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背腹轴形成是脊椎动物胚胎早期发育过程中具有决定意义的发育事件之一。骨形成蛋白(BMP)信号通路在这个过程中发挥关键的作用。利用斑马鱼为模型，通过随机突变研究，研究者已经鉴定和阐明了一些对于正常背腹轴形成不可或缺的BMP通路组成因子，包括BMP配体、BMP受体、BMP调节的转录因子Smad5以及细胞外的拮抗分子Chordin等。腹侧表达、分泌和扩散的BMP配体与背侧组织者中心表达的拮抗分子Chordin等共同作用，形成BMP活性梯度，决定斑马鱼胚胎的背腹轴形成，即BMP活性高的一侧将来形成胚胎的腹侧，而BMP活性低的一侧将来形成背侧。然而，BMP信号通路是如何被精细的网络介导，它具体激活哪些靶基因，以及BMP配体又是如何被分泌和运输等，依然存在较多悬而未决的问题。 为了大规模寻找斑马鱼中介导背腹轴形成的BMP通路下游因子，我们构建了BMP通路活性上调和下调的胚胎，用斑马鱼转录组基因芯片杂交的方法，分别比较了这两种胚胎与野生型胚胎在原肠胚期全基因组水平的表达差异，从而系统地鉴定了受BMP通路正向和负向调节的基因。这些基因很有可能在早期胚胎发育尤其是背腹轴建立过程中发挥重要功能。 Smad1/5/9是BMP信号的细胞内转导因子，因此它们被称为BMP受体调节型Smad。这些Smad的细胞生物学功能已经被深入研究，然而它们是如何在胚胎发育早期进行精细调控并在整体水平上调节胚胎的背腹轴向还不清楚。在斑马鱼中，母型表达的smad5是背腹轴形成所必需的，而合子型表达的smad1似乎并不是背腹轴建立所必需的。在本研究中，我们鉴定了斑马鱼中另一个合子型表达smad— smad9。它与smad1共同位于smad5的下游，并且是smad5的直接靶基因。smad1和smad9以互为冗余的方式介导BMP信号所诱导的腹侧命运。此外，我们发现smad9是斑马鱼胚胎中巨噬细胞和粒细胞发育所必需。 另外，我们发现MARCKS基因家族成员也参与调节斑马鱼胚胎中BMP信号通路的活性和背腹轴形成。MARCKS是细胞中广泛存在的蛋白激酶C底物。在哺乳动物中，MARCKS家族蛋白在调节细胞移动和膜运输等过程中具有重要作用。我们发现斑马鱼中至少存在4个MARCKS家族基因:marcksa、 marcksb、marcks-like1和marcks-like2。其中marcksb功能缺失会导致原肠运动缺陷，而且marcksa和marcksb都参与调节胚胎中巨噬细胞和中性粒细胞的迁移。更重要的是，我们发现marcksb能够通过调节BMP配体的分泌而参与调节该信号通路的活性，从而促进斑马鱼胚胎的腹部命运和腹部发育。