斑马鱼的保存和饲养

Biology II

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Summary

斑马鱼是一种功能强大的脊椎动物模型,它用于研究发育过程、建立疾病模型和筛选新的药物。由于它们的个体小,可以在实验室内低成本地饲养大量的斑马鱼。尽管斑马鱼的保存相对容易,但为了使它们的健康和繁殖成功率达到最佳,仍需要特别注意其食物和水质。

本短片概述了斑马鱼在实验室的饲养和保存。在简单介绍斑马鱼的自然习性之后,将讨论如何在实验室中再建这种环境的关键技术,包括养鱼设施的水循环系统和准备丰年虾作为斑马鱼的部分食物。另外,本教学片还包含了在实验室如何记录特殊的斑马鱼品系的内容,主要提到了收集斑马鱼尾鳍进行DNA提取和基因型鉴定。最后还将讨论对斑马鱼的生活环境进行实验条件变动,以此来深入了解这些鱼类,进而了解我们自己。

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JoVE Science Education Database. 模式生物II:小鼠,斑马鱼和鸡. 斑马鱼的保存和饲养. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

正确的饲养是使用斑马鱼做实验成功的重要因素。最佳的水质能够提高斑马鱼的健康和实验的可重复性。另外,斑马鱼的产卵极大地取决于合适的营养条件。本短片描述了如何在实验室中饲养和喂食斑马鱼、操作和利用斑马鱼的小技巧、以及简单介绍在生物学实验中如何调整斑马鱼的生活环境。

首先让我们来看看斑马鱼习性的基本知识。

野生斑马鱼来自天然的喜马拉雅水域。在这种气候中,斑马鱼大部分的时间都在缓慢流动的天然水中晒太阳。

那么如何在实验中重建这个乐园呢?让我们先从最重要的部分开始:水。尽管新鲜的水很容易得到,但是自来水对于斑马鱼来说是有毒的,因为其中存在氯和潜在的污染物。所以,养鱼池用水必须先通过一个过滤系统,如反渗透系统来进行纯化。再向纯化水中添加盐分和pH缓冲液来优化其盐度和酸碱度。

为使实验效率达到最大,会将很多斑马鱼保存在有限体积的水中。这些鱼游来游去使得废料很快堆积起来,因此水的更换很重要。这需要用到大量的水,所以养鱼设施会使用循环水系统来减少需水量。污水会被过滤和紫外灭菌处理,而后流回系统重新使用。

斑马鱼被饲养在特殊的水箱中,它们可有多种不同的大小。水箱要封闭来减少蒸发并防止斑马鱼逃脱。为了合并水箱和净化系统,水箱的盖子上有洞,这样清洁的水可以通过它持续流入。水箱后面有一个溢流口,被一个有小洞的挡板覆盖住,这样污水由此流出,而斑马鱼不能通过,因此可以保持水量高度不变。

尽管水可以替换,但藻类和固体废物还是会在水箱内沉积,因此它们要被定期清除。

养鱼设施里面的环境调节也非常重要。温度会被保持在28摄氏度,或80华氏度。为了保持斑马鱼的生物节律,光周期也被调节到14小时光照和10小时黑暗。

现在我们已经了解了斑马鱼的饲养条件,那么让我们看一下它们的食谱。

斑马鱼的天然食物主要是浮游动物和昆虫。在实验室里,这个食谱通过混合干燥食品和小型生物来实现。幼虫和幼鱼靠吃活的微生物,如草履虫;而成鱼则用市面上的粉状食品和丰年虾这种小型甲壳动物来喂食。

由于它们的卵会以休眠的卵囊状态保存在室温,这些生物需要经过特别的实验室制备。为准备斑马鱼吃的虾,先要用漂白剂去除它的硬壳。然后彻底清洗去壳卵。再将这些卵转移到通风塔,让它们在盐水中生长大约一天。最后使用过滤网对孵出的虾进行收集和清洗,再放在瓶中用于喂食。斑马鱼通常每天要喂食2到3次,活食和干食交叉喂,并且喂食期间需将水流关闭,防止食物在被吃掉前流走。

现在您已经知道了如何饲养和喂食斑马鱼,那么我们开始学习如何用斑马鱼进行实验和记录您的鱼种。

实验室的养鱼设备里饲养了许多种不同的斑马鱼,有从野生型到那些基因组被点突变和转基因插入修饰过的品系。为了记录所有这些鱼种,具有类似遗传背景的鱼会被保存在一起放在做好标记的水箱中。水箱标记必须有详细的识别信息,包括斑马鱼的基因型和出生日期。

斑马鱼的繁殖能力在出生一年后开始衰退,所以鱼种每年都要更新。斑马鱼的完全近交系不能很好的存活,因此必须收集与不同鱼种杂交,或称异交得到的后代来维持遗传多样性。

当与转基因或突变株系进行异交时,携带所需遗传修饰的后代必须通过荧光基团表达或者基因型鉴定来识别。为进行基因型鉴定,先要在三卡因中麻醉斑马鱼。然后切下一小片斑马鱼的尾鳍来提取DNA。

最后,从尾部样品中提取DNA,用于PCR分析来识别特定的序列。结果出来以前,将每条鱼单独放在有各自识别信息的小水箱中。

现在我们已经了解了标准的斑马鱼饲养条件,让我们再来看一下为了研究生物学进程,将这些饲养条件进行改动的一些方法。

系统内的水温会极大影响斑马鱼的健康。例如为了建立一个糖尿病的模型,研究人员先用胰腺毒素,链脲霉素来处理斑马鱼,然后将它们饲养在降低了水温的水箱中。患有糖尿病的斑马鱼会显现预期的一些症状,如肾脏和眼睛受损,以及尾鳍再生的降低,它们可用于研究糖尿病的生物学机理。

为了达到特定实验目的,也可对水箱系统进行改动。对斑马鱼的游水行为的研究可以指示解读焦虑性、攻击性、或者社会性行为。 这里,利用视频记录来分析未处理的鱼和被一种神经兴奋药物处理过的鱼的游水行为的不同。类似这样的研究帮助我们加深对神经生物学的理解,还可作为药物开发的工具。

光条件的改变也会影响斑马鱼。强光处理能够用于消灭视网膜的光感应细胞。这些鱼能通过细胞增殖来修复损伤的视网膜组织,这对于研究人类视网膜退化的科学家们具有重要的意义。

您刚观看的是JoVE关于斑马鱼的保存和饲养的短片。我们介绍了在实验室里饲养、喂食、和利用斑马鱼的要点。感谢观看。

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