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为探究合子基因组激活（ZGA）机制及化学物质对胚胎发育的影响，研究人员对稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）胚胎的囊胚、原肠胚和视原基三个发育阶段进行转录组测序。获得高质量基因表达谱，明确不同阶段基因表达差异，为相关研究提供关键数据。
在生物科学的神秘领域中，胚胎发育一直是科学家们热切探索的前沿阵地。稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）作为一种具有独特优势的实验模型，正逐渐成为解开胚胎发育奥秘的关键 “钥匙”。它拥有透明的卵膜，这就像是为科学家们提供了一扇直接观察胚胎内部变化的窗户；同时，它对化学物质高度敏感，这一特性使其在毒理学研究领域大显身手。然而，尽管稀有鮈鲫有着诸多优势，但在胚胎发育的关键阶段，比如合子基因组激活（ZGA）过程中，其背后复杂的调控机制仍隐藏在重重迷雾之中。而且，化学物质究竟如何影响胚胎发育，这个问题也亟待解答。这些未知不仅阻碍了基础生物学研究的深入发展，也让毒理学研究在评估化学物质对生物胚胎危害时缺乏足够精准的依据。
为了揭开这些神秘面纱，中国科学院水生生物研究所的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于稀有鮈鲫胚胎的三个关键发育阶段：囊胚期、原肠胚期和视原基期，利用先进的下一代测序技术（NGS），对胚胎进行转录组测序分析，试图从基因表达的层面解读胚胎发育的密码。
这项研究成果意义非凡，不仅为深入理解 ZGA 机制提供了宝贵的数据支持，也为研究化学物质对胚胎发育的影响搭建了重要的参照平台，在基础生物学和毒理学领域都有着不可估量的价值。相关研究成果发表在了《Scientific Data》杂志上。
研究人员开展研究时，主要运用了以下几个关键技术方法：首先是动物采样，从国家水生生物资源中心获取人工繁育的成年稀有鮈鲫，经人工授精后，在特定温度下培养受精卵，并在囊胚期（受精后 3 小时）、原肠胚期（受精后 7 小时）、视原基期（受精后 13 小时）分别采样，每个阶段设置 3 个生物学重复，每个重复采集 40 个胚胎并储存于 - 80°C。接着进行转录组分析，利用 Trizol 试剂提取总 RNA，通过一系列操作制备文库，包括 mRNA 纯化、合成 cDNA、构建文库等，最终在 Illumina NovaSeq 6000 平台进行测序。
数据记录
研究人员将原始测序数据上传至 NCBI 序列读数档案（SRA）数据库，登录号为 PRJNA1200252，为后续研究提供了原始数据基础。
技术验证
原始测序数据经过严格的质量控制流程。利用 FastQC 评估 GC 含量、序列重复水平、接头含量和插入片段大小分布；使用 Fastp 去除含 3' 接头序列和平均质量分数低于 Q20 的 reads，得到高质量的 clean data。过滤后的 reads 映射到稀有鮈鲫参考基因组，映射率达 95.63%-96.92%，且大部分 reads 映射到基因和外显子区域，基因覆盖度良好，显示出数据的高质量和可靠性。主成分分析（PCA）结果表明，不同发育阶段样本的基因转录水平差异显著，各阶段样本各自聚类。通过比较不同样本组的基因表达水平，依据 Q 值≤0.01 且 | log2(fold change)|≥1 的标准，鉴定出大量差异表达基因（DEGs） 。在囊胚期与原肠胚期之间、原肠胚期与视原基期之间、囊胚期与视原基期之间，均发现了数量可观的 DEGs，这些基因涉及胚胎发育的多个关键过程。
差异表达基因分析
研究发现多个已知发育生物标志物的差异表达。比如，sox19b（sry-box 转录因子 19b）与 ZGA 相关，在囊胚期显著上调；gsc（goosecoid）在原肠胚形成中起关键作用，原肠胚期表达量较高；foxa2（叉头框 a2）参与内胚层发育和脊索形成，在原肠胚期和视原基期转录增加；irx1b（iroquois 同源盒 1b）与视网膜发生有关，视原基期后显著上调；bmp4（骨形态发生蛋白 4）对脊椎动物背腹模式形成和晶状体发育至关重要，在原肠胚期和视原基期高表达；wnt10b（wnt 家族成员 10b）参与骨生成，视原基期后显著上调。
综上所述，该研究成功获取了稀有鮈鲫胚胎三个关键发育阶段的高质量基因表达谱，清晰地展示了不同发育阶段基因表达的差异特征，并通过对差异表达基因的分析，初步揭示了胚胎发育过程中关键基因的调控作用。这不仅加深了人们对 ZGA 机制的理解，更为研究化学物质对胚胎发育的影响提供了重要的数据支撑和研究基础，对推动基础生物学和毒理学领域的发展有着至关重要的意义。未来，基于这些研究成果，有望进一步深入探究胚胎发育的精细调控网络，以及化学物质干扰胚胎发育的分子机制，为保护生物胚胎健康发育和评估环境化学物质风险提供更精准的理论依据。
