PUBLICATION

Spatially distinct domains of cell behavior in the zebrafish organizer region

Authors
D'Amico, L.A. and Cooper, M.S.
ID
ZDB-PUB-980408-6
Date
1997
Source
Biochemistry and cell biology = Biochimie et biologie cellulaire   75: 563-577 (Journal)
Registered Authors
Cooper, Mark S., D'Amico, Leonard
Keywords
embryonic axis; organizer; dorsal-ventral axis; cell specification; Li+; hyperdorsalization; vital staining; time-lapse confocal microscopy
MeSH Terms
  • Animals
  • Blastocyst/cytology
  • Blastoderm/cytology
  • Body Patterning/drug effects
  • Body Patterning/physiology*
  • Cell Movement
  • Dogfish/embryology
  • Embryo, Nonmammalian/cytology
  • Embryonic Induction
  • Endocytosis
  • Epithelial Cells
  • Gastrula/cytology
  • Lithium Chloride/pharmacology
  • Microscopy, Confocal/methods
  • Morphogenesis
  • Tail/embryology
  • Zebrafish/embryology*
PubMed
9551180 Full text @ Biochem. Cell Biol.
Abstract
To determine the sequence of cell behaviors that is involved in the morphogenesis of the zebrafish organizer region, we have examined the dorsal marginal zone of vitally stained zebrafish embryos using time-lapse confocal microscopy. During the late-blastula stage, the zebrafish dorsal marginal zone segregates into several cellular domains, including a group of noninvoluting, highly endocytic marginal (NEM) cells. The NEM cell cluster, which lies in a superficial location of the dorsal marginal zone, is composed of both enveloping layer cells and one or two layers of underlying deep cells. The longitudinal position of this cellular domain accurately predicts the site of embryonic shield formation and occupies a homologous location to the organizer epithelium in Xenopus laevis. At the onset of gastrulation, deep cells underneath the superficial NEM cell domain undergo involution to form the nascent hypoblast of the embryonic shield. Deep cells within the NEM cell cluster, however, do not involute during early shield formation, but instead move in front of the blastoderm margin to form a loose mass of cells called forerunner cells. Forerunner cells coalesce into a wedge-shaped mass during late gastrulation and eventually become overlapped by the converging lateral lips of the germ ring. During early zebrafish tail elongation, most forerunner cells are incorporated into the epithelial lining of Kupffer's vesicle, a transient teleostean organ rudiment long thought to be an evolutionary vestige of the neurenteric canal. Owing to the location of NEM cells at the dorsal margin of blastula-stage embryos, as well as their early segregation from other deep cells, we hypothesized that NEM cells are specified by an early-acting dorsalizing signal. To test this possibility, we briefly treated early-blastula stage embryos with LiCl, an agent known to produce hyperdorsalized zebrafish embryos with varying degrees of expanded organizer tissue. In Li + -treated embryos, NEM cells appear either within expanded spatial domains or in ectopic locations, primarily within the marginal zone of the blastoderm. These results suggest that NEM cells represent a specific cell type that is specified by an early dorsal patterning pathway.

Afin de déterminer la séquence des mouvements cellulaires au cours de la morphogenèse de la région de l'organisateur du poisson-zèbre, nous avons examiné la zone marginale dorsale d'embryons de poisson-zèbre par microscopie confocale, après coloration vitale. Vers la fin du stade blastula, la zone marginale dorsale du poisson-zèbre se divise en plusieurs domaines cellulaires, dont un groupe de cellules marginales (NEM) ayant une forte activité d'endocytose, mais ne s'involuant pas. L'îlot de cellules NEM à la surface de la zone marginale dorsale est constitué de cellules de l'enveloppe et d'une à deux couches de cellules profondes sous-jacentes. La position longitudinale de ce domaine cellulaire prédit précisément le site de formation du bouclier embryonnaire et ce domaine occupe un site homologue à l'épithélium de l'organisateur chez Xenopus laevis. Au début de la gastrulation, les cellules profondes sous le domaine de cellules NEM superficielles s'involuent et forment l'ébauche de l'hypoblaste du bouclier embryonnaire. Cependant, les cellules profondes de l'îlot de cellules NEM ne s'involuent pas au début de la formation du bouclier, mais migrent plutôt devant la bordure du blastoderme et forment une masse lâche de cellules appelées cellules de tête. Vers la fin de la gastrulation, les cellules de tête fusionnent et forment une masse cunéiforme qui est éventuellement recouverte par les lèvres externes convergeantes de l'anneau germinal. Au début de l'élongation de la queue du poisson-zèbre, la plupart des cellules de tête sont incorporées dans l'épithélium de la vésicule de Kupffer, une ébauche transitoire d'organe téléostéen qui serait un vestige de l'évolution du canal neurentérique. Considérant la localisation des cellules NEM à la bordure dorsale des embryons au stade blastula et leur ségrégation précoce des autres cellules profondes, nous émettons l'hypothèse que les cellules NEM sont spécifiées par un signal de dorsalisation précoce. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons brièvement traité des embryons au stade blastula avec du LiCl, une substance entraînant la formation d'embryons de poisson-zèbre hyperdorsalisés ayant diverses superficies de tissu organisateur agrandi. Chez les embryons traités avec le Li + , les cellules NEM apparaissent soit dans des domaines spatiaux agrandis, soit dans des sites ectopiques, principalement dans la zone marginale du blastoderme. Ces résultats suggèrent que les cellules NEM sont un type particulier de cellules spécifiées par une voie précoce de profilage dorsal.
Genes / Markers
Figures
Expression
Phenotype
Mutations / Transgenics
Human Disease / Model
Sequence Targeting Reagents
Fish
Antibodies
Orthology
Engineered Foreign Genes
Mapping