斑马鱼sall1a和sall4基因在体轴延伸中的冗余调控机制及其跨物种比较研究

本研究针对脊椎动物体轴延伸的物种差异问题，通过CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼sall1a/sall4双敲除模型，发现这两个转录因子在斑马鱼尾部延伸中具有冗余功能。与小鼠中Sall1/4对NMPs（神经中胚层前体细胞）的关键调控不同，斑马鱼sall1a/4缺失仅导致轻微体轴缩短，揭示了脊椎动物体轴延伸调控的进化差异，为发育生物学研究提供了重要模型。

　　

在脊椎动物胚胎发育过程中，体轴延伸是一个精妙而复杂的生物学过程。不同物种展现出令人着迷的差异：小鼠通过神经中胚层前体细胞(NMPs)同时延伸躯干和尾部，而斑马鱼却在原肠胚形成后就完成了躯干发育，仅通过尾部增殖实现体轴延伸。这种进化差异背后的分子机制一直困扰着发育生物学家。更引人入胜的是，在小鼠中，转录因子SALL1和SALL4被证明对NMPs维持和尾部延伸至关重要，但它们在斑马鱼中的功能却鲜为人知。这就像自然界留下的一个精妙谜题：同样的基因在不同物种中是否扮演着相似的角色？

美国明尼苏达大学的研究团队在《Developmental Biology》上发表的研究揭开了这个谜题的一角。研究人员发现，虽然斑马鱼sall1a和sall4基因在尾部延伸中确实存在功能冗余，但其贡献程度远小于小鼠中的同源基因。这一发现不仅填补了比较发育生物学的知识空白，更为理解脊椎动物体轴延伸的进化机制提供了重要线索。

研究团队运用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了sall1a和sall4单敲除及双敲除斑马鱼模型，通过表型分析、基因表达检测和体轴长度测量等方法开展研究。所有实验用鱼均来自明尼苏达大学斑马鱼核心设施，严格遵循动物伦理规范。

【Generation of sall4 mutants and validation of sall4 morpholino】
研究人员首先构建了三个sall4突变系，选择11bp缺失的品系进行后续研究。与小鼠Sall4^-/-
胚胎在植入期致死不同，斑马鱼sall4^-/-
突变体在24小时受精后(hpf)发育正常，仅在后端出现基因表达改变。这一结果首次揭示了Sall4基因功能在物种间的显著差异。

【Discussion】
深入分析显示，sall1a/4双敲除(dko)胚胎体轴长度显著缩短，而单敲除则无明显表型，证明这两个基因在斑马鱼中存在功能冗余。值得注意的是，缩短的体节分布贯穿前后轴，暗示sall1a/4的作用不局限于尾部特定区域。与小鼠中Sall1/4缺失导致严重尾部截断相比，斑马鱼表型更为温和，这可能反映了两种物种体轴延伸机制的本质差异：小鼠依赖NMPs持续贡献，而斑马鱼主要依靠原肠胚后的尾部增殖。

这项研究的重要意义在于：首次系统比较了Sall基因家族在脊椎动物体轴延伸中的功能保守性与物种特异性；为理解NMPs依赖与非依赖的体轴延伸机制提供了分子层面的证据；建立的斑马鱼sall1a/4突变模型将成为研究体轴发育的重要工具。正如通讯作者Yasuhiko Kawakami在讨论部分指出的，这些发现开启了新的研究方向——探索不同脊椎动物中保守发育程序如何通过调控网络的重塑实现形态多样性。