肝脏的发生和发育是一个受到精密调控的复杂过程。人们利用模式生物的研究已经逐渐了解了肝脏细胞的起源、形态发生及生长发育过程,也鉴定出了一些参与肝脏发育的重要因子。作为一种研究胚胎早期发育理想的模式生物,斑马鱼受到了越来越多研究人员的关注,尤其是结合目前迅速发展的CRISPR-Cas9等技术,使得相关的研究手段更加多样、层次更加深入。本课题综合利用遗传学、发育生物学、分子生物学和细胞生物学的研究方法,以斑马鱼为模式生物,系统研究了bms1l基因在斑马鱼早期胚胎发育过程中的作用。通过ENU化学诱变筛选小肝脏表型的斑马鱼,我们课题组获得了一个bmsll基因突变的斑马鱼品系bmsll^sq163。研究显示在bmsll^sq163突变体中,bmsll基因第5外显子发生了T到A的碱基突变,从而导致bmsll第154位密码子从亮氨酸（CTG）置换为谷氨酰胺密码（CAG）。相关表型分析发现bmsllsql63突变体中,包括肝脏、外分泌胰腺和肠道在内的消化器官生长发育受到特异性的阻滞。进一步研究显示,肝脏在早期起始和分化阶段并没有受到影响。为了深入验证bmsll在肝脏发育过程中的重要作用,我们利用CRISPR-Cas9技术对bmsll基因进行敲除,从而获得了另一个品系的突变体bms1lzjul。在该突变体中,bmsll基因第2个外显子上有13个碱基的插入,从而破坏了蛋白的正常编码。由于Bmsll蛋白的完全缺失,bmsllzju1突变体有着更为严重的消化器官生长发育缺陷。我们在bmsll^sq163和bmsllzju1两个等位基因突变体的基础上深入研究了Bmsll在斑马鱼肝脏发育过程中的功能。前人在酵母的研究中发现Bmsl是一个核仁蛋白并且能与Rcl1蛋白形成复合物,共同参与核糖体前体RNA（pre-rRNA）的加工剪切。因此,Bmsl对18S rRNA的成熟及核糖体生成有重要作用。根据以上研究,我们想了解斑马鱼中的同源基因bmsll是否有这些保守的功能。首先,通过免疫荧光共定位及免疫共沉淀实验,我们发现Bmsll和Rcl1都是核仁蛋白并且能够互作,同时也用人的这两个蛋白进一步验证了该功能的保守性。其次,我们发现bmsll^sq163和bmsllzjul突变体中pre-rRNA的加工过程和18S rRNA的生成均受到了影响,说明Bmsll确实在其中行使重要功能。另外,突变体肝脏细胞的核仁由于受到异常的pre-rRNA转录和加工影响,其形态也发生了明显的改变。在上述研究过程中,我们发现bmsll突变体核仁中rDNA的转录水平显著上升,这使得与转录方向相反的DNA复制叉受到严重阻滞,进而引起了DNA损伤反应。我们详细研究了其中的P53信号通路,结果显示在bmsll突变体中,P53及其异构体的表达水平显著提高,并且受P53调控的下游基因表达也被激活。由于P53的活化能够抑制细胞周期的进行,我们在P53突变的背景下分析了bmsll^sq163突变体中消化器官的拯救情况。结果显示该双重突变体能够部分拯救小肝脏和小胰腺的表型。接着,我们详细分析了bmsll^sq163突变体的肝脏细胞在细胞周期中具体受阻滞的时期。结合细胞周期标志蛋白免疫荧光和Edu掺入实验,我们发现突变体中处于S期DNA复制阶段的肝脏细胞比例显著上升,相应地,G2期至M期的比例显著下调。通过Edu和Brdu不同时间点的双标实验,我们进一步验证了bmsll突变体的肝脏细胞中存在旺盛的DNA复制现象,从而使得肝脏中非整倍体和多倍体细胞的比例上升。综合上述在bmsll^sq163和bmsllzju1突变体中的研究,我们不仅验证了Bmsll是一个功能保守的蛋白,也发现了Bmsll在斑马鱼肝脏发育过程中有重要作用。此外,关于细胞周期和rDNA转录、复制的研究也让我们更系统、全面地了解突变体中发生的关键事件,为我们下一阶段更深入探索Bmsll的功能和作用机制打下了坚实的基础。