表皮附属物的形态构建过程包括一系列的命运决定事件:均质的上皮鞘内陷最终发育成复杂精巧的结构,如毛发,指甲,牙齿等,鸟类的羽毛就是研究这一生物学过程很好的模型。Notch/Delta作为一对进化上高度保守的受体/配体模式的信号转导系统,在细胞命运的决定中扮演至关重要的角色。研究表明,Notch/Delta/Serrate基因在羽毛分叉发生过程中成动态性表达,揭示它们在羽毛分叉有重要的作用,但是其作用机制还不清楚,本文运用反向遗传学等现代生物学手段来探究Notch信号在羽毛分叉中的调控机制。首先通过原位杂交技术确定了 Notchl,Serratel和Serrate2基因在毛管中有高表达,三者表达情况为:在未分叉的S1期,Notchl主要在毛管上皮表达,并且从anterior至posterior维度上无表达梯度差异。Serratel表达情况和Notchl相似,只是在基底角质化细胞层和终端分叉细胞层表达量相对少些。然而Serrate2主要集中在基底膜一侧表达,与Notchl和Serratel表达模式互补;当分叉过程完成后,即S3期早期,Notchl和Serratel主要在barb plate表达较高,Serrate2则在marginal plate表达较高。由此可以看出Serratel伴随Notchl表达,而Serrate2与Notchl表达成互斥状态,揭示Notch信号通路可能采取侧向抑制机制来调控羽毛分叉的发生。为了研究Notch信号在羽毛分叉的功能,对这三个基因分别进行RNAi干扰,结合采用毛囊注射和毛管定点注射慢病毒感染羽毛两种方法,发现羽毛的主轴变成了小分叉。另外过表达Notchl看到分叉发生融合形成轴,说明高浓度的Notchl抑制羽毛分叉,促进形成轴。而过表达Serratel和Serrate2出现的表型不同,表明两者在羽毛系统中的作用是不同的。接着为了探究Notch信号是如何调控羽毛分叉发生的,我们设计了两个Notch信号通路下游的靶基因L-Fringe和Hey1的RNA探针,原位杂交结果显示这两个经典的Notch信号效应分子主要在marginal plate表达。另外将携带Notch信号活性报告系统的慢病毒感染毛囊后,marginal plate处的细胞出现指示Notch信号活化的GFP的表达,证明羽毛分叉过程中Notch信号特异性在marginal plate处活化。并且过表达抑制Notch通路的分泌型的Serrate2(sSer2)后,羽毛出现异常的轴,与Notch1过表达的表型相似。这些结果表明Notch信号通过侧向抑制机制来调控羽毛周期性图案的产生。