秀丽线虫在低氧应答过程中的定量行为学研究

秀丽线虫在低氧环境下会启动低氧应答机制，并产生一系列行为学变化，但是这种变化在低氧刺激的早期(如低氧1~4小时)非常不显著，很难用肉眼来判断。本项目拟采用定量行为学的方法，借助于高分辨率显微镜和实时显微图像采集系统，视频记录线虫的行为，使用MATLAB的图像处理模块及自编程序对线虫的行为特征进行详细解析并实现数学建模，通过对线虫行为的量化分析比较线虫在低氧应答过程中的异常行为。在建立线虫定量行为学分析方法的基础上，我们将重点比较参与缺氧应答的两个重要通路hif-1和daf-2的基因的突变株系以及正常株系N2在低氧环境下的行为学特征，建立上述通路参与基因与线虫特征行为之间的对应关系，初步实现线虫中缺氧相关分子与其行为之间的"分子行为学"解析策略。本项目将为后续建立线虫在不同环境条件下的特征行为数据库奠定重要基础，对于以简单的模式生物实现复杂特征从定向走向定量化分析具有重要意义。

秀丽线虫在低氧环境下会启动低氧应答机制，并产生一系列行为学变化，但是这种变化在低氧刺激的早期（如低氧1~4小时）非常不显著，很难用肉眼来判断。为解决这一问题，本课题使用定量行为学的方法研究了在低氧应答机制中起重要调控作用的转录因子HIF-1及其调控网络对机体行为学的影响。第一，建立了秀丽线虫hif-1通路主要基因突变株系的行为学数据库，目前容量为34GB；第二，建立了线虫行为学的分析平台WormMaster，可以对线虫身体大小，爬行轨迹，爬行速度等参数进行定量化分析；第三，定量分析结果显示，缺氧会导致各突变株系的爬行速度降低，复氧之后有一定程度的恢复；其中N2，hif-1等突变株系缺氧前后爬行速度差异显著，hif-1等株系随着缺氧时间的延长，其爬行速度呈下降趋势。本课题定量化的分析了低氧对线虫运动行为的影响，建立了具有普适性的线虫定量化行为分析平台，为后续建立线虫在不同环境条件下的特征行为数据库奠定重要基础。