體節(jié)、原始咽弓和神經(jīng)原節(jié)(neuromeres)發(fā)育；原始器官發(fā)生；開始

運動；尾部出現(xiàn)

咽囊24種系期(phylotypic-stage)胚胎；體軸由先前繞卵黃囊的彎曲狀態(tài)開始

伸直；循環(huán)系統(tǒng)、色素沉著和鰭開始發(fā)育

孵化48原始器官系統(tǒng)完成快速形態(tài)發(fā)生；軟骨在頭和鰭中發(fā)育；陸續(xù)開始孵化

早幼72膘膨脹；覓食及積極的躲避行為

全文組織結(jié)構(gòu)

我們命名了每一分期，而不是像其他序列那樣使用數(shù)字編碼，因為命名的分期更為靈活且易于記

憶和識別。分期的定義不是一個瞬間的時刻點，而只是一個用以近似定位連續(xù)發(fā)育過程中一小段時間

的手段。有了分期命名，我們就可以很容易地加入所知細(xì)節(jié)，或是為了某一特定的研究在序列中插入

一個新的分期，而無需求助于諸如小數(shù)、負(fù)數(shù)、正數(shù)這類令人生厭的工具。例如：我們現(xiàn)在描述了一

個5-,隨后又描述了一個14-,但一項特定的研究可能要用到其間的8個分期(6-體節(jié)，7-體節(jié)等等)，

此時我們可以立刻明白其含義(而不必再行描述)。我們強(qiáng)調(diào)的是，這里不作描述并不意味將其排斥

于分期之外。

表2.胚胎發(fā)育的分期a

分期hHB描述

全文組織結(jié)構(gòu)

合子期

1-細(xì)胞01,2胞質(zhì)流向動物極，形成胚盤

卵裂期

2-細(xì)胞0.753部分卵裂

4-細(xì)胞142x2排列的卵裂球

8-細(xì)胞1.2552x4排列的卵裂球

16-細(xì)胞1.564乂4排列的卵裂球

32-細(xì)胞1.757規(guī)則的2層卵裂球，有時4x8排列

64-細(xì)胞28規(guī)則的3層卵裂球

囊胚期

128-細(xì)胞2.2595層卵裂球；卵裂面不規(guī)則

256-細(xì)胞2.57層卵裂球

512-細(xì)胞2.759層卵裂球；NO:YSL形成

1k-細(xì)胞31011層卵裂球；NO:單排YSL核；卵裂細(xì)胞周期輕度不同步

高囊胚3.33>11層卵裂球；胚盅開始變平；NO:2排YSL核；分裂不同步

橢形3.6611胚盤變平產(chǎn)生橢球形；NO:多排YSL核

球形412球形；胚盤與卵黃之間為水平邊界

穹頂4.3313仍為球形；當(dāng)外包開始時，卵黃細(xì)胞向動物極頂起

30%-外包4.6614胚層如倒置杯狀不均一增厚；邊緣達(dá)動植物極距離30%

原腸期

50%-外包5.25胚層厚度仍不均一

胚環(huán)5.66胚環(huán)在動物極可見；50%-外包

胚盾615胚盾化動物極可見；50%-外包

75%-外包816背側(cè)明顯增厚；可見上下胚層和排泄(evacuation)區(qū)

90%-外包9腦原基增厚；脊索原基從節(jié)板分離

尾芽1017尾芽顯著；脊索原基從神經(jīng)突(neuralkeel)分離；早期小膨出(polster);

神經(jīng)突前側(cè)出現(xiàn)中間矢狀溝；100%-外包

體節(jié)期

1-體節(jié)10.33第一體節(jié)溝

5-體節(jié)11.6618小膨出顯著；視囊,Kuperffer囊

14-體節(jié)1619EL=0.9mm;眼基板；腦神經(jīng)元，V形軀干體節(jié)；NO:前腎導(dǎo)管

20-體節(jié)1920EL=1.4mm;0.5<YE/YB<l;肌收縮；晶狀體；耳囊；交叉條紋；后腦神經(jīng)元

顯著；尾部延伸

26-體節(jié)22EL=1.6mm;HTA=125。;側(cè)向條紋；耳石(otoliths);原基-3

咽囊期

原基-524EL=1.9mm;HTA=120°;OVL=5;YE/YB=1;視網(wǎng)膜和皮膚早期色素沉著；

中鰭折疊；卵黃血紅細(xì)胞；心臟搏動

原基-1530EL=2.5mm;HTA=95°;OVL=3;YE/YB>1;YB/HD=2;早期觸碰反射和簡單

4

的應(yīng)激運動；視網(wǎng)膜色素沉著；背則條帶達(dá)12體節(jié)；弱循環(huán)；主動脈至尾端一半；

主靜脈編織；淺胸鰭芽；直尾；NO:尾端細(xì)胞退化；第1大動脈弓血液循環(huán)

原基-2536EL=2.7mm;HTA=75°;OVL=1;PF(H/W)=3/4;會運動;尾部色素;鹿,

背部條紋加深；強(qiáng)循環(huán)；單一大動脈弓對；主靜脈達(dá)尾部3/4;NO:PF頂端上

胚層緣

高胸鰭42EL=2.9mm;HTA=55°;1/2<OVL<1;YE/YB=1.5;YB/HD<1.3;PF(H/W)=1;

去絨膜胚胎游動后背上位靜息；Y三仍為錐形;PF頂端上胚層緣顯著;早期側(cè)帶；

完整的背側(cè)帶；黃素細(xì)胞僅見頭部；虹膜色素細(xì)胞僅見視網(wǎng)膜；心包顯著；NO:

心腔；血管段；顆弓和舌弓；前腸發(fā)育；嗅覺纖毛；耳囊壁增厚

孵化期

長胸鰭48EL=3.1mm;HTA=45°;OVL=l/2;PF(H/W)=2;背上位靜息;YE開始變細(xì),

PF突出；背腹側(cè)條紋匯于尾部；側(cè)帶約6個黑素細(xì)胞；視網(wǎng)膜上虹膜色索細(xì)胞豐

富；頭部顯著黃色；NO:循環(huán)見于2-4大動脈弓及血管段；嗅覺纖毛寒動；半規(guī)

管(semicircularcanal);神經(jīng)丘(neuromast)

胸鰭60EL=3.3mm;HTA=35°;運動迅速難以分辨；YR變細(xì)融入YB;側(cè)帶約10個黑素

細(xì)胞；PF變平成鰭形，有明顯的循環(huán)；視網(wǎng)膜虹膜色素細(xì)胞環(huán)加深；虹膜色素細(xì)

胞出現(xiàn)于背側(cè)；NO:PF軟骨和角質(zhì)鰭條(actinotrichia);腸道；耳囊分2腔；

早期頜軟骨；循環(huán)于5-6大動脈弓；口仍小，開于腹側(cè)眼中線

突口72EL=3.5mm;HTA=25°;寬口突出于眼前方；虹膜色素細(xì)胞出現(xiàn)于卵黃帶；虹

膜色素細(xì)胞覆蓋眼部一半；背部黃色與頭部色調(diào)同；NO:腮裂和腮絲芽基；腮

弓1-5軟骨；鯉蓋覆住1-2腮弓；匙骨(cleithrum)

aEL:胚體長度；PF:胸鰭；HB:Hisaoka和Battle(1958)斑馬魚分期大致序列(一笛IJHB分期20大致準(zhǔn)確);

HD:背側(cè)觀頭部直徑；NO:Nomarskioptics;H/W:高/寬;YB:卵黃球;YE:卵黃延伸部；YSL:卵黃合胞體

層；HTA:頭-肢角；OVL:耳囊長度

為從更廣的視角觀察發(fā)育過程，我們將數(shù)個分期歸為一組，形成更長的時間段稱為時期(表1),

并在文中總結(jié)了發(fā)生在這些時期內(nèi)的主要事件。術(shù)語表中定義了一些特定的術(shù)語，文中黑體字強(qiáng)調(diào)的

術(shù)語在分期中是重要的。表2對各個分期作了簡要的描述，而圖1則展示了相應(yīng)的草圖。我們可以利用

這些資料大致定位我們所感興趣的一個分期，然后盡可能在文中和其他圖中找到更多細(xì)節(jié)。

步驟

分期

我們可以通過使用立體顯微鏡觀察活體胚胎來大致確定發(fā)育分期，通常用透射光(而非反射或入

射光)以及高放大倍數(shù)(約50、)。在體節(jié)期尾部伸長,如果胚胎仍處于絨膜(chorion)內(nèi)，尾部

步驟

最終將環(huán)繞驅(qū)干和頭部，以致不易觀察。此時，我們必須將胚胎移出絨膜，可以使用5號銀子:forceps)

手工移去，也可用蛋白溶解酶(proteolyticenzyme)處理。咽囊晚期,一旦受到觸碰，胚胎(如已

去除絨膜)會反射性游走，這種情況下,可用0.003%三卡因(tricaine)以麻醉之。反復(fù)麻醉和沖洗

會嚴(yán)重阻滯隨后的發(fā)育，雖然看起來似乎輕微。

Nomarski光學(xué)系統(tǒng)

裝有Nomarski微分干涉相差光學(xué)系統(tǒng)和倍率15至40的物鏡的組合顯微鏡能揭示活體標(biāo)本更多

的細(xì)節(jié)，利于精確分期。例如，Nomarski光學(xué)系統(tǒng)可在囊胚期和體節(jié)期實現(xiàn)最精確的細(xì)胞和體節(jié)計

數(shù)。此外，"原基"期("prim”stages)指后側(cè)線原基(primordiumoftheposteriorlateralline)

這一結(jié)構(gòu)的位置,我們必須利用Nomarski光學(xué)系統(tǒng)以準(zhǔn)確確定大部分咽囊期的一些分期。將胚胎麻

醉、去除絨膜，并置于橋接蓋玻片之間以利于觀察和隨后的恢復(fù)。

6

16-cell32-cell64-cell128-cell

1.5h1.75h2h2.25h

步驟

256-cell512-cell1k-cellhigh

2.5h2.75h3h3.3h

oblongspheredome30%-epiboly

3.7h4h4.3h4.7h

8

50%-epiboly75%-epiboly

5.3hgermringshield8h

5.7h6h

90%-epibolybud軍somite6*somite

9h10h11h12h

步驟

10-somite14*somite18-somite21-somite

14h16h18h19.5h

io

26-somiteprim-6prim-16prim-22

22h25h31h35h

步驟

highpeclongpecpecfinprotruding

42h48h60hmouth

72h

圖1.斑馬魚胚胎發(fā)育各分期顯微掃描圖。早期動物極位于頂端，后來前緣成為頂端，例外的是原腸胚的胚

環(huán)和胚盾期在其側(cè)面觀的圖片下顯示了相應(yīng)的動物極（AP）觀圖片。卵裂期和囊胚期圖片為正面觀。胚盾期后為

胚胎左側(cè)觀，但在胚盾出現(xiàn)前并不能確切地分辨哪一面是左側(cè)。這里忽略色素沉著。箭頭指示了以下分期判定

的一些關(guān)鍵特征：Ik-細(xì)胞期：YSL細(xì)胞核：穹頂期：隆起的卵黃合胞體；胚環(huán)期：胚環(huán)；胚盾期：胚盾；75%外

包期：Brachci裂縫：90%外包期：胚層外圍包裹卵黃；尾芽期：小膨出：3-：第3體節(jié)；6-：眼原基（上方箭頭）、

Kuperffer囊（下方箭頭）：10-：耳基板：21-：晶狀體原基；原基-6期：后側(cè)線原基（背側(cè)觀）、孵化腺（卵黃球

上）：原基-16期：心臟；高胸鰭期：胸鰭芽。比例尺原基gm

12

對活體胚胎進(jìn)行分期總是比將其致死和固定后再分期要好。例如在伸直和孵化期間的分期需要對

頭部大小和卵黃質(zhì)量進(jìn)行對比，而固定期間會造成不同程度的收縮而破壞了正常的關(guān)系。然而，如果

保存良好，我們可以利用其他標(biāo)準(zhǔn)相對可靠地對固定或完全包埋的胚胎進(jìn)行分期，但切割后則不易分

期。

成像

所附圖片均為活體胚胎，后期為麻醉處理。原始圖片被制作為彩色幻燈片（柯達(dá)Ektachrome

160TDX），而黑白插圖由中間底片復(fù)制而成。彩色幻燈片可付費向作者索取。顯示整個胚胎的低倍

圖像由ZeissSTEMI立體顯微鏡獲得：將胚胎置于凹槽載片的標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)中，而不需要蓋玻片,介質(zhì)中

含有1.5-3%甲基纖維素（methylcellulose）以利于預(yù)期定位。顯示部分胚胎的高倍圖像由Nomarski

光學(xué)系統(tǒng)（通常配合Zeiss40x浸水物鏡）攝得，使用ZeissUEM組合顯微鏡。將胚胎包埋于蓋玻片

之間，有時加1%瓊脂以固定。

溫度與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)育時間

我們將分期信息轉(zhuǎn)換為"標(biāo)準(zhǔn)發(fā)育時間"，用字母h表示，定義為在285C這一適宜溫度孵育下

受精后的小時數(shù)。孵育在其它溫度下會改變發(fā)育速度，而這在特定研究中可能會有用。例如，使兩個

胚胎在某一時間達(dá)到不同的分期以作異時移植。對孵育于不同溫度下的胚胎進(jìn)行對比須謹(jǐn)慎進(jìn)行,因

為不能保證當(dāng)溫度變化時胚胎所有特性均隨發(fā)育速度作同步變化。然而，若是將胚胎保存在25-33℃

范圍內(nèi)，其發(fā)育似乎正常，超出這一范圍溫度作長時間孵育將出現(xiàn)異常。圖2顯示了在極值點的發(fā)育

速率，圖右側(cè)的說明提供了一個簡單的公式可用以估算出這一范圍內(nèi)的任一溫度下胚胎發(fā)育所能達(dá)到

的某一分期。

溫度與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)育時間

圖2.孵育于259和33c的胚胎孵

育速度。A：尾芽期，B：突口期?？v軸

為28.5C標(biāo)準(zhǔn)溫度下孵育的分期?？梢?/p>

想象，28.5℃下的發(fā)育曲線為通過原點

的直線，斜率1.0。注意到25C和霓'C

二的發(fā)育曲線均為直線，且斜率在西圖

口幾乎相同。因此發(fā)育速度隨孵育溫度

而變化，可用以下公式估算任一溫度下

達(dá)到某分期所需發(fā)育時間：

=h/(0.055T-0.57).H為T溫度下的發(fā)

育時間，h是在28.5'C下達(dá)到某分期所

需時間(見表1).分期縮寫：c:cell,d:

dome,s:shield,b:bud;s:somite,p:prim,

hp:high-pec,Ip:long-pec,pf:pec-fin,pm:

protruding-mouth.方法：對自然產(chǎn)卵形

成的胚胎進(jìn)行觀察，分3組，每組20-30

人胚胎，孵育于150ml大燒杯。用多項

指標(biāo)確定分期，并確保取出觀察的胚胎

與保留在燒瓶中的無發(fā)育差異。因為吹

打、去絨膜、麻醉等處理會顯著阻滯發(fā)

0102030405060708090

育，如此處理的胚胎比長胸鰭期的對照

Hoursofdevelopment

紂晚2-6小時。

14

合子期（0-0.75h）

新受精的卵子直至其第一次卵裂發(fā)生，稱合子期（圖3）,約受精后40分鐘。受精時形成的合子

直徑約0.7mm。合子期只含有一個分期，但其間也發(fā)生很多變化，可以很容易劃分這一時期（見

）

HisaokaandBattle,1958o

合子期的分期

，綱的照V。力九絨膜膨脹并脫離新受精的卵子（圖3A）。受精同時也活化胞質(zhì)運動，約10分鐘

內(nèi)很容易看到。非卵黃胞質(zhì)開始向動物極流動，促使胚盤和卵黃顆粒豐富的植物極胞質(zhì)分離（圖3B）。

這一分離在卵裂早期仍在繼續(xù)。

圖3.合子期。A:受精后數(shù)分鐘，絨膜膨脹。B:受精后約10分鐘，動物極朝上的去絨膜合子。非卵黃胞質(zhì)開

始分離進(jìn)入動物極。比例尺=25（^m

卵裂期(0.75-2.25h)

首次卵裂形成的兩個細(xì)胞，或稱卵裂球在間隔15分鐘后分開（圖4,5）。胞質(zhì)分裂為部分分裂，

只是在胚盤底部不完全切開，卵裂球仍通過胞質(zhì)橋結(jié)構(gòu)相連。這一時期的6次卵裂通常按規(guī)則的方向

方向發(fā)生，因而我們可以通過卵裂球的排列知道其數(shù)目，而不必一計數(shù)。

這一時期和下一時期的早期都可用Nomarski光鏡劃分每細(xì)胞周期以實現(xiàn)精確分期。胚盤中所有

細(xì)胞都同時或近似同時地完成細(xì)胞周期。約在細(xì)胞周期的前半部分，即細(xì)胞間期，細(xì)胞核存在且可見,

卵裂期(0.75-2.25h)

核形態(tài)也發(fā)生系統(tǒng)性變化（見下，圖10）。每個早間期細(xì)胞核都是球形的，晚間期為類球體，其后隨

細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂，核逐漸變?yōu)闄E球體，直至有絲分裂前期消失。橢球體的長軸指示了隨后卵裂的取

向。有絲分裂期的染色體很難看到。近有絲分裂晚期，在胞質(zhì)分裂之前，卵裂球形狀變得更圓。

卵裂期的分期

2-繃蝴（必/方人結(jié)束第一個合子細(xì)胞周期的首次卵裂形成的卵裂溝是垂直的，一直到32-細(xì)

胞期都是如此。卵裂溝在近動物極形成，迅速向植物極伸長，只經(jīng)過胚盤區(qū)域而不經(jīng)過卵黃區(qū)域（圖

4A）。在近于胚盤底部，卵裂溝變?yōu)樗椒较?，以Wilson（1889）最早描述的黑鯨（seabass）那

種方式切割胚盤，但仍只是部分與底下的卵黃區(qū)域分開。形成的兩個卵裂球體積相同，似乎不易相互

區(qū)分。

隨后的幾次分裂嚴(yán)格按第一次分裂的方向進(jìn)行，然而最終的身體對稱軸（即背腹軸和前后軸）似

乎并不能完全由卵裂方向決定（KimmelandWarga,1987;Abdelilah等,1994;Heide等,1994）,

而有些報道則認(rèn)為可以（StrehlowandGilbert,1993;Strehlow等,1994）。

4-細(xì)的靜（2,九兩個卵裂球不完全裂開（圖4B）,裂平面以合適角度穿過動物極和第一次卵裂

面。因而第三細(xì)胞周期開始于2x2排列的4個卵裂球。從動物極看（見圖6）胚盤呈橢球體，而第二次

卵裂面是沿長軸方向的。

16

圖4.卵裂期胚胎。除B外均為正面觀，B顯示的是胚胎在動-植物極的扭曲，約偏離正面45。.A:2-紐胞期（0.乃

h）；B:4-細(xì)胞期（lh）;C:8-細(xì)胞期（1.25h）;D:16-細(xì)胞期（1.5h）;E:32-細(xì)胞期（1.75h）;F:64-細(xì)

胞期（2h）?比例尺=250〃m

圖6.動物極觀，前5次卵裂平面示意圖。外圈為卵

黃,A內(nèi)部橢圓為未分裂的胚盤。B-F為連續(xù)的卵裂，

圖5.受精后（在28.5C）,卵裂球數(shù)奇數(shù)次卵裂沿短軸切割胚盤，偶數(shù)次卵裂沿長軸切割胚

目隨時間變化的理想曲線，此段時間卵裂盤。引自Kimmel等（1991）,經(jīng)Wiley&Sons子公司

發(fā)生較為同步，在第10細(xì)版周期的囊胚中Wiley-LissJohnInc惠允。

期轉(zhuǎn)變之前。

卵裂期(0.75-2.25h)

8-繃嬲（2.25，，.卵裂發(fā)生于第3細(xì)胞周期結(jié)束，仍為不完全卵裂。兩個獨立的卵裂面與第1

次卵裂面平行，將胚盤切割為2x4排列的卵裂球。由于去絨膜胚胎通常側(cè)躺于培養(yǎng)皿，其4-細(xì)胞面（而

非2-細(xì)胞面）正對觀察者。此"正面"觀（KimmelandLaw,1985a）沿奇數(shù)卵裂面（卵裂溝1和3

可見，圖7）。一直到囊胚晚期去絨膜胚胎總傾向于以此方向平展開，圖1第一部分（到高囊胚期）、

圖4（4B除外）和圖7均為此"正面"觀所得。

工6-金漉朗3.第4組卵裂同樣沿兩個面進(jìn)行,均與第2次卵裂面平行,產(chǎn)生4x4排列的細(xì)胞,

須小心與8-細(xì)胞期鑒別，因為其正面觀很相似（圖4C,D）。

第一次出現(xiàn)部分細(xì)胞完全與其他細(xì)胞分離，這些細(xì)胞是位于最中心處的4個卵裂球。此四分體在

圖6E中完全被其他細(xì)胞包繞。全分裂發(fā)生于近16-細(xì)胞期末，因為此次卵裂溝先從胚盤中心底部切開,

再向外圍延伸。實際上，作底部切開的卵裂溝并未到達(dá)外圍，包圍此四細(xì)胞的12個細(xì)胞（稱外圍卵裂

球）仍與卵黃細(xì)胞通過胞質(zhì)橋相連（KimmelandLaw,1985a）。此分期之后直到囊胚中期，每次

卵裂均能完全或大部分分離非外圍卵裂細(xì)胞，仍不能完全分離外圍卵裂細(xì)胞。

18

圖7.卵裂期正面觀顯微

掃描示意圖，顯示從4-細(xì)胞期

一直到64-細(xì)胞期卵裂球的世

系關(guān)系。各卵裂球根據(jù)期世系

標(biāo)號，同時也指出其位置。每

一標(biāo)號代表胚胎中的兩個細(xì)

胞，其中一個在圖中可見，而

另一個須將胚胎沿動-植物極

軸旋轉(zhuǎn)180°才可看到（比如,

此處在4-細(xì)胞期只顯示2個細(xì)

胞）。在4-細(xì)胞期，細(xì)胞L處于

第I次卵裂面左側(cè)，細(xì)胞R處

于右側(cè)（因此，這里的標(biāo)號L

和R并非指未來胚體的左右

惻：見正文）。細(xì)胞L分裂產(chǎn)生

LI（更靠近動物極）和L2。LI

分裂產(chǎn)生L11（更匏近動物極）

和L12,如此等等。對于此細(xì)

胞期，深層細(xì)胞沒有繪出。

引自KimmelandLaw

（1985a）,經(jīng)由AcademicPress

惠允。

32-繃嬲（2.75,人第5細(xì)胞周期結(jié)束時的卵裂通常發(fā)生于四個平行面,而不是位于第1和3卵

裂面之間兩個平面。然而此時，斜向卵裂溝很明顯。通常32細(xì)胞呈4x8排列，但除規(guī)則排列之外，不

規(guī)則排列也很常見.側(cè)面觀，在外圍和動物極之間常可見雙層細(xì)胞“這是因為胚盤平面彎由，外圍細(xì)

胞更近于植物極，其中的部分細(xì)胞排到了靠近動物極的非外圍細(xì)胞之前。

64額嬲12,九第6次細(xì)胞周期結(jié)束時的卵裂是水平的，所以從動物極看細(xì)胞排列和32-細(xì)胞期

很相似，只是正進(jìn)入第7次細(xì)胞周期的卵裂球體積較小。側(cè)面觀，細(xì)胞堆疊明顯變高（圖1,4F,7）。

第一次出現(xiàn)部分細(xì)胞完全覆蓋其他細(xì)胞。被覆蓋的細(xì)胞（或稱深層細(xì)胞）都是由32-細(xì)胞期的4個中心

囊胚期(2.25-5.25h)

細(xì)胞中每個分裂產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞中的一個構(gòu)成；而另一個則仍處于表面，形成胚盤的最上層此時稱

包被層(theenvelopinglayer,EVL)。與此同時，每個外圍細(xì)胞的水平卵裂也產(chǎn)生兩個EVL細(xì)胞,

所以64-細(xì)胞期正面觀似有三層EVL細(xì)胞(圖7)。

囊胚期(2.25-5.25h)

囊胚期指從128-細(xì)胞期或第8次合子細(xì)胞分裂開始形成球形胚盤直到第14次卵裂開始原腸期為

止這一段時期。此期有很多重要事件發(fā)生：胚胎進(jìn)入囊胚中期轉(zhuǎn)變(midblastulatransition,MBT)、

卵黃合胞體層(theyolksyncytiallayer,YSL)形成外包(epiboly)開始。外包將一直持續(xù)到原

腸期。

此期用“實囊胚"(&。俾。25短底)稱之可能更準(zhǔn)確，因為這一術(shù)語意味著胚胎還沒有形成

囊胚腔(blastocoele),而事實正是如此(圖8),僅在胚盤深層細(xì)胞之間存在不規(guī)則的間隙。卵裂

取向不確定，比卵裂期亦更不規(guī)則。此后卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞從整齊的細(xì)胞面伸出，不論從側(cè)面還是從

頂面觀都是如此，因而確定此期分期用細(xì)胞大小判斷比用細(xì)抱位置判斷更為有效。從動物極觀，胚盤

呈輕度橢球形(尤在早期)。

20

圖8.囊胚期胚胎正面觀。A:256-細(xì)胞期（2.5h）;B:高囊胚期（3.3h）;C:高囊胚期和橢形期之間的轉(zhuǎn)變

（3.5h）;D:橢形期和球形期之間的轉(zhuǎn)變（3.8h）;E:穹頂期（4.3h）;F:30%-外包期（4.7h晨比例尺=250所

囊胚早期細(xì)胞繼續(xù)同步分裂，和之前節(jié)奏相同（圖5,9）。更準(zhǔn)確的說，囊胚早期的分裂為間時

同步，因為有絲分裂并不完全同時發(fā)生，相反，在每個細(xì)胞周期末期，一條波線穿過胚盤，近動物極

細(xì)胞最先進(jìn)入波線，外圍細(xì)胞最后進(jìn)入。波線一般斜穿胚盤，以致從正面觀可見波線沿胚盤長軸穿過

細(xì)胞野。

囊胚期(2.25-5.25h)

圖9.囊胚中期轉(zhuǎn)變過程中

細(xì)胞周期的延長和同步性的減

弱，開始?第10合子周期（512-

細(xì)胞期）。A中不同的標(biāo)點表示從

三種不同的胚胎中收集的數(shù)據(jù)；B

中的分布表示一種胚胎中單個細(xì)

胞周期的廷長。

弓I自KaneandKimmel（1993）,

經(jīng)CompanyofbiologistsLtd.惠

允。

細(xì)胞周期延長標(biāo)志著囊胚中期轉(zhuǎn)變（MBT）的開始（圖9A）。并非所有細(xì)胞周期都同時延長或

延長相同程度（圖9B）。MBT開始后的任意時刻，一些細(xì)胞處于間期，可用Nomarski光鏡很容易看

到細(xì)胞核（圖10A,D）,而另一些細(xì)胞處于有絲分裂期（無核，圖10GE）,因而形態(tài)學(xué)上可明顯看

到不同步性。MBT開始于第1C次細(xì)胞周期（512-細(xì)胞期），比爪蟾（NewportandKirshner,1982a,b）

早兩個細(xì)胞周期，然而MBT的一些性質(zhì)以及如何控制開始，在兩物種間相同（KaneandKimmel,

1993）。隨間期延長,細(xì)胞可以移動,RNA合成增加。

時滯分析（time-lapseanalysis）顯示MBT開始后深部細(xì)胞在其長的間期內(nèi)可動，其運動似無

方向性，至少表面上如此。

囊胚早期的外圍細(xì)胞層則有所不同。它們緊挨著卵黃細(xì)胞排列并在整個卵裂期都與之通過胞質(zhì)相

連.從第10細(xì)胞間期開始（KimmelandLaw,1985b）,外圍細(xì)胞經(jīng)歷了一次塌陷，其細(xì)胞質(zhì)和細(xì)

胞核均留在與其緊密相連的卵黃細(xì)胞質(zhì)中。因此形成卵黃合胞體層（yolksyncytiallayer,YSL）,

這一結(jié)構(gòu)用Nomarski光鏡可明顯看到，對分期也很重要（圖10）。YSL形成后，原先在胚盤第二層

的EVL細(xì)胞成為最外層。它們看起來和先前的最外層相似，但有一個重要的不同點在于此時的外圍細(xì)

胞是非合胞體的：這也是第一次出現(xiàn)所有卵裂球均不與其它細(xì)胞通過胞質(zhì)橋相連，除了那些新分裂仍

22

短時間相連的子細(xì)胞對之外。

雖然YSL正好在MBT期間形成，但二者的調(diào)節(jié)機(jī)制似相互獨立。MBT獨自依賴于核-質(zhì)比

(nuclear-

cytoplasmicratio,Kane,1991)。YSL的核在囊胚中期繼續(xù)進(jìn)行有絲分裂，但核分裂并不伴隨胞質(zhì)

分裂,卵黃細(xì)胞仍不分裂并仍保持合胞體。由于在胚盤,囊胚中期YSL分裂周期延長，但又并非延長

同樣多，YSL核繼續(xù)進(jìn)行間時同步分裂，并非不同步。約3個細(xì)胞周期之后，在外包開始同時，YSL

分裂突然中止(Kaneetal.,1992;另見Trinkaus,1992)。YSL核開始增大，可能表示其正在活躍地

轉(zhuǎn)錄RNA。

YSL是硬骨魚(teleosts)特有的結(jié)構(gòu)，可能為胚外器官，對胚體無直接貢獻(xiàn)。起先YSL以窄環(huán)包

繞胚盤邊緣(圖10)"旦很快(兩個細(xì)胞周期內(nèi))其延伸到胚盤底部，形成完全的"內(nèi)在"合胞體

(“interna，syncytium,theI-YSL)并一直持續(xù)到整個胚胎發(fā)生。I-YSL在胚胎細(xì)胞及其卵黃儲備之

間的位置上，推測其可能發(fā)揮滋養(yǎng)作用。相應(yīng)的另一部分，E-YSL,在外包期間暫時性位于胚盤邊緣

的"外部"。實際上，對硬骨魚類的克鯉魚(的研究顯示,E-YSL這一區(qū)域在外包過程中

有重要促進(jìn)作用(Trinkaus,1984)。

外包(epiboly)始于囊胚晚期(Solnica-KrezelandDriever,1994),是YSL和變薄延伸

覆蓋卵黃細(xì)胞的過程。就正如向頭上戴一頂滑雪帽一般，最終在原腸期結(jié)束時將卵黃完全吞入。在這

一形態(tài)發(fā)生運動的早期，胚盤高度變薄，從高高隆起的細(xì)胞堆疊(圖8B)變?yōu)閹缀跬缓穸鹊谋瓲?/p>

多層細(xì)胞(圖8F).最內(nèi)部的細(xì)胞向外移動達(dá)到表層，標(biāo)志外包運動完成，內(nèi)部細(xì)胞逐步運動過程中

隨機(jī)與表層細(xì)胞混合(Wilsonetal.,1993)。這些所謂的激進(jìn)插入者(Keller,1980)引起積極的

細(xì)胞重組也是早期外包運動的驅(qū)動力之一。插入細(xì)胞并未驅(qū)動深層細(xì)胞進(jìn)入包被層(EVL),EVL仍

是獨立的單層(Kimmeletal?1990b)。此外，外圍深層細(xì)胞其融合程度遠(yuǎn)比中心細(xì)胞輕；Heideet

al”1994),如圖8所示，外包開始前,細(xì)胞堆積很厚。外國細(xì)胞融合的相對不足對相應(yīng)的早期發(fā)育

囊胚期(2.25-5.25h)

建立意義重大，這是因為中胚層將從這些非融合的外圍深層細(xì)胞開始（參見下文命運圖，圖14）。假

定標(biāo)示中胚層的事件如同爪蟾中似乎出現(xiàn)的那樣始于外包之前，那么外圍深層細(xì)胞群在外包期間相對

融合不足可能在維持不同細(xì)胞"規(guī)格"（Kimmeletal.,1991）或特征中有重要作用。

圖10.卵黃合胞體層（YSL）的形成，由Nomarski光鏡觀察所得.A:第10細(xì)胞周期間期的外圍卵裂球（512-

細(xì)胞期，箭頭指示其細(xì)胞核）,B:當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期，核消失，特殊的是無胞質(zhì)分裂，核分裂產(chǎn)生的一對子細(xì)

胞核在第11細(xì)胞周期間期再次出現(xiàn)于胞質(zhì)中。在每一間期早期核均為球形（C）,隨后，在再一次進(jìn)入有絲分裂期之

前，核變大呈橄欖球形（D）。YSL核在有絲分裂期再次消失（E:第H次有絲分裂，注意到間期細(xì)胞核只在胚層細(xì)胞

中出現(xiàn)，而不是在YSL中，意味著坯層和YSL已不再同步），間期又再次出現(xiàn)（F:第12細(xì)胞周期間期），如此經(jīng)過數(shù)

個有絲分裂周期，總是位于公共的合胞體內(nèi)。引自KimmelandLaw（1985b），經(jīng)AcademicPress惠允。比例尺=50pm

在激進(jìn)插入發(fā)生的同時卵黃細(xì)胞也發(fā)生明顯的形態(tài)變化，I-YSL表面向動物極膨出或是"隆起"，

24

這一變化是外包開始最明顯的標(biāo)志(圖8E),同時也大大增加了I-YSL與胚盤內(nèi)表面的接觸面積。卵

黃細(xì)胞由于隆起而占據(jù)了深層細(xì)胞因激進(jìn)插入而空出的區(qū)域，同時也對深層細(xì)胞的外移施加了驅(qū)動

力。不論外包運動的結(jié)果如何，它都很明顯同時包括了胚盤和卵黃細(xì)胞的運動，并且迅速發(fā)生。在隨

后的數(shù)小時內(nèi)，隨外包的繼續(xù)，E-YSL也繼續(xù)前行，穿過卵黃直達(dá)依附其上的細(xì)胞前方。至少在克鯉

魚，橋粒(desmosome)有助于將E-YSL和EVL邊緣連接起來(BetchakuandTrinkaus.1978),

而不斷伸展的YSL似乎將EVL丟在了后邊。

外包似乎有賴于功能微管(StrahleandJesuthasan,1993)并可能受控于早期作用的合子基因

(Kane,1991)。目前已知最早表達(dá)的基因編碼位于局部的推定轉(zhuǎn)錄因子(putativetranscription

factors)并在囊胚晚期表達(dá)(如"。均/廛因,Schulte-Merkeretal.,1992基因，Stachel

〃廛因，

etal”1993;sz7dThisseetal.,1993)o

在囊胚期EVL也發(fā)生變化，在卵裂期結(jié)束時EVL細(xì)胞數(shù)比深層細(xì)胞數(shù)多，但隨著連續(xù)分裂EVL細(xì)

胞數(shù)目大增，EVL變平、變薄，明顯延伸最終形成密封的更難看到的上皮單層。囊胚晚期，EVL細(xì)胞

周期比深層細(xì)胞周期更長，并表現(xiàn)出更少的同步性。同時EVL細(xì)胞也有了世系限制，其細(xì)胞分裂產(chǎn)生

的子細(xì)胞總在EVL內(nèi)。但其發(fā)育潛能在囊胚晚期似并未受到限制，如將其逐個移至深層細(xì)胞，其子代