神经冠（neural crest）细胞是脊椎动物特有的在胚胎发育过程中的一种细胞群,神经冠细胞位于神经胚的神经管两侧,具有多潜能,可以进行长距离迁移,在生物体的不同位置发育出包括颌面骨骼、色素细胞、感觉神经元、胶质细胞等多种类型的细胞。神经冠是脊椎动物进化发育史上的一次飞跃,提高了脊椎动物的猎食能力和对环境的适应能力。为了研究神经冠细胞的进化起源,本论文以神经冠细胞形成及发育背后的基因调控网络为切入点,以低等的无脊椎动物秀丽隐杆线虫为模型,利用线虫中成熟的遗传操作手段对神经冠细胞的进化起源进行探索。线虫中的Q,V5,P细胞都位于中枢神经系统两侧,且都有分化多潜能,能够分化出包括神经在内的多种细胞类型,除此以外Q和P细胞能够迁移,我们把这些神经前体细胞类比于脊椎动物的神经板边缘细胞。本论文通过比较分析本实验室建立的单细胞精度的线虫转录因子表达谱,找到了在线虫中和脊椎动物中功能保守的重要转录因子Msx/vab-15,其突变体线虫表型出神经前体细胞的分化异常和迁移障碍。在线虫和脊椎动物中Msx/vab-15都对位于神经板边缘的神经前体细胞的分化、迁移有重要的影响,在果蝇和海鞘中也验证了这一基因的功能保守性。同时,线虫的表达谱中还提示了一个新的基因ZNF703/tlp-1也可能对神经板边缘的神经前体细胞的发育有影响,在线虫和爪蟾中对ZNF703/tlp-1的功能分析验证了这一猜想,并且发现ZNF703/tlp-1和Msx/vab-15存在协同效应。对由神经板边缘的细胞发育而来的机械感受神经元的基因调控回路的研究发现,脊椎动物中的机械感受神经元的基因调控回路也存在于线虫中,以上研究表明线虫虽然在进化上远离脊椎动物,但是仍具有保守的神经调控模块,为神经冠的进化起源研究提供了证据。