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第1章 概论1

第1节 发育生物学发展简史1

一、发育生物学的起源2

二、近代研究进展3

第2节 现代发育生物学的建立与发展3

一、细胞理论的建立3

二、发育遗传学的建立5

三、细胞行为与细胞功能7

四、细胞命运决定8

五、模式形成与位置信息的翻译13

六、发育的可靠性14

第3节 发育生物学的研究对象14

一、局部特化15

二、细胞分化15

三、变态15

四、生长15

第4节 发育生物学研究的主要问题15

一、分化问题16

二、形态发生问题16

三、生长问题16

四、生殖问题16

五、再生问题16

六、进化问题17

七、环境整合问题17

第5节 发育生物学研究技术和方法17

一、显微镜技术17

二、组织学技术18

三、研究基因表达的生化技术19

四、蛋白质研究技术21

五、原位杂交法研究基因表达22

六、显微注射技术23

七、细胞标记技术24

八、细胞分选技术25

延伸阅读25

第2章 发育生物学的基本原理27

第1节 发育的基本特征27

一、配子生成27

二、早期发育29

三、形态发生过程32

四、生长与死亡36

第2节 发育的分子生物学原理37

一、基因37

二、转录因子家族39

三、信号传导系统44

四、诱导因子家族45

五、细胞骨架50

六、细胞黏附分子51

七、细胞外基质52

第3节 发育的胚胎学原理53

一、正常发育53

二、发育承诺55

三、发育承诺的获得56

四、同源异型基因58

第4节 发育的细胞生物学原理59

一、细胞黏附59

二、细胞迁移62

三、细胞信号传导62

四、细胞死亡途径73

五、细胞分化状态的维持75

六、细胞外基质作为分化信号的来源76

第5节 发育的遗传学原理78

一、基因的结构78

二、基因突变82

三、突变筛选85

四、转基因技术85

五、基因组等同性与动物克隆88

六、差异RNA加工90

七、翻译水平基因表达的控制92

第6节 发育的表观遗传调节98

一、表观遗传调节的分子机制98

二、发育过程的表观遗传调节102

延伸阅读104

第3章 模式生物发育108

第1节 秀丽隐杆线虫的发育108

一、正常发育108

二、胚胎局部特化110

三、细胞程序性死亡114

第2节 果蝇的发育115

一、果蝇的发育特点115

二、果蝇的正常发育115

三、发育程序118

四、背腹模式形成118

五、前后轴系系统120

第3节 非洲爪蟾的发育126

一、卵子生成、成熟与受精126

二、胚胎发育过程127

三、局部特化131

四、诱导性互作134

第4节 斑马鱼的发育139

一、正常发育139

二、局部特化140

第5节 鸡的发育142

一、正常发育142

二、胚胎外膜146

三、命运图146

四、早期胚胎的局部特化147

五、器官发生149

第6节 小鼠的发育151

一、受精152

二、胚胎发育153

三、发育过程中的局部特化158

第7节 拟南芥的发育161

一、拟南芥与作物科学的研究进展161

二、植物建构相关基因及其在作物改良中的应用162

三、非生物应激及非生物应激耐受165

延伸阅读166

第4章 动物配子发生与成熟167

第1节 原生殖细胞的发生167

一、哺乳动物生殖细胞系的起源167

二、生殖细胞特化168

三、生殖细胞迁移170

四、PGC行为的控制172

五、生殖细胞系的多能性173

六、XX及XY性腺生殖细胞的性别特异性分化175

七、生殖细胞的两性异形176

第2节 精子发生与成熟178

一、精子的结构与功能178

二、精子生成的基本过程183

三、精子生成与曲细精管上皮周期185

四、血睾屏障及在精子生成中的作用189

五、精子生成过程中细胞事件的协调192

六、曲细精管微环境与精子生成197

七、精子生成的基因调控202

第3节 卵子生成与成熟210

一、卵巢发生与卵子生成210

二、卵泡组装212

三、卵泡生成的动态变化214

四、卵母细胞生成及原始卵泡形成215

五、原始卵泡的维持及开始时的募集217

六、腔前卵泡生成220

七、壁细胞的形成222

八、有腔卵泡发育225

九、卵母细胞成熟226

十、卵泡生成中的基因表达230

延伸阅读231

第5章 受精与新个体的创建233

第1节 输卵管环境与新生命的创建233

一、精子在输卵管中的变化233

二、卵母细胞在输卵管中的变化236

三、卵母细胞与精子在输卵管中的互作237

第2节 受精的基本过程239

一、精子在雌性生殖道中的迁移239

二、精子-卵丘互作240

三、顶体反应241

四、精子穿入透明带241

五、精子与卵子融合243

第3节 配子受精能力的获得244

一、卵子受精能力的获得244

二、精子获能244

三、获能过程中精子头部质膜的重组247

四、精子获能的分子机制251

第4节 顶体反应253

一、顶体反应的意义254

二、顶体反应过程254

三、顶体反应的部位255

四、顶体反应的调节256

第5节 精子Ca2＋储及其在受精中的作用260

一、精子的Ca2＋储260

二、精子Ca2＋储通道261

三、Ca2＋储在精子中的作用262

四、受精过程中CatSper通道的钙信号传导263

第6节 卵子的多功能透明带265

一、透明带的基本特性265

二、ZP3在受精中的作用267

第7节 卵子表面在受精时的重组269

一、精子与卵子的互作时卵子表面的变化269

二、皮质颗粒反应270

三、内吞作用270

四、受精膜的形成271

第8节 精卵识别273

一、精子与透明带的结合273

二、配子受体276

第9节 精卵互作279

一、配子膜融合的基本事件279

二、精子与卵丘的互作281

三、精子穿过透明带282

四、精卵质膜的互作286

五、精卵质膜融合后的事件288

六、精子-卵子互作机制291

第10节 卵子激活292

一、调节卵子激活的细胞内第二信使293

二、引起卵子激活的信号传导途径294

三、激活卵子的钙振动的动力学296

延伸阅读300

第6章 胚胎生成与早期胚胎发育301

第1节 卵裂与囊胚形成301

一、卵裂的基本特点302

二、卵裂类型304

三、卵裂的机制306

第2节 桑葚胚凝结及囊胚形成308

一、桑葚胚凝结308

二、囊胚形成310

三、囊胚延长311

四、附植前胚胎极性与细胞命运决定312

五、滋养胚分化及胚胎模式形成的基因调控314

六、发育早期的创制与破坏317

七、有丝分裂早期的细胞周期调控319

第3节 附植前胚胎细胞的分化321

一、附植前胚胎发育的调整特点321

二、滋养外胚层的命运特化324

第4节 早期胚胎细胞命运决定327

一、附植前胚胎的形态发生328

二、发育潜力与发育328

三、TE及ICM的特化329

四、PrE与上胚层的分离331

第5节 胚胎基因组激活335

一、附植前后胚胎基因组重编程335

二、受精后早期发育及母体效应基因产物337

三、合子基因组激活339

四、早期胚胎的染色质重构及表观遗传342

第6节 胚胎附植345

一、附植的基本特点346

二、附植过程346

三、胚胎滞育与缓附植351

四、胚胎附植的分子机制355

第7节 怀孕识别与建立362

一、孕体信号分子与怀孕的建立362

二、怀孕识别及调控365

三、怀孕的建立及维持中信号传导途径间的关系370

延伸阅读371

第7章 性别决定与性别分化373

第1节 线虫的性别决定与性别分化373

一、线虫的性别374

二、线虫的性别决定途径376

三、TRA-1对生殖细胞命运决定的转录调控379

四、性别决定途径的调整与雌雄同体的形成380

五、TRA-2与FEM-3水平之间平衡的维持382

六、性别分化及两性异形383

七、性别决定与性别分化界面388

八、有待研究的问题389

第2节 果蝇的性别决定与性别分化391

一、性别决定391

二、两性异形的形成395

三、两性异形小生境对生殖细胞的调节404

四、热点问题408

第3节 鱼类的性别决定与性别分化409

一、鱼类的PGC及其分化410

二、性别决定系统411

三、性别分化中的发育和细胞事件421

四、性腺分化422

第4节 哺乳动物的性别决定424

一、哺乳动物性别决定的研究进展425

二、性别决定的分子控制427

三、第二性征分化431

第5节 哺乳动物生殖细胞的性别决定432

一、生殖细胞的形成、迁移及成熟432

二、生殖嵴中的双能生殖细胞434

三、生殖细胞的性别决定435

延伸阅读440

第8章 胚轴形成与体轴形成442

第1节 果蝇胚胎生成中前后轴系的确立442

一、母体对轴系形成的调控443

二、果蝇胚胎的分节形成446

第2节 哺乳动物胚胎前后轴系模式形成451

一、多元性细胞类群确定前极452

二、胚外外胚层对前端脏内胚层结构域的限制454

三、前端脏内胚层的起源455

四、进化特点456

第3节 背腹模式形成457

一、发育轴系的形成及胚胎的发育结构域457

二、DL核浓度梯度的形成458

三、背部细胞核浓度梯度对胚胎发育结构域的划分462

四、Dpp/Sog浓度梯度对背腹轴系模式形成的调节463

五、果蝇与脊椎动物背腹轴系模式形成之比较464

延伸阅读466

第9章 形态发生与组织构建467

第1节 细胞运动与形态发生467

一、原肠形成前期胚胎的形态发生运动468

二、原肠形成开始时组织前体的保守分布470

三、外包470

四、内化470

五、收敛与伸展运动472

第2节 基膜与细胞迁移478

一、细胞外基质受体在细胞迁移中的作用479

二、基膜蛋白在细胞迁移中的作用480

三、细胞外蛋白酶在细胞迁移中的作用483

第3节 上皮形态发生484

一、上皮建构484

二、上皮形态发生的方式487

三、上皮的分支形态发生491

四、外部信号对分支形态发生的控制494

五、反馈在分支树形态构建中的作用495

第4节 组织构建496

一、组织类型496

二、组织更新499

三、皮肤500

四、肠道503

五、造血系统504

六、间质干细胞与分化转化505

延伸阅读505

第10章 胚层分化与器官发生509

第1节 胚层形成及器官发生509

一、外胚层及其衍生组织的形成509

二、中胚层及其早期衍生器官515

三、内胚层及其早期衍生器官525

第2节 外胚层衍生器官的发育530

一、神经细胞命运决定530

二、神经胚形成535

三、神经系统的发育538

四、中枢神经系统与外周神经系统545

五、眼睛和耳的发育559

第3节 中胚层衍生器官的发育564

一、骨骼肌肉系统的发育564

二、心血管系统器官的发生与发育577

三、泌尿系统的发育595

四、生殖系统的发育601

第4节 内胚层衍生器官的发育607

一、正常发育过程607

二、消化-呼吸系统的发育611

三、原始消化管及其衍生器官发育的分子调节625

第5节 皮肤系统的发育627

一、表皮628

二、真皮629

三、皮下组织629

四、表皮附件629

五、皮肤系统发育的分子调节632

第6节 免疫系统的发育632

一、淋巴细胞632

二、淋巴器官及淋巴组织634

延伸阅读636

第11章 植物发育生物学637

第1节 植物的生活周期及基本发育过程637

一、被子植物的配子产生637

二、受精640

三、胚胎发育640

四、休眠643

五、发芽644

六、营养生长644

七、生长-生殖过渡648

八、衰老650

九、植物的生活周期651

第2节 植物腋生枝的分枝652

一、腋生枝的发育652

二、腋生芽形成的激素调控653

三、芽分枝的调节途径655

第3节 芽的休眠与生长656

一、相对休眠的调节656

二、自然休眠的调节658

三、生态休眠661

四、休眠状态下细胞分裂及发育的调节661

第4节 根的发育662

一、植物的根系统662

二、胚胎生成期间根的模式形成664

三、侧根发育667

第5节 豆类根瘤的发育668

一、固氮菌胞内共生的进化668

二、豆类根瘤的起始与发育669

三、根瘤形成中NF的感知与信号传导671

四、根瘤转染、形成及发育的基因调控674

五、根瘤老化676

第6节 块茎的发育677

一、块茎的组成与营养678

二、马铃薯的块茎发育678

第7节 植物的老化680

一、植物衰老680

二、衰老的症状681

三、叶衰老的调节682

四、叶老化的遗传调节685

第8节 成花器官启动与发育686

一、被子植物的花发育686

二、转录因子MADS家族686

三、从营养生长向生殖生长的转变687

四、花的四因子模型689

第9节 花发育的调控693

一、花器发育的调节693

二、开花控制的遗传网络695

第10节 植物的生殖698

一、雌性配子体的发育698

二、雄性配子体的发育701

三、花粉发育及花粉管的生长704

四、被子植物的受精713

五、果实的发育717

六、种子的发育725

七、种子的休眠729

八、种子的萌发734

延伸阅读739

第12章 进化发育生物学742

第1节 进化发育生物学概述742

一、生物的进化——进化生物学742

二、进化发育生物学的概念基础746

三、进化发育生物学研究的主要问题748

四、Evo-Devo的研究方法750

五、Evo-Devo对进化论的影响753

第2节 脊椎动物的起源754

一、脊椎动物的进化特点754

二、双侧对称动物的发育体制及轴系形成756

三、双侧对称动物生殖细胞特化及生殖策略的进化763

第3节 发育和进化的分子基础769

一、分子生物学与进化发育生物学的关联769

二、转录后的基因调控770

三、基因调控的分子生物学：后基因组时代的观点771

第4节 进化与发育的关系773

一、宏观进化773

二、原始动物的进化777

三、动物的进化与发育781

四、进化过程中所发生的变化782

第5节 进化对发育的调节785

一、通过发育变化发生进化的先决条件785

二、深度同源性788

三、进化的发育约束791

四、可选择表观遗传变异793

第6节 植物的发育与进化795

一、陆生植物的定植795

二、从单倍体向双倍体的发育795

三、从顶端开始生长797

四、分枝797

五、维管系统的形成798

六、根部的形成799

七、获取能量799

八、生殖转换800

延伸阅读801

附录 发育生物学常用概念解释802