光片荧光显微镜揭示了红面粉甲虫发展的关键过程

科隆大学的一组研究人员首次成功地观察了昆虫中的羊膜囊。红色甲虫(Tribolium castaneum)是世界各地储存的谷物的害虫，是调查对象。利用红面粉甲虫的例子，生物学家们正在展示一种新的模型系统，用于探索动物组织的动态发展。在这种背景下，科技大学的红面粉甲虫首次使用了高科技的光片荧光显微镜。

在发育早期，在胚胎周围形成保护性充满液体的囊。在人类中，这个囊在出生时爆裂，但是在这些动物开始从它们的卵中出现之前，昆虫胚胎周围的囊已经破裂。这种早期破裂对于昆虫正常发育非常重要：如果昆虫胚囊的完整时间过长，动物的背部将无法正常关闭。

红色甲虫中囊的上皮组织由两层组织组成，即内羊膜和外浆膜。然而，在过去很难研究羊膜胚胎发育时会发生什么，因为很难将其与浆膜区分开来。现在，研究小组已经使用了基因工程红面甲虫，其中羊膜细胞产生荧光蛋白，可以在显微镜下观察。这允许在甲虫胚胎发育期间在活体标本中观察到羊膜。通过他们的观察，研究人员能够反驳11年前开发的这些组织结构的模型。生物学家现在能够证明这两层是离散的，但在动物发育的不同点汇聚。

在囊破裂期间两个组织层之间的相互作用对于昆虫的进一步发育特别重要。用光片荧光显微镜观察该过程是可能的。显微镜的高分辨率和高速度使研究人员能够观察到囊的破裂。“胚外组织中的小开口随后迅速膨胀以释放胚胎，”科隆大学艾美·诺瑟独立初级研究小组负责人Kristen Panfilio博士说。

研究人员进一步证明，在囊破裂之前，甲虫胚胎头部附近的部分羊膜中的细胞具有特殊的形状。“羊膜的这个区域首先分开，然后几分钟后浆液破裂。一旦两层破裂，它们一起从胚胎中拉回来，就像枕套被从枕头中取出一样从里面翻出来，”该研究小组的Maarten Hilbrant博士解释说。在正常的甲虫中，这个过程非常迅速并挤压胚胎的腹部。但是在基因操纵缺乏浆膜的甲虫中，这个过程较慢，因为羊膜不够强壮，不能自己挤压胚胎。

“这两种组织必须协同工作。实验表明羊膜开始破坏红色甲虫胚胎的保护囊，浆膜驱动囊的剥离过程，”Panfilio总结道。进一步的研究现在将研究两种组织作用背后的机制，以及羊膜和浆膜是否在其他相关昆虫物种中表现出相似的行为。

该研究由德国研究基金会(DFG)的Emmy Noether计划资助，协作研究中心CRC 572(“细胞阵列和细胞类型规范承诺”)和CRC 680(“进化创新的分子基础”)提供仪器支持。 “)。以上文字的部分内容摘自本研究的eLife摘要，“甲虫羊膜和浆膜在功能上与上皮相互作用。”

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