Danio pręgowany to potężny system modelowy do zrozumienia rozwoju szkieletu. W przypadku zmutowanych szczepów danio pręgowanego biolodzy mogą rozszyfrować funkcję genów podczas skeletogenezy. Jednak zmutowane fenotypy szkieletu danio pręgowanego mogą charakteryzować się zmienną penetracją1,2,3,4, co może utrudniać analizy rozwojowe i genetyczne. Cel tej metody jest trojaki. Po pierwsze, generowanie linii mutantów danio pręgowanego, które konsekwentnie wytwarzają ciężkie fenotypy, umożliwia dalsze badania rozwojowe, takie jak nagrywanie poklatkowe5 i transplantation6. Tego rodzaju badania mogą zostać sparaliżowane przez próby badania fenotypów, które manifestują się tylko niespójnie. Po drugie, chów wsobny odmian danio pręgowanego może zmniejszyć zmienność tła genetycznego, promując w ten sposób spójność i odtwarzalność eksperymentalną. Na przykład przeprowadzenie wszystkich analiz hybrydyzacji in situ na jednym selektywnie wsobnym szczepie może zmniejszyć mylącą zmienność i wzmocnić wnioski. Po trzecie, wygenerowanie ciężkich i łagodnych szczepów ujawni całą serię fenotypową, która może wynikać z określonej mutacji.
Na pierwszy rzut oka, selektywna hodowla śmiercionośnych mutantów wydaje się niemożliwa. Jak można rozmnażać się w celu penetracji, gdy zwierzęta, które są oceniane do selekcji, są martwe? Na szczęście metody selektywnej hodowli przez dobór rodzinny, w szczególności badanie potomstwa, od wielu lat wykazują skuteczność w programach hodowli zwierząt gospodarskich7,8. Programy te są stosowane głównie do selektywnej hodowli cech, które są obecne tylko u jednej płci, takich jak produkcja mleka u krów lub produkcja jaj u kur. Samce tych gatunków nie mogą być oceniane bezpośrednio, ale ich potomstwo jest oceniane, a następnie przypisuje się wartość rodzicom. Zapożyczając z tej strategii, przedstawiony tutaj protokół polega na ocenie utrwalonego i wybarwionego zmutowanego potomstwa z pary danio pręgowanego, które są heterozygotyczne pod względem zmutowanego genu będącego przedmiotem zainteresowania. Penetracja fenotypu u homozygotycznego letalnego zmutowanego potomstwa jest przypisywana rodzicom przy podejmowaniu decyzji, które osobniki wydadzą następne pokolenie w linii. Odkryliśmy, że ta metoda jest skutecznym sposobem na zmianę penetracji u letalnych mutantów szkieletowych danio pręgowanego1.
Podobnie jak w innych badaniach, ten protokół selektywnej hodowli bierze pod uwagę takie kryteria jak rozmiar lęgu, przeżywalność potomstwa, prawidłowy rozwój zarodków i stosunek płci9. Jednak wszystkie te czynniki są rozpatrywane w kontekście tła mutantów w celu przesunięcia penetracji mutantów. W związku z tym protokół ten rozszerza poprzednie paradygmaty hodowli selektywnej, oferując metodę wzmacniającą analizy rozwojowe mutantów, a także zwiększającą jednorodność tła.
Ten protokół wymaga obszernego genotypowania, dlatego ważne jest, aby zawczasu opracować niezawodny, szybki protokół genotypowania. Dostępnych jest wiele protokołów genotypowania10,11, jednak znajdziemy genotypowanie KASP 12,13,14 jest szybszy, bardziej opłacalny i bardziej niezawodny niż metody oparte na enzymatycznym rozszczepianiu amplifikowanych sekwencji za pomocą enzymu restrykcyjnego10. Dlatego w tej pracy uwzględniamy protokół KASP. Dodatkowo w tym protokole skupiamy się na zmutowanych fenotypach szkieletowych i uwzględniamy procedurę barwienia Alcian Blue/Alizarin Red zmodyfikowaną w stosunku do poprzednich protokołów15.
Opisana tutaj metoda to prosta strategia przesuwania penetracji śmiercionośnych mutantów w górę lub w dół. Chociaż protokół ten koncentruje się na zmutowanych fenotypach szkieletowych, uważamy, że będzie to przydatna strategia do hodowli wszystkich linii zmutowanych danio pręgowanego. W rzeczywistości użyteczność tej strategii hodowlanej prawdopodobnie wykracza poza danio pręgowanego. Przewidujemy, że protokół ten może zostać zmodyfikowany w celu zmiany penetracji w szerokim zakresie organizmów. Zmiana penetracji śmiertelności poprzez testowanie potomstwa może pomóc w przyspieszeniu postępu każdego genetyka rozwojowego.